从混沌中提取精华：制备纯化的影响因素

2023-05-09 19:09:57, 仪器事业部月旭科技（上海）股份有限公司

制备液相是一种广泛应用于各种领域的高精度分离技术，它可以对混合物进行有效的分离、收集和纯化。本文将重点介绍分离纯化的影响因素，从混沌中提取精华，为分离纯化实验提供更加精确和可靠的支持。

制备液相色谱研究要点

要使混合物得到分离，为了判断待分离物质在色谱过程中的分离情况，常用分离度作为色谱柱的总分离效能指标。分离度又常称为分辨率，用R表示，定义为相邻两色谱峰保留时间之差的2倍与色谱峰峰宽之和的比值。

计算公式：

对待分离物的分离度还可以表示成如下的关系式：

式中a为分离因子；N是塔板数代表柱效；k是容量因子，可以反映出流出峰的出峰时间，又常被称为保留因子。R值越大，两个峰就分的越开。

分离因子：表示相邻峰之间的分离程度，即一对相邻峰的保留时间比值。分离因子越大，表示两个峰之间的分离效果越好，相反，分离因子越小，表示两个峰之间的分离效果越差。

柱效：指柱本身的分离能力，柱效越高，说明色谱柱能够有效地将两个或多个组分分离开。例如，在短柱上可能无法分离的化合物，在长柱上可能可以得到很好的分离。因此，柱效对色谱分离效果的影响非常显著。

容量因子：是化合物在选择性固定相（如色谱柱）与流动相之间分配的程度，即一对组分的相对保留时间。容量因子的大小决定了物质在柱中存留的时间和分离程度。容量因子越大，分离效果越好，使差异更大的物质能更好地分离。容量因子的大小还受到流动相极性、温度、pH值等因素的影响。因此，分离因子、柱效和容量因子这三个因素对色谱分离效果的影响都非常显著，它们共同影响色谱分离的准确性和灵敏度。

接下来我们尝试调节这三个因素，来达到最佳的色谱分离效果。

分离因子a

如何提高分离因子呢？在确保样品性质不变的情况下，主要有以下两个方面需要考虑：

01 固定相的选择

通常情况下，固定相材料应该与样品成分相互作用，以实现有效的分离。对于一般的疏水性样品我们可以选择反相色谱固定相，亲水性样品可以选择正相色谱固定相，生物大分子可选离子交换色谱固定相，碳水化合物可用疏水作用色谱固定相，无机离子最好使用离子色谱固定相，合成聚合物最好采用凝胶色谱固定相。

02 流动相的选择

流动相的选择首先根据固定相的类型进行选择，在正相色谱中，通常正己烷与异丙醇的混合物是最基本的溶剂系统，调节二者的比例可以改变溶剂系统的极性。如果基本溶剂系统不能满足分离的需要，则可以在基本溶剂系统中再添加其他溶剂，如甲基叔丁基醚、二氯甲烷、乙腈中的一种，或是它们的混合物等，以改变它们的选择性。如果是反相色谱则应该使用水+有机溶剂的系统，常用的有机溶剂是甲醇、乙腈以及四氢呋喃，调节它们与水之间的比例可以改变溶剂的极性。

柱效N

在制备液相中，除了尽量让两个色谱峰之间具有更大距离外，还需尽量避免峰宽过度分布过宽，以保障柱效。影响柱效的主要因素包括以下几个方面：

1. 样品

为了提高制备目标物的效率，通常在进行液相进样时会适当过载样品。然而，如果样品过度过载，则会导致柱效降低，分离能力下降。另外，样品的化学性质、浓度大小、纯度、样品在两相中的分配比等对柱效都有影响。

2. 固定相

固定相的影响主要包括固定相的填料粒径、分布范围、填料的形状、表面的化学性质、表面积的大小、填料是否填充均匀、是否填充紧密、色谱柱尺寸等因素。

3. 柱长及内径

短柱（15-100mm）：运行时间短、柱压低，常用于高通量分析和产量较多的分析场合。

长柱（150-250mm）：分辨率高、运行时间长，适用于一些研究性的分析场合。

4. 流动相

流动相的影响因素主要包括流动相的组成、化学性质、粘度、扩散性以及线速度等。

5. 流速

流速过快会对色谱分离产生不良影响，因为快速流动的溶液容易冲刷填料表面上的化学物质。当流速较低时，物质在填料表面上的停留时间增加，可能导致物质中的杂质混入最终产物中。

6. 温度的影响

增加温度可以减小溶剂的粘度、增大样品的溶解度。

容量因子k

容量因子：是指分离柱中目标分子在流动相和固定相之间定量分配的比例。容量因子的适当增加可以改善分离的效果，由下图可见，当容量因子达到一定数值后，其对分离度的影响并不是很大。容量因子的增大会消耗大量的时间和溶剂，因此我们应该避免过大增加容量因子的数值。除非待收集物是非常有价值的物质，否则建议不要采用增加容量因子的方法。