液相色譜峰形拖尾解決方案

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1、峰形后拖解決方案和實(shí)例繼前一篇《峰形前拖解決方案》，我們對峰形后拖的情況及其解決方案也進(jìn)行了總結(jié)。與《峰形前拖解決方案》相同，在這里我們也同樣的撇開所有的污染、塌陷、死體積等其它因素，假設(shè)系統(tǒng)是好的，柱子是新的、好的，單純探討液相方法與峰形后拖之間的關(guān)系，通過調(diào)整液相方法來解決峰形前拖的問題。這樣有利于厘清拖尾產(chǎn)生的根本原因，對峰形拖尾的問題提供一些經(jīng)驗(yàn)上解決方案。首先讓我們了解一下峰形后拖的幾種常見形式，三種常見的拖尾如下：系統(tǒng)是好的，柱子是好的，為什么會(huì)產(chǎn)生后拖？我們還是回顧一下，色譜分離的一般過程，正常的峰形應(yīng)該是樣品在色譜柱上均勻前移的情況下得到的，濃度分布在整個(gè)通過色譜

2、柱柱床的過程中任何時(shí)候都呈正態(tài)分布，如下圖所示：色譜分離是一個(gè)物理過程，樣品分子經(jīng)過在固定相與流動(dòng)相之間的多次分配、吸附解吸，由于不同分子與固定相和流動(dòng)相之間的相互作用力的差異而使它們在色譜柱中的移動(dòng)速度不同，以此實(shí)現(xiàn)分離的目的。相同色譜條件下，有些化合物容易產(chǎn)生拖尾，有些則不產(chǎn)生拖尾，這說明拖尾的產(chǎn)生跟樣品本身的性質(zhì)是密切相關(guān)的，通常非極性和弱極性的化合物能獲得良好的峰形，而帶有－COOH、－NH2、－NHR、－NR2等極性基團(tuán)的化合物則比較容易產(chǎn)生拖尾?？梢韵胂笠幌?，樣品分子在分析過程所處的環(huán)境，一是流動(dòng)相，二是固定相，流動(dòng)相可以自由流動(dòng)的，均一性比較好，因此可以認(rèn)為樣品分子

3、四周都被相同組成的流動(dòng)相所包圍，其對每個(gè)樣品分子的相互作用力也是均勻的、對稱的，不應(yīng)該是引起濃度分布發(fā)生變化的主要原因。考慮固定相，固定相中除了C18長鏈外還有填料鍵合時(shí)殘余的硅羥基，由于C18長鏈?zhǔn)欠菢O性的，其與樣品分子的相互作用力也是很微弱的范德華力，而硅羥基則具有一定的極性Si－Oδ－Hδ＋，在pH一定的條件下甚至還會(huì)發(fā)生電離，形成－Si－O－形式的離子態(tài)。Si－Oδ－Hδ＋和－Si－O－對于極性化合物之間的作用力則是一種極性的靜電作用力，這種作用力比范德華力要強(qiáng)得多，同時(shí)，因?yàn)楣枘z表面鍵合了C18長鏈，由于空間位阻作用，樣品分子中能接觸到殘余硅羥基的機(jī)會(huì)不會(huì)很多，只有少部

4、分的分子才能與殘余硅羥基產(chǎn)生作用。這樣，大多數(shù)的樣品分子如非極性分子一樣均勻前移，而少量的樣品分子由于這種靜電作用力的存在而被推遲洗脫出來，導(dǎo)致樣品分子的濃度分布發(fā)生變化，產(chǎn)生后拖。拖尾嚴(yán)重的程度與樣品分子極性大小和殘余硅羥基的多少有著直接的關(guān)系。既然殘余硅羥基對樣品的次級保留效應(yīng)是導(dǎo)致峰形后拖的主要原因，那我們先了解一下殘余硅羥基是怎么回事。我們先借用一下wsy18的一個(gè)圖來了解一下填料合成的整個(gè)過程：以C18的填料合成為例，C18的氯硅烷與硅膠表面的硅羥基發(fā)生反應(yīng)，C18硅烷基取代硅羥基中的氫原子在硅膠的表面鍵合上C18長鏈。完全硅羥化的硅膠表面硅羥基濃度為8μmol/m2，

5、因?yàn)镃18硅烷基的體積遠(yuǎn)比一個(gè)氫原子大得多，由于空間位阻的作用，通常與C18硅烷基發(fā)生反應(yīng)的僅達(dá)2～3.5μmol/m2，也就是說只有不到50％的硅羥基被反應(yīng)掉，剩下的50％多的硅羥基殘留在硅膠表面。由于硅羥基容易對樣品分子產(chǎn)生次級保留效應(yīng)引起拖尾，因此需要將硅羥基反應(yīng)或屏蔽掉，去掉這個(gè)作用位點(diǎn)以消除次級保留效應(yīng)，通常的辦法是用小分子的硅烷跟硅羥基反應(yīng)，如圖解中的三甲基氯硅烷，使硅羥基中的氫變成了三甲基硅烷的一個(gè)惰性基團(tuán)，反應(yīng)掉了很多硅羥基，同時(shí)未能反應(yīng)的許多硅羥基也被屏蔽掉，有效阻止了樣品與硅羥基接觸的機(jī)會(huì)，避免了次級保留效應(yīng)的產(chǎn)生。但不管怎么樣三甲基硅烷還是比氫原子大得多，同

6、樣由于空間位阻的作用不能將所有的殘余硅羥基反應(yīng)掉，既然存在就仍然有跟樣品分子接觸的機(jī)會(huì)，相同的樣品在不同品牌的柱子上產(chǎn)生拖尾的嚴(yán)重性不同，主要的也就是接觸硅羥基的機(jī)會(huì)大小的問題，從填料合成的角度而言就是鍵合方式是否緊密、封尾是否徹底，緊密的鍵合和徹底的封尾能顯著減少這種機(jī)會(huì)，因而改善峰形。美國Welch公司Ulimate品牌的XB－C18、AQ－C18和XtimateC18采取的就是緊密鍵合和徹底的雙峰尾工藝。為什么殘余硅羥基會(huì)引起拖尾？我們先了解一下硅羥基的結(jié)構(gòu)：Si-O-H，硅膠基質(zhì)上硅的四面都是氧原子，如下圖：在表面上連接有硅羥基的硅原子來說，其中一個(gè)鍵連接了一個(gè)羥基，其它

7、三個(gè)鍵都與一個(gè)氧原子相連，由于氧的電負(fù)性比硅強(qiáng)，三個(gè)氧原子對硅原子產(chǎn)生了吸電子效應(yīng)，因此對于硅上的羥基而言，這個(gè)硅原子對羥基是一個(gè)吸電子基團(tuán)，使得硅羥基具有一定的酸性，其pKa約為4.5～4.7。根據(jù)電離規(guī)律，流動(dòng)相的pH－pKa>2即pH>6.7時(shí)，99％以上的硅羥基應(yīng)該是呈離子狀態(tài)的，即Si－O－，而pKa－pH>2即pH<2.5時(shí)，酸性環(huán)境抑制了硅羥基的電離，99％以上的硅羥基應(yīng)該是呈分子狀態(tài)的，即Si－OH，但其極性仍然存在，即Si－Oδ－Hδ＋。發(fā)現(xiàn)峰形后拖時(shí)，本人建議