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淺談離子對色譜法

更新時間:2022-02-15 點擊次數:2715

小夥(huo) 伴們(men) 在做日常檢測,會(hui) 發現有些項目,測試標準上使用的流動相中加入了像庚烷磺酸鈉、四丁基氫氧化銨、四丁基溴化銨等試劑,這類試劑我們(men) 稱為(wei) 離子對試劑,它可以用來改善分離和峰形、縮窄樣品的保留範圍等。離子對試劑可以看成是在高效液相色譜法中引入了離子色譜方法的一種表現。今天小編和小夥(huo) 伴們(men) 聊聊離子對色譜法的保留基本原理和一些特殊問題。


離子對色譜法(IPC)可被看做是以分離離子樣品為(wei) 目標的反相色譜法的改良形式。IPC和RPCwei一不同的條件是IPC在流動相中添加了離子對試劑R+或R-,這些試劑能在平衡過程中,與(yu) 酸性化合物的A-或堿性化合物的BH+發生相互作用:

  離子化溶質             離子對

(酸)A-+R+     ⇔     A-R+

(堿)BH++R-   ⇔     BH+R-

  親(qin) 水性溶質              疏水性離子對

(在RPC保留較少)  (在RPC保留較多)

使用IPC可令樣品的保留行為(wei) 產(chan) 生類似於(yu) 改變流動相pH的變化,但是IPC能更好地控製酸性溶質或堿性溶質的保留行為(wei) ,而且無需使用ji端的pH(如pH<2.5或pH>8)。典型的離子對試劑包括烷基磺酸鹽R-SO3-(R-)和四烷基銨鹽R4N+(R+),以及強羧酸(通常是離子化的)(四氟yi酸、TFA;七氟丁酸酐、HFBA(R-)),還有所謂的離液劑(BF4-、ClO4-、PF6-)。


有關(guan) IPC的保留機理目前有兩(liang) 種說法。

一種說法是離子對在溶液中形成,然後被保留在色譜柱上,溶質保留平衡過程如下(以離子化的酸性溶質A-和四烷基銨鹽R+形成離子對為(wei) 例):

A-R+(流動相)  ⇔    A-R+(固定相)


根據這個(ge) 說法,溶質保留由以下因素決(jue) 定:

① 溶質分子A在流動相中已電離的部分(取決(jue) 於(yu) 流動相pH和溶質的pKa);

② IPC試劑的濃度和它形成離子對的趨勢;

③ 離子對複合物A-R+的k值。

另一種說法則認為(wei) ,IPC試劑先被固定相保留,然後溶質的保留是離子交換的過程,例如,離子化的酸性流動相A-和IPC試劑R+X-

A-(流動相)+ R+X-(固定相)

                    ⇕

 A-R+(固定相)+ X-(流動相)  

即是,離子對試劑 R+X-先吸附到固定相上,然後樣品離子A-代替固定相上的反離子X-。這兩(liang) 種IPC的保留過程都可能在任一個(ge) 給定的分離中占優(you) 勢,但是哪一種機製起著更為(wei) 重要的作用既不容易確定,對實際操作也不重要。


在IPC中,可以用於(yu) 控製選擇性的分離條件包括:

➩ pH;

➩ IPC試劑的類型(磺酸鹽、季銨鹽、離液劑);

➩ IPC試劑的濃度;

➩ 溶劑強度(B%);

➩ 溶劑類型(甲醇、乙腈等);

➩ 溫度;

➩ 色譜柱類型;

➩ 緩衝(chong) 溶液的類型和濃度。


無機試劑(或“離液劑")如ClO4-、BF4-和PF6-可用於(yu) 代替常用的烷基磺酸鹽作為(wei) IPC試劑。無機試劑在固定相上的保留較少,它的保留機理更接近上述的第一種說法,在流動相中形成離子對。離液劑能更好地用於(yu) 梯度洗脫(有較小的基線噪音和漂移),且當B%較高時也能較好的溶解在流動相中。

但是使用離子對試劑也有一些特殊問題,在某些情況下需要嚴(yan) 格控製流動相pH;溫度控製的重現性必須較高(比RPC更需要),此外,IPC中的某些問題不會(hui) 在RPC分離中出現或與(yu) 其他RPC有所不同。還有就是出現偽(wei) 峰、改變流動相周柱平衡緩慢、有不明原因造成的糟糕的色譜峰型等。

首先是偽(wei) 峰。當把樣品溶劑(不含樣品)注入到IPC中(即空白實驗),我們(men) 有時會(hui) 觀察到正峰和負峰同時出現的情況。導致偽(wei) 峰的原因通常是由流動相和樣品溶劑的組成之間存在差異引起的。而使用不純的IPC試劑、緩衝(chong) 液或其他的流動相添加劑都會(hui) 使偽(wei) 峰的問題更為(wei) 嚴(yan) 重。

其次是緩慢的柱平衡。當使用新的流動相時,必須用足夠體(ti) 積的流動相衝(chong) 洗色譜柱以使色譜柱達到平衡。在IPC中,IPC試劑在色譜柱上的吸附和解吸附在某些情況下非常緩慢,這會(hui) 造成色譜柱不能被新的流動相*平衡。所以,無論是舊的流動相還是新的流動相含有IPC試劑時,我們(men) 必須確定改變流動相後樣品的保留具有重現性(需要以新的流動相進行幾小時的衝(chong) 洗色譜柱才能達到*平衡)。更換IPC試劑時,先用特殊的洗脫劑把先前吸附在色譜柱上的IPC試劑洗脫下來,再用新的流動相對色譜柱進行平衡。


陰離子試劑(如烷基磺酸鹽)能用組成為(wei) 50%~80%甲醇-水的洗脫劑洗脫下來;季銨鹽需要使用50%甲醇-緩衝(chong) 液(如,pH為(wei) 4~5的100mmol/L的磷酸氫二鉀溶液,加入磷酸氫二鉀是為(wei) 了減少季銨基團與(yu) 固定相上離子化的矽醇基間的相互作用)。任一情況下,首先應使用至少等於(yu) 20倍柱體(ti) 積的洗脫劑來衝(chong) 洗色譜柱,然後再使用新的流動相進行柱平衡。另外,像較弱的離子對緩衝(chong) 液三氟yi酸(TFA)以及離液劑,不會(hui) 減緩柱平衡的過程,通常用10~20倍的含TFA或離液劑的流動相衝(chong) 洗色譜柱足以達到柱平衡。

用含IPC試劑的流動相進行色譜柱的初始平衡,則平衡過程可能會(hui) 非常緩慢。為(wei) 了避免在開展常規實驗的每個(ge) 新係列之前都要進行12h的平衡,我們(men) 建議在完成每個(ge) 係列的實驗後把色譜柱浸泡在流動相(含IPC試劑)裏儲(chu) 存。這個(ge) 權宜的方法使得以IPC做含量測定時能更快的達到柱平衡;假如需要每天或每兩(liang) 天重複一次,我們(men) 也建議使用這個(ge) 辦法,然而,當以這種方式儲(chu) 存時,其使用壽命可能會(hui) 縮短。

由於(yu) IPC試劑與(yu) 色譜柱的緩慢的平衡過程,即使用較劇烈的洗脫程序,也不可能把IPC試劑*從(cong) 色譜柱上洗脫下來。基於(yu) 這個(ge) 原因,我們(men) 建議已用IPC分離的色譜柱不要再用於(yu) 開展不含IPC試劑的RPC分離(TFA和離液劑例外)。

假如在IPC中觀察到糟糕的峰型和(或)柱塔板數的N值較低時,可以考慮改變柱溫。

以上就是離子對色譜法的保留原理,和一些特殊問題的解決(jue) 方法,希望對小夥(huo) 伴們(men) 以後用離子對色譜法能有所幫助。

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