色谱模拟的基础知识
第六节 正相洗脱强度的模拟
AutoChrom指南:背景知识
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第一章 色谱模拟的基础知识
第六节 正相洗脱强度的模拟
正相体系的色谱柱的极性强于流动相,极性强的溶质会优先被色谱柱保留,这与反相色谱正好相反。如图1-39 所示的单取代苯的NPC和RPC研究比较,两种色谱体系呈现负相关,保留顺序几乎完全相反。但数据存在一定的离散性。
图1-39 单取代苯的的正相NPC和反相RPC的保留因子的比较
NPC 的保留机制本质是溶质分子吸附在固定相的硅胶表面形成单分子层。溶质分子和溶剂分子对硅胶表面的位点进行竞争。极性相互作用在NPC中占主导地位,因此溶质或者溶剂的极性分子与极性硅胶表面的相互作用远大于流动相间的相互作用。忽略流动相间的相互作用,可以在二元流动相A-B系统内引出公式1-9。
其中,A代表非极性溶剂,例如正己烷,As为溶质分子的面积,ε为溶剂强度(其由溶剂分子的综合溶剂强度,溶剂B分子的面积,溶剂B的浓度比例来确定)。
经过转换和数学近似表达(略),获得公式1-10。
其中,Φ是流动相中B溶剂的体积分数,kB为纯溶剂B作为流动相时的保留因子。
图1-40即为1-10公式的应用,logk 对logΦ作图,两个不同极性的分子都体现出了良好的线性。
图1-40 四氢呋喃-正己烷体系下的苯甲醇和3-苯基-1-丙醇的的线性关系
要留意的是如果使用极性较弱的溶剂(例如二氯甲烷)充当二元流动相A-B中的B相,且B的占比比较低时,其logk与logΦ会出现非线性的现象,主要原因是洗脱能力不能满足公式1-10的近似需求。
小结
正相色谱在石油化工领域的应用比较有趣,正相方法在疏水性方面的区分能力很低,物质间差一个亚甲基对于反相色谱来说是明显差异,但对正相来说却不是。但正相方法对于饱和烷烃,烯烃,苯环取代,稠环芳烃等的区分力很高。当前正相色谱在药物相关的液相方法开发中所扮演的角色重点是进行手性物质的拆分,而手性色谱柱显然不是纯硅胶的色谱柱。后续内容会涉及到亲水色谱HILIC以及超临界色谱的模拟,本节内容是对后续内容的铺垫和知识的准备。