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第13楼2012/01/17
3 离子相互作用(Ion Interaction)
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第14楼2012/01/18
ProElut 固相萃取产品的操作方法
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第15楼2012/01/19
2 ProElut 固相萃取产品的操作方法
2.1 反相固相萃取柱的操作方法
反相模式是早些时候色谱界提出的一个概念,是指操作条件下流动相极性大于固定相极性的分离模式。在反相固相萃取法中,固定相为非极性或弱极性的化学基团,当溶剂环境为水溶液或含有少量有机溶剂的水溶液时,固定相以非极性相互作用(或称疏水相互作用)保留非极性、弱极性以及目标化合物,使目标化合物与主要干扰物分离;然后向小柱加入极性更弱的溶剂体系,该溶剂体系对目标化合物的溶解性较强,使目标化合物被洗脱。ProElutC18、C18-U、C8、C2、CN、PH 以及PLS 均属于反相固相萃取柱,这些产品非常适合从极性溶液(水、缓冲液)中萃取带有非极性官能团(芳香环、脂肪链)的化合物。
下面是反相固相萃取柱的一般操作方法:
目标化合物 非极性、弱极性以及中等极性化合物,比如药物、农药、环境污染物以及动植物成分;
典型应用
生物样品(比如血液、尿液)中的药物及代谢物
水中的的环境污染物
动物组织中的药物残留
样品溶液
最好以水或含少量甲醇的水溶液为溶剂;如果目标化合物的提取溶剂为有机溶剂应通过溶剂转换或稀释的方式达到要求;
操作流程
活化/ 平衡: 纯甲醇活化,纯水或样品溶剂平衡;
上样: 将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱;
淋洗: 纯水、含适量甲醇的水溶液或样品溶剂淋洗;
洗脱: 含适量有机溶剂的水溶液、甲醇或极性更低的有机溶剂。
反相固相萃取模式下,溶剂体系的极性应按照样品溶剂→淋洗溶剂 →洗脱溶剂的顺序逐渐降低,而它们的洗脱强度逐渐增大。必须保证选择的样品溶剂不能将目标化合物洗脱,选择的淋洗液应在不洗脱目标化合物的前提下最大限度地洗脱干扰物,所选洗脱液应能恰好完全洗脱目标化合物,样品溶剂、淋洗液以及洗脱液的选择将在“固相萃取方法的优化” 部分详细介绍。
2.2 正相固相萃取柱的操作方法
与反相模式相反,正相模式是指操作条件下流动相极性小于固定相极性的分离模式。在正相固相萃取法中,固定相为强极性化学基团,当溶剂环境为非极性或弱极性有机溶剂时,固定相以极性相互作用保留含有极性基团的目标化合物,使目标化合物与主要干扰物分离;然后向小柱加入极性更强的溶剂体系,该溶剂体系对目标化合物的溶解性较强,使目标化合物被洗脱。ProElut Silica、Florisil、Alumina、NH2、PSA 均属于正相固相萃取柱,这类吸附剂非常适合从非极性溶剂中萃取带有极性官能团(羟基、氨基等)的化合物。
下面是正相固相萃取柱的一般操作方法:
目标化合物 含有极性基团的弱极性、极性化合物,比如动植物中的有效成分;
典型应用
血浆中维生素D 的萃取
食品中的黄曲霉毒素
脂类化合物的分离
样品溶液
最好以正己烷或含少量极性有机溶剂的正己烷溶液为溶剂;如果目标化合物的提取溶剂为有机溶剂应通过溶剂转换或稀释的方式达到要求;
操作流程
活化/ 平衡: 正己烷或样品溶剂活化/ 平衡;
上样: 将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱;
淋洗: 正己烷、含适量中强极性有机溶剂的正己烷溶液或样品溶剂淋洗;
洗脱: 含适量中强极性有机溶剂的正己烷溶液或中强极性有机溶剂。
正相固相萃取模式下,溶剂体系的极性应按照样品溶剂→淋洗溶剂 →洗脱溶剂的顺序逐渐升高,它们的洗脱强度也逐渐增大。必须保证选择的样品溶剂不能将目标化合物洗脱,选择的淋洗液应在不洗脱目标化合物的前提下最大限度地洗脱干扰物,所选洗脱液应能恰好完全洗脱目标化合物,样品溶剂、淋洗液以及洗脱液的选择将在“固相萃取方法的优化” 部分详细介绍。
2.3 阳离子交换萃取柱的操作方法
阳离子交换柱中填装有键合了磺酸基团或羧酸基团的吸附剂,能够保留离子化的碱性化合物,通过淋洗去除主要干扰物后,再用碱性溶液洗脱目标化合物。ProElut SCX、PXC、PWC 均属于阳离子交换固相萃取柱,其中ProElut SCX 为硅胶键合苯磺酸基团吸附剂用于保留一般碱性化合物;ProElut PXC 为聚合物键合苯磺酸基团吸附剂,兼具强阳离子交换保留和反相保留,对一般碱性化合物的净化效果更佳;而ProElut PWC 为聚合物键合羧酸基团,兼具弱阳离子交换保留和反相保留,专门用于保留季铵盐。
下面是阳离子交换固相萃取柱的一般操作方法:
目标化合物
碱性化合物,比如含有胺基的药物、农药、环境污染物以及动植物成分;
典型应用
生物样品(比如血液、尿液)中的碱性药物
土壤、水中的碱性有机污染物(比如碱性农药)
农产品中的碱性农药(比如多菌灵、噻菌灵)和碱性兽药(比如磺胺类药物)
样品溶液
用pH 值比碱性化合物共轭酸的pK a 至少低两个单位的溶液溶解样品,通常使用pH 值为2 的磷酸水溶液,在这一溶剂体系下,目标化合物结合质子,呈阳离子形态;
操作流程
活化/ 平衡:
样品溶剂为非极性溶剂时,用样品溶剂来活化并平衡;样品溶剂为极性溶剂时,先用水溶性有机溶剂活化,再用样品溶剂平衡;操作流程上样: 将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱;
淋洗: 依次用水和有机溶剂淋洗;
洗脱:用pH 值比碱性化合物共轭酸的pK a 至少高两个单位的水溶液或有机溶剂溶液洗脱。比较常用的洗脱液为氨水溶液和氨水甲醇溶液。
碱性化合物会以中性态和结合质子态两种形式存在,其中结合质子形态为碱性化合物的共轭酸(Conjugate Acid),这种形态带正电荷,能够被阳离子交换吸附剂保留,而中性态碱性化合物则不能;
当样品溶液的pH 值比碱性化合物的共轭酸的pK a 低2 个以上单位时,结合质子态的碱性化合物将占全部化合物的99% 以上(根据酸碱电离平衡计算得出),这有利于吸附剂保留碱性化合物。
在洗脱步骤中,为了打断吸附剂与碱性化合物阳离子之间的作用力,应使溶液体系具有较高的pH 值以中和碱性化合物结合的质子,进而转化为中性化合物被洗脱;当溶剂体系的pH 值比碱性化合物共轭酸的pK a 高出2 个以上单位,中性态的碱性化合物将占全部化合物的99% 以上,这有利于碱性化合物离开吸附剂。
2.4 阴离子交换萃取柱的操作方法
阴离子交换柱中填装有键合了季铵基团或哌嗪基团的吸附剂,能够保留离子化的酸性化合物,通过淋洗去除主要干扰物后,再用酸性溶液洗脱目标化合物。ProElut SAX、PXA、PWA 均属于阴离子交换固相萃取柱,其中ProElut SAX 为硅胶键合季铵基团吸附剂用于保留一般酸性化合物;ProElut PXA 为聚合物键合季铵基团吸附剂,兼具强阴离子交换保留和反
相保留,对一般酸性化合物的净化效果更佳;而ProElut PWA 为聚合物键合哌嗪基团,兼具弱阴离子交换保留和反相保留,专门用于保留磺酸盐。
下面是阴离子交换固相萃取柱的一般操作方法:
目标化合物 酸性化合物
典型应用
生物样品(比如血液、尿液)中带有羧基、酚羟基的药物
生物样品中的有机酸
农产品中的酸性农药
样品溶液
用pH 值比酸性化合物的pK a 至少高两个单位的溶液溶解样品,通常使用pH 值为7 的
醋酸钠水溶液或5% 氨水溶液,在这一溶剂体系下,目标化合物给出质子,呈阴离子形态;
操作流程
活化/ 平衡:
样品溶剂为非极性溶剂时,用样品溶剂来活化并平衡;样品溶剂为极性溶剂时,先用水溶性有机溶剂活化,再用样品溶剂平衡;
上样: 将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱;
淋洗: 依次用水和有机溶剂淋洗;
洗脱:用pH 值比酸性化合物的pK a 至少低两个单位的水溶液或有机溶剂溶液洗脱。比较常用的洗脱液为甲酸水溶液和甲酸甲醇溶液。
酸性化合物会以中性态和解离质子态两种形式存在,其中解离质子形态带负电荷,能够被阴离子交换吸附剂保留,而中性态酸性化合物则不能;当样品溶液的pH 值比酸性化合物的pK a 高2 个以上单位时,解离质子形态的酸性化合物将占全部化合物的99% 以上(根据酸碱电离平衡计算得出),这有利于吸附剂保留酸性化合物。
在洗脱步骤中,为了打断吸附剂与酸性化合物阴离子之间的作用力,应使溶液体系具有较低的pH值以使解离态的酸性化合物结合质子,进而转化为中性化合物被洗脱;当溶剂体系的pH 值比酸性化合物的pK a 低2 个以上单位,中性态的酸性化合物将占全部化合物的99% 以上,这有利于酸性化合物离开吸附剂。
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第17楼2012/02/09
ProElut SPE 吸附剂介绍
ProElut 是Dikma Technologies 公司固相萃取产品的商标。ProElut 系列产品的核心Dikma Technologies 自主开发的多种吸附剂,这些吸附剂涵盖了硅胶键合、高分子有机聚合物以及其他吸附剂三大类,能够最大程度上满足食品安全检测、生命科学、环境科学以及医学等多个领域的应用。
ProElut P 系列高聚物SPE 产品,通过将恰当的吸附剂化学技术、产品形式和方法学结合在一起,旨在简化和改善样品前处理过程。他们结合了亲水-亲脂-平衡的水可湿润共聚物,无须担心会由于穿透、吸附剂干涸、pH 限制及硅醇基作用导致低的回收率。以高纯度、重现性、稳定性和保留特征独树一帜,提供复杂样品制备纯化的完美解决方案。优点:
• 增加检测灵敏度
• 最干净的提取物
• 消除基质效应
• 降低离子抑制
• 高回收率
• 产品高重现性和高稳定性
图2-1 ProElut P 系列吸附剂结构示意图
1 ProElut 高分子聚合物吸附剂
ProElut PLS :为了扩大固相萃取技术的应用领域并改善萃取效果,含亲水基团的聚苯乙烯/ 二乙烯基苯共聚吸附剂(简称PLS)被开发出来。该吸附剂兼具亲水基团(吡咯烷酮基团)和疏水基团(二乙烯基苯),属于反相吸附剂,对极性化合物和非极性化合物均有较好的保留,具有亲水亲脂平衡的特性。与传统硅胶键合反相吸附剂(比如C18)相比,PLS具备以下特性:
真正的通用性:对亲水物质和亲脂物质具有均衡的保留能力,应用领域覆盖了非极性、弱极性极性化合物,克服了C18 吸附剂对极性化合物保留较差的缺点;
更高的稳定性:具有水可润湿性,填料经活化后,即使柱床干涸,吸附剂对目标物的保留也不会发生变化;
更宽的pH 值适用范围:PLS 的基质为有机聚合物而非硅胶,在pH 0-14 的范围内表现稳定,而硅胶键合吸附剂只有在2-7.5 的范围内是稳定的;
更高的吸附容量:可保留更多的目标物,有效地防止了“穿透现象” 的发生,提高了重现性;
不存在次级相互作用:硅胶键合吸附剂的表面存在未键合的硅羟基,对碱性化合物的保留较强,用硅胶键合吸附剂处理碱性化合物,回收率通常较低;PLS 是有机聚合物基质的吸附剂,不存在次级相互作用,用于碱性化合物能够得到满意的结果。
将不同的离子基团分别键合到ProElut PLS 的苯环上就得到了混合型离子交换反相吸附剂,它们分别是:
ProElut PXC :混合型强阳离子交换反相吸附剂,由PLS 吸附剂键合磺酸基团得到,兼具阳离子交换和反相两种保留模式,适用于其共轭酸的pK a 值处于2-10 之间的碱性化合物,主要为胺基化合物;
ProElut PXA :混合型强阴离子交换反相吸附剂,由PLS 吸附剂键合季铵基团得到,兼具阴离子交换和反相两种保留模式,适用于pK a 值处于2-8 之间的羧酸类化合物;
ProElut PWC :混合型弱阳离子交换反相吸附剂,由PLS 吸附剂键合羧基得到,兼具弱阳离子交换和反相两种保留模式,适用于其共轭酸的pK a 值大于10 的强碱性化合物,比如含季铵基团的化合物;
ProElut PWA :混合型弱阴离子交换反相吸附剂,由PLS 吸附剂键合哌嗪基团得到,兼具弱阴离子交换和反相两种保留模式,适用于pK a 值小于1 的强酸性化合物,比如含有磺酸、磷酸等基团的化合物。
1.2 ProElut 聚合物吸附剂的详细介绍
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第18楼2012/02/10
2 ProElut 硅胶键合吸附剂
以球形硅胶作为基体,在特定条件下让硅胶表面的硅羟基与硅烷化试剂反应,使硅胶表面被指定的化学官能团覆盖,从而得到了ProElut 硅胶键合吸附剂,键合官能团的类型决定着硅胶键合吸附剂的吸附特性。
由于空间位阻的影响,硅烷化反应最高仅能覆盖硅胶表面50% 的硅羟基,残余的硅羟基会与极性目标化合物(尤其是碱性化合物)发生极性相互作用,这种相互作用是独立于键合官能团以外的作用力,通常被称作“次级相互作用”(Secondary Interaction)。在反相吸附剂中,次级相互作用是不被期望的,因为反相吸附剂对目标化合物的保留是通过非极性相互作用实现的,次级相互作用的存在改变了反相吸附剂的保留机制。为了消除反相吸附剂中的次级相互作用,我们使用空间位阻较小的短碳链硅烷化试剂与硅胶表面残余的硅羟基进行反应,这一处理方法被称为“封端”(Endcap)。对于正相吸附剂和离子交换吸附剂,次级相互作用并不被排斥或影响不显著,因而不必进行封端处理。
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第19楼2012/02/13
2.3 硅胶键合吸附剂详细介绍
ProElut C 18 对非极性、弱极性以及中等极性化合物具有广泛保留,是目前固相萃取中应用最广的吸附剂。由于C18 链的长链效应,填料的极性作用比其它吸附相都小,因而C18 填料对盐没有任何保留。通常可以用C18 填料小柱对一些小分子和中等大小分子样品脱盐。此外,在离子分析中,可将含有目标离子的水溶液通过C18 柱,溶液中的弱极性干扰物物(比如脂肪、多环芳烃、邻苯二甲酸酯)被吸附剂保留,从而得到纯净的离子溶液。
ProElut C18-U 是硅胶键合C18 后未进行封端处理的反相C18 萃取柱。硅胶基质表面残余的硅羟基与极性化合物存在极性相互作用,因而增强了对极性化合物尤其是胺基化合物(比如四环素类药物)的保留,适用于极性和非极性化合物的萃取。
ProElut C8 在性质上与C18 接近,但由于其碳链较短,所以对非极性化合物的保留要比C18的弱;如果样品在C18 的小柱上保留太强,难以洗脱时,可以用C8 的小柱来代替;由于C8 的碳链较短,难以有效地覆盖硅胶表面,所以C8 小柱与样品的极性作用要强于C18 小柱,但极性作用仍然不是C8 小柱的主要特性。
由于乙基链比较短,所以ProElut C2 具有相当的极性,当样品在C8 和C18 的小柱上有强保留时,常常使用C2 来代替。C2 的极性比CN 的极性稍低一些,通常用C2 的柱子用于从血浆和血清样品中提取药物。
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第20楼2012/02/13
ProElut PH 是非极性萃取中常用到的吸附相,极性与C8 类似。像环己烷一样,PH 表现出相对于其它非极性吸附相稍微不同的选择性,这主要是由于苯环上的电子云密度带来的结果,并且PH 吸附相对平面化合物和共轭有机样品的保留比链状吸附相强。
ProElut CN 是中等极性吸附剂,用于在C8 和C18 等非极性吸附相上有不可逆保留的强非极性样品的萃取。
ProElut Silica 中的吸附剂为未键合硅胶,通常被认为是极性最强的吸附剂,表面的硅羟基能够部分解离使其呈弱酸性。特别适合分离结构相似的非极性、弱极性化合物等。
ProElut NH2 是由硅胶键合氨丙基得到,兼具极性吸附作用和弱阴离子交换作用,可通过弱阴离子交换(水溶液)或极性吸附(非极性有机溶液)达到保留作用。当用在非极性溶液中(如正己烷)进行预处理时,能与带有-OH,-NH 或-SH 官能团的分子形成氢键。氨基共轭酸的pK a 较SAX 弱,在pH<7.8 水溶液中,可用做弱阴离子交换剂。
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第21楼2012/02/13
ProElut PSA 由硅胶键合乙二胺基-N- 丙基得到,有两个氨基,其共轭酸的pK a 值分别为10.1 和10.9,与NH2 相似但比NH2 柱具有更强的离子交换能力。同时PSA 可与金属离子产生鳌合作用,用于提取金属离子。
ProElut SCX 是以硅胶为基质键合对丙基苯磺酸官能团的吸附剂,磺酸基团极易解离而呈阴离子状态,具有较强的阳离子交换性能。并且由于苯环的存在,吸附剂还具有非极性,能与化合物发生非极性相互作用。适合碱性化合物的分离。
ProElut SAX 为硅胶键合季铵基团的吸附剂,季铵基团始终呈阳离子态,因而具有较强的阴离子交换功能,对阴离子型有机化合物(比如含有羧基、酚羟基的化合物)具有选择性的保留。由于季铵基团上的碳链较短,吸附剂的非极性相互作用较弱。
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第22楼2012/02/14
3 其他吸附剂
Florisil 是硅酸镁吸附剂,像硅胶一样,这种吸附剂具有强极性,可用于从非极性溶液中萃取极性化合物,Florisil 的大颗粒填料(200 μm)可以更快速的处理大体积样品,所以当样品的粘度较大时,可以其来代替硅胶小柱。Florisil 除了可以分离氯化杀虫剂之外,还多用于AOAC 和EPA等方法中,此外,当氧化铝的路易斯酸性质影响到萃取效果时,可用Florisil 来代替氧化铝小柱。
ProElut Carb 为具有片层结构的石墨化碳黑,对平面分子具有较好的保留。其典型应用为农产品中农药残留的分析。植物性样品中往往含有大量色素,比如叶绿素、叶黄素、类胡萝卜素等,这些化合物通常会对农药残留分析产生影响并能危害分析仪器,所以需要去除。实验表明石墨化碳黑对这类干扰物的保留最好,是农药多残留分析中必不可少的吸附剂。
Al2O3 中的铝原子上缺失两个电子,是一个典型的路易斯酸,由于在填装之前,对Al2O3 进行了酸处理,加强了Al2O3 的路易斯酸特性,使得该填料呈弱阳离子性质,对富电子化合物有着较强的作用,易于保留极性化合物和阴离子化合物。
中性Al2O3 和硅胶一样,都属于强极性吸附相,但是在高PH 值条件下,中性Al2O3 比硅胶更稳定。这种吸附相的表面是电中性的,容易保留像芳香族和脂肪胺等富电化合物,同时,对含负电基团(如含氧、磷、硫的基团 )的样品也能产生保留作用。
碱性Al2O3 具有阴离子特性并有阳离子交换功能,偏向于保留带正电荷或含氢键的化合物。此外,也能保留给电子样品,如中性胺类化合物等。