混合模式色谱分离材料的研究及其应用进展

近年来混合模式色谱以其独特的分离特性受到人们越来越多的关注。混合模式色谱的种类主要集中在反相/离子交换混合模式色谱(reversed-phase/ion-exchange mixed-mode chromatography, RPLC/IEX),亲水作用/离子交换混合模式色谱(hydrophilic interaction/ion-exchange mixed-mode chromatography, HILIC/IEX),反相/亲水作用混合模式色谱(reversed-phase/hydrophilic interaction mixed-mode chromatography, RPLC/HILIC)等混合模式。两种或多种机理混合使用,往往在分离选择性和色谱峰形等方面能得到不同于单一模式操作所得到的效果,分离选择性以及色谱峰形等都能得到极大的改善与提高,这使得混合模式色谱渐渐进入研究者们的视野。混合模式色谱的研究多数集中在色谱填料的设计。混合模式色谱填料的应用主要针对生物样品的分离分析。该文综述了近年来混合模式色谱的研究及其应用进展,并展望了混合模式色谱的发展。     

反相/亲水/阳离子交换混合模式色谱固定相的制备及在药物分离中的应用

通过巯基-烯点击化学方法,合成了一种新型双配体苯磺酸混合模式固定相(Ph/BS),通过元素分析和13C固体核磁共振进行表征。根据溶质结构和流动相组成不同,该混合模式固定相可提供反相(RP)、亲水(HILIC)和强阳离子交换(SCX)多种作用模式。反相条件下分离苯同系物,体现了较好的亚甲基选择性。使用小分子核苷和碱基对亲水色谱行为进行了评价;溶质的保留因子随流动相中水相含量的变化呈现典型的U型曲线,说明Ph/BS固定相具有RP/HILIC双重保留机理。胺类化合物在该固定相上的保留体现了RP/SCX混合色谱的特征。另外,应用Ph/BS固定相在SCX模式下高效分离了二甲双胍及其杂质,在RP/SCX模式下同时分离了酸性、中性和碱性药物。结果显示,该混合模式固定相在复杂样品的分离分析方面具有潜在的优势。     

基于巯基-烯点击化学法的β-环糊精固定相多模式色谱保留行为研究

基于巯基硅胶与单取代-6A-烯丙氨基-β-环糊精的巯基-烯点击化学反应,制备了β-环糊精(Click TE-CD)共价键合固定相。元素分析结果表明β-环糊精被成功键合到硅胶表面。以黄酮苷类化合物为模型,考察了Click TE-CD固定相在亲水、反相和超临界流体色谱等分离模式下的色谱保留行为。黄酮苷类化合物保留时间随流动相中乙腈含量的变化呈现典型的U型曲线,表明Click TE-CD固定相具有亲水/反相的双重保留特性。应用几何学方法测得Click TE-CD固定相在反相/亲水、亲水/超临界、反相/超临界混合模式下的正交性分别为69.8%、50.8%、50.8%。对比复杂中药样品降香提取物在反相、亲水、超临界等模式下的分离情况,结果表明Click TE-CD固定相在分离中药复杂样品方面具有极大潜力,可以在一根色谱柱上通过分离模式的改变,实现二维液相色谱的分离。Click TE-CD固定相不同分离模式的分离性能和较好的正交性表明该固定相具有在液相色谱方法发展和二维液相色谱分离方面应用的潜力。     

亲水作用色谱研究及环糊精固定相的应用

目前在诸多领域中,强极性和亲水性物质的分离问题引起了研究者们相当程度的重视。从理论上讲,使强亲水性及强极性的样品在色谱上有适当保留的根本方法应当是使样品被极性的固定相所吸附,并被洗脱剂中极性更强的组分洗脱后富集。由于分离分析和制备中广泛应用的反相液相色谱对极性物质的保留和分离能力相对较弱,故近年来一种新的色谱类型—亲水作用色谱,在极性化合物分离方面的应用得到了越来越多的关注。亲水作用色谱具有流动相组成简单、分离效率较高、与质谱兼容性较好等优势,成为色谱领域研究的热点之一。环糊精及其聚合物作为一种吸附剂在亲水作用色谱固定相中的应用也崭露头角,其以独特的包结性质在分离分析及有机分子识别方面具有重要应用,在多维色谱联用及手性分离方面亦具有一定的潜力。本文对近几年来环糊精作为亲水作用色谱固定相的研究进行了综述,以期提供有价值的参考。     

基于聚倍半硅氧烷微球的亲水/反相混合模式色谱填料的制备与评价

亲水/反相混合模式色谱应用广泛,但pH使用范围有限,不利于碱性药物的分离。该工作利用巯基-烯基点击化学合成了单分散多孔的半胱氨酸改性乙烯基功能化聚甲基倍半硅氧烷(C-V-PMSQ)微球。元素分析表明半胱氨酸成功键合在微球表面。C-V-PMSQ微球为介孔结构,单分散性好且具有优良的化学稳定性。以几种常见的核苷和核酸碱基作为测试样品,考察其色谱保留行为,溶质的保留因子随流动相中水相含量的变化呈现典型的U型曲线,表明C-V-PMSQ固定相具有亲水/反相的双重保留特征。使用该固定相可以分离苯的同系物及一系列亲水性与疏水性化合物。另外在高碱性流动相条件下利用亲水和反相模式成功分离了中药苦参中的3种主要活性成分,表明它在分离碱性药物方面具有较大的优势。     

C18-磺酸基双改性液相色谱固定相的制备与评价

以十八烷基三氯硅烷和3-巯丙基三甲氧基硅烷为改性剂,采用一锅法对硅胶表面加以修饰,进一步将巯基氧化制备成C18-磺酸基双改性液相色谱固定相.在优化的反应条件下得到了十八烷基和磺酸基摩尔比为3∶7的固定相,分别采用扫描电镜、元素分析、红外光谱对固定相的形貌和特征加以表征.针对制备的固定相,在不同的分离模式下,系统考察其色谱分离性能.在反相色谱模式下,成功分离了5种烷基苯化合物;在亲水模式下,分离了3种核苷;进一步应用于牛血清白蛋白酶解产物的分离,得到了较好的结果.实验结果表明,制备的混合模式固定相同时具有多种分离机理,在分离复杂样品、调整选择性方面具有潜在的优势.     

万古霉素键合固定相的分离性能

万古霉素作为一种大环抗生素,具有复杂的分子结构。在充分考虑万古霉素分子结构特征的情况下,采用戊二醛间隔臂法制备了万古霉素键合固定相,在反相、亲水、离子交换等分离模式下研究了其色谱分离性能。结果表明,当流动相中有机调节剂含量较低时,该色谱柱表现出典型的反相色谱分离模式特征;随着有机调节剂含量的增加,逐渐转变成亲水模式,分离特性发生明显改变。由于万古霉素分子结构中含有可以解离的氨基,因此该固定相也能够用于阴离子交换模式下的分析方法的发展。分别在反相、亲水和阴离子交换模式下,将其应用于扑尔敏等多种非对映体药物和新型甜味剂甜菊糖的高效液相色谱分离;仅通过改变分离条件,即可在3种不同分离模式下完成分离。这些结果可以为新型色谱固定相的设计,以及发展采用特殊结构改性基团的色谱固定相在相应分离模式下的分析方法提供指导。     

溴化1-乙烯基-3-十二烷基咪唑硅胶键合固定相制备及其色谱性能

膜脂作为细胞质膜的主要组成部分,在生命活动中扮演着重要的作用,其涉及多种重要疾病的发生和发展过程。发展适用于膜脂分离分析的新型色谱材料对于其后续结构和生物学功能研究具有重要的意义。该文选用具有潜在生物相容性的离子液体溴化1-乙烯基-3-十二烷基咪唑（1-vinyl-3-dodecylimidazole bromide,VDI）为功能单体,通过一步法点击反应将其接枝到巯基功能化硅球表面,制备得到了新型溴化1-乙烯基-3-十二烷基咪唑硅胶键合固定相（Sil-VDI）。利用傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对Sil-VDI固定相材料的结构进行表征,结果证明Sil-VDI色谱固定相已被成功制备。保留机制研究显示填充Sil-VDI色谱柱具有典型的反相/离子交换混合模式保留特性。基于此,采用不同疏水性物质烷基苯、多环芳烃、苯胺、苯衍生物和无机阴离子BrO₃ ^- 、NO₃ ^- 和IO₃ ^- 为测试物,对所制备固定相的色谱性能进行了研究。结果表明,该固定相对4类疏水性物质和无机阴离子均有较好的分离选择性和良好的峰对称性。进一步研究了所制备的Sil-VDI色谱柱对鸡蛋黄磷脂和肺腺癌细胞提取膜脂的分离效果,结果显示Sil-VDI色谱柱对2种磷脂样品均显示出了良好的分离能力。该文所制备的Sil-VDI色谱固定相合成方法简便,具有良好的分离分析应用潜能,后续工作会进一步研究该固定相在生物样品中的分离分析性能。     

双阳离子型离子液体和十八烷基修饰的混合模式硅胶固定相的制备及色谱性能

通过分步键合反应制备了一种咪唑基双阳离子型离子液体和十八烷基共同修饰的混合模式硅胶色谱固定相(Sil-C18-IL-C4); 采用元素分析和红外光谱对其进行了表征. 分别评价了该固定相在反相色谱模式(RPLC)、 亲水色谱模式(HILIC)和RPLC/HILIC混合色谱模式下的色谱分离性能, 并在HILIC模式下对6种碱基核苷类化合物进行分离, 考察了流动相中有机相体积分数和水相中甲酸铵浓度对分离效果的影响. 此外, 还考察了该固定相的分离重复性. 制备的Sil-C18-IL-C4固定相的元素分析结果表明, 氮元素含量为1.65%, 碳元素含量为11.16%, 氢元素含量为2.44%. 该固定相的红外光谱中, 2928和2856 cm^?1处出现了—CH的不对称和对称伸缩振动峰, 1440 和660 cm^?1处出现了咪唑环上C=C的伸缩振动峰和C=N的弯曲振动峰, 说明十八烷基和1,5-双(咪唑-1-基)戊烷均已接枝到硅胶表面. 色谱性能评价结果表明, Sil-C18-IL-C4固定相可表现出反相色谱模式和亲水色谱模式分离性能, 对6种碱基核苷类物质能够实现完全分离, 而且在一定的色谱条件下可以在单根色谱柱单次运行中实现RPLC/HILIC混合模式色谱分离, 对于处理复杂样品中的碱基核苷类化合物等亲水物质具有良好的应用潜能.     

羧基甜菜碱型亲水作用色谱柱的制备及性能研究

以甲基丙烯酰氧乙基二甲基乙酸铵(CBMA)为功能单体,利用表面引发原子转移自由基聚合(Surface-initiated atom transfer radical polymerization, SI-ATRP)技术,将CBMA接枝到硅胶表面,得到接枝聚合物CBMA的亲水作用色谱固定相(Silica-CBMA).通过改变SI-ATRP反应体系中单体的浓度,制备了3种不同接枝量的亲水作用色谱固定相.考察了Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离性能以及流动相中pH值、盐浓度、水含量等因素对溶质保留行为的影响.结果表明,在亲水作用色谱模式下,Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离是离子交换作用与亲水作用的混合色谱模式.流动相中盐浓度增大,溶质保留减弱,符合离子交换作用特征;固定相和溶质的离子化程度受流动相pH值影响较大,pH值增大,溶质保留增强;而溶质的保留时间随流动相水含量增加而降低则是典型的亲水作用色谱特征.使用自制Silica-CBMA柱,建立了芦丁片中维生素C、芦丁含量的亲水作用色谱测定方法,操作方法简单,为强极性样品的分离测定提供了新方法.     

一种混合模式反相强阳离子交换色谱固定相的制备及其保留机理的考察

采用一种简单的“混合配体”方法将辛基和磺酸基键合到硅胶表面,制备了辛基-磺酸基共同键合硅胶(OSS)材料。通过元素分析和吸附容量检测对OSS材料进行表征,证明辛基和磺酸基已成功键合到硅胶表面上。将该OSS硅胶材料作为混合模式反相强阳离子交换(RP/SCX)色谱固定相,在反相液相色谱(RPLC)流动相条件下,采用几种碱性探针分子定量地考察了该固定相的混合模式RP/SCX保留机理。通过改变流动相中缓冲盐的浓度,考察了溶质保留因子和盐浓度的对数和倒数的关系,得到了几种碱性探针分子在该混合模式OSS固定相上的单点和两点保留机理的数学模型。对两种数学模型的方程进行了线性拟合,结果表明两点保留机理更加符合实验的结果。此外,根据混合模式两点保留机理的数学方程,可以得到单一的疏水或离子交换作用力对总保留的影响,对混合模式色谱的实际分离应用可提供有价值的参考。     

Selectivity optimization in liquid chromatography via stationary phase tuning

In striving for the best possible separation, the selectivity of stationary phases as an optimization parameter is often underestimated although there are many ways to influence this powerful tool. This review serves to provide an insight into the various ways of adapting the selectivity of a separation in liquid chromatography. Approaches via temperature and flow rate tuning are discussed as a basis followed by focusing on the stationary phase as the superior optimization parameter. Highly selective stationary phases hereby provide an advantage for groups of similar analytes. For more complex mixtures, separations can be improved using mixed-mode technologies where different retention mechanisms are combined. Serial coupling, mixed-bed columns, and stationary phase optimized selectivity liquid chromatography provide solutions to various degrees. Finally, the advantages of stationary phase tuning over adaption of mobile phase and/or temperature are presented in terms of optimum application range.     

Preparation of spherical silica hydroxyl-functionalized covalent organic polymer composites for mixed-mode liquid chromatography

Covalent organic polymers are an emerging class of amorphous microporous materials that have raised increasing concerns in analytical chemistry due to their unique structural and surface chemical properties. However, the application of covalent organic polymers as mixed-mode stationary phases in chromatographic separations has rarely been reported. Herein, novel spherical silica hydroxyl-functionalized covalent organic polymer composites were successfully prepared via a layer-by-layer approach. The structure and morphology of the materials were carefully characterized by elemental analysis, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, Brunauer-Emmett-Teller, and contact angle measurements. Baseline separations of various alkylbenzenes, polycyclic aromatic hydrocarbons, and nucleosides and bases were achieved on the prepared stationary phase under reversed-phase/hydrophilic interaction mode. The column efficiencies of 23 853 and 36 580 plates/m were obtained for butylbenzene and uracil, respectively, and the relative standard deviation of the retention time for continuous injections was less than 1.38% (n = 10), suggesting satisfactory column efficiency and repeatability. Additionally, this novel stationary phase realized the complete separation of the endocrine-disrupting chemicals in river water. This work affords a new route for synthesizing covalent organic polymers-based mixed-mode stationary phase and further reveals their great potential in chromatographic separation.     

碱性药物在硫醚嵌入苯磺酸硅胶固定相上的色谱行为

混合模式色谱（MMC）在复杂样品的分离分析方面具有独到的优势,相比于单一模式色谱,MMC受到多种作用控制,保留机理更为复杂。利用巯基-烯点击化学方法分别制备了单配体和双配体两种硫醚嵌入苯磺酸硅胶固定相,通过改变pH、离子强度和有机溶剂强度等流动相条件,以4种碱性药物为模型,对其保留机理进行了探讨。结果表明,两种固定相都具有反相和离子交换的混合保留机理。通过改变流动相中盐浓度、考察溶质保留因子与盐浓度倒数的关系,证明了反相、单纯离子交换和反相协同离子交换三种作用形式的保留模型更为合理。定量研究表明,在两个固定相上,由单纯离子交换和反相协同离子交换构成的总离子交换作用占主导,各作用占比与溶质、流动相组成、固定相配体的类型及其比例等密切相关,并且协同作用对溶质的保留和分离选择性影响很大。混合模式色谱保留机理的研究对于新型固定相设计和复杂体系的分离优化具有重要理论指导意义。     

多羟基化合物键合亲水色谱固定相的制备及其分离性能

用硅胶与氨丙基三甲氧基硅烷反应,再与δ-葡萄糖酸内酯反应,制备了一种多羟基化合物键合的新型亲水色谱固定相。以水-有机溶剂(乙醇、乙腈、四氢呋喃)为流动相,通过改变流动相中有机溶剂的种类及浓度、缓冲盐浓度和柱温,考察了该固定相对6种强极性中药组分的保留行为和保留机理。当水的比例在0～40%(v/v)范围时,溶质的保留随着流动相中水的比例的增大而减小,属于典型的亲水色谱分离模式;而当流动相中水的比例在0～100%(v/v)范围内变化时,溶质的保留随着水的比例变化呈“U”形曲线,属于亲水色谱和反相色谱的混合保留机理。缓冲盐的浓度和pH效应说明,所选用的中药组分与所制备的固定相间还存在弱的静电作用。该固定相对6种中药组分以及丹参注射液具有良好的分离性能,表明其在强极性中药有效成分的分离及其他强极性物质的分离分析中具有一定的应用前景。     

三元醇丙烯酰胺键合色谱固定相的制备及评价

利用巯基与乙烯基的"点击化学"反应合成了一种新型含多羟基的硅烷偶联剂,再将其与硅胶反应制得含多羟基的亲水固定相。经过元素分析表征证明多羟基官能团已成功键合到硅胶表面。采用一系列不同性质的标准物质考察了亲水色谱模式下固定相的溶质保留机理。由于固定相结构中既具有极性多羟基官能团,也有短的疏水碳链,因此固定相兼具疏水性与亲水性。将此固定相成功应用于亲水与反相色谱两种模式,并对比了两种模式下流速对柱效的影响。最后将固定相应用于烷基苯、水溶性维生素以及核苷的分离中,取得了较好的分离效果,证明了固定相良好的应用前景。