
2023-01-17
色譜填料作為色譜分析的核心,對于色譜分離至關重要,是實現有效分離的關鍵。目前液相色譜填料的種類有很多,主要分為聚合物基質填料、矽膠基質填料和其它無機填料。其中,矽膠基質的填料被廣泛應用于各種液相色譜分析中。今天小編以反相固定相為例,給大家詳細介紹液相色譜填料的參數的意義,幫助大家更好的選擇适合的色譜柱。
常見的填料參數包括:填料形狀,粒徑,孔徑,比表面積,碳載量,端基封尾,鍵合相類型等。填料形狀
矽膠顆粒形狀一般有球形和不規則形。目前絕大多數HPLC色譜柱均為球形填料。球形顆粒的均勻性更容易控制,顆粒分布越均勻,峰形越好;且在使用黏度較大的流動相時,球形顆粒能降低柱壓,延長色譜柱壽命。不規則矽膠顆粒目前在中低壓制備領域使用較多,如前處理SPE小柱。 粒徑 粒徑,通常指的就是矽膠顆粒的粒徑,液相色譜中常見的粒徑大小主要有10μm,5μm,3μm,2.6μm,1.7μm等。一般來說粒徑越小,色譜柱的柱效越高,靈敏度越高,分離越快,分離效果也越好;同樣,粒徑越小,色譜柱的壓力越高,對儀器的要求也越高,同時也更容易被污染,導緻色譜柱壽命降低。 孔徑 平常用到的作為色譜柱固定相使用的矽膠主要是全多孔矽膠顆粒和表面多孔矽膠顆粒(核殼顆粒)兩種。以全多孔矽膠顆粒為例,下圖所示,矽膠顆粒的内部都是由非常多的小孔構成,這些小孔的直徑大小就是孔徑。 一般要根據分子量的大小來确定孔徑。樣品分子在色譜柱上能有較好的保留,是因為它可以自由進入到填料的微孔裡面,能夠與鍵合在填料表面上的固定相相互作用。通常孔徑直徑要大于分子直徑的3倍以上才不會對分析造成影響。常見的小分子化合物,通常分子量小于2000Da的,選擇100Å大小的就能滿足測試需求。如果分子量大于2000Da的,如蛋白質類物質,則需要選擇大孔徑如300Å的填料。 比表面積 填料的比表面積指的是每克填料的表面積,不光是矽膠顆粒表面的面積,這隻是填料表面積的極少的一部分,更多的是矽膠顆粒内部小孔内部的面積。我們常見的比表面積大小一般在200-500m2/g。一般來說,孔徑越小,含孔率越大,填料表面積則越大。填料比表面積增大,會增加樣品與鍵合相之間的作用,增加保留、分離度和制備時的上樣量。比表面積小,相對可以縮短分析時間和梯度平衡的時間,提高效率。但是比表面積并不是越大或者越小就好,需要選擇适目标物的比表面積。 碳載量 碳載量就是鍵合在矽膠表面上鍵合相中包含碳原子的數量(也就是填料中碳的含量)。對于反相色譜柱來說,碳載量是一個重要的參數,顯示着色譜柱的保留能力,一般來說,碳載量越大,色譜柱的疏水作用能力越強,對物質的保留越強。通常大家都會認為C18的碳載量一定比C8大,實際并不是這樣。碳載量不光與鍵合相碳鍊的長短有關,還與表面積和固定相的鍵合率有關。碳鍊越長,表面積越大,鍵合率越高,則碳載量越高。因為C8的碳鍊要短,所受到的空間位阻比C18要更小,往往C8的鍵合率要比C18要高,因此,C8的碳載量實際上不會比C18低,反而有的還會比C18要更高。 端基封尾 端基封尾通常用于反相固定相之中。如下圖所示,矽膠表面由遊離的矽羟基組成,固定相鍵合在矽羟基上,由于空間位阻的存在,鍵合反應更多隻能覆蓋50%的矽羟基,超過一半矽羟基是活性矽羟基,通常處于遊離的狀态,容易與目标化合物的堿性基團發生離子交換作用,産生二級作用,導緻峰形拖尾。因此,通常會選擇用短碳鍊(如三甲基矽烷TMS)鍵合遊離的矽羟基,可以減小這種影響,這種操作就被稱為端基封尾。一定程度上認為,端基封尾的程度,決定着一根色譜柱的使用和性能。 鍵合相類型 液相色譜中,按鍵合官能團的極性可分為極性鍵合相和非極性鍵合相。 首先是極性鍵合相。常用的極性鍵合相有氰基鍵合相(-CN)、氨基鍵合相(-NH2)和二醇基鍵合相等。極性鍵合相常用作正相色譜,樣品在極性鍵合相上的分離主要是基于極性鍵合基團與溶質分子之間的氫鍵作用,極性強的組分保留值較大。極性鍵合相有時也可作反相色譜的固定相。 第二是非極性鍵合相。常用的非極性鍵合相有烷基鍵合相(C1~C18)、苯基鍵合相和聯苯基鍵合相等,其中C18鍵合相應用更廣。非極性鍵合相的烷基鍊長對樣品容量、溶質保留值和分離選擇性都有影響。一般來說,樣品容量随烷基鍊長增加而增大,長鍊烷基可使溶質保留值增大,常常可改善分離選擇性。短鍊烷基鍵合相具有較高的覆蓋度,分離極性化合物時可得到對稱性較好的色譜峰。苯基鍵合相與短鍊烷基鍵合相的性質相似。