如何選擇液相色譜柱
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現(xiàn)代高效液相色譜中,分離效果好壞很大程度上取決于色譜填料的選擇中。但是色譜填料的選責(zé)范圍很寬,要做合適的選擇,必須對此有一定的認(rèn)識和了解。
一. 硅膠基質(zhì)填料
1, 1, 正相色譜
正相色譜用的固定相通常為硅膠(Silica),以及其他具有極性官能團(tuán),如胺基團(tuán)
(ZH2,APS)和氰基團(tuán)(CN,CPS)的鍵合相填料。
由于硅膠表面的硅羥基(SiOH)或其他團(tuán)的極性教強(qiáng),因此,分離的次序是依據(jù)樣品中的各組份的極性大小,即極性強(qiáng)落的組份最先被沖洗出色譜柱。
正相色譜使用的流動相極性相對比固定相低,如:正乙烷(Hexane),氯(Chloroform) 二氯甲烷(Methylence Chloride)等.
2反相色譜
反相色譜填料常是以硅膠為基礎(chǔ),表面鍵合有極性相對教弱的官能團(tuán)的鍵合相。
反相色譜所使用的流動相極性教強(qiáng),通常為水,緩沖液與甲醇,已腈等混合物。
樣品流出色譜柱的順序是極性教強(qiáng)組合最先被沖出,而極性弱的組份會在色譜柱上有更強(qiáng)的保留。
常用的反相填料有C18(ODS) C8(MOS)。C4(B)C6H5(Phenyl)等。
二聚合物填料
聚合物調(diào)料多為聚苯乙烯-二乙烯基苯或聚甲基丙酸至等,其主要優(yōu)點(diǎn)是在PG值為1-14均可使用。
相對與硅膠基質(zhì)的C18填料,這類填料具有更強(qiáng)的淑水性;大孔的聚合物填料對蛋白質(zhì)等樣品的分離非常有效。
現(xiàn)在的聚合物填料的缺點(diǎn)是相對硅膠基質(zhì)填料,色譜柱柱效教低。
三.其他無機(jī)填料
其它HPLC的無機(jī)填料色譜柱也已經(jīng)商品化。由于其特殊的性質(zhì),一般僅限于特殊的用途。如墨化碳也用于正逐漸成為反相色譜填料。這種填料的分離不同與硅膠基質(zhì)烷基鍵合相,石墨化碳的表面即是保留的基礎(chǔ),不再需其它的表面改性,該柱填料一般比烷基鍵合硅膠或多孔聚合物填料的保留能力更強(qiáng),石墨化碳可用于分離某些幾何導(dǎo)構(gòu)體,又由于HPLC流動相中不會被溶解,這類柱可在任何PH與溫度下使用。氧化鋁也可用于HPLC,氧化鋁微粒剛性強(qiáng),可制成穩(wěn)定的色譜柱柱床,其優(yōu)點(diǎn)是可在PH高達(dá)12的流動相中使用。但由于氧化鋁與堿性化合物作用也很強(qiáng),應(yīng)用范圍受到一定的限制,所以未能廣泛應(yīng)用,新型氧化誥填料也可用于 HPLC,商品化的僅有聚合物涂層的多孔氧化誥微球色譜柱,應(yīng)用PH范圍1~14,溫度可達(dá)到1000C。由于氧化誥填料幾年才開始研究,加之前的實驗難度,其重要用途與優(yōu)勢尚在進(jìn)行中。
怎樣選擇填料粒度
目前,商品化的色譜料粒度從1um到超過30um均有銷售,而目前分析分離主要用3,5和10um填料,填料的粒度主要影響填充柱的兩個參數(shù),即柱效和背壓。粒度越小,填充柱的柱效越高;小于3um的填料應(yīng)用,在相同選擇性條件下,提高柱效可提高分離度,但不是唯一的因素。如果固定相選擇是真確,但是分離度不夠,那么選擇更小粒度的填料是很用有的,3um填料填充柱的柱數(shù)比相同條件下的5UM填料的柱效提高近30%;然而;3um的色相譜的背壓卻是5um的2倍。與此同時,柱效提高意味著在相同條件下可以選擇更短的色譜柱,以縮短分析時間,另外,可以采用低粘度的溶劑做流動相或增加色譜柱的使用溫度,比如用乙腈代替甲醇,以降低色譜柱的壓力。
如何保證良好的柱性能與柱壽命
ü ü 認(rèn)證閱讀色譜柱使用說明書
ü ü 使用填充良好的色譜柱;
ü ü 盡量減少壓力波動,避免機(jī)械及熱沖擊
ü ü 使用保護(hù)柱及在線過濾器
ü ü 經(jīng)常以強(qiáng)溶劑沖洗色譜柱
ü ü 充分過濾樣品及流動相,盡量避免雜質(zhì)微粒與保強(qiáng)留分成
ü ü 用穩(wěn)定的固定相(C18最穩(wěn)定)
ü ü 在中等PH紙操作(6~8),用有機(jī)年成液溶;
ü ü 色譜柱使用溫度最好小于400C
ü ü 硅膠基質(zhì)的的色譜柱,應(yīng)保持流動相的PH值范圍在3.0~8.0
ü ü 在水流動相與緩沖濃液中加200ppm的疊氮鈉
ü ü 流動相中含有緩沖溶液,應(yīng)注意應(yīng)95∶5的水及有機(jī)溶劑過渡,有機(jī)溶劑不能低于5%
ü ü 過夜或儲存時,沖洗掉鹽和緩沖液,用純有機(jī)溶劑流動相保存(乙晴最好).。
HPLC固定相及應(yīng)用范圍、
姓名 性別 功能基團(tuán) 正相 反相 離子對 應(yīng)用
Silica -OH √ 非極性和中等極性以及非離子性有機(jī)化合物。
SAS C1 -(CH3)3 √ 在所有的烷基鍵合相中對非極性化合物保留最弱,典型用于中等極性和多官能團(tuán)化合物
Buty1 C4 -C4H9 √ √ 分離肽和蛋白質(zhì),保留時間比C8和C18短
MOS C8 -C4H9 √ √ 中等極性相中對中等化合物,小肽和蛋白質(zhì),極性藥,0族化合物和環(huán)境樣品
ODS C18,O √ √ 烷基鍵合相中對中等極性化合物保留最強(qiáng)。廣泛用于藥物,0族化合物,脂肪酸和環(huán)境樣品
CPS CN ,C √ √ 對極性化合物有獨(dú)特的選擇性,適合應(yīng)用于正相分離,當(dāng)用于反相系統(tǒng)時,其選擇性與C8和C18不同,在藥學(xué)領(lǐng)域和復(fù)雜混合物的分離中應(yīng)用廣泛。
APS NH √ √ 反相中分析糖類和其他極性化合物。弱陰離子交換,陰離子和有機(jī)酸則應(yīng)用緩沖劑和機(jī)改性劑做流動相,正相中與硅膠的選擇性不同,分析芳香族效果很好
芳香族化合物
PD 反向時,分離胎和蛋白質(zhì)。正相時,與硅選擇性相似
SCX 強(qiáng)陽離子交換 有機(jī)堿
SAX 強(qiáng)陰離子交換 有機(jī)酸,核苷和核苷酸
如何解決色譜柱使用過程中出現(xiàn)的問題
一.一.保留值與分離度重現(xiàn)性不好原因分析
問題 原因 表現(xiàn)
不同色譜柱間差異使用期間柱的變化 填料,鍵合相不同柱床破壞鍵合相丟失硅膠基質(zhì)溶解,強(qiáng)保留分堆積堵塞 保留因子(K)分離子()柱效(N)
保留因子(K)柱效(N)
柱外效應(yīng) 系統(tǒng)差易,進(jìn)樣量大,進(jìn)樣0與色譜柱之間,色譜柱與檢測器之間管路太長,檢測器流通池體積大,接頭死體積大等 注效(N)
分離效果變差 流動相組分改變 保留因子(K)柱效變化很小
流速改變 保留因子(K) 分離因子
溫度改變 保留因子(K)柱效變化很小
柱平衡慢 重新平衡時間不夠 保留因子(K)柱效變化很小
柱超載 樣品量太大 保留因子(K) 注效(N)
二 、造成色譜峰(不對稱)拖尾的原因
1.色譜柱本身填裝問題,筷板堵塞或填料塌陷
2.柱頭有污染;
3樣本超載;
4樣品溶劑不合適]
5.柱外效應(yīng)
6化學(xué)或二次保留(硅基)效應(yīng)
7緩沖容量不足或不合適
8重金屬污染
三、如何解決峰形拖尾的問題
A. 與化學(xué)有關(guān)的拖尾問題
1 .流動相中,加入30MM的三乙胺(用與堿性化合物)或醋酸胺(用與酸性化合物),未知化合物加醋酸三乙胺
2如然拖尾,將三乙胺換為二甲基辛胺(或醋酸二甲基辛胺);
3.降低進(jìn)樣量至〈1UG。
B.與色譜柱有管的拖尾問題
1如柱頭處有強(qiáng)保留的樣品組分積聚,反相柱可用20倍柱體積的96%的二碌甲烷與4%甲醇,家1%氫氧化銨混合液沖洗,正向柱可用甲醇沖洗。
2.使用保護(hù)柱
C.與HPLC 系統(tǒng)有關(guān)的蜂拖尾和峰加寬
1.進(jìn)樣體積過大,通!25UL〉
2.進(jìn)樣0與色譜柱及檢測器之間的管路體積過大(最佳連接管應(yīng)〈20CM,內(nèi)徑為0.007〉
3檢測器流通池的體積過大
四、如何儲存色譜柱
1防止緩沖溶液和水溶液流動相產(chǎn)生微生物,做到流動相用多少配多少,或在水流動相中加200PPM的疊0鈉以抑制細(xì)菌成長(一定當(dāng)心其毒性和潛在的爆炸性);或在流動相中家20%的有機(jī)改性劑,也可抑制微生物生長,有機(jī)改性劑還有助于流動相脫氣。
2.盡可能將色譜柱儲存于100%有機(jī)溶劑(乙晴最好)中,避免在緩沖溶液中保存。
3.使用緩沖溶液后的色譜柱,應(yīng)用15`20陪柱體積的不含緩沖劑的同種水—有機(jī)溶劑流動相沖洗色譜柱,后換成100%有機(jī)溶劑儲存。
4避免用純凈水沖洗鍵合致密的C18柱。
5將色譜柱的兩端用堵有擰好,以免柱床填料干裂。
五、如何選擇保護(hù)柱
怎樣選擇保護(hù)柱,但又不能影響分離分析?這是色譜工作者經(jīng)常提出的一 個問題。通常,在選擇保護(hù)柱之前首先要考慮的是樣品是否清潔。對于大部分分析工作者來說,一只1CM
長的保護(hù)柱,那么就應(yīng)選擇2CM或3CM長的保護(hù)柱,保護(hù)柱越長,自然所裝添的色譜柱的機(jī)會。當(dāng)然,隨著保護(hù)柱的長度加長,樣品的保留時間會比使用短保護(hù)柱長。一般來說,保護(hù)柱的內(nèi)徑與分析色譜柱的內(nèi)徑相同或相當(dāng)即可。
保護(hù)柱的填料裝填方式也很重要。目前有薄膜裝填法的保護(hù)柱,使用過程很簡單方便,而且可以在實驗室中進(jìn)行干裝。但是,其最大的缺點(diǎn)是不經(jīng)濟(jì),特別是針對中國的具體情況,一次性使用相對費(fèi)用較高。另外,薄膜裝填法的保護(hù)拄所裝填的色譜填料有限,只能提供有限的保護(hù)作用。不過也因為所裝填的色譜料較少,保護(hù)柱的長度也教短,所以對分析樣品的保留時間的影響也很小。
另一種保護(hù)柱結(jié)構(gòu)其實質(zhì)是縮短了的色譜分析拄,設(shè)計方式上有直連式、手緊式或整替式。整體式設(shè)計是有色譜的生產(chǎn)廠商直接安裝在色譜分析柱上的,必須與色譜分析柱一同訂貨,可以非常方便地使用,但不能夠被修改。直連式結(jié)構(gòu)設(shè)計可在任何時候有色譜工作著來安裝連接,可以與任何品牌的色譜分析柱連接使用,而且還可以根據(jù)樣品的相關(guān)情況選擇不同的保護(hù)柱長度。手上緊即可。另外從保護(hù)柱結(jié)構(gòu)又分為是否可以更換保護(hù)柱柱芯,可以降低保護(hù)柱的使用成本。
大多數(shù)人是根據(jù)色譜分析柱的填料選擇保護(hù)柱的填料,正常情況下可以選擇與分析色譜柱一樣的色譜填料。但是,根據(jù)實際是分析工作,也可不必與分析色譜的 填料完全相匹配。
對于選擇保護(hù)柱的原則是;在滿足分析分離要求的前提條件,盡可能的選擇較短的保護(hù)柱結(jié)構(gòu)。盡可能選擇對分離樣品小一些保留性的填料。