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分离模式类型—分离是由样品、填料以及洗脱液三者之间的关系来决定的

你的朋友间是意气相投还是水火不相容?
每个人都有自己的品味。然而,在物质世界里,相似的物质间关系比较亲密并希望一起相处。让我们观察一下色谱柱内是怎么样的情形吧。

当样品被洗脱液带入色谱柱后,首先被填料保留。样品的每种成分被保留的程度取决于其各自的性质。和填料性质很不同的成分则较早溶出在洗脱液里并较早开始在色谱柱内移动。与之相反,与填料亲合力较强的成分则保留时间较长,因此在色谱柱内移动也较为缓慢。综上所述,每种成分在色谱柱内的移动速度取决于该种成分是喜欢(性质相似)该填料或还是洗脱液。

分离法可分为四类模式:吸收模式、分配模式、离子交换模式以及体积排阻模式。实际上,分离是由上述几种模式共同作用完成的。近年来,基于亲水作用的分离,称之为亲水作用色谱(HILIC),受到人们关注。我们在此将逐一介绍每种分配模式。

吸收模式

在色谱法发展早期,采用硅胶或氧化铝作为填料分离可直接吸附填料表面的物质。
由于具有较高的选择性,硅胶色谱柱目前仍用于分离同分异构体等物质。
然而,该种填料存在较早变质和可再现性差等缺点。
由于试样具有保留物质而难以移除的特性,因此可利用其这一吸附性制成除臭剂。

由于许多被吸收的成分未被洗脱,从而减少了许多吸附位置,最终导致物质洗提逐渐加速。
对于将一根色谱柱用于一次或两次分馏,如柱色谱法,该吸收模式不会造成任何困难。但正如目前的高效液相色谱法那样,该模式不适合多次使用一根色谱柱处理多种材料的分析情况。因此,作为另外一种分离模式的分割模式产生了。

分配模式

我们经常听到用ODS、C18、反相或分割等个别词汇命名色谱柱和分离方法的名称。所有这些词汇都指同一种分离模式。被ODS(即Octadesylsilane,是一种由18个碳原子构成呈现油性的化合物)以化学法粘合的硅胶是一种最常用的分配系统填料,用于弥补吸收模式存在的不足。
与传统的硅胶相比,该种填料的一部分表面结合ODS,其它部分吸收表面也经过处理,有较好的稳定性。可以说,该种填料的发展推动了色谱法的进步,直到发展成为今天的高效液相色谱法。

将样品加入该状态的溶液后则因为其两相间的性质不同分解为可溶水成分和可溶油成分。较易溶于水的成分则较早从色谱柱中分离。

该种填料可看作是一种硅胶涂敷了一层ODS,一种样品在ODS相和洗脱液间分离。为理解这种情形,把它想像成一种分离的调味品。
醋和色拉油是分别呈水相和油相的两层。当剧烈摇动这两种调味品时,两种物质会混合在一起。但是放置一会儿后,他们会再次发生分离,原因是它们本身就是两种互不相容的“水”和“油”。

将样品加入该状态的溶液后则因为其两相间的性质不同分解为可溶水成分和可溶油成分。较易溶于水的成分则较早从色谱柱中分离。

还有其它经过化学处理的填料,如C8(辛基, -C8H17)、Ph(苯基, -C6H5 )、-CN(氰基)、-NH2(氨基)以及二醇等,每种填料具有不同的分离特性。但是应首先选择使用ODS填料,如果ODS填料不能发挥正常功能,可检查另外一种填料。 可在分割模式前加上“反相”二字。原因是与传统吸收模式相比,分割模式的填料和洗脱液间存在相反的关系。

任何ODS色谱柱的性能都是一样的吗?

大多数的色谱柱制造商都销售ODS色谱柱。然而,即使使用同样的洗脱液,这些ODS色谱柱特性也不尽相同,分离功能也大不相同。
ODS色谱柱的特性取决于硅胶的性质(粒子大小、孔径等)、ODS结合方式、ODS结合数量以及表面处理。

使用“极性”一词可能使概念难以理解。“高极性”和“低极性”物质可分别看作水性和油性,因此可从以下方面说明这两种模式的差异。

吸收模式:“油性”洗提液(己烷、辛烷等)在“水性”洗脱液上流动。
分配模式:“水性”洗提液(甲醇、乙腈、水等)在“油性”洗脱液上流动。

当使用上述其中之一方法分离样品时,成分以相反的顺序被洗脱出来。因此在传统的吸收模式中联合使用“高极性填料和低极性洗脱液”与在分割模式中联合使用“低极性填料和高极性洗脱液”逐渐被分别称作正相和反相。