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快速分析中色譜柱的選擇 系列攻略之色譜柱的化學(xué)性質(zhì)
近年來，在液相色譜分析領(lǐng)域，“快速分析”的話題越來越多被提起。
在2020年版《中國(guó)藥典編制大綱》中，也提到“積極倡導(dǎo)綠色標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)，推廣采用毒性小、污染少、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、簡(jiǎn)便實(shí)用的檢測(cè)方法”。
特意總結(jié)了快速分析中色譜柱的選擇攻略，這是第四篇喲~還沒看過前面的老師可以點(diǎn)擊文字標(biāo)題查看喲~↓↓↓
★ 快速分析時(shí)的關(guān)鍵因素
一彈：關(guān)于粒徑（點(diǎn)擊查看）
第二彈：關(guān)于流速與柱壓（點(diǎn)擊查看）
★ 快速分析時(shí)色譜柱特性的關(guān)鍵點(diǎn)
第三彈：填充技術(shù)與高流*果（點(diǎn)擊查看）
第四彈：色譜柱的化學(xué)性質(zhì)
第五彈：關(guān)于流動(dòng)相的置換速度（敬請(qǐng)期待）
03
色譜柱的化學(xué)性質(zhì)
下面對(duì)色譜柱表面的諸多性質(zhì)對(duì)于快速分析所帶來的影響進(jìn)行介紹。
通過對(duì)色譜柱的流體阻力和擴(kuò)散系數(shù)等因素進(jìn)行估算后發(fā)現(xiàn)，在中性條件下，色譜填料自身的化學(xué)性質(zhì)對(duì)分析帶來的影響較低。因此，在中性條件下對(duì)中性化合物進(jìn)行分析的情況比較多。
但是，用戶的實(shí)際分析條件多種多樣，有時(shí)，填料表面的化學(xué)性質(zhì)會(huì)對(duì)快速分析產(chǎn)生很大影響，因此，有必要對(duì)色譜柱在中性以外的條件下進(jìn)行性能的考察。
具有藥效作用的化合物大多為堿性化合物，易受硅膠填料的影響（殘留硅醇基、金屬雜質(zhì)）而產(chǎn)生峰形變差的現(xiàn)象。另外，在使用LC-MS分析堿性化合物時(shí)，基于化合物離子化效率方面的考慮，分析條件一般傾向于酸性~弱酸性之間。
下面，以在酸性條件下對(duì)堿性化合物的分析為例，對(duì)快速分析中色譜柱的性能進(jìn)行考察。在添加0.1%乙酸的簡(jiǎn)單流動(dòng)相體系下，分別使用三個(gè)品牌的色譜柱進(jìn)行分析。
▲ 弱酸性條件下對(duì)堿性化合物分析所得色譜圖
色譜柱規(guī)格：2.0 mm i.d. × 50 mm
流動(dòng)相：0.1 vol% 甲酸水溶液 / 乙腈
檢測(cè)器：UV 220 nm/ 響應(yīng)0.05s/ 采集間隔50ms
柱 溫：40℃
進(jìn)樣量：0.2 μL
如上圖，考察了阿米替林峰的理論塔板數(shù)、不對(duì)稱因子，以及阿米替林和丙咪嗪之間的分離度。C公司和A公司的色譜柱均發(fā)生了嚴(yán)重的拖尾，理論塔板數(shù)較低、相對(duì)于同等程度的保留時(shí)間而言分離度也較低。而CAPCELL PAK IF色譜柱則得到了良好峰形和高理論塔板數(shù)，在較短時(shí)間內(nèi)即取得高分離度結(jié)果。
可以看出，即使同為亞2 μm填料，各色譜柱之間的分離效果也千差萬(wàn)別，體現(xiàn)出色譜柱自身的化學(xué)性質(zhì)對(duì)快速分析的影響。
接下來，對(duì)在中性條件下取得的萘的范德姆特曲線和上述酸性條件取得的阿米替林的范德姆特曲線進(jìn)行比較。
▲ 不同分析目標(biāo)的范德姆特曲線對(duì)比
（左：萘，右：阿米替林）
如上圖，萘的范德姆特曲線（左）中，粒徑越小位置越靠下，得到了和預(yù)想相符的位置關(guān)系；另一方面，在阿米替林的范德姆特曲線（右）中可以看到數(shù)值差距很da——色譜柱C和A的理論塔板高度有大幅上升，這個(gè)巨大的差值體現(xiàn)出了在中性條件下本不明顯的填料自身化學(xué)性質(zhì)帶來的巨大影響。
也即是說，在反相模式下產(chǎn)生的二次效果帶來了包括殘留硅醇基導(dǎo)致的離子交換作用和金屬配位作用導(dǎo)致的色譜峰展寬、理論塔板高度增大等不良影響。
在CAPCELL PAK IF短時(shí)間內(nèi)得到了高理論塔板數(shù)、高分離度的結(jié)果，不論是對(duì)堿性化合物還是中性化合物都能得到同樣程度的理論塔板高度，具有理想的分離性能?？梢缘贸鼋Y(jié)論：CAPCELL PAK IF是一款非常適合快速分析的亞2 μm色譜柱。
綜上所述，對(duì)于小粒徑色譜柱來說，填料表面的化學(xué)性質(zhì)對(duì)分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生巨大影響，如不進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚讓?dǎo)致色譜峰展寬等無法發(fā)揮填料原有分析性能的情況。
另一方面，根據(jù)填料表面化學(xué)性質(zhì)的不同，即使粒徑稍微大一些，也能取得比更小粒徑色譜柱更好的快速分析結(jié)果。
下圖為不同粒徑色譜柱對(duì)14種堿性化合物分析所得結(jié)果。
▲ 14種堿性化合物的快速分析
色譜柱規(guī)格：2.0 or 2.1 mm i.d. × 50 mm
流動(dòng)相：10 mmol/L HCOONH4（添加0.1%甲酸） / 甲醇 = 50 / 50
流 速：200 μL/ min
檢測(cè)器：MS, ESI, Positive
樣 品：14種堿性化合物（各200 ng/mL）
進(jìn)樣量：1 μL
對(duì)柱壓進(jìn)行比較，2.7 μm的MGIII柱壓低，為10 MPa，色譜柱B（2.2 μm）為15.5 MPa、色譜柱A（1.8 μm）為18.4MPa。
而對(duì)于堿性化合物的峰形，CAPCELL PAK系列色譜柱也和其他品牌色譜柱有很大區(qū)別——對(duì)各分子量的質(zhì)譜圖進(jìn)行詳細(xì)解析發(fā)現(xiàn)，各色譜峰不僅快速溶出，而且取得了良好峰形對(duì)稱性，并在短時(shí)間內(nèi)達(dá)成了良好分離。
這是由于CAPCELL PAK系列色譜柱將硅膠*的二次效應(yīng)抑制到了極低水平，對(duì)于強(qiáng)堿性化合物的分析可取得高分析性能結(jié)果，展現(xiàn)出其具有的特殊化學(xué)性質(zhì)。
特別是CAPCELL PAK MGIII，雖然粒徑為2.7μm，卻能完成快速分析。