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反相色谱

发布时间:1970-01-01

反相色谱

反相液相色谱柱效高、分离能力强、保留机理清楚,是液相色谱分离模式中使用最为广泛的一种,对于生物大分子、蛋白质及酶的分离分析,反相液相色谱正受到越来越多的关.反相色谱法是以表面非极性载体为固定相,面以比固定相极性强的溶剂为流动相的—种液相色谱分离模式.反相色谱固定相大多是硅胶表面键合疏水基团,基于样品中的不同组分和疏水基团之间疏水作用的不同而分离.在生物大分子分离中,多采用离子强度较低的酸件水溶液,添加一定量乙腈、异内醇或甲醇等与水互溶的有机溶剂作流动相.普通的反相色谱固定相和孔径大于300Å的硅胶键合烷基固定相应用较为普遍,聚合物基质的反相色谱固定相也有较多应用.

    reversed phase chromatography 根据流动相和固定相相对极性不同,液相色谱分为正相色谱和反相色谱。流动相极性大于固定相极性的情况,称为反相色谱。非极性键合相色谱可作反相色谱。在现代液相色谱中应用最广泛,现代液相色谱分析工作的70%以上是在非极性键合固定相上进行的。

在低pH流动相条件下进行分离,如(0.1% TFA适合于大多数样品,10~25mmol/L磷酸对疏水性强的蛋白质更有利;以乙腈作有机溶剂,丙醇可能对疏水性强的蛋白质有利;柱温50~80℃;将样品溶于6mol/L尿素或盐酸胍中(只可在室温)进行预处理;用疏水性更强的键合相(长链与短链烷基键合相);加两性表面活件剂分离大分子和疏水性强的蛋白质等实验条件有利于蛋白质样品完全变性或尽可能降低变性。

反相色谱详细介绍:

反相色谱中样品的保留值主要由固定相比表面积、键合相种类和浓度决定,保留值通常随链长增长或键合相的疏水性增强而增大,对于非极性化合物通常遵循以下规则:(弱)非键合硅胶 << 氰基 < C1(TMS) < C3 < C4 < 苯基 < C8 ≈ C18(强).溶质保留值与固定相表面积成正比,普通载体(80&Aring;)的表面积约为250m/g,而300&Aring;孔径载体的比表面积约为60m/g。当其他条件相同时,溶质在300&Aring;孔径(低表面积)色谱柱上的保留值大约为 80&Aring;孔径色谱柱上保留值的1/4(60:250),小孔隙柱如高保留的C18柱或石墨碳柱有利于强亲水性样品洗脱.样品的保留值也可以通过改变流动相组成或溶剂强度来调整,溶剂强度取决于有机溶剂的性质和其在流动相中的浓度.在反相色谱中,采用高溶剂强度、低极性的流动相时可获得较低保留值.固定相的不同也可以导致选择性发生变化,氰基、苯基、C8、C18等柱的选择性有很大差异,一般应优先考虑C8、C18柱,然后是氰基柱,再次是苯基柱.
反相条件下,大多数蛋白质由于低PH、有机溶剂存在、温度高于室温和疏水键合相等综合原因发生变性,这些化合物可能以两种或两种以上独立或动态平衡的形式存在,它们通过色谱柱的保留速度不同,导致谱峰展宽、变形、甚至出现单一蛋白有多个峰的现象,部分变性也易使蛋白在柱上聚集,造成被洗脱蛋白的回收率低和鬼峰.反相色谱固定相表面烷基链长度对蛋白质的反相保留和蛋白质的活性回收有很大差异,烷基链越长(C8、C22、C30),固定相疏水性越强,为使蛋白质等生物分子洗脱,流动相合机溶剂的含量较高,疏水性过强,会导致生物分子的不可逆吸附和生物活性损失,因此短链烷基固定相(C4、C8、苯基等)在生物大分子分离中表现出优势。对多数小蛋白,在低pH乙腈/水梯度下,用C3~C8色谱柱分离,使蛋白完全展开并避免聚集或沉淀,能够得到理想的分离结果。

甲醇与反相色谱法乙腈的区别:

1、峰形。
用时出现差异。像水杨酸化合物(在邻位上具有羧基或甲氧基的苯酚化合物)等,用乙腈类时拖尾大,用甲醇类可抑制。可是,一般情况下,聚合物类反相柱,与硅胶柱相比,更具有峰形宽的倾向,特别是用聚苯乙烯分析柱芳香族化合物等时常见。这在流动相是甲醇时非常显著,而用乙腈时不明显。为此,用聚合物类反相用柱时建议采用后者(乙腈类),这是因为乙腈使凝胶膨润。
2、流动相的脱气,乙腈类要注意。
混合溶剂的置制,不说在LC装置内,只谈预先在流动相瓶内进行时,(等浓度系统)。甲醇与水混合时发热,多余的溶解空气较易变为脱出气泡(脱气容易)。而乙腈由于吸热冷却,随着慢慢回到室温,产生气泡,所以要考虑脱气(加温搅拌,过滤膜,He脱气等)。
3、分离(洗脱)的选择性。
两者的差异,乙腈和甲醇在分离的选择性上不同。由于有机溶剂分子的化学性质(甲醇和乙醇是质子性,乙腈和四氢呋喃是非质子性)不同所致。因此,在用乙腈类不能获得分离的选择性,就试用甲醇类看看。

  4、吸光度。
乙腈HPLC级的小。乙腈和甲醇的市销HPLC级和优级的吸收光谱中,乙腈HPLC吸收最小(特别是在短波长上小)。所谓HPLC级是除去具有吸收UV的杂质,在规定的波长上吸光度限制在规格值以内。在UV检测时,产生的噪声小,因此在进行UV 短波长上的高灵敏度分析时乙腈HPLC级最适宜。另外,在UV检测中的梯度基线上也是乙腈HPLC级产生鬼峰少,虽然,其他与水相溶性高的有机溶剂有各种各样,但很难能找到比乙腈HPLC级吸收更小的。另外,甲醇的HPLC级和优级,虽然所得的光谱相差不大,但是优级不能保证吸光度,有可能产生偏差,价格也相差不大,所以尽量使用HPLC级。
5、压力。
乙腈低,柱内承受的压力,根据有机溶剂的种类或混合比率的不同而异,水/乙腈,水/甲醇混合液的比率与输液压力的关系中,甲醇与水混合,压力增高,而乙腈同样与水混合且并不如此。所以,乙腈一方,在同样的流速下不在柱内加上多余的压力。从上述两项,可以确认使用乙腈的意义,那么,甲醇除了价格以外,还有没有其化优点呢?
6、洗脱能力。
一般而言,乙腈较强。乙腈和甲醇分别用同样的比率与水混合时,一般情况下,乙腈的洗脱能力强。特别是混合比率低时,从咖啡因和苯酚的洗脱来看,获得同样的保留时间,乙腈的比率,只需甲醇的比率的一半以下即可。另一方面,有机溶剂100%或与此极接近时,从胡萝卜素和胆甾醇来看,常常都是甲醇的洗脱能力强。混合比在50比1等较为特殊时,调制的误差大,影响保留时间,或平衡化的时间长,乙腈遇到这种情况时,用甲醇的10比1混合代替乙腈,这样操作方便些。溶剂受温度影响时,不采用容器定量,而采用重量的方法(考虑比重),可使混合比的误差减小。

7、结论
以上反相色谱法流动相常用的乙腈和甲醇进行了比较。粗略地讲是,使用乙腈HPLC级最好,在选择性,峰形差时试用甲醇HPLC,但根据各种不用性质设计分析条件也是必要。

正相色谱vs反相色谱:

1,反相色谱
反相色谱填料常是以硅胶为基础,表面键合有极性相对较弱的官能团的键合相. 反相色谱所使用的流动相极性较强,通常为水,缓冲液与甲醇,已腈等混合物. 样品流出色谱柱的顺序是极性较强组合最先被冲出,而极性弱的组份会在色谱柱上有 更强的保留. 常用的反相填料有C18(ODS),C8(MOS),C4(B),C6H5(Phenyl)等.
二,聚合物填料
聚合物调料多为聚苯乙烯-二乙烯基苯或聚甲基丙酸酯等,其主要优点是在PH值为1~ 14均可使用. 相对与硅胶基质的C18填料,这类填料具有更强的疏水性;大孔的聚合物填料对蛋白 质等样品的分离非常有效. 现在的聚合物填料的缺点是相对硅胶基质填料,色谱柱柱效较低.
三,其他无机填料
其它HPLC的无机填料色谱柱也已经商品化.由于其特殊的性质,一般仅限于特殊的 用途.如石墨化碳也用于正逐渐成为反相色谱填料.这种填料的分离不同与硅胶基质烷基 键合相,石墨化碳的表面即是保留的基础,不再需其它的表面改性,该柱填料一般比烷基 键合硅胶或多孔聚合物填料的保留能力更强,石墨化碳可用于分离某些几何导构体,又由 于HPLC流动相中不会被溶解,这类柱可在任何PH与温度下使用.氧化铝也可用于HPLC, 氧化铝微粒刚性强,可制成稳定的色谱柱柱床,其优点是可在PH高达12的流动相中使用. 但由于氧化铝与碱性化合物作用也很强,应用范围受到一定的限制,所以未能广泛应用, 新型氧化锆填料也可用于HPLC,商品化的仅有聚合物涂层的多孔氧化锆微球色谱柱,应 用PH范围1~14,温度可达100℃.由于氧化锆填料几年才开始研究,加之面临的实验难 度,其重要用途与优势尚在进行中.

2,正相色谱
正相色谱用的固定相通常为硅胶(Silica),以及其他具有极性官能团,如胺基团  (NH2,APS)和氰基团(CN,CPS)的键合相填料.
由于硅胶表面的硅羟基(SiOH)或其他团的极性较强,因此,分离的次序是依据样品 中的各组份的极性大小,即极性强弱的组份最先被冲洗出色谱柱. 正相色谱使用的流动相极性相对比固定相低,如:正乙烷(Hexane),氯仿(Chloroform),二氯甲烷(Methylene Chloride)等.
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