一、色譜柱參數(shù)及其意義
選擇色譜柱時(shí)應(yīng)考慮不同色譜柱參數(shù)的影響,以下內(nèi)容對色譜柱的參數(shù)進(jìn)行分析。
1、色譜柱尺寸
較長的色譜柱組分保留較強(qiáng),運(yùn)行時(shí)間較長,柱效更高,分離度效果更好。在實(shí)際工作中應(yīng)綜合衡量運(yùn)行時(shí)間和柱效,選擇長度適宜的色譜柱。例如含量測定、溶出檢測對于分離的要求較低,可選用較短的色譜柱,減少運(yùn)行時(shí)間;有關(guān)物質(zhì)一般選擇較長的色譜柱,提高分離效果。
內(nèi)徑小的色譜柱靈敏度較高,峰型更窄,但是載樣量較小。如果載樣量滿足要求,需要更高更尖銳的峰提高靈敏度,可以選擇更小內(nèi)徑。但是如果進(jìn)樣量超過了柱載樣量,色譜峰將極大變寬。所以應(yīng)在靈敏度和載樣量之間綜合衡量。
粒徑小的色譜柱分離度較好,色譜柱壓力更大。如果5μm粒徑的色譜柱分離度稍有不足,則同型號3μm色譜柱的分離度一般會提供令人滿意的選擇性。
如果選擇較小尺寸的色譜柱,應(yīng)衡量柱外死體積對柱效的影響,柱外死體積包括連接管線、進(jìn)樣體積、色譜柱接頭與色譜柱連接處的空隙等。所以一般超液相使用的色譜柱不適用于常規(guī)液相儀。小規(guī)格色譜柱好使用同一品牌的儀器,減少連接處空隙引入的死體積。題外話:島津、安捷倫、waters之間儀器管線接頭和色譜柱不匹配,儀器和色譜柱品牌不一致必然引入較大連接空隙,應(yīng)注意這方面的影響。
2、其他參數(shù)
高比表面積具有較強(qiáng)的保留能力、柱容量和分離度,低比表面積能更快達(dá)到平衡狀態(tài),這點(diǎn)在梯度淋洗中很有意義。
大孔徑的填料可以延長大分子在填料中的滯留時(shí)間,達(dá)到充分分離,改善峰型。大分子樣品一般應(yīng)選擇較大孔徑色譜柱,如蛋白質(zhì)、多肽類。
單齒鍵合色譜柱平衡更快;雙齒鍵合穩(wěn)定性較好,柱容量較大。
碳栽量大保留較強(qiáng),分離效果較好。反之保留較弱,分離效果較差。
封尾(也稱封端)柱能減輕堿性組分(陽離子)與硅膠表面殘留硅氧負(fù)離子作用而引起的色譜峰拖尾現(xiàn)象;對于極性樣品經(jīng)封尾處理與未經(jīng)封尾處理的色譜柱選擇性也不同。一般堿性化合物應(yīng)選擇封尾處理的色譜柱。
二、常見固定相解析
1、直鏈烷烴(C18、C8、C6、C4、C3……)
非極性和極性較弱的化合物常選擇該類固定相色譜柱。一般來說,鏈長越長,柱容量更大,保留時(shí)間更長,分離效果更好,柱穩(wěn)定性更好。因此C18是常用的一種反相色譜柱,但是某些組分如大分子樣品因其保留太強(qiáng),使用C18難以洗脫,會用到更短鏈固定相色譜柱(如C4等)。在開發(fā)方法的時(shí)候如果使用C18柱,難洗脫的組分在流動性允許的有機(jī)相高比例下保留仍然太強(qiáng)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間際過長,就可以考慮使用C8柱。
該類固定相的保留機(jī)制是“相似相溶”的液液分配色譜,固定相為小極性碳鏈,組分中依極性大小的不同而保留不同,極性越小保留越強(qiáng)。組分在該類色譜柱中的保留可根據(jù)極性的相對大小判斷不同組分的洗脫順序。例如苯與苯酚,苯酚因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)羥基,極性變大,在C18柱中更快洗脫下來。
該類柱在方法開發(fā)上有一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)是保留情況可以預(yù)測,比如一般減少有機(jī)相比例會增加保留,分離度增加等等。
2、苯基
保留機(jī)制同直鏈烷烴,它對于含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物有良好的分辨能力,尤其是苯環(huán)上的細(xì)微差別,如結(jié)構(gòu)式中有無鹵素、官能團(tuán)在苯環(huán)所處位置不同等。
3、氰基
CN(氰基)填料由于其具有中等極性的氰基鍵合固定相,其既可用于正相色譜,又可用于反相色譜。其在用于正相色譜時(shí),可使用如正己烷的低極性流動相,在用于反相色譜時(shí),可使用甲醇或水的強(qiáng)極性流動相。
CN柱的疏水性在反相色譜固定相中相對較低,并且由于具有π-電子作用腈基,其與ODS相比顯示出不同的選擇性。CN柱適用于在ODS上保留時(shí)間太長的組分的分離,以及在ODS上優(yōu)化色譜非常困難的場合。CN柱也可用于在ODS上保留太小的強(qiáng)極性化合物的檢測。如果組分間極性相差太大,CN柱或許可以提供一個(gè)令人滿意的結(jié)果。如本人曾經(jīng)在一個(gè)項(xiàng)目的溶出方法學(xué)研究中發(fā)現(xiàn),藥典方法規(guī)定的C18柱在多次分析溶出樣品后主峰變形,經(jīng)過調(diào)查確認(rèn)是膠囊殼中強(qiáng)保留組分無法洗脫引起,于是選擇CN柱,連續(xù)分析數(shù)千樣品,柱效依然良好。
CN柱的保留隨著有機(jī)相比例變化的趨勢不像直鏈烷烴柱那么明顯,有些情況下有機(jī)相變化百分之幾十,保留時(shí)間也未發(fā)生明顯變化,這點(diǎn)需要注意。
4、氨基
氨基柱是由極性基團(tuán)氨丙硅烷基鍵合在硅膠上形成的極性鍵合相色譜柱。一般可正相使用,也可反相使用。一般用于糖類、碳水化合物的分析。
目前氨基柱的分離原理主流說法是氫鍵作用力及范德華力,由此可以看出氨基柱一般不用于易解離化合物的分析。原因有二:一是氨基柱非常不穩(wěn)定,易解離化合物一般都需要使用緩沖鹽,加速了氨基柱固定相的破壞;二是氨基柱對于易解離化合物的保留機(jī)制非常復(fù)雜,除了上述的氫鍵和范德華力外,還有離子交換色譜的機(jī)制,如堿性化合物與氨基固定相相互離子間排斥、酸性化合物與氨基相互吸引等,使得色譜行為更加難以預(yù)測。目前氨基柱常用于糖類的分析,流動性使用水-有機(jī)相系統(tǒng)。
該類色譜柱的大缺點(diǎn)就是穩(wěn)定性差,柱的使用壽命非常短。