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(2)非极性固定相在非极性吸附剂中,高聚物微球、聚合物涂渍或包覆硅胶非极性疏水固定相、石墨化炭黑在液固色谱法中的应用日益广泛,它们多为2~10um的高强度多孔微粒。
高聚物微球主要是由高交联度(>40%)苯乙烯和二乙烯基苯以高交联度共聚制备的全多孔单分散微球,Ugelstad等用种子溶胀聚合法制备的7~20um全多孔单分散微球,后由Phamacia公司发展成MonoBeads系列和SOURCE系列,此外Hitachi(日立)凝胶3011、Yanoco(柳本)Gel-5510、Waters公司u-Styragel皆为相近的产品。近年还生产了1~3um的非多孔单分散微球,已用于以超热水作流动相的HPLC分析和超高压填充毛细管液相色谱分析中。
高聚物微球的另一类产品称为流通粒子(flow-through particle),它是由Afeyan, Regnier等研制的灌注色谱(perfusion chromatography)固定相,是为生物大分子分离、纯化而专门设计的,它也是苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物,粒径为10um、2um、5um,也可作为制备液相色谱固定相。此固定相颗粒内部的孔具有两种不同尺寸的孔径,一种是大孔,称为流通孔,孔径400~800nm;另一种是小孔,称为扩散孔,孔径为30~100nm。小的扩散孔把大的流通孔连接在一起。这些孔道允许流动相直接进入颗粒内部并能贯穿通过颗粒。这相当于流通孔把一粒填料分割成许多细小的粒子,当溶质分子进入流通粒子时,同时存在扩散传质和对流传质,从而降低了传质阻力。流通粒子的多孔结构使其比表面积并未减小,因此样品负载量也未减小;此外由于流通孔的存在,使色谱柱的通透性良好,降低了填充柱的阻力。所以用灌注色谱固定相制备的色谱柱,具有高负载量、高柱效,可在低操作压力下,以高流速进行分析。应当指出流通粒子最适用于生物大分子的制备分离,而较少用于小分子的常规分析分离。
聚合物包覆固定相是针对无机氧化物基体材料硅胶的缺点而研制出来的。硅胶在pH>8的碱性介质条件下会溶解而不稳定;在其孔隙中大分子难于扩散而降低柱效;硅胶表面的硅羟基具有离子交换作用会影响分离。为了改善硅胶的不足,并将其制成非极性固定相,人们就在硅胶表面包覆聚丁二烯(PBD),聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(PS-DVB)、聚乙烯(PE)等聚合物。早期的制备是采用物理包覆法,现多采用将硅胶表面改性后,再用引发剂与单体进行化学键合。还可用化学气相沉积法,将甲苯、己烷、异辛烷等进行高温热裂解,用热解碳沉积在硅胶表面制成非极性固定相。近年还报道使用A12O3、TiO2、ZrO2等氧化物来制备包覆前述聚合物的固定相。尤其TiO2和ZrO2在机械强度和在广pH范围内的稳定性方面要优于硅胶。
石墨化炭黑是近年广泛推荐使用的非极性固定相;商品型号为Hypercarb,其粒径为5~7um、孔径为25nm、比表面积约110m2/g、耐压70MPa。它可在极端pH下、存在盐类的流动相中和升温条件下具有良好的稳定性。它具有独特的保留机制,对平面分子结构非极性化合物呈现强烈的保留。对非平面分子结构的非极性化合物,呈现弱的保留。对极性化合物随分子中极性官能团的增加,且呈现正电荷,石墨化炭黑对它会呈现不期望的高亲和倾向;若极性化合物随分子中极性官能团的增加,呈现负电荷,石墨化炭黑会降低对它的保留,并对结构相关化合物增强选择性。它可用于分离在反相键合硅胶上不能分离的相关化合物,如高极性化合物的分离和几何异构体、非对映立体异构体的分离。石墨化炭黑已用于一甲胺、二甲胺和三甲胺的分离,多氯联苯的分离,非离子表面活J性剂Triton X100的分析。
在液固色谱法中,吸附剂特性、吸附剂的形状和粒径不仅直接影响柱效率,还影响填充色谱柱的方法。吸附剂的比表面积是一个最重要的特性因素,它直接决定色谱柱对样品的负载量(即柱容量)和对样品的保留性质。如欲保持色谱柱对样品的保留性质不变,必须控制吸附剂的比表面积仅在一个较窄的范围内变化。对大多数多孔性吸附剂,其比表面积约为400m2/g。这是一个具有实用价值的最佳值。比表面积又是平均孔径的函数。随平均孔径和粒径的减小会增加比表面积,但同时也会使溶质在色谱柱中的传质过程变坏。比表面积的降低,意味着降低样品的负载量。
液固色谱法常用固定相的物理性质,见表9-9。
表9-9 液固色谱法常用固定相的物理性质


使用硅胶表面多孔粒子作固定相的HPLC色谱柱见表9-10
表9-10当代使用的硅胶表面多孔粒子(SPPs,包括亚-2um)
构成的HPLC色谱柱(包括正相、反相、HILIC等键合相)



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