色谱柱知识分享

前言：色谱柱是HPLC系统的心脏。色谱柱的技术从HPLC流行以来有了很大的进步，分离速度和性能有了提高，同时稳定性和重现性也提高很明显。下面以反相色谱柱为例，介绍一些色谱柱基本知识。

一、色谱柱填料

下图为色谱柱的组成

1、色谱柱载体

大多数用于HPLC分离的柱填料使用硅胶微粒作为担体，也有基于多孔聚合物担体的色谱柱。

下图所示为HPLC中常见的几种微粒类型：

全多孔微球因其粒径、孔径和表面积变化较大，一般情况下效能、荷载量、耐久性等都较好，为我们常用。

硅胶填充微粒

硅胶微粒是我们常用的，优点是它们的机械强度高，可保证填充床长时间在很高的操作压力下工作，柱效保持稳定。在用于制作HPLC填料的材料中，硅胶基质色谱柱的柱效*高。

另一个优势就是他们可以和不同的配合基键合（C8、C18、苯基和氰基等）。

用于HPLC的硅胶表层都是羟基化的，称为水合硅胶（-SiOH），水合硅胶分为三种存在类型，如下图：

含有自由硅羟基的硅胶因为只有部分羟基化，酸性很强，能与碱性溶质产生强烈的无益结合，因此，含自由、酸性硅羟基浓度高的硅胶基质会使碱性样品保留值增加，峰变宽、拖尾。见下图。

有些色谱柱经过封端后能够降低自由硅羟基，减少对碱性样品的影响。见下图2.色谱柱固定相

2.1.键合固定相

硅胶基质的反相填料一般通过在担体表面上共价键合有机硅烷或沉积聚合物有机涂层。 

2.2、键合固定相的形式：许多键合相填料都是用单官能团试剂制得，也有些商品填料是用三官能团(有时也用双官能团)硅烷与硅胶表面反应形成的交联聚合表层。见下图。

3、键合的类型

图所示为填料与官能团共价键合的各种类型。图a所示为用双或三官能团硅烷反应的轻度纵向交联相，由这些反应得到的键合相，在低pH时，比单体相的非交联固定相更稳定，但与用单官能键合相比较，用此方式制得的填料柱间的保留值与选择性不太稳定。图b所示为另一类型的键合硅烷的表面，称作横向交联，这些填料在低pH与高pH环境中均非常稳定。如图c和d所示，是非交联型的柱填料，通常通过单官能团二甲基氯硅烷与表面硅经基反应得到，存在二甲基取代及位阻保护结构两种，如：正一十八烷基硅烷ODS或C₁₈键合相材料，单官能团硅烷反应的优点是重现性好，一个硅烷基与一个硅烷分子反应，产生可预测的结构，而且制得的填料柱效较高，因为溶质分子在薄固定相层内的扩散迅速。

一般情况下，由于键合相配位体的空间位阻效应，硅胶基质表面的硅羟基不能完全参加反应，随着链长或硅烷体积的增大，参加反应的硅经基比例相应减小，这些未反应的硅羟基能在分离离子样品，特别是碱性样品的时候通过离子交换作用导致保留值增加，谱峰拖尾，柱间重复性差。

二、色谱柱各个参数意义

孔径是粒径是硅胶球的直径，孔径是指硅胶球上小孔的直径。但这个小孔是不穿过球体的，只是球上凹进去的一块。可以简单想成高尔夫球的样子。样品分子进入这个小孔，在小孔内被键合的烷基吸附，然后出来有快有慢，达到分离的目的。

孔径小，含孔率高，则比表面积大，载碳量高„ 化合物在孔内分离„ 孔径大小必须和分子大小相匹配，分子必须能进入孔内，一般小分子使用80-120A， 大分子通常使用300A。为了达到最佳分离,一般要求孔径直径是分子直径的3倍以上。