离子交换分离法
• 按键合的离子基团的性质分类： 阳离子交换柱 阴离子交换柱 按在水溶液中解离的程度： 强酸性(SCX, Strong cation exchange) 弱酸性(WCX,Weak cation exchange) 强碱性(SAX, Strong anion exchange) 弱碱性(WAX, Weak anion exchange)
其他反相吸附剂
• C8：与C18相似，适合于非极性到中等极性的 化合物，对非极性化和物的保留较C18稍弱。 • -苯基：与C8类似 • -C4：疏水性弱，适合于多肽和蛋白质的 萃取。 • 聚合物吸附剂：如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物， 用来保留含有亲水基团的疏水性物质，如芳香 族化合物等。 • 化合物的极性和吸附剂的极性越接近，产生的 吸附越强。
强酸性阳离子交换树脂
• 指在交联结构高分子基体上带有磺酸基（－ SO3H）的一类树脂 • 反应式： R－SO3H+Na+ R－SO3Na+H+ • 在碱性、中性、甚至酸性介质都显示离子交换 功能 • 对强阳离子吸附较强, 一般用一种含高浓度阳 离子的洗脱液洗脱。 • 对弱阳离子（弱碱离子）的吸附可以用一种碱 溶液洗脱，中和弱阳离子的电荷。
离子选择吸附顺序
• 吸附：离子浓度相近时，电荷高，半径小的离子易被吸 附。如下： • 强酸性 • 弱酸性： • 强碱性： • 弱碱性：
– Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+ – H+ >Fe3+ > Cr3+> Al3+> Ca2+> Mg2+> >K+≈ NH4+ > Na+> Li+ – Cr2O72- >SO42- >CrO42- >NO3- >Cl- >OH- >F- >HCO3- >HSiO3-
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强碱性阴离子交换树脂（SAX)
• 所带来的功能团常见的碱性基团有：
•
在水中解离：
• 在酸性、中性、碱性解介质中都显示离子交换功能 • 对强阴离子的吸附较强，难用调节洗脱液pH值洗脱，一般用一种高浓度 阴离子洗脱。 • 对弱阴离子（弱酸根离子）的吸附可以用一种酸性洗脱液来洗脱，中和 弱阴离子。
弱碱性阴离子交换树脂
石墨化碳黑（GCB)
• GCB: Graphitized carbon black • 强吸附剂，可用作极性或非极性样品 中极性或非极性有机化合物的吸附， 对芳香族化合物的吸附大于脂肪族化 合物,对大分子的吸附大于对小分子化 合物的吸附。
• 在水溶液中吸附性大于有机溶剂中的 吸附性。 • 吸附机理：1）通过碳链产生疏水性作 用2）表面带部分正电荷而产生静电 作用，吸引带电负性集团的化合物
氧化铝(Alumina)
• 表面含有铝羟基，一种强极性吸附剂，通过与极性化合 物和不饱和化合物形成氢键而产生吸附 • 根据形成条件不同分为酸性、中性和碱性氧化铝。 1）酸性：用1%盐酸浸泡后，用蒸馏水洗至氧化铝的悬浮液 pH为4，用于分离酸性物质或对酸稳定的中性物。 2）中性：水洗至中性 ，用于分离中性物。如醛、酮、酯、 醌等类有机物质 3）碱性：用于胺或生物碱的分离。 根据含水量的不同，分为不同的活性等级。 化合物的吸附性与其极性成正比，各种化合物对氧化铝的 吸附性顺序为：酸和碱 > 醇、胺、硫醇 > 酯、醛、酮 > 芳香族化合物 > 卤代物、醚 >烯 > 饱和烃 注意：样品溶液中不含水
正相或反相选择原则
总目的：杂质和待分析物分离 1、受样品基体提取溶剂，要分离的杂质和目标化合物的 性质制约 a)物质在柱上的保留（或洗脱）取决于其与吸附剂和样 品基体溶剂（或洗脱溶剂）之间亲和力的相对大小。 样品基体是强非极性溶剂，如正己烷，二氯甲烷等，一 般要选用正相柱分离。 样品基体是强极性溶剂，如水和甲醇，乙腈及丙酮的混 合液，要选用反相柱分离。
• 洗脱溶剂：甲醇、乙腈、 丙酮及乙酸乙酯等
HLB柱
• HLB: hydrophiliclipophillic balance，亲脂的 二乙烯基苯和亲水 的N-乙烯基吡咯烷 酮按比例聚合 和硅胶键合C18 （ODS)比较： • pH适用范围1-14 • 柱子不怕抽干，碳 链不会塌陷 • 可以调节样品溶液 的pH值来选择性 的保留酸性、中性 和碱性化合物。 • 高保留性
– OH->Cr2O72->SO42->CrO42->NO3->Cl->HCO3-
离子洗脱顺序
• 位于顺序前列的离子可以取代位于后列的离子 • 高温高浓度时，处于顺序后列的离子可以取代 位于前列的离子。（再生或洗脱） • 洗脱溶液可以是一种酸或碱，能中和待分析物 所带电荷，或中和键合硅胶官能团所带电荷。 • 注意：过柱前，需调节样品基体的pH值，使 待分析物以离子状态存在。而且pH值要在离 子交换e)
• 吸附剂：极性键合相，如硅胶键合－NH2、－CN，
-Diol（二醇基）；极性吸附剂，如silica、florisil、(A-,N,B-)alumina、硅藻土等
• 作用机理： 1）极性-极性相互作用 2）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官 能团之间相互作用，包括氢键，π-π键等。 3）偶极-偶极相互作用 4）偶极-诱导偶极相互作用 • 应用：从非极性溶剂样品中吸附极性化合物
• 洗脱溶剂一般选用极性较弱的溶剂， 如甲苯，二氯甲烷等，极性较强的溶 剂如甲醇，乙腈等一般很难将强吸附 的的物质洗脱下来。
极性键合固定相
• -NH2（氨基）：较强的氢键结合能力，对某些多官 能团化合物如甾体、强心甙等有较好的分离能力。 a)正相萃取:适用非极性样品溶液中吸附极性化合物。 b)弱阴离子交换萃取:适用于水溶液样品中碳水化合物、 弱阴离子和有机酸化合物。 • -CN（氰基）： a)正相萃取：适用非极性样品溶液中吸附极性化合物， 如酚类，类固醇、 b) 反相萃取：适用于水溶液样品中等极性的化合物。 • -Diol(二醇基): 正相萃取，适用于分离有机酸、甾体和 蛋白质。 • 形成氢键的强弱:-NH2>-CN>Diol
模式
• • • • 反相萃取 正相萃取 离子交换萃取 免疫亲和
有机溶剂非极性顺序
• 正己烷>环己烷>四氯化碳>甲苯>苯> 无水乙醚>氯仿>二氯甲烷>四氢呋喃> 乙酸乙酯>丙酮>乙腈>异丙醇>甲醇> 水>乙酸
反相萃取（Reversed-Phase)
• 反相：吸附剂是非极性或弱极性的，如 硅胶键合C18,C8, C4，C2,-苯基等. 应用：可以从强极性的溶剂中吸附是非极 性到中等极性的化合物。 作用机理:非极性-非极性相互作用 范德华力或色散力
举例讨论
• 若：一种化合物在水溶液中的Pka>4,可以用什么柱子在什么条件 下吸附该化合物，什么条件下洗脱？ 吸附条件 说明在水溶液中电离出一种弱酸阴离子，可以用SAX 或WAX柱 离子交换萃取。 吸附之前，调节溶液PH，使得该化合物以离子状态存在（PH>6) • 若用SAX柱，洗脱条件 用一种酸性溶液（PH<2),中和弱阴离子而洗脱，或用一种高浓度 阴离子洗脱 • 若用WAX柱，洗脱条件 用一种酸性溶液（PH<2),中和弱阴离子而洗脱，或用一种高浓度 阴离子洗脱，或者用一种碱性溶液中和硅胶表面的氨基而洗脱。
硅胶键合C18（ODS）
• ODS: octadecyl-silica (硅胶键合C18) • ENVI-C18:键端封尾处理,去除硅胶表面残留的硅醇基,改 善其对碱性或酸性化合物的吸附或拖尾.碳含量增大,对 非极性化合物的保留容量增大. • 应用：中等极性到非极性化合物,如抗生素、咖啡因、药 物、染料、芳香油、脂溶性维生素、杀菌剂、除草剂、 农药、碳水化合物、苯酚、 类固醇、表面活性剂、茶碱等
弱酸性阳离子交换树脂
• 指含有羧酸基（－COOH）、磷酸基（－PO3H2）、酚 基（－ －OH）的离子交换树脂 • 离解如下： R-COOH R-COO－＋H＋ • 在接近中性和碱性介质中显示离子交换功能 • 对强阳离子吸附可以通过酸性洗脱液中和硅胶表面的羧 基而洗脱，或者用一种高浓度阳离子洗脱。 • 对弱阳离子（弱碱离子）的洗脱可以用一种碱性洗脱液 中和弱阳离子而洗脱，或用一种酸性洗脱液中和硅胶表 面的羧基洗脱，或用一种高浓度的阳离子洗脱。
HPLC的主要分离模式
• 模式：反相（RP)、 正相(NP) 、离子交换、离子 对色谱。
• 液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱 法(NPC)和反相色谱法(RPC ） • 正相色谱：采用极性固定相（如聚乙二醇、氨基、腈基键 合相）；流动相为相对非极性的疏水性溶剂（烷烃类如正 己烷、环己烷，常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲 烷等调节组分保留时间），用于分离中等极性和极性较强 阿化合物（如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等） • 反相色谱：一般用非极性固定相（如C18,C8,苯基键合相） 流动相为极性的水或缓冲液，常加入甲醇、乙腈、异丙醇、 四氢呋喃等与说互溶的有机溶剂调节保留时间。适用于分 离非极性和弱极性的化合物。应用占HPLC的80％左右。
• 离子交换色谱：固定相为离子交换树脂，被分离组分 在色谱柱上分离原理是树脂上可电离离子与流动相中 具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行可逆交换， 根据各离子与离子交换树脂具有不同的亲和力而被分 离。流动相为一种盐的缓冲液。主要用于分离有机酸、 氨基酸等离子化合物。 • 离子对色谱（IPC):在流动相中加入与待测组分离子具 有相反电荷的离子对试剂，使待测组分离子于离子对 形成中性的离子对化合物，从来增大其在非极性固定 相的保留。常用的阳离子离子对试剂有烷基磺酸盐、 三氟乙酸等，阴离子离子对试剂有TMAOH，TEAOH, TPAOH, TBAOH等