簡單的說色譜柱是一種硬件,而柱色譜則是一種技術,柱色譜法,又稱層析法,是一種以分配平衡為機理的分配方法。
柱色譜概念:
柱色譜是在一根玻璃管或金屬管中進行的色譜技術,將吸附劑填充到管中而使之成為柱狀,這樣的管狀柱稱為吸附色譜柱。使用吸附色譜柱分離混合物的方法,稱為吸附柱色譜。這種方法可以用來分離大多數(shù)有機化合物,尤其適合于復雜的天然產物的分離。分離容量從幾毫克到百毫克級,所以,適用于分離和精制較大量的樣品。
在吸附柱色譜中,吸附劑是固定相,洗脫劑是流動相,相當于薄層色譜中的展開劑。吸附劑的基本原理與吸附薄層色譜相同,也是基于各組分與吸附劑間存在的吸附強弱差異,通過使之在柱色譜上反復進行吸附、解吸、再吸附、再解吸的過程而完成的。所不同的是,在進行柱色譜的過程中,混合樣品一般是加在色譜柱的頂端,流動相從色譜柱頂端流經色譜柱,并不斷地從柱中流出。由于混合樣中的各組分與吸附劑的吸附作用強弱不同,因此各組分隨流動相在柱中的移動速度也不同,最終導致各組分按順序從色譜柱中流出。如果分步接收流出的洗脫液,便可達到混合物分離的目的。一般與吸附劑作用較弱的成分先流出,與吸附作用較強的成分后流出。
色譜柱概念:
裝填有固定相用以分離混合組分的柱管,多為金屬、PEEK或玻璃制作。有直管形、盤管形、U形管等形狀,色譜柱可分為填充柱和開管柱兩大類,液相色譜通常均采用填充柱,色譜柱的分離效果取決于所選擇的固定相,以及色譜柱的制備和操作條件。
色譜是一種分離分析手段,分離是核心,因此擔負分離作用的色譜柱是色譜系統(tǒng)的心臟。對色譜柱的要求是柱效高、選擇性好,分析速度快等。市售的用于HPLC的各種微粒填料如多孔硅膠以及以硅膠為基質的鍵合相、氧化鋁、有機聚合物微球(包括離子交換樹脂)、多孔碳等,其粒度一般為3,5,7,10μm等,柱效理論值可達5-16萬/米。對于一般的分析只需5000塔板數(shù)的柱效;對于同系物分析,只要500即可;對于較難分離物質對則可采用高達2萬的柱子,因此一般10-30cm左右的柱長就能滿足復雜混合物分析的需要。
柱效受柱內外因素影響,為使色譜柱達到較佳效率,除柱外死體積要小外,還要有合理的柱結構(盡可能減少填充床以外的死體積)及裝填技術。即使可以的裝填技術,在柱中心部位和沿管壁部位的填充情況總是不一樣的,靠近管壁的部位比較疏松,易產生溝流,流速較快,影響沖洗劑的流形,使譜帶加寬,這就是管壁效應。這種管壁區(qū)大約是從管壁向內算起30倍粒徑的厚度。在一般的液相色譜系統(tǒng)中,柱外效應對柱效的影響遠遠大于管壁效應。
色譜柱在使用前,可以進行柱的性能測試,并將結果保存起來,作為今后評價柱性能變化的參考。但要注意:柱性能可能由于所使用的樣品、流動相、柱溫等條件的差異而有所不同;另外,在做柱性能測試時是按照色譜柱出廠報告中的條件進行(出廠測試所使用的條件是較佳條件),只有這樣,測得的結果才有可比性。
1、樣品的前處理:
a、可以使用流動相溶解樣品。
b、使用予處理柱除去樣品中的強極性或與柱填料產生不可逆吸附的雜質。
2、流動相的配制:
液相色譜是樣品組分在柱填料與流動相之間質量交換而達到分離的目的,因此要求流動相具備以下的特點:
a、流動相對樣品具有一定的溶解能力,保證樣品組分不會沉淀在柱中(或長時間保留在柱中)。
b、流動相具有一定惰性,與樣品不產生化學反應(特殊情況除外)。
c、流動相的黏度要盡量小,以便在使用較長的分析柱時能得到好的分離效果;同時降低柱壓降,延長液體泵的使用壽命(可運用提高溫度的方法降低流動相的黏度)。
d、流動相的物化性質要與使用的檢測器相適應。如使用UV檢測器,可以使用對紫外吸收較低的溶劑配制。
e、流動相沸點不要太低,否則容易產生氣泡,導致實驗無法進行。
f、在流動相配制好后,一定要進行脫氣。除去溶解在流動相中的微量氣體既有利于檢測,還可以防止流動相中的微量氧與樣品發(fā)生作用。
3、流動相流速的選擇:
因柱效是柱中流動相線性流速的函數(shù),使用不同的流速可得到不同的柱效。對于一根特定的色譜柱,要追求較佳柱效,可以使用較佳流速。對內徑為4.6mm的色譜柱,流速一般選擇1ml/min,對于內徑為4.0mm柱,流速0.8ml/min為佳。
當選用較佳流速時,分析時間可能延長??刹捎酶淖兞鲃酉嗟南礈鞆姸鹊姆椒ㄒ钥s短分析時間(如使用反相柱時,可適當增加甲醇或乙腈的含量)。
手性色譜柱(Chiral HPLC Columns)是由具有光學活性的單體,固定在硅膠或其它聚合物上制成手性固定相(Chiral Stationary Phases)。
通過引入手性環(huán)境使對映異構體間呈現(xiàn)物理特征的差異,從而達到光學異構體拆分的目的。
要實現(xiàn)手性識別,手性化合物分子與手性固定相之間至少存在三種相互作用。
這種相互作用包括氫鍵、偶級-偶級作用、π-π作用、靜電作用、疏水作用或空間作用。
手性分離效果是多種相互作用共同作用的結果。這些相互作用通過影響包埋復合物的形成,特殊位點與分析物的鍵合等而改變手性分離結果。
由于這種作用力較微弱,因此需要仔細調節(jié)、優(yōu)化流動相和溫度以達到更好的分離效果。
手性色譜柱的分類及應用
迄今為止,尚沒有一種類似十八烷基鍵合硅膠(ODS)柱的普遍適用的手性柱。
不同化學性質的異構體不得不采用不同類型的手性柱,而市售的手性色譜柱通常價格昂貴,因此如何根據(jù)化合物的分子結構選擇適用的手性色譜柱是非常重要的。
根據(jù)手性固定相和溶劑的相互作用機制,Irving Wainer首次提出了手性色譜柱的分類體系:
第1類:通過氫鍵、π-π作用、偶級-偶級作用形成復合物。
第2類:既有類型1中的相互作用,又存在包埋復合物。此類手性色譜柱中典型的是由纖維素及其衍生物制成的手性色譜柱。
第3類:基于溶劑進入手性空穴形成包埋復合物。
這類手性色譜柱中最典型的是由Armstrong教授開發(fā)的環(huán)糊精型手性柱,另外冠醚型手性柱和螺旋型聚合物,如聚(苯基甲基甲基丙烯酸酯)形成的手性色譜柱也屬于此類。
第4類:基于形成非對映體的金屬絡合物,是由Davankov開發(fā)的手性分離技術,也稱為手性配位交換色譜(CLEC)。
第5類:蛋白質型手性色譜柱。
手性分離是基于疏水相互作用和極性相互作用實現(xiàn)。
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