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化學(xué)鍵合固定相的基本理論

來源:淄博山分分析儀器有限公司   2013年10月16日 16:51  

將有機官能團通過化學(xué)反應(yīng)共價鍵合到硅膠表面的游離羥基上而形成的固定相稱為化學(xué)鍵合相。這類固定相的突出特點是耐溶劑沖洗,并且可以通過改變鍵合相有機官能團的類型來改變分離的選擇性。
1.鍵合相的性質(zhì)
   目前,化學(xué)鍵合相廣泛采用微粒多孔硅膠為基體,用烷烴二甲基氯硅烷或烷氧基硅烷與硅膠表面的游離硅醇基反應(yīng),形成Si-O-Si-C鍵形的單分子膜而制得。硅膠表面的硅醇基密度約為5個/nm2,由于空間位阻效應(yīng)(不可能將較大的有機官能團鍵合到全部硅醇基上)和其它因素的影響,使得大約有40~50%的硅醇基未反應(yīng)。
   殘余的硅醇基對鍵合相的性能有很大影響,特別是對非性鍵合相,它可以減小鍵合相表面的疏水性,對性溶質(zhì)(特別是堿性化合物)產(chǎn)生次級化學(xué)吸附,從而使保留機制復(fù)雜化(使溶質(zhì)在兩相間的平衡速度減慢,降低了鍵合相填料的穩(wěn)定性。結(jié)果使堿性組分的峰形拖尾)。為盡量減少殘余硅醇基,一般在鍵合反應(yīng)后,要用*基氯硅烷(TMCS)等進行鈍化處理,稱封端(或稱封尾、封頂,end-capping),以提高鍵合相的穩(wěn)定性。另一方面,也有些ODS填料是不封尾的,以使其與水系流動相有更好的"濕潤"性能。
   由于不同生產(chǎn)廠家所用的硅膠、硅烷化試劑和反應(yīng)條件不同,因此具有相同鍵合基團的鍵合相,其表面有機官能團的鍵合量往往差別很大,使其產(chǎn)品性能有很大的不同。鍵合相的鍵合量常用含碳量(C%)來表示,也可以用覆蓋度來表示。所謂覆蓋度是指參與反應(yīng)的硅醇基數(shù)目占硅膠表面硅醇基總數(shù)的比例。
   pH值對以硅膠為基質(zhì)的鍵合相的穩(wěn)定性有很大的影響,一般來說,硅膠鍵合相應(yīng)在pH=2~8的介質(zhì)中使用。 
2.鍵合相的種類
   化學(xué)鍵合相按鍵合官能團的性分為性和非性鍵合相兩種。
   常用的性鍵合相主要有氰基(-CN)、氨基(-NH2)和二醇基(DIOL)鍵合相。性鍵合相常用作正相色譜,混合物在性鍵合相上的分離主要是基于性鍵合基團與溶質(zhì)分子間的氫鍵作用,性強的組分保留值較大。性鍵合相有時也可作反相色譜的固定相。
   常用的非性鍵合相主要有各種烷基(C1~C18)和苯基、苯甲基等,以C18應(yīng)用zui廣。非性鍵合相的烷基鏈長對樣品容量、溶質(zhì)的保留值和分離選擇性都有影響,一般來說,樣品容量隨烷基鏈長增加而增大,且長鏈烷基可使溶質(zhì)的保留值增大,并常常可改善分離的選擇性;但短鏈烷基鍵合相具有較高的覆蓋度,分離性化合物時可得到對稱性較好的色譜峰。苯基鍵合相與短鏈烷基鍵合相的性質(zhì)相似。
   另外C18柱穩(wěn)定性較高,這是由于長的烷基鏈保護了硅膠基質(zhì)的緣故,但C18基團空間體積較大,使有效孔徑變小,分離大分子化合物時柱效較低。
3.固定相的選擇
   分離中等性和性較強的化合物可選擇性鍵合相。氰基鍵合相對雙鍵異構(gòu)體或含雙鍵數(shù)不等的環(huán)狀化合物的分離有較好的選擇性。氨基鍵合相具有較強的氫鍵結(jié)合能力,對某些多官能團化合物如甾體、強心甙等有較好的分離能力;氨基鍵合相上的氨基能與糖類分子中的羥基產(chǎn)生選擇性相互作用,故被廣泛用于糖類的分析,但它不能用于分離羰基化合物,如甾酮、還原糖等,因為它們之間會發(fā)生反應(yīng)生成Schiff 堿。二醇基鍵合相適用于分離有機酸、甾體和蛋白質(zhì)。
   分離非性和性較弱的化合物可選擇非性鍵合相。利用特殊的反相色譜技術(shù),例如反相離子抑制技術(shù)和反相離子對色譜法等,非性鍵合相也可用于分離離子型或可離子化的化合物。ODS(octadecyl silane)是應(yīng)用的非性鍵合相,它對各種類型的化合物都有很強的適應(yīng)能力。短鏈烷基鍵合相能用于性化合物的分離,而苯基鍵合相適用于分離芳香化合物。
   另外,美國藥典對色譜法規(guī)定較嚴(yán),它規(guī)定了柱的長度,填料的種類和粒度,填料分類也較詳細,這樣使色譜圖易于重現(xiàn);而中國藥典僅規(guī)定填料種類,未規(guī)定柱的長度和粒度,這使檢驗人員難于重現(xiàn)實驗,在某些情況下還浪費時間和試劑。
 

 

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