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快速分析中色谱柱的选择 系列攻略之色谱柱的化学性质
近年来，在液相色谱分析领域， “快速分析” 的话题越来越多被提起。
在2020年版《中国药典编制大纲》中，也提到“积极倡导绿色标准和经济标准，推广采用 毒性小、污染少、节约资源、保护环境、简便实用的检测方法 ”。
特意总结了 快速分析中色谱柱的选择攻略 ，这是 第四篇 哟~还没看过前面的老师可以点击文字标题查看哟~↓↓↓
★ 快速分析时的关键因素
一弹： 关于粒径 （点击查看）
第二弹： 关于流速与柱压 （点击查看）
★ 快速分析时色谱柱特性的关键点
第三弹： 填充技术与高流*果 （点击查看）
第四弹：色谱柱的化学性质
第五弹：关于流动相的置换速度 （敬请期待）
03
色谱柱的化学性质
下面对 色谱柱表面的诸多性质 对于快速分析所带来的影响进行介绍。
通过对色谱柱的 流体阻力 和 扩散系数 等因素进行估算后发现， 在中性条件下，色谱填料自身的化学性质对分析带来的影响较低。 因此，在中性条件下对中性化合物进行分析的情况比较多。
但是，用户的实际分析条件多种多样，有时，填料表面的化学性质会对快速分析产生很大影响，因此，有必要对色谱柱在中性以外的条件下进行性能的考察。
具有药效作用的化合物大多为 碱性化合物 ，易受硅胶填料的影响（残留硅醇基、金属杂质）而产生 峰形变差 的现象。另外，在使用LC-MS分析碱性化合物时，基于化合物 离子化效率 方面的考虑，分析条件一般倾向于酸性~弱酸性之间。
下面，以在酸性条件下对碱性化合物的分析为例，对快速分析中色谱柱的性能进行考察。在添加0.1%乙酸的简单流动相体系下，分别使用三个品牌的色谱柱进行分析。
▲弱酸性条件下对碱性化合物分析所得色谱图
色谱柱规格：2.0 mm i.d. × 50 mm
流动相：0.1 vol% 甲酸水溶液 / 乙腈
检测器：UV 220 nm/ 响应0.05s/ 采集间隔50ms
柱 温：40℃
进样量：0.2 μL
如上图，考察了阿米替林峰的理论塔板数、不对称因子，以及阿米替林和丙咪嗪之间的分离度。C公司和A公司的色谱柱均发生了严重的拖尾，理论塔板数较低、相对于同等程度的保留时间而言分离度也较低。而 CAPCELL PAK IF 色谱柱则得到了良好峰形和高理论塔板数，在较短时间内即取得高分离度结果。
可以看出， 即使同为亚2 μm填料，各色谱柱之间的分离效果也千差万别，体现出色谱柱自身的化学性质对快速分析的影响。
接下来，对在中性条件下取得的萘的范德姆特曲线和上述酸性条件取得的阿米替林的范德姆特曲线进行比较。
▲不同分析目标的范德姆特曲线对比
（左：萘，右：阿米替林）
如上图，萘的范德姆特曲线（左）中，粒径越小位置越靠下，得到了和预想相符的位置关系；另一方面，在阿米替林的范德姆特曲线（右）中可以看到数值差距很da——色谱柱C和A的理论塔板高度有大幅上升，这个巨大的差值体现出了 在中性条件下本不明显的填料自身化学性质带来的巨大影响。
也即是说，在反相模式下产生的二次效果带来了包括残留硅醇基导致的离子交换作用和金属配位作用导致的色谱峰展宽、理论塔板高度增大等不良影响。
在 CAPCELL PAK IF 短时间内得到了高理论塔板数、高分离度的结果，不论是对碱性化合物还是中性化合物都能得到同样程度的理论塔板高度，具有理想的分离性能。可以得出结论： CAPCELL PAK IF是一款非常适合快速分析的亚2 μm色谱柱。
综上所述， 对于小粒径色谱柱来说，填料表面的化学性质对分析结果会产生巨大影响 ，如不进行恰当的处理，易导致色谱峰展宽等无法发挥填料原有分析性能的情况。
另一方面， 根据填料表面化学性质的不同，即使粒径稍微大一些，也能取得比更小粒径色谱柱更好的快速分析结果。
下图为不同粒径色谱柱对14种碱性化合物分析所得结果。
▲14种碱性化合物的快速分析
色谱柱规格：2.0 or 2.1 mm i.d. × 50 mm
流动相：10 mmol/L HCOONH4（添加0.1%甲酸） / 甲醇 = 50 / 50
流 速：200 μL/ min
检测器：MS, ESI, Positive
样 品：14种碱性化合物（各200 ng/mL）
进样量：1 μL
对 柱压 进行比较，2.7 μm的MGIII柱压低，为10 MPa，色谱柱B（2.2 μm）为15.5 MPa、色谱柱A（1.8 μm）为18.4MPa。
而对于 碱性化合物的峰形 ， CAPCELL PAK系列 色谱柱也和其他品牌色谱柱有很大区别——对各分子量的质谱图进行详细解析发现， 各色谱峰不仅快速溶出，而且取得了良好峰形对称性，并在短时间内达成了良好分离。
这是由于 CAPCELL PAK系列 色谱柱将硅胶*的二次效应抑制到了极低水平，对于强碱性化合物的分析可取得高分析性能结果，展现出其具有的 特殊化学性质 。
特别是 CAPCELL PAK MGIII ，虽然粒径为2.7μm，却能完成快速分析。