反相色譜是迄今在高效液相色譜中應(yīng)用最廣泛的技術(shù),主要是因?yàn)樗m用于分析極大多數(shù)的非極性物質(zhì)和很多的可離子化的及離子化合物。大多數(shù)用于反相色譜的固定相都是天然的疏水物質(zhì),因此,分析物是按照它們與固定相的疏水相互作用的大小來(lái)分離的,含有疏水的機(jī)制也能以同樣的保留方式分離。
固定相上還有少數(shù)物質(zhì),如混合相(例如苯基-己基)、末端封閉和非末端封閉種類和極性嵌入相-也存在于這些鍵合硅膠上。還有很多填料用于反相色譜,包括聚合物,聚合物表面涂上硅膠和氧化鋁,無(wú)機(jī)-有機(jī)混合物,涂層氧化鋯,和石墨化碳。不同種類的固定相有他們自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
反相色譜柱利用各種流動(dòng)相和添加物可以有很多的應(yīng)用。一些技術(shù)利用添加物可以改變或修飾填料的表面。有時(shí)候這些添加物有可能會(huì)污染鍵合相表面。
硅膠表面因?yàn)橛兄杷I合相而有一些別的化學(xué)性質(zhì)。殘留的硅烷醇存在于所有的硅膠鍵合填料中。這些硅烷醇具有弱酸性,因此能與某些待分析物合基質(zhì)成分,特別是堿性成分。因?yàn)楣柰榇嫉膒Ka值大約是4.5,離子化能在中性pH條件下發(fā)生因此與陽(yáng)離子產(chǎn)生靜電相互作用就有可能發(fā)生。較老的A型硅膠能容納高濃度金屬離子(有時(shí)候100ppm或更多),而這能使硅膠表面的酸性更大甚至能發(fā)生金屬鰲合現(xiàn)象或清除一些化合物。殘留硅烷醇在非末端封閉的硅膠合短鏈鍵合相如C2或C4上更讓人煩惱。
使用者必須清楚他們所用的固定相表面特殊性質(zhì)和可能的分析物-固定相表面的相互作用,這樣當(dāng)他們使用反相方法時(shí)才能考慮到可能的基質(zhì)相互作用。例如,非常疏水的樣品基質(zhì)如玉米油,高芳香物質(zhì),和蠟?zāi)苷匙」潭ㄏ嘌b填表面并且改變他們的性質(zhì)。含有蛋白質(zhì)物質(zhì)的生物流體也能吸附在裝填表面。盡管分析者想盡最大努力來(lái)保護(hù)HPLC柱子,某些分析物-基質(zhì)污染能使固定相受到有害的影響。
當(dāng)柱子被污染,它的色譜行為和沒(méi)被污染的柱子會(huì)有些不同。被污染的柱子能產(chǎn)生反壓?jiǎn)栴}。 被污染的反相柱子必須清洗和再生才能恢復(fù)原來(lái)的操作條件。這部分的"柱子觀察"將討論可行的方法使柱子回復(fù)原來(lái)的或差不多原來(lái)的狀態(tài)。因?yàn)殒I合硅膠柱子是最受歡迎的,我重點(diǎn)講述這種柱子。最后,我將討論別的反相柱子的清潔步驟。
什么導(dǎo)致反相柱子污染產(chǎn)生?通常,樣品中含有一些對(duì)分析者來(lái)說(shuō)不感興趣的東西。鹽、脂質(zhì)、含脂物質(zhì)、腐質(zhì)酸、疏水蛋白質(zhì)和其它一些生物物質(zhì)是一些可能在使用時(shí)與HPLC柱發(fā)生相互作用的物質(zhì)。這些物質(zhì)有比分析者的目標(biāo)物或少或大的保留值。那些保留值較小的物質(zhì)如鹽類一般來(lái)說(shuō)在空體積時(shí)就被沖出色譜柱。這些非目標(biāo)產(chǎn)物的干擾能被檢測(cè)器檢測(cè)到而且能形成色譜峰,氣泡,基線上移或者是負(fù)峰。如果樣品成分在柱子中有很強(qiáng)的保留而且流動(dòng)相溶液成分不足以把這些物質(zhì)洗脫下來(lái),多次上樣后,這些吸附在柱子表面的物質(zhì)通常就會(huì)積累在柱頭。這些行為通常只有通過(guò)平行實(shí)驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。有著中等保留值的樣品能被緩慢洗出而且表現(xiàn)為寬峰,基線擾動(dòng),或者基線漂移。
有時(shí)候這些被吸附的樣品成分累積到一定程度足以使他們開(kāi)始形成新的固定相。分析物能與這些雜質(zhì)作用形成一定的分離機(jī)理。保留時(shí)間會(huì)波動(dòng),拖尾會(huì)出現(xiàn)。如果足夠的污染產(chǎn)生,柱子的反壓能超過(guò)泵所能承受的最大壓力,使柱子無(wú)法工作以及在堵塞處產(chǎn)生空體積。
清洗硅膠鍵合柱子
再生被污染HPLC柱子的關(guān)鍵是知道污染物的性質(zhì)并且能找到適當(dāng)?shù)娜軇﹣?lái)去除。如果污染是因?yàn)橹貜?fù)進(jìn)樣時(shí)強(qiáng)保留物質(zhì)的累積引起的,利用簡(jiǎn)單的步驟來(lái)除去這些污染物往往能恢復(fù)其色譜行為。有時(shí)候,經(jīng)過(guò)多次操作以后的色譜柱用90~100%的溶劑B(雙溶劑反相系統(tǒng)中較強(qiáng)的溶劑)沖洗20個(gè)體積可以清除污染物。(表2列舉了不同規(guī)格的HPLC柱子的空體積,因此讀者能方便地確定相應(yīng)柱子沖洗的體積。)例如,柱子中殘留的脂質(zhì)就能用非水溶劑如甲醇、乙晴、四氫呋喃。如果你使用的是緩沖液系統(tǒng),不要直接切換到強(qiáng)溶劑,突然轉(zhuǎn)換到高濃度有機(jī)溶劑可能會(huì)使HPLC流動(dòng)體系中的緩沖液沉淀,這樣會(huì)導(dǎo)致更大的問(wèn)題如柱頭堵塞、管道堵塞、泵泄漏、活塞損傷或進(jìn)樣閥轉(zhuǎn)軸失靈。應(yīng)該先用無(wú)緩沖流動(dòng)相(即把緩沖液換成水)。沖洗5~10個(gè)體積以后才更換強(qiáng)溶劑。
有時(shí)候,強(qiáng)溶劑也沒(méi)法把殘留在色譜柱上的污染物洗掉。那么更強(qiáng)的溶劑或者是一系列溶劑就有必要用來(lái)清洗柱子樂(lè),如果污染物是非生物物質(zhì),使用者可以跳過(guò)一個(gè)或多個(gè)另外的有機(jī)溶劑去除污染物。溶劑與溶劑之間的組合有很多。到柱子廠家的網(wǎng)頁(yè)上能找到推薦的溶劑系統(tǒng)。
一般來(lái)說(shuō),所有的清洗方法都有類似的形式。所用的溶劑都是隨溶劑強(qiáng)度增加,經(jīng)常最后一個(gè)溶劑是非常疏水的(如醋酸乙酯甚至是烴),可以用來(lái)溶解非極性物質(zhì)如脂質(zhì)和油類。我們必須保證一系列溶劑中每個(gè)溶劑都能與下一個(gè)溶劑互混。清洗過(guò)程要結(jié)束時(shí),必須借助一個(gè)中等強(qiáng)度能互混的溶劑而回到原始溶劑系統(tǒng)。例如,異丙醇是一個(gè)非常好的作為中間步驟的溶劑,因?yàn)樗芘c正己烷或二氯甲烷互溶又能與水相溶劑互溶。但是異丙醇粘度非常大,必須確保較低的流速以免使泵壓過(guò)高。當(dāng)然,如果使用紫外檢測(cè)器的話,避免溶劑在紫外區(qū)域有吸收,要不然需使用大量的溶劑沖洗才能使基線平穩(wěn)。
對(duì)于典型的硅膠鍵合柱來(lái)說(shuō)如果沒(méi)有緩沖溶液的話推薦使用以下溶劑系列:
100%甲醇
100%乙晴
75%乙晴-25%異丙醇
100%異丙醇
100%二氯甲烷
100%正己烷
用二氯甲烷或正己烷以后,由于溶劑相容性柱子必須用異丙醇沖洗后才能用原來(lái)的水相溶劑。每種溶劑至少?zèng)_洗10個(gè)柱體積。如250mm×4.6mmHPLC分析柱,分析者可以用1~2ml/min的流速來(lái)沖洗,要回復(fù)原來(lái)的溶劑體系,不需要每一步都沖洗,可以跳過(guò)中間步驟。中間步驟推薦使用異丙醇,然后用沒(méi)有緩沖的流動(dòng)相,最后回復(fù)起始流動(dòng)相配置。四氫呋喃是另外一種比較受歡迎的去除污染的溶劑。如果使用者懷疑柱子被嚴(yán)重污染,可以二甲基亞砜(DMSO)或者二甲基甲酰銨和水按50:50的比例混合用低于0.5ml/min的流速流過(guò)色譜柱。成功再生反相柱子是一個(gè)非常耗時(shí)間的過(guò)程,溶劑沖洗可以利用梯度系統(tǒng)過(guò)夜操作。
問(wèn):用HPLC進(jìn)行分析時(shí)保留時(shí)間有時(shí)發(fā)生漂移,有時(shí)發(fā)生快速變化,原因何在?如何解決?
答:關(guān)于漂移問(wèn)題:
1、溫度控制不好,解決方法是采用恒溫裝置,保持柱溫恒定
2、流動(dòng)相發(fā)生變化,解決辦法是防止流動(dòng)相發(fā)生蒸發(fā)、反應(yīng)等
3、柱子未平衡好,需對(duì)柱子進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的平衡
關(guān)于快速變化問(wèn)題
1、流速發(fā)生變化,解決辦法是重新設(shè)定流速,使之保持穩(wěn)定
2、泵中有氣泡,可通過(guò)排氣等操作將氣泡趕出。
3、流動(dòng)相不合適,解決辦法為改換流動(dòng)相或使流動(dòng)相在控制室內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)混合
問(wèn):液相色譜中峰出現(xiàn)拖尾或出現(xiàn)雙峰的原因是什么?
答:1、篩板堵塞或柱失效,解決辦法是反向沖洗柱子,替換篩板或更換柱子。
2、存在干擾峰,解決辦法為使用較長(zhǎng)的柱子,改換流動(dòng)相或更換選擇性好的柱子
問(wèn):HPLC靈敏度不夠的主要原因及解決辦法
答:
1、樣品量不足:解決辦法為增加樣品量
2、樣品未從柱子中流出:可根據(jù)樣品的化學(xué)性質(zhì)改變流動(dòng)相或柱子
3、樣品與檢測(cè)器不匹配:根據(jù)樣品化學(xué)性質(zhì)調(diào)整波長(zhǎng)或改換檢測(cè)器
4、檢測(cè)器衰減太多:調(diào)整衰減即可。
5、檢測(cè)器時(shí)間常數(shù)太大:解決辦法為降低時(shí)間參數(shù)
6、檢測(cè)器池窗污染:解決辦法為清洗池窗。
7、檢測(cè)池中有氣泡:解決辦法為排氣。
8、記錄儀測(cè)壓范圍不當(dāng):調(diào)整電壓范圍即可。
9、流動(dòng)相流量不合適:調(diào)整流速即可。
10、檢測(cè)器與記錄儀超出校正曲線:解決辦法為檢查記錄儀與檢測(cè)器,重作校正曲線。
問(wèn):做HPLC分析時(shí),柱壓不穩(wěn)定,原因何在?如何解決?
答:原因可能有:
1、泵內(nèi)有空氣,解決的辦法是清除泵內(nèi)空氣,對(duì)溶劑進(jìn)行脫氣處理;
2、比例閥失效,更換比例閥即可。
3、泵密封墊損壞,更換密封墊即可。
4、溶劑中的氣泡,解決的辦法是對(duì)溶劑脫氣,必要時(shí)改變脫氣方法;
5、系統(tǒng)檢漏,找出漏點(diǎn),密封即可。
6、梯度洗脫,這時(shí)壓力波動(dòng)是正常的。
問(wèn):我最近更換了另一種牌號(hào)的ODS柱,雖然分離情況仍可以,但保留時(shí)間不能重現(xiàn),為什么?
答:這是因?yàn)楸环治鑫锟赡芫哂行纬蓺浣〉哪芰Α1M管過(guò)去幾年來(lái),填料的制造技術(shù)有了極大的提高,但不同的廠商的ODS填料表面硅醇基的濃度不同。正是這些硅醇基可能與樣品發(fā)生相互作用。因此,同一被分析物中的各組分在不同牌號(hào)的ODS柱上的相對(duì)保留時(shí)間就可能不同。在流動(dòng)相中加入少量競(jìng)爭(zhēng)物,如三乙基胺(TEA),將會(huì)使硅醇基的成鍵能力飽和,從而保證不同牌號(hào)柱子上的相對(duì)保留時(shí)間具有較好的重現(xiàn)性。
問(wèn):我購(gòu)買的HPLC柱驗(yàn)收測(cè)試時(shí)柱壓過(guò)高,請(qǐng)問(wèn)為什么?
答:柱壓過(guò)高是HPLC柱用戶最常碰到的問(wèn)題。其原因有多方面,而且常常并不是柱子本身的問(wèn)題,您可按下面步驟檢查問(wèn)題的起因。
1、拆去保護(hù)柱,看柱壓是否還高,否則是保護(hù)柱的問(wèn)題,若柱壓仍高,再檢查;
2、把色譜柱從儀器上取下,看壓力是否下降,否則是管路堵塞,需清洗,若壓力下降,再檢查。
3、將柱子的進(jìn)出口反過(guò)來(lái)接在儀器上,用10倍柱體積的流動(dòng)相沖洗柱子,(此時(shí)不要連接檢測(cè)器,以防固體顆粒進(jìn)入流動(dòng)性)。這時(shí),如果柱壓仍不下降,再檢查;
4、更換柱子入口篩板,若柱壓下降,說(shuō)明你的溶劑或樣品含有顆粒雜質(zhì),正是這些雜質(zhì)將篩板堵塞引起壓力上升。若柱壓還高,請(qǐng)與廠商聯(lián)系。一般情況下,在進(jìn)樣器與保護(hù)柱之間接一個(gè)在線過(guò)濾器便可避免柱壓過(guò)高的問(wèn)題,SGE提供的Rheodyne 7315型過(guò)濾器就是解決這一問(wèn)題的最佳選擇。