反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究Ⅰ: 柱相比, 吉氏自由能变及其分量, 吸附和解吸附自由能变

从热力学观点给反相高效液相色谱(RP-HPLC)中的相比以新的定义,提出了测定该相比的方法并准确测定了RP—HPLC中溶质计量置换过程中的吉氏自由能变△G_(P_a).发现在RP-HPLC中相比对保留过程中溶质总自由能变的贡献值几乎可与溶质本身的保留值相当.依据液相色谱中溶质计量置换保留模型,将溶质的△G_(P_a)分成与溶质吸附及解吸有关的两项独立的自由能变分量,△G_(I_a)和△G_(Z,D).对不同流动相组成条件下的△G_(P_a)和△G_(Z,D)进行了估算,并与实验结果进行了比较,偏差一般小于±2%.     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究 Ⅱ. 焓变及其分量, 吸附及解吸附焓变

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型, 从理论上分别推导出了在反相高效液相色谱(RP-HPLC)中lgI(与1mol溶质对固定相的亲合势有关的常数)和Z(对应于1mol溶质被固定相吸附时释放出置换剂的摩尔数)对绝对温度导数的线性关系式。发现非极性与极性小分子溶质的lgI和Z均具有热力学衡常数的特征。如在前报[1]报告的吉布斯自由能变一样, 也推导出了可将溶质保留过程中的总吸附焓变△H(Pa)分成两个独立的分量, 吸附焓变△(1,a)和解吸附焓变△H(Z,D)的表达式。可同时对在流动相中不同置换剂浓度条件下的△H(Pa)和△(Z,D)进行估算,并与实验值进行了比较, 偏差小于±10%。并用△H(1,a)和△H(Z,D)值对溶质在RP-HPLC的保留过程中热变化进行了解释。     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究 Ⅱ. 焓变及其分量, 吸附及解吸附焓变

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型,从理论上分别推导出了在反相高效液相色谱(RP-HPLC)中lgI(与1mol溶质对固定相的亲合势有关的常数)和Z(对应于1mol溶质被固定相吸附时释放出置换剂的摩尔数)对绝对温度导数的线性关系式发现非极性与极性小分子溶质的lgI和Z均具有热力学平衡常数的特征.如在前报报告的吉布斯自由能变一样,也推导出了可将溶质保留过程中的总吸附焓变△H_(Pa)分成两个独立的分量,吸附焓变面△H_(I,a)和解吸附焓变△H_(Z,D)的表达式.可同时对在流动相中不同置换剂浓度条件下的△H_(Pa)和△H_(Z,D)进行估算,并与实验值进行了比较,偏差小于±10%并用面△H_(I,a)和△H_(Z.D)值对溶质在RP-HPLC的保留过程中热变化进行了解释.     

反相液相色谱中生物大分子保留自由能及相比的测定

依据液相色谱中溶质的计量置换保留模型（SDM-R）和反相液相色谱（RPLC） 中小分子溶质柱相比的热力学新定义,建立了准确测定生物大分子柱相比的理论模 型和实验方法,准确测定了生物大分子的柱相比。同时依据计量置换参数logI和Z 具有热力学平衡常数的性质,并以logI和对1/T作图呈线性为途径,解决了生物大 分子色谱热力学研究中存在的三个难题,准确测定了七种标准蛋白质在RPLC保留过 程中的自由能变,并发现在RPLC中柱相比对保留过程中溶质总自由能变的贡献值几 乎可与溶质在RPLC保留过程中的净自由能变相当。     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究Ⅲ: 熵变及其分量,吸附及解吸附熵变

从理论上推导出了用柱相比和不用柱相比时溶质在反相高效液相色谱保留过程中的总熵变△S(Pa)的两个表达式,后者亦为计量置换保留模型中线性参数与该过程热力学函数间的定量表达式.△S(Pa)也能够被分成两个独立的分量,吸附墒变面△S(I,a)和解吸附熵变△S(Z,D).依据液相色谱中溶质计量置换保留模型中容量因子与流动相中置换剂活度a_D间的定量关系,对在不同a_D条件下溶质的总熵变、吸附及解吸附熵变进行了估算,并用实验测定的总熵变△S(Pa,e)与估算总熵变△S(Pa,c)进行了比较,获得了结果的一致性.本文对传统的“吸附伴随着熵减小,相反,解吸伴随着熵增大”的定性规律予以定量的说明.     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究Ⅲ: 熵变及其分量,吸附及解吸附熵变

从理论上推导出了用柱相比和不用柱相比时溶质在反相高效液相色谱保留过程中的总熵变△S~(~P~a~)的两个表达式, 后者亦为计量置换保留模型中线性参数与该过程热力学函数间的定量表达式。△S~(~P~a~)也能够被分成两个独立的分量,吸附熵变△S~(~Ⅰ~,~a~)和解吸附熵变△S~(~Z~,~D~)。依据液相色谱中溶质计量置换保留模型中容量因子与流动相中置换剂活度a~D间的定量关系, 对在不同a~D条件下熔质的总熵变、吸附及解吸附熵变进行了估算, 并用实验测定的总熵变△S~(~P~a~,~e~)与估算总熵变△S~(~P~a~,~c~)进行了比较, 获得了结果的一致性。本文对传统的"吸附伴随着熵减小, 相反, 解吸伴随着熵增大"的定性规律予以定量的说明。     

液-固吸附体系中计量置换吸附模型的热力学研究

研究了液-固吸附体系中溶质计量置换吸附过程中的自由能变,推导出了新的表示溶质种类、溶质浓度和溶剂对Gibbs自由能变贡献的数学表达式,并阐明了该表达式中各种参数的物理意义.将用通常方法测定的自由能变分为与溶质吸附和溶剂解吸附有关的两个独立的自由能变,推导出了液-固吸附体系中溶质计量置换吸附模型的两个线性参数β_a和q/Z对绝对温度倒数的线性关系,又将吸附过程中溶质的焓变和熵变分成两个独立的分量.用文献中的实验数据,对本文推导出的公式进行了检验,理论结果与实验结果一致.     

反相液相色谱中同系物收敛的热力学表征

以液相色谱中的溶质计量置换保留模型(SDM-R)为理论基础,从热力学角度进一步对反相液相色谱中同系物的收敛性进行了研究。建立了溶质平均收敛点坐标的计算方程,并从自由能变的角度表征了收敛点坐标的物理意义,阐明了收敛点的纵坐标相等的原因是溶质在收敛点处的自由能变为零。浓度收敛点的横坐标是1mol纯溶剂的解吸附自由能;而碳数收敛点的横坐标为当流动相中有机溶剂的浓度为纯有机溶剂浓度的十分之一时的同系物端基的保留自由能的负值。并以实验数据对该方程进行了验证,两者符合程度甚佳。     

液—固吸附体系中计量置换吸附模型的热力学研究

研究了液－固吸附体系中溶质计量置换吸附过程中的自由能变，推导出了新的表示溶质种类、溶质浓度和溶剂对Ｇｉｂｂｓ自由能变贡献的数学表达式，并阐明了该表达式中各种参数的物理意义。将用通常方法测定的自由能变分为与溶质吸附和溶剂解吸附有关的两个独立的自由能变，推导出了液－固吸附体系中溶质计量置换吸附模型的两个线性参数βａ和ｑ／Ｚ对绝对温度倒数的线性关系，又将吸附过程中溶质的焓变和熵变分成两个独立的分量。用…     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究4: 焓熵补偿

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型, 对溶质在反相液相色谱(RPLC)保留过程及其吸附、解吸附过程中的焓熵补偿进行了研究, 证实了在RPLC中焓熵补偿确实存在。从焓熵补偿的定义出发, 从理论上证明了溶质在保留过程中的焓熵补偿温度本质上为溶质保留值的收敛温度, 其数值为Z对1/T线性作图的斜率与截距之比。与惯常计算焓熵补偿温度的方法相比, 本文的方法所得补偿温度更为合理且不受流动相中强溶剂浓度变化的影响。     

反相高效液相色谱中溶质保留过程的热力学研究4: 焓熵补偿

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型, 对溶质在反相液相色谱(RPLC)保留过程及其吸附、解吸附过程中的焓熵补偿进行了研究, 证实了在RPLC中焓熵补偿确实存在。从焓熵补偿的定义出发, 从理论上证明了溶质在保留过程中的焓熵补偿温度本质上为溶质保留值的收敛温度, 其数值为Z对1/T线性作图的斜率与截距之比。与惯常计算焓熵补偿温度的方法相比, 本文的方法所得补偿温度更为合理且不受流动相中强溶剂浓度变化的影响。     

反相液相色谱中固定相和流动相对柱相比的贡献

依据柱相比的热力学定义和反相液相色谱中溶质的计量置换保留理论(the stoichiometric dispheement heory of solute for retention，SDT-R)，对反相液相色谱中固定相和流动相性质、温度对柱相比的影响进行了研究。结果表明：固定相的种类和配基的疏水性对柱相比影响较大，而流动相中有机溶剂的种类，特别是脂肪酸作为置换剂时，对柱相比的影响更大，而柱相比受温度的影响较小。此外，通过用27种小分子溶质对柱相比的测定，其logI和Z良好的线性关系，进一步证明柱相比是一个与溶质性质无关的常数。     

液相色谱中的一个新的表征参数Z——Ⅰ.反相液相色谱中非极性小分子溶质分离体系

文中首次提出了液相色谱中溶质计量置换保留模型中的计量参数Z可作为液相色谱的一个新的表征参数。Z值除了可作为溶质构象表征参数外,在限定条件下,亦可分别作为溶质种类、大小和空间效应、流动相中置换剂和所用固定相特性及有关溶质分离选择性大小的表征参数。本法以非极性小分子苯的取代物为例对此进行了说明。     

反相液相色谱中同系物结构参数收敛的热力学表征

以液相色谱中的溶质计量置换保留模型为理论基础,从热力学角度对反相液相色谱中同系物四种分子结构参数的收敛性进行了研究,推导出计算收敛点的坐标方程,并从热力学角度阐述了收敛点坐标的物理意义。这些参数收敛点纵坐标的自由能变均为０。基于任何常数值与２．３０３ＲＴ之乘积均带有能量量纲,故横坐标为分别用Ｚ和这些参数表征自由能时两者之间的补偿自由能。并进一步讨论了同系物收敛性存在的实质是在收敛点时,溶质的总保留     

液相色谱中的一个新的表征参数Z——V.反相液相色谱中Z和S间的非平行关系

对反相液相色谱中溶质计量置换保留模型(SDM-R)中的计量参数Z与常用经验公式中的线性参数S间的相同及不同性进行了比较性研究.从理论上指出了S和Z间的非平行关系.根据Z的物理意义可以在某些限定条件下用S对溶质分子结构性质、溶剂强度等进行表征.但是,用文献中实验数据验证结果表明,它不如用Z值表征的准确度高.这进一步证实了SDME-R和在反相液相色谱中用Z值为一个新的表征参数的可靠性.     

反相液相色谱中溶剂强度规律的研究

 以溶质计量置换保留模型 (SDM R)为依据 ,通过研究 3种正链醇同系物溶剂置换剂对 14种正链醇同系物溶质色谱保留行为的影响 ,发现计量置换参数Z(对应 1mol溶质被吸附时从溶质与固定相接触处释放出的溶剂的总摩尔数 )、lgI(与 1mol溶质对固定相亲和势有关的常数 )和 j(与 1mol溶剂对固定相亲和势有关的常数 )均随着同系物置换剂相对分子质量的增大而减小 ,并呈现出线性变化 ,表明溶剂强度与溶剂分子的大小有关 ,分子愈大 ,溶剂洗脱能力愈强 ,并遵循同系物规律。     

洛美沙星对映体在Chiralcel OJ柱上的拆分机理

提出了洛美沙星对映体的高效液相色谱拆分方法。选用Chiralcel OJ手性柱,正己烷-异丁醇(90+10)的混合溶液为流动相,流量为0.6mL·min~(-1),柱温为30℃,检测波长为287nm。通过溶质计量置换保留模型和热力学理论对Chiralcel OJ手性柱拆分机理进行了探讨。结果表明:保留时间较短的洛美沙星对映体的lgI值和Z值均小于保留时间较长的对映体。在试验的温度范围内,用1nα对1/T作图,得到Van't Hoff曲线呈线性关系,焓变和熵变之差为负值,说明手性拆分过程为焓控过程。     

液-固吸附体系中扩展的Langmuir方程的推导和检验

从气-固吸附体系中推导出的Langmuir方程,近一世纪来只能经验性地描述液相吸附。本研究以液-固界面上的溶质计量置换模型为基础,考虑到液-固吸附体系中各组分之间的相互作用,从理论上推导出了在液-固体系中描述在不同溶剂浓度条件下的溶质吸附的扩展的Langmuir公式,并称其为扩展的Langmuir公式。将Langmuir公式中经验参数与液相色谱中的计量置换平衡中的参相关联,还将其扩展到在不同溶剂浓度条件下的溶质定量吸附的描述,为Langmuir方程在描述不同溶剂浓度条件下的组分吸附奠定了理论基础,扩大了Langmuir公式的应用。以不同溶剂浓度条件下所得到的吸附等温线数据对理论推导出的扩展的Langmuir公式进行了验证,并与计算置平衡中的参数相关联,表现用吸附等温线法计算的计量置换参数Z与用高效液相色谱法得到的Z值符合程度很好。     

反相液相色谱中计量置换线性参数logI的热力学特征

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型及线性参数 log I(与 1mol溶质对固定相的亲和势大小有关的常数 ) ,通过作图得知非极性和极性小分子溶质及生物大分子的 log I与绝对温度的倒数 1/T,以及小分子溶质的log I与其在正辛醇 -水中分配系数的对数 log Po/ w呈线性关系 ,从两方面进一步证明了 log I具有热力学平衡常数的性质。基于小分子溶质、生物大分子的 log I和分配系数大小的差别 ,对两者在反相液相色谱中的保留对柱长的依赖关系给予了定量的说明     

反相液相色谱中同系物保留过程中的等焓点

依据液相色谱中溶质计量置换保留模型,从理论上分别推导了出在反相高效订色谱（ＲＰＬＣ）中同系物端基和重复结构单元对Ｚ（１ｍｏｌ溶剂化溶质被固定相吸附时,在其接触表面释放出溶剂的摩尔总数）与绝对温度倒数间的线性关系式。也从分子结构参数推荐导出了同系物端基对总变的贡献△Ｈ,和同系物非端基（或键长）对总焓变的贡献△ＨｓＮｃ的表达式。从而建立了等焓点的坐标方程,阐明了等点的纵坐标相是溶质在等点处的变为零,等