强阳、强阴、弱阳、弱阴离子交换固相萃取柱的选择

2023-12-22 14:00:56, 技术服务部 月旭科技(上海)股份有限公司


在实验中选择离子交换固相萃取柱时,经常会面临一个问题,到底是该选择强离子交换固相萃取柱(强阳离子/强阴离子),还是弱离子交换固相萃取柱(弱阳离子/弱阴离子)?

这个问题简单来回答就是:强离子官能团的目标化合物选择弱离子交换柱,弱离子官能团的目标化合物选用强离子交换柱。

(图片来源:soogif)

▪ 离子交换固相萃取柱的作用原理是利用离子交换机理将目标化合物吸附在SPE柱上。

▪ 离子作用力一般发生在带相反电荷的目标化合物与固相萃取吸附剂官能团之间。

所以要使目标化合物吸附在SPE上必须让目标化合物在一定的pH环境下呈离子化或中性化,使得目标化合物和吸附剂带相反电荷,且不含有高浓度带有和目标化合物相同电荷的竞争化合物。

▪ 固相萃取中常见的离子交换剂有硅胶键合基质和聚合物基质。

▪ 离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂。

▪ 强离子交换剂主要官能团是强酸或者强碱。

▪ 弱离子交换剂的官能团多为弱酸或弱碱。

▪ 离子交换官能团带电与否与环境的pH值有关。

(图片来源:baotu)

选择合适的离子交换固相萃取柱时

需满足以下条件:

1)阴离子交换固相萃取柱:

吸附时:pH(环境)-pKa(样品)>2;

洗脱时:pKa(样品)-pH(环境)>2。

2)阳离子交换固相萃取柱:

吸附时:pKa(样品)-pH(环境)>2;

洗脱时:pH(环境)-pKa(样品)>2。

阳离子交换剂

分为强阳离子交换剂和弱阳离子交换剂。强阳离子交换剂在水中总是带负电荷,能与样品溶液中带正电荷的离子化合物发生作用。而弱阳离子交换剂则要考虑环境pH。

例如,弱阳离子交换固相萃取柱对盐酸克伦特罗进行分离,弱阳离子交换剂主要含有丙羧酸基,由于丙羧酸基的pKa为4.8,而克伦特罗的pKa为9.6,当SPE柱吸附克伦特罗时,应将环境pH值至少调节为pH7.6,小于克伦罗特的pKa两个单位,大于丙羧酸基的pKa两个单位,才可使99%的克伦特罗呈阳离子状态,丙羧酸基带负电荷;而洗脱时,pH应为11.6才可将克伦特罗洗脱下来。

阴离子交换剂

分为强阴离子交换剂和弱阴离子交换剂。强阴离子交换剂主要含季铵盐,在水中总是带正电荷,能与样品溶液中带负电荷的离子化合物发生作用。弱阴离子交换剂则以含有伯、仲、叔胺基的键合硅基为主,以上官能团的pKa均在10左右。

所以当选择离子交换固相萃取柱时,为了使被吸附的离子化合物洗脱出来,对于强离子官能团的目标化合物一般选择弱离子交换柱,而对于含有弱离子官能团的目标化合物,则选用强离子交换柱。

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