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【分享】如何选择适合的色谱柱

  • 省部重点实验室
    2011/03/20
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厂商论坛

  • 如何选择适合的色谱柱

    选择色谱柱时需要首先考虑的是分离规模

    1、根据分离规模确定色谱柱大致的规格

    表1 按分离规模分类的高效液相色谱

    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

    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



    2、从分析物的物理化学性质入手,找出大致的色谱柱类型

    选柱前应详细掌握分析物的分子量(或分子量范围)、溶解性、是否解离等信息,然后根据这些性质找到合适的色谱柱类型。

    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







    对于色谱柱类型的选择有一些特殊说明:
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  • 省部重点实验室

    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。

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  • 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



    例一 生育酚分析

    1.jpg(6.26 K)

    2009-9-7 23:44:46

    生育酚共有αβγδ四种,分子结构包括苯并杂环、一个较长的碳链,其差别仅在苯环上甲基的数量和位置,其中α-生育酚具有三个甲基,β-γ-生育酚具有两个甲基、互为同分异构体,而δ-生育酚有一个甲基。极性较弱,属脂溶性物质,同时又能溶于甲醇/水,分子量小于500,所以选色谱柱时也许有两种选择:正相柱和反相柱。填料孔径则可锁定在100 Å左右。 在实际分析中,反相C18柱仅能分出三个峰(如图一):δ峰、γβ共同出的峰、α峰)。γβ生育酚的差别仅在于苯环上甲基的位置不同,以分配作用为作用模式的C18对它们选择性基本没有差异,而所用的流动相为95%以上的甲醇水溶液(甲醇含量太低时,保留时间太长),这种溶剂体系对这两种生育酚的溶解性也基本没有差异,所以γ-β-生育酚在反相模式下无法分离。

    2.jpg(12.75 K)

    2009-9-7 23:44:46

    正相的Silica柱和氨基柱则对化合物上的基团具有选择性,像γ-β-生育酚结构上这样细小的差别就能被分辨,从而达到分离。

    3.jpg(8.94 K)

    2009-9-7 23:44:46

    在实际分析中,C18柱常常用于常规生育酚总量测定,因为总量测定时并不需要分开γβ生育酚;而正相柱则常用于生育酚组成的测定。 在实际分析中,C18柱常常用于常规生育酚总量测定,因为总量测定时并不需要分开γβ生育酚;而正相柱则常用于生育酚组成的测定。 例二:有机酸分析 有机酸是一类典型的可解离型有机化合物,通常具有较高的水溶性,它们的相对分子量处于几十~几百之间,因而色谱柱可以锁定在离子抑制色谱、离子对色谱或离子交换色谱,其中前两种用的均是反相色谱柱。 分析这类物质时,离子抑制色谱法是最常用的方法。由于羧基的存在,有机酸的极性较强,为了使这类物质能被反相柱保留,流动相中会有较大比例的水,有时甚至用到100%水溶液;然而在水介质中有机酸会部分解离,每一种纯净物都会以两种甚至两种以上的形式存在,这是造成有机酸峰形变差的根本原因。 解决办法就是将流动相的pH值设定为酸性,以抑制羧基的解离,这样化合物以单一的未解离形式存在,疏水性增强,在反相柱上的保留也增大。pH值可参考解离性最强的有机酸的pKa,通常流动相pH值比该化合物的pKa小一个数量级,就能使每种化合物得到比较完美的峰形。

    例三:胺基化合物 离子对色谱(反相色谱柱)或离子交换色谱柱。

    例四:蛋白质和肽 首先得到化合物的分子量范围的信息,按表2的分子量选择范围选择填料的孔径,如果不详细或范围比较模糊,则选择孔径为300 Å的填料。

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  • 三人行

    第6楼2012/09/30

    我们通常用的都是C18柱。

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  • 省部重点实验室

    第7楼2012/09/30

    C18是最普通的了

    jncxyy2012(jncxyy2012) 发表:我们通常用的都是C18柱。

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