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。     

液相色谱中一个新的表征参数Z：Ⅱ.反相液相色谱中小分子极性溶质体系

反相高效液相色谱（ＲＰＬＣ）中小分子极性溶质的极性是可以用液相色谱中溶质计量置换保留模型中的Ｚ值（１ｍｏｌ溶质被固定相吸附时，在固定相与溶质子间释放出置换剂的ｍｏｌ数）来表征的，其大小可用带有该极性端基的同系物的Ｚ值对碳原子数线性作图的截距求得。这些检性基的Ｚ测量定值与疏水性片段指数１ｇｆ间有极好的线性关系。依此关系还可测出一些用其他实验方法无法测得的某些基团的１ｇｆ值。     

液相色谱Z值对溶菌酶分子构象变化的定量表征

目前, 研究蛋白分子的构象变化用得最多的是光谱法, 如荧光光谱、圆二色谱和核磁共振谱等[1]. 由于蛋白质分子构象变化与其在色谱中的保留行为直接相关[2], 所以色谱法也成为研究蛋白质分子构象变化的一种新方法[3]. 此外, 计量置换理论中的Z值也已被成功地用于表征生物大分子的构象变化[4]. 用Z值研究蛋白质分子构象变化的优点是可以使用不纯的样品, 这是因为在测定Z值的过程中会与其它组分相分离. 使用Z值还会对蛋白分子构象变化进行定量表征[5,6]. 本文以溶菌酶(Lys)为目标蛋白, 用色谱法[反相液相色谱(RPLC)和弱阳离子交换色谱(WCX)]系统地研究了Lys在不同变性(胍变非还原、脲变非还原、胍变还原和脲变还原)环境中因疏水性及电荷分布的不同对Lys分子构象变化的影响, 并用Z值进行了定量表征.     

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.     

反相液相色谱中溶质保留与溶剂化结构参数间的定量关系

本文研究了等度条件下反相液相色谱中溶质保留与溶剂化结构参数间的定量关系;考察了反相液相色谱保留值变化规律式lnk'=a+cC~b中参数a.c 与溶剂化结构参数间的定量关系,结果表明能较好地预测等度和不同冲洗剂组成下溶质的保留值,将乙腈-水和甲醇-水冲洗剂下的a.c值定量关联,表明在考虑溶质的氢键作用参数后,其相关性有所提高.     

反相液相色谱中溶质保留与溶剂化结构参数间的定量关系

本文研究了等度条件下反相液相色谱中溶质保留与溶剂化结构参数间的定量关系;考察了反相液相色谱保留值变化规律式lnk'=a+cC~b中参数a.c 与溶剂化结构参数间的定量关系,结果表明能较好地预测等度和不同冲洗剂组成下溶质的保留值,将乙腈-水和甲醇-水冲洗剂下的a.c值定量关联,表明在考虑溶质的氢键作用参数后,其相关性有所提高.     

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     

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~(Pα)。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~(Pα)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,α)和△G~(Z,D)。对不同流动相组成条件下的△G~(Pα)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%。     

液相色谱中一个新的表征参数Z Ⅳ.反相液相色谱中甲酸浓度与生物大分子的构象变化

反相高效液相色谱中蛋白质分子的Z值可以作为平衡状态下蛋白分子构象变化的表征,它与蛋白分子起始状态构象无关。在异丙醇-甲酸-水体系中蛋白的Z值会因流动相中甲酸浓度的增大而减小。除蛋白分子构象变化因素外,蛋白Z值的变化也与甲酸参与蛋白与置换剂分子间的计量置换过程有关。在蛋白分子未完全失去分子立体结构时,其Z值与分子量的立方根成正比。当甲酸浓度足够大时,例如大于40％(V/V)时,蛋白分子完全失去三维结构。     

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。     

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。     

反相液相色谱保留值的预测模式

液相色谱保留值的预测一直是色谱领域里研究最为活跃的领域之一,寻找一种以最少系数求算和预测色谱保留值是色谱工作者的长期研究的目标,但目前,仍没有真正的预测方法。我们在液相色谱保留值基本方程的基础上,曾对不同C_(18)的担体上的保留规律进行过研究,并从中引入了溶质lnk′=A C·C_B BlnC_B (1)作用指数的概念,作用指数即为方程(1)中的参数C(参数B在反相色谱中忽略),CB为二元冲洗剂中强冲洗组分的浓度。本文从溶质的作用指数出发来探讨反相液相色谱保留值的预测模式。     

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。     

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logI(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logI与绝对温度的倒数1/T,以及小分子溶质的logI与其在正辛醇-水中分配系数的对数logPo/w呈线性关系,从两方面进一步证明了logI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logI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。