表1 按分离规模分类的高效液相色谱柱
类别 | 柱径/mm | 备注 | |
制备柱 | > 10 | 生产型制备柱直径可达几十厘米 | |
半制备柱 | 5~10 | ||
分析柱 | 2~5 | 典型柱为Φ4.6或Φ4 mm | |
微型柱 | 细径柱 | 0.8~2.0 | 一般柱管可为金属亦可为塑料制,如PEEK制 |
毛细管柱 | 0.05~0.5 | 毛细管柱可为填充柱亦可为开管柱 | |
纳米柱 | < 0.1 | 填充柱或开管柱 |
表2 液相色谱分离模式的选择
样品相对分子量 | 溶解性 | 分离模式 | 色谱柱 | 备注 | |
小于2000 | 脂溶性 | 溶于正己烷 | 正相吸附色谱 | Silica | 填料孔径通常为100Å |
溶于四氢呋喃 | GPC | ||||
溶于甲醇/水 | 正相键合色谱 | 氰基柱、氨基柱 | |||
反相色谱 | C18、C8、PH或PLRP(反相聚合物色谱柱) | ||||
水溶性 | 非离子型 | 反相色谱 | C18、C8、PH或PLRP | ||
离子型 | 离子抑制色谱 | C18、C8、PH或PLRP | |||
离子对色谱 | C18、C8、PH或PLRP | ||||
离子交换色谱 | AX、CX | ||||
低聚肽、蛋白质 | 反相色谱 | C18、C8、C4或PLRP | |||
大于2000 | 脂溶性 | GPC | 填料孔径通常为300Å | ||
水溶性 | GFC | ||||
多肽、蛋白质 | 反相色谱 | C18、C8、C4或PLRP | |||
离子型 | 离子交换 | AX、CX |
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第1楼2011/03/20
对于色谱柱类型的选择有一些特殊说明:
1.反相柱是使用最广泛的色谱柱,而ODS又是反相柱中使用最广泛的,据统计目前使用的色谱柱中超过一半是ODS柱;由于ODS柱的技术最成熟,所以具有高性能、长寿命等特点,所以选择时优先选择ODS柱;
2.对于反相柱,通常来讲,碳链越长,对化合物的保留越强,分离效果也越好,但选择短碳链的键合相可以节约分析时间;
3.反相色谱柱可以对非极性、弱极性、中等极性以及部分强极性化合物进行分离,是应用最广的色谱柱;反相色谱柱以“分配作用”保留分析物,主要以分析物在两相中的溶解性进行选择,有时不能对同分异构体和结构类似物进行分离;
4.部分解离性较弱的化合物,可通过向流动相加入酸、碱、盐的形式使分子以某种稳定并且保留性强的形式存在,然后用反相柱进行分析,这种分析方法包括“离子抑制色谱”和“离子对色谱”;
5.PLRP是以聚苯乙烯-二乙烯基苯为填料的色谱柱,为反相柱,疏水性与C18相近,但不具有次级相互作用,分析碱性化合物时不会发生拖尾。
6.包括Silica、氨基柱、氰基柱在内的正相色谱柱,分别通过硅羟基、胺基、氰基与分析物中的极性基团发生极性相互作用,从而实现对分析物的保留和分离,适用于极性化合物的分离,对许多同分异构体和结构类似物也能实现较好分离。
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第2楼2011/03/20
3、对填料的要求
1)填料类型 普通的硅胶键合相色谱柱在流动相pH处于2~7.5范围时表现稳定,超出这一范围就会发生键合相水解(pH < 2)或硅胶溶解(pH > 7.5)等现象,因而具体到那一款色谱柱的选择时,应保证填料所能耐受的pH范围符合分析条件的要求。色谱耗材制造公司通过改进键合技术,已经制造出pH适用范围较宽的硅胶键合相色谱柱,比如Diamonsil
(2)能够耐受1.5~9的pH值,可以满足绝大多数情况下的反相色谱分析。 PLRP为聚合物基质的反相填料,由于不存在上述水解和溶解的危险,因而能够在各种PH值下使用,是目前PH值适用范围最宽的色谱柱,其主要缺点是柱效较低,重现性差、在有机相中易发生溶胀等。
2)填料粒径 目前分析中大多使用粒径为1.7~5 μm的填料。根据速率理论,塔板高度与填料的粒径近似成正比,因而减小填料粒径可以得到更高的柱效,当分离效果不理想时可以考虑使用更细的填料;使用细粒径填料时,柱长可适当缩短,以提高分析速度;使用细粒径填料时,高的柱效有效抑制了色谱峰的展宽,能够获得较高的分析灵敏度;细粒径填料会显著增大柱压。分析者可根据对柱效、分析时间和分析灵敏度的要求对填料粒径进行选择。
3)填料的孔径 填料的孔径对化合物的分子量具有限制。孔径为100 Å左右的填料仅能用于相对分子量不超过2000的化合物的分离,更大的分子难以进入孔内,在填料上的保留较弱,需要使用孔径更大的填料,比如300 Å。
4、色谱柱规格
(1) 内径 在理想情况下,当填料、柱长和流动相优化线速度确定时,色谱柱内径的变化将只影响上样量和灵敏度,柱效、分离度、分析时间等均不发生变化。与内径为4.6 mm的色谱柱相比,内径为2.1 mm的色谱柱的截面积仅相当于前者的1/5,所以为取得相同的线速度,后者所需的体积流速仅为前者的1/5,因而使用细径柱能显著减少溶剂用量;同样由于截面积小,样品组分在细径柱中的稀释也较小,可以得到较高的灵敏度;细径柱的最大载样量也相应减小。 归纳起来,细径柱的优势就在于节约溶剂,灵敏度高,与质谱检测器的兼容性更好,适用于低样品量分析,但细径柱对硬件要求更高。
(2) 长度 单组份或组分较少时,用短柱即可达到较好的分离;组份较多时,则应选择长柱。当然以上只是对于最常使用的5 μm填料的色谱柱而言,如果选择了细填料的柱子,柱长可以短一些,比如,150 mm、3 μm色谱柱的柱效相当于250 mm、5 μm的色谱柱。
注:选择细内径柱或和较短色谱柱时,由于色谱柱的死体积较小,柱外效应的影响会增大,造成柱效下降。这种情况下,应选择短而细的连接管,如果有条件还可更换体积较小的进样阀和流通池。
省部重点实验室
第3楼2011/03/20
色谱柱选择实例分析
色谱柱选择实例分析