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药物色谱分析药物色谱分析 宋敏宋敏中国药科大学药物色谱分析课程 第九章第九章1 1化学键合相色谱化学键合相色谱中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏主要内容主要内容概述：特点概述：特点 一一固定相的制备和性能评价固定相的制备和性能评价 二二非极性键合相非极性键合相三三新型高效化学键合固定相新型高效化学键合固定相四四一、概一、概 述述1 1、化学键合相色谱的定义、化学键合相色谱的定义2 2、化学键合相的特点、化学键合相的特点3 3、化学键合相的稳定性、化学键合相的稳定性3 3、化学键合相的分类、化学键合相的分类中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏1 1、化学键合相色谱的定义、化学键合相色谱的定义化化学学键键合合相相色色谱谱借助于化学反应的方法将有机分子以借助于化学反应的方法将有机分子以共价键连接在色谱担体上形成化学键共价键连接在色谱担体上形成化学键合相，以化学键合相为固定相的色谱合相，以化学键合相为固定相的色谱法称为化学键合相色谱（法称为化学键合相色谱（bonded phase chromatography，BPC），简），简称键合相色谱。

称键合相色谱中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏2 2、化学键合相的特点、化学键合相的特点1.1.与液液分配色谱相比，使用过程中固定相与液液分配色谱相比，使用过程中固定相不流失，耐溶剂冲洗不流失，耐溶剂冲洗2.2.与液固吸附色谱相比，消除了担体上的表与液固吸附色谱相比，消除了担体上的表面活性作用点，清除了某些可能的催化活性面活性作用点，清除了某些可能的催化活性3.3.表面改性灵活，容易获得重复性产品表面改性灵活，容易获得重复性产品4.4.化学性能稳定，耐受范围为化学性能稳定，耐受范围为pH2pH28 85.5.热稳定性好，一般在热稳定性好，一般在7070以下稳定以下稳定载样量大，比硅胶约高一个数量级载样量大，比硅胶约高一个数量级梯度洗脱平衡快梯度洗脱平衡快中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏3 3、化学键合相的稳定性、化学键合相的稳定性1 1在较低在较低pHpH值条件下值条件下（pH2pH9pH9）键合相中键合相中SiOSiSiOSi键很容易被键很容易被KOHKOH和和NaOHNaOH这一类强碱这一类强碱性亲核试剂所切断：性亲核试剂所切断：中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏4 4、化学键合相的分类、化学键合相的分类 化学键合相的分类可以有不同的依据。

化学键合相的分类可以有不同的依据按键合相的表面结构：单分子键合和聚合键合；按键合相的表面结构：单分子键合和聚合键合；按键合有机硅烷的官能团：按键合有机硅烷的官能团：极性键合相极性键合相、非极非极性键和相性键和相和和离子交换键合相离子交换键合相三种二、固定相二、固定相1 1、化学键合相的制备、化学键合相的制备2 2、常见的官能团、常见的官能团3 3、常用的键合相商品牌号、常用的键合相商品牌号4 4、化学键合相性能评价、化学键合相性能评价5 5、使用键合固定相应注意的问题、使用键合固定相应注意的问题中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏1 1、化学键合相的制备、化学键合相的制备要形成化学键合固定相，有两个必要条件：要形成化学键合固定相，有两个必要条件：所用的所用的担体材料担体材料应有某种化学反应活性，应有某种化学反应活性，如硅胶、氧化铝、硅藻土等表面都具有化如硅胶、氧化铝、硅藻土等表面都具有化学反应的官能团，一般以硅胶最为理想的学反应的官能团，一般以硅胶最为理想的和常用有机分子有机分子应含有能与担体表面发生反应的应含有能与担体表面发生反应的官能团中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏硅胶（硅胶（SiO2xH2O）之所以是理想的化学键合）之所以是理想的化学键合相担体，主要由它的表面性质所决定。

硅胶具相担体，主要由它的表面性质所决定硅胶具有良好的机械强度、容易控制的孔结构和比表有良好的机械强度、容易控制的孔结构和比表面积、较好的化学稳定性和热稳定性以及专一面积、较好的化学稳定性和热稳定性以及专一的表面化学反应等优点，另外，硅胶表面存在的表面化学反应等优点，另外，硅胶表面存在着足够的可反应硅羟基，因而是各种化学键合着足够的可反应硅羟基，因而是各种化学键合相理想基质材料相理想基质材料硅胶的性质硅胶的性质中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏1 1、化学键合相的制备、化学键合相的制备硅胶预处理硅胶预处理 溶剂与试剂溶剂与试剂预处理预处理 衍生化反应衍生化反应 端基封尾端基封尾 中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏(1)(1)硅胶的预处理硅胶的预处理在制备键合相时，首先作为担体的硅胶需要酸在制备键合相时，首先作为担体的硅胶需要酸处理，洗去制备、运输和保存过程中引入的污处理，洗去制备、运输和保存过程中引入的污染物；除去表面层的金属氧化物杂质，如染物；除去表面层的金属氧化物杂质，如Na+、Ca2+、Al3+、Fe3+等；使表面的硅氧烷键打开，等；使表面的硅氧烷键打开，形成尽可能多的自由羟基，有利于反应。

形成尽可能多的自由羟基，有利于反应中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏(1)(1)硅胶的预处理硅胶的预处理酸处理酸处理酸处理可以用酸处理可以用0.1 mol/L的盐的盐酸，于酸，于90下下浸泡浸泡24 h，或，或以以10%的盐酸的盐酸在回流状态处在回流状态处理理8 h中中 和和中和，水洗至中和，水洗至无无Cl-，经酸处，经酸处理后的硅胶表理后的硅胶表面的羟基浓度面的羟基浓度已达到理论值已达到理论值8 mol/m2左右干干 燥燥在在200以下真以下真空烘干除去物空烘干除去物理吸附水，注理吸附水，注意不得超过意不得超过200，否则硅，否则硅醇基脱水形成醇基脱水形成硅氧烷结构硅氧烷结构中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏（2 2）溶剂与试剂预处理）溶剂与试剂预处理 硅烷化试剂对水很敏感，使用前应以蒸馏方式硅烷化试剂对水很敏感，使用前应以蒸馏方式进行纯化或以玻璃棉将其中的悬浮物滤去所进行纯化或以玻璃棉将其中的悬浮物滤去所使用的有机溶剂，必须进行干燥使用的有机溶剂，必须进行干燥中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏（3 3）衍生化反应）衍生化反应 （1）SiOC键型键型（2）SiN或或SiC键型键型（3）SiOSiC键型键型中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏 SiSiO OC C键型键型酯化反应是最早用于制备化学键合相的反应。

酯化反应是最早用于制备化学键合相的反应这类固定相是直接用硅羟基这类固定相是直接用硅羟基SiOH与醇类与醇类ROH通过酯化反应制得通过酯化反应制得中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏酯化反应在硅胶表面形成单分子层的硅酸酯酯化反应在硅胶表面形成单分子层的硅酸酯这类固定相虽然有很高的柱效，但是它显著的这类固定相虽然有很高的柱效，但是它显著的缺点是缺点是易水解、醇解，热稳定性差易水解、醇解，热稳定性差，在色谱发，在色谱发展早期用于正相色谱模式中，现已不大使用展早期用于正相色谱模式中，现已不大使用中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏 SiSiN N或或SiSiC C键型键型这类固定相比这类固定相比SiOC键型固定相的水解稳定键型固定相的水解稳定性和热稳定性好，但性和热稳定性好，但适用适用pH值范围窄值范围窄（pH48），因此实用价值亦不大因此实用价值亦不大中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏 SiSiO OSiSiC C键型键型SiOSiC键型是一类键型是一类目前占绝对优势目前占绝对优势的键的键合相类型，具有良好的热稳定性及化学稳定性，合相类型，具有良好的热稳定性及化学稳定性，能在能在pH 28的介质中使用。

这类键合固定相的介质中使用这类键合固定相是硅胶上的硅羟基与有机氯硅烷或烷氧基硅烷是硅胶上的硅羟基与有机氯硅烷或烷氧基硅烷试剂反应而得试剂反应而得中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏单官能团有机硅烷单官能团有机硅烷 X 通常为通常为Cl、OH、OCH3、OC2H5等官能团；等官能团；R 通常为直链或支链烷基、芳香基，如通常为直链或支链烷基、芳香基，如CH3、C4H9、C8H17、C18H37、苯基等，也可以是它们被不同的基、苯基等，也可以是它们被不同的基团取代后的衍生基团，如团取代后的衍生基团，如(CH2)2CN、(CH2)2NH2、(CH2)nOCH2OH等中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏双官能团有机硅烷双官能团有机硅烷 双官能团化合物如双官能团化合物如R2SiX2可单独形成线型或环可单独形成线型或环状有机硅氧烷状有机硅氧烷中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏三官能团有机硅烷三官能团有机硅烷硅烷化试剂中三个硅烷化试剂中三个X X基团都参与硅醇基反应的基团都参与硅醇基反应的可能性很小三官能团化合物如可能性很小。

三官能团化合物如RSiXRSiX3 3反应后的反应后的产物可水解进一步形成硅羟基，进而形成三维产物可水解进一步形成硅羟基，进而形成三维交联化合物交联化合物 中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏硅烷化试剂的反应活性为：硅烷化试剂的反应活性为：RSiX3R2SiX2R3SiXSi-O-Si-C：不水解，热稳定性好，在：不水解，热稳定性好，在pH 28范范围内对水稳定围内对水稳定中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏聚合层键合相聚合层键合相在硅胶表面与硅烷化试剂反应时加入一定量在硅胶表面与硅烷化试剂反应时加入一定量的水，即形成聚合物，可以制备较致密的键的水，即形成聚合物，可以制备较致密的键合层，从而更有效地掩蔽硅胶表面的硅羟基合层，从而更有效地掩蔽硅胶表面的硅羟基但若反应控制不当，会产生过厚的聚合网，但若反应控制不当，会产生过厚的聚合网，而引起传质较慢，柱效降低而引起传质较慢，柱效降低 中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏（4 4）端基封尾）端基封尾残余的硅醇基会对键合相的分离性能产生一定残余的硅醇基会对键合相的分离性能产生一定影响，特别是在非极性键合相的情况下，硅醇影响，特别是在非极性键合相的情况下，硅醇基的存在会降低硅胶表面的疏水性，而对极性基的存在会降低硅胶表面的疏水性，而对极性化合物或溶剂产生吸附，使键合相的分离性能化合物或溶剂产生吸附，使键合相的分离性能改变。

改变原原 因因中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏（4 4）端基封尾）端基封尾用氯化三甲基硅烷等试剂与硅胶表面的残留硅用氯化三甲基硅烷等试剂与硅胶表面的残留硅醇基反应，将残留硅醇基封锁起来的化学处理醇基反应，将残留硅醇基封锁起来的化学处理过程称为端基封尾过程称为端基封尾定定 义义中国药科大学药物色谱分析课程中国药科大学药物色谱分析课程宋宋 敏敏（4 4）端基封尾）端基封尾为了进一步消除残留的游离硅醇基，一般在键为了进一步消除残留的游离硅醇基，一般在键合反应后再用合反应后再用封尾剂封尾剂钝化，也可用十八烷基三钝化，也可用十八烷基三氯硅烷再键合一次氯硅烷再键合一次方方 法法最常用的封尾剂有三甲基氯硅烷（最常用的封尾剂有三甲基氯硅烷（TMCSTMCS）和六甲基乙）和六甲基乙硅氧烷（硅氧烷（HMDSHMDS）以外，现已研制出三甲基硅咪唑）以外，现已研制出三甲基硅咪唑（TMSIT。