無機(jī)基質(zhì)高效色譜填料

1、無機(jī)基質(zhì)高效色譜填料微孔型微孔型 大孔型大孔型微孔微孔微孔微孔薄膜型薄膜型 表面多孔型表面多孔型離子交換層離子交換層惰性核惰性核惰性核惰性核離子交換劑硅膠層涂覆離子交換劑硅膠層涂覆實 心 微 球全 孔 微 球灌 注 微 粒固 定 相 外 殼固 體核擴(kuò) 散 孔通 孔HPLCHPLC中常用的幾種微粒類型中常用的幾種微粒類型l硅膠硅膠l可控孔徑玻璃可控孔徑玻璃l其它：氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、其它：氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、碳和石墨微球。碳和石墨微球。l制備制備: :制成適宜的球形或無定形顆制成適宜的球形或無定形顆粒粒, ,化學(xué)鍵合或涂層法改性。化學(xué)鍵合或涂層法改性。一一. .硅膠硅膠: :表面含豐富硅

2、醇基或硅羥基表面含豐富硅醇基或硅羥基, , 可化學(xué)鍵合或改可化學(xué)鍵合或改性性; ; 表面存在大量物理吸附水表面存在大量物理吸附水, ,增加處理或修飾復(fù)增加處理或修飾復(fù)雜性。雜性。1.1.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì): :多孔二氧化硅多孔二氧化硅l化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,pH,pH適應(yīng)范圍適應(yīng)范圍1-91-9，安全，安全pHpH范圍為范圍為2-82-8。晶型二氧化硅晶型二氧化硅表面可能僅有自由硅羥基；表面可能僅有自由硅羥基；無定形硅膠無定形硅膠則有自由硅羥基、鄰位硅羥基、氫則有自由硅羥基、鄰位硅羥基、氫鍵結(jié)合水或物理吸附水。鍵結(jié)合水或物理吸附水。SiOH自由硅羥基雙硅羥基OHSi締合硅羥基OHSi表面金屬

3、內(nèi)部金屬（活化硅羥基）OHSiOHSiOHMMHPLC硅膠擔(dān)體的表面硅膠擔(dān)體的表面l物理吸附水的去除物理吸附水的去除-是硅膠衍生反應(yīng)中不可或缺的一步是硅膠衍生反應(yīng)中不可或缺的一步。因為物理吸附水與硅羥基競爭硅烷化試因為物理吸附水與硅羥基競爭硅烷化試劑的反應(yīng)劑的反應(yīng), ,可能引起鍵合率的降低和非特可能引起鍵合率的降低和非特異性吸附的增加異性吸附的增加, ,降低填料的性能。降低填料的性能。l一般通過一般通過加熱或真空下熱處理加熱或真空下熱處理去除去除物理吸附水。物理吸附水。2.2. 物理性質(zhì)物理性質(zhì): : 顆粒的形狀大小、孔的結(jié)構(gòu)、孔徑及其顆粒的形狀大小、孔的結(jié)構(gòu)、孔徑及其分布、總孔容、比表面積、

4、高機(jī)械強(qiáng)度分布、總孔容、比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度20468101214161820222426保留時間（min）1234123檢測器響應(yīng)A型硅膠Zorbax-ODS二甲基-C18B型硅膠Zorbax Rx-C18二甲基-C181、多慮平 0.125ug2、去甲丙咪嗪 0.25ug3、阿米替林 0.25ug4、三甲丙咪嗪 0.25ug以以A A型與型與B B型硅膠擔(dān)體的色譜柱分離三環(huán)抗抑郁藥的比較型硅膠擔(dān)體的色譜柱分離三環(huán)抗抑郁藥的比較色譜柱：色譜柱：15150.46 cm0.46 cm；流動相：乙腈磷酸鈉緩沖液（；流動相：乙腈磷酸鈉緩沖液（3030：7070），），p p H2.5+H2.5+三乙

5、胺與三氟醋酸各三乙胺與三氟醋酸各0.2%0.2%；流速：；流速：；40400 0C C；254nm254nm檢測；進(jìn)樣檢測；進(jìn)樣5L5L。 A A型：純度不高的酸性硅膠型：純度不高的酸性硅膠B B型：高純度的弱酸性硅膠型：高純度的弱酸性硅膠3.3.多孔硅膠的制法多孔硅膠的制法: :l將水玻璃將水玻璃( (硅酸鈉水溶液硅酸鈉水溶液) )酸化酸化, ,形成形成SiOSiO2 2膠體溶液膠體溶液, ,以各種方法聚集成球形以各種方法聚集成球形粒子粒子, ,并轉(zhuǎn)化成干膠并轉(zhuǎn)化成干膠; ;l另外另外, ,也可利用正硅酸酯的縮聚和也可利用正硅酸酯的縮聚和SiOSiO2 2氣溶膠水溶液噴霧干燥法。氣溶膠水溶液

6、噴霧干燥法。粒度分布及雜質(zhì)的控制是難點！粒度分布及雜質(zhì)的控制是難點！l尿素、甲醛相分離聚合尿素、甲醛相分離聚合：將適宜濃度的：將適宜濃度的硅溶膠與一定比例的尿素和甲醛配成水溶液，硅溶膠與一定比例的尿素和甲醛配成水溶液，攪拌均勻令其產(chǎn)生縮聚反應(yīng)。待反應(yīng)進(jìn)行到一攪拌均勻令其產(chǎn)生縮聚反應(yīng)。待反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，便會產(chǎn)生相分離而從水溶液中沉淀定程度后，便會產(chǎn)生相分離而從水溶液中沉淀出出聚集硅微珠聚集硅微珠與與尿素甲醛樹脂尿素甲醛樹脂的復(fù)合球。將的復(fù)合球。將這種復(fù)合球收集、洗滌并在高溫爐中煅燒，令這種復(fù)合球收集、洗滌并在高溫爐中煅燒，令樹脂分解逸去，剩下的就是多孔硅膠微球，其樹脂分解逸去，剩下的就是多

7、孔硅膠微球，其直徑可以控制在直徑可以控制在4 45 5m m或或7 78 8m m之間。通過二之間。通過二次縮聚反應(yīng)，直徑可加大到次縮聚反應(yīng)，直徑可加大到1515m m。二二. .可控孔徑玻璃可控孔徑玻璃: :l含硼的含硼的NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系玻璃系玻璃, ,熱處理時熱處理時會相分離，生成會相分離，生成溶于酸的溶于酸的NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3相及相及不溶于酸的不溶于酸的高硅相。以酸處理的方法，高硅相。以酸處理的方法，將酸可溶相浸析出來將酸可溶相浸析出來, ,剩下的高硅相就成剩下的高硅相就成了可控玻璃了可控玻璃(SiO(SiO2

8、 2) )。l控制玻璃的組成及處理條件可控制生成控制玻璃的組成及處理條件可控制生成可控孔徑玻璃的孔徑、孔容及比表面積。可控孔徑玻璃的孔徑、孔容及比表面積。1.1.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì): :l表面具有游離硅羥基表面具有游離硅羥基, ,可以通過各種化學(xué)可以通過各種化學(xué)修飾而得到不同官能團(tuán)的表面修飾而得到不同官能團(tuán)的表面。l缺點：游離硅羥基可能導(dǎo)致非特異性吸缺點：游離硅羥基可能導(dǎo)致非特異性吸附及蛋白質(zhì)失活附及蛋白質(zhì)失活; ;適應(yīng)的適應(yīng)的pHpH范圍有一定的范圍有一定的局限局限; ;制造成本較高。制造成本較高。2.2.物理特性物理特性: :l機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高, ,可耐受劇烈、反復(fù)的處理和可耐受劇烈、反

9、復(fù)的處理和操作，耐壓力強(qiáng)。操作，耐壓力強(qiáng)。l孔徑分布窄而均勻?？讖椒植颊鶆颉?.3.制造制造: :l采用普通玻璃制造工藝：采用普通玻璃制造工藝：精細(xì)選擇并控精細(xì)選擇并控制適宜的相分離溫度與時間制適宜的相分離溫度與時間。孔徑一?？讖揭话憧刂圃诎憧刂圃?5nm25nm到到100nm100nm為宜。為宜。三、其它三、其它氧化鋁：主要是氧化鋁：主要是AlAl2 2O O3 3, ,作為色譜固定相，作為色譜固定相，主要用于小分子有機(jī)物等的分離。限制主要用于小分子有機(jī)物等的分離。限制其應(yīng)用的因素在于其難以像其應(yīng)用的因素在于其難以像SiOSiO2 2那樣通那樣通過鍵合而得到適應(yīng)不同分離模式的固定過鍵合而

10、得到適應(yīng)不同分離模式的固定相。相。氧化鋯：利用與硅膠鍵合相類似的方法，氧化鋯：利用與硅膠鍵合相類似的方法，可以對其進(jìn)行表面修飾?？梢詫ζ溥M(jìn)行表面修飾。一、表面硅羥基的化學(xué)修飾（主要途一、表面硅羥基的化學(xué)修飾（主要途徑）：徑）：1 1、氯化反應(yīng)：可以將硅羥基轉(zhuǎn)化成硅氯基，、氯化反應(yīng)：可以將硅羥基轉(zhuǎn)化成硅氯基，硅氯基性質(zhì)活潑可以與各種化合物反應(yīng)硅氯基性質(zhì)活潑可以與各種化合物反應(yīng)而引入相應(yīng)的基團(tuán)。這種方法引入的基而引入相應(yīng)的基團(tuán)。這種方法引入的基團(tuán)是單分子層的，具有較好的傳質(zhì)能力團(tuán)是單分子層的，具有較好的傳質(zhì)能力和色譜性能，但成本較高。和色譜性能，但成本較高。2 2、氯硅烷與硅羥基的反應(yīng)：、氯硅烷與

11、硅羥基的反應(yīng)：l通過氯硅烷可以將各種烷基鏈引入硅膠通過氯硅烷可以將各種烷基鏈引入硅膠表面。氯硅烷包括一氯代型，二氯代型表面。氯硅烷包括一氯代型，二氯代型和三氯代型等。和三氯代型等。 3 3、通過烷氧基硅烷與硅羥基的反應(yīng)：、通過烷氧基硅烷與硅羥基的反應(yīng)：l烷氧基硅烷與硅膠進(jìn)行縮合反應(yīng)，使硅烷氧基硅烷與硅膠進(jìn)行縮合反應(yīng)，使硅膠表面帶上環(huán)氧基或氨基等基團(tuán)，在此膠表面帶上環(huán)氧基或氨基等基團(tuán)，在此基礎(chǔ)上可以很方便地進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)或基礎(chǔ)上可以很方便地進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)或修飾。這一鍵合反應(yīng)可以在水相，也可修飾。這一鍵合反應(yīng)可以在水相，也可以在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行。以在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行。Si-OHCl-Si(CH3)2R

12、Cl3SiR(Eto)3SiRa+cSi-O-Si(CH3)2RbSi-OHSi-OHSi-OHSi-OHSi-OSi-OSi-OSi-O+SiClRSi(OEt)R（a a）表面硅羥基與氯二甲基硅烷的反應(yīng)；）表面硅羥基與氯二甲基硅烷的反應(yīng)；（b b）表面硅羥基與三官能團(tuán)硅烷的反應(yīng)；）表面硅羥基與三官能團(tuán)硅烷的反應(yīng)；（c c）表面硅羥基與三官能團(tuán)烷基硅烷的反應(yīng)）表面硅羥基與三官能團(tuán)烷基硅烷的反應(yīng)A、縱向交聯(lián)B、橫向交聯(lián)C、單體（二甲基-取代）D、單體（空間保護(hù)）SiOOHSiSiSiSiSiOOHOSiOSiOHSiOHOSiSiOHOOHOHSiOSiSiSiSiSiOOSiOOOOOOOO

13、OOSiSiSiSiSiSiSiSiOSiSiSiSiSiOHOOSiOHSiSiOHSiSiSiSiOHOSiSiSiOSiOH與硅膠擔(dān)體共價鍵合硅烷的各種類型與硅膠擔(dān)體共價鍵合硅烷的各種類型二、包敷與涂層：二、包敷與涂層：l可通過不同的途徑制備穩(wěn)定的聚合物涂可通過不同的途徑制備穩(wěn)定的聚合物涂層。層。常常將選擇的聚合物、寡聚物或單體以適將選擇的聚合物、寡聚物或單體以適宜溶劑制成溶液，均勻分布于無機(jī)基質(zhì)的全宜溶劑制成溶液，均勻分布于無機(jī)基質(zhì)的全部表面上，蒸去溶劑后，令高聚物或單體聚部表面上，蒸去溶劑后，令高聚物或單體聚合，形成致密的聚合物涂層。合，形成致密的聚合物涂層。l亦可亦可將將含雙鍵的聚

14、合物含雙鍵的聚合物涂于硅膠表面，使其涂于硅膠表面，使其表面帶上雙鍵，使其于表面帶上雙鍵，使其于隨后涂敷上去的第二隨后涂敷上去的第二單體單體進(jìn)行共聚。進(jìn)行共聚。1.1.還可以還可以將含有雙鍵的不飽和聚合物涂于硅膠將含有雙鍵的不飽和聚合物涂于硅膠表面，以表面，以自由基引發(fā)進(jìn)一步交聯(lián)自由基引發(fā)進(jìn)一步交聯(lián)，以獲得理，以獲得理化性質(zhì)更穩(wěn)定的涂層?；再|(zhì)更穩(wěn)定的涂層。三、整體修飾：三、整體修飾：l指利用具有不同官能團(tuán)的指利用具有不同官能團(tuán)的鹵代硅烷鹵代硅烷或或烷烷氧基硅烷氧基硅烷的水解、縮聚反應(yīng)，直接制出的水解、縮聚反應(yīng)，直接制出空間交聯(lián)型、含不同空間交聯(lián)型、含不同R R基的硅膠?；墓枘z。四、硅烷化試劑

15、：四、硅烷化試劑：l氯硅烷：氯硅烷：容易和空氣中微量水反應(yīng)，放容易和空氣中微量水反應(yīng)，放出出HClHCl氣，對環(huán)境造成危害。氣，對環(huán)境造成危害。l烷氧基硅烷：對環(huán)境和人體的危害性小。烷氧基硅烷：對環(huán)境和人體的危害性小。廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。l正相色譜填料正相色譜填料l反相色譜填料反相色譜填料l凝膠過濾色譜填料凝膠過濾色譜填料l高效離子交換色譜填料高效離子交換色譜填料l高效親和色譜填料高效親和色譜填料l高效疏水色譜填料高效疏水色譜填料l液相色譜分正相和反相色譜液相色譜分正相和反相色譜（依據(jù)相間的相（依據(jù)相間的相對極性）對極性） 正相：固定相極性大于流動相極性，正相：固定相極性大于流動相極性， 適用

16、于非極性至中等極性的中小分子適用于非極性至中等極性的中小分子化合物的分離，如脂溶性維生素、甾體化合物的分離，如脂溶性維生素、甾體激素、醫(yī)藥等的分離分析。激素、醫(yī)藥等的分離分析。 反相：固定相極性小于流動相極性。反相：固定相極性小于流動相極性。l正相色譜正相色譜液固吸附色譜液固吸附色譜柱填料：吸附劑，表面分布有活性吸附位柱填料：吸附劑，表面分布有活性吸附位點；點；競爭吸附：溶劑溶質(zhì)分子，溶質(zhì)溶質(zhì)競爭吸附：溶劑溶質(zhì)分子，溶質(zhì)溶質(zhì)分子分子 柱內(nèi)保留時間差異柱內(nèi)保留時間差異 物質(zhì)分離！物質(zhì)分離！1.1.硅膠硅膠 吸附色譜中吸附色譜中最常用最常用。但樣品呈堿性時，。但樣品呈堿性時，會造成嚴(yán)重吸附，溶質(zhì)峰

17、拖尾或難以洗會造成嚴(yán)重吸附，溶質(zhì)峰拖尾或難以洗脫，脫，可選用可選用AlAl2 2O O3 3。 AlAl2 2O O3 3對于不飽和化合物，特別是芳香對于不飽和化合物，特別是芳香族化合物多核芳烴的保留能力較強(qiáng)，芳族化合物多核芳烴的保留能力較強(qiáng)，芳香異構(gòu)體可得到良好分離。香異構(gòu)體可得到良好分離。l硅膠硅膠 100-200100-200目目l2.5KG 2.5KG l生產(chǎn)商生產(chǎn)商:Fisher :Fisher l產(chǎn)品價格產(chǎn)品價格:4500:4500元（元（RMBRMB）化學(xué)鍵合固定相：化學(xué)鍵合固定相：2.2.極性鍵合相填料極性鍵合相填料鍵合固定相類型：鍵合固定相類型：用來制備鍵合固定相的載體，幾乎

18、都用用來制備鍵合固定相的載體，幾乎都用 a. a. 硅氧碳鍵型：硅氧碳鍵型： Si SiOOC C b. b. 硅氧硅碳鍵型：硅氧硅碳鍵型：Si SiOOSi Si C C 穩(wěn)定，耐水、耐光、耐有機(jī)溶劑，應(yīng)用最廣；穩(wěn)定，耐水、耐光、耐有機(jī)溶劑，應(yīng)用最廣； c. c. 硅碳鍵型：硅碳鍵型： Si SiC C d. d. 硅氮鍵型：硅氮鍵型： Si SiNN鍵合固定相的制備鍵合固定相的制備（l l）硅酸酯（）硅酸酯（Si Si一一OROR）鍵合固定相）鍵合固定相, , 最最先用于液相色譜。用醇與硅醇基發(fā)生酯先用于液相色譜。用醇與硅醇基發(fā)生酯化反應(yīng)：化反應(yīng)： Si Si0H0HROHSiROHSiO

19、RORH H2 20 0 這類鍵合固定相的有機(jī)表面是一些單體，這類鍵合固定相的有機(jī)表面是一些單體，具有良好的傳質(zhì)特性具有良好的傳質(zhì)特性, ,但這些酯化過的硅但這些酯化過的硅膠填料易水解且受熱不穩(wěn)定，因此僅適膠填料易水解且受熱不穩(wěn)定，因此僅適用于不含水或醇的流動相。用于不含水或醇的流動相。 共價鍵鍵合固定相不易水解，并且熱穩(wěn)共價鍵鍵合固定相不易水解，并且熱穩(wěn)定較硅酸酯好。缺點是格氏反應(yīng)不方便；定較硅酸酯好。缺點是格氏反應(yīng)不方便；當(dāng)使用水溶液時，必須限制當(dāng)使用水溶液時，必須限制pHpH在在4 48 8范圍范圍內(nèi)。內(nèi)。OHSiSO Cl2ClSi+HgBrSiSiNHCH2CHNH2H2NCH2CH

20、2NH2（2 2）Si SiC C或或Si Si一一NN共價鍵合固定相制備反應(yīng)如下：共價鍵合固定相制備反應(yīng)如下： （3）硅烷化（硅烷化（Si SiOOSi SiC C）鍵合固定）鍵合固定相相制備反應(yīng)如下：制備反應(yīng)如下： OHSiClSiR3+SiO(ROSiR3)SiR3+ HCl這類鍵合固定相具有熱穩(wěn)定好，不易吸這類鍵合固定相具有熱穩(wěn)定好，不易吸水，耐有機(jī)溶劑的優(yōu)點。能在水，耐有機(jī)溶劑的優(yōu)點。能在7070以下，以下，PH=2PH=28 8范圍內(nèi)正常工作，應(yīng)用較廣泛。范圍內(nèi)正常工作，應(yīng)用較廣泛。l非極性固定相，極性流動相非極性固定相，極性流動相l(xiāng)在色譜的應(yīng)用中，反相模式占在色譜的應(yīng)用中，反相模式占5757。l品種繁多，性質(zhì)各異。品種繁多，性質(zhì)各異。l市場主流：無機(jī)材料為基質(zhì)制備的填料市場主流：無機(jī)材料為基質(zhì)制備的填料l在硅膠基質(zhì)的填料中，以鍵合有在硅膠基質(zhì)的填料中，以鍵合有C C1818、C C8 8、C C4 4及及C C3 3的球形、全多孔填料最常見。的球形、全多孔填料最常見。l參見參見P P239239：表：表11116 6；P P242242244244：表：表11117 7。自學(xué)！自學(xué)！請注意掌握幾個要點：請注意掌握幾個要點：l色譜的分離原理色譜的分離原理l色譜填料的種類與性能色譜填料的種類與性能l色譜填料的制備色譜填料的制備常見的