固相萃取機(jī)理

1、固相萃取 定義：利用固相吸附劑將液體樣品中的目標(biāo)化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達(dá)到分離和和富集的目的。 分離：雜質(zhì)保留或目標(biāo)化合物保留。 富集：目標(biāo)化合物保留，化合物極性與吸附劑極性越接近，保留越強(qiáng)。 分離機(jī)理：利用雜質(zhì)或目標(biāo)化合物與樣品基體溶劑和吸附劑之間親和力的相對(duì)大小。模式 反相萃取 正相萃取 離子交換萃取 免疫親和有機(jī)溶劑非極性順序 正己烷環(huán)己烷四氯化碳甲苯苯無(wú)水乙醚氯仿二氯甲烷四氫呋喃乙酸乙酯丙酮乙腈異丙醇甲醇水乙酸反相萃?。≧eversed-Phase) 反相：吸附劑是非極性或弱極性的，如硅膠鍵合C18,C8, C4，C2,-苯基等.應(yīng)用：可以從強(qiáng)極

2、性的溶劑中吸附是非極 性到中等極性的化合物。作用機(jī)理:非極性-非極性相互作用 范德華力或色散力硅膠鍵合C18（ODS） ODS: octadecyl-silica (硅膠鍵合C18) ENVI-C18:鍵端封尾處理,去除硅膠表面殘留的硅醇基,改善其對(duì)堿性或酸性化合物的吸附或拖尾.碳含量增大,對(duì)非極性化合物的保留容量增大. 應(yīng)用：中等極性到非極性化合物,如抗生素、咖啡因、藥物、染料、芳香油、脂溶性維生素、殺菌劑、除草劑、農(nóng)藥、碳水化合物、苯酚、 類固醇、表面活性劑、茶堿等 洗脫溶劑：甲醇、乙腈、丙酮及乙酸乙酯等HLB柱HLB: hydrophilic-lipophillic balance，親脂

3、的二乙烯基苯和親水的N-乙烯基吡咯烷酮按比例聚合和硅膠鍵合C18（ODS)比較：pH適用范圍1-14柱子不怕抽干，碳鏈不會(huì)塌陷可以調(diào)節(jié)樣品溶液的pH值來(lái)選擇性的保留酸性、中性和堿性化合物。高保留性其他反相吸附劑 C8：與C18相似，適合于非極性到中等極性的化合物，對(duì)非極性化和物的保留較C18稍弱。 -苯基：與C8類似 -C4：疏水性弱，適合于多肽和蛋白質(zhì)的 萃取。 聚合物吸附劑：如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，用來(lái)保留含有親水基團(tuán)的疏水性物質(zhì)，如芳香族化合物等。 化合物的極性和吸附劑的極性越接近，產(chǎn)生的吸附越強(qiáng)。正相萃取(Normal-Phase) 吸附劑：極性鍵合相，如硅膠鍵合NH2、CN，-D

4、iol（二醇基）；極性吸附劑，如silica、florisil、(A-,N-,B-)alumina、硅藻土等 作用機(jī)理：1）極性-極性相互作用2）表面硅羥基、鋁羥基與極性化合物的極性官 能團(tuán)之間相互作用，包括氫鍵，-鍵等。3）偶極-偶極相互作用4）偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用 應(yīng)用：從非極性溶劑樣品中吸附極性化合物硅膠柱(silica) 表面SiOH,中等強(qiáng)度的吸附劑，適用于從非極性基體中吸附極性化合物。 硅膠是一種酸性吸附劑，可以吸附酸性（有機(jī)酸類）或中性的極性化合物，由于表面的硅醇基可以釋放出弱酸性的氫離子，又作為一種弱酸性陽(yáng)離子交換劑，吸附堿性化合物（生物堿類，胺類）。 活性（吸附性）與硅膠的

5、含水量有關(guān)，根據(jù)其中含水量不同分為不同的活性等級(jí)。 硅膠的活化：加熱到100-110度，除去表面吸附的水份，當(dāng)溫度升到500度，表面的硅醇基脫水變成硅氧烷鍵，從而喪失吸附性。 硅膠極親水：分析的樣品溶液必須無(wú)水。 備注：硅膠凈化時(shí)，一般雜質(zhì)保留在柱上，目標(biāo)化合 物流出。氧化鋁(Alumina) 表面含有鋁羥基，一種強(qiáng)極性吸附劑，通過(guò)與極性化合物和不飽和化合物形成氫鍵而產(chǎn)生吸附 根據(jù)形成條件不同分為酸性、中性和堿性氧化鋁。1）酸性：用1%鹽酸浸泡后，用蒸餾水洗至氧化鋁的懸浮液pH為4，用于分離酸性物質(zhì)或?qū)λ岱€(wěn)定的中性物。 2）中性：水洗至中性 ，用于分離中性物。如醛、酮、酯、醌等類有機(jī)物質(zhì) 3）

6、堿性：用于胺或生物堿的分離。 根據(jù)含水量的不同，分為不同的活性等級(jí)。化合物的吸附性與其極性成正比，各種化合物對(duì)氧化鋁的吸附性順序?yàn)椋核岷蛪A 醇、胺、硫醇 酯、醛、酮 芳香族化合物 鹵代物、醚 烯 飽和烴 注意：樣品溶液中不含水石墨化碳黑（GCB)GCB: Graphitized carbon black強(qiáng)吸附劑，可用作極性或非極性樣品中極性或非極性有機(jī)化合物的吸附，對(duì)芳香族化合物的吸附大于脂肪族化合物,對(duì)大分子的吸附大于對(duì)小分子化合物的吸附。在水溶液中吸附性大于有機(jī)溶劑中的吸附性。吸附機(jī)理：1）通過(guò)碳鏈產(chǎn)生疏水性作用2）表面帶部分正電荷而產(chǎn)生靜電作用，吸引帶電負(fù)性集團(tuán)的化合物洗脫溶劑一般選用極

7、性較弱的溶劑，如甲苯，二氯甲烷等，極性較強(qiáng)的溶劑如甲醇，乙腈等一般很難將強(qiáng)吸附的的物質(zhì)洗脫下來(lái)。極性鍵合固定相 -NH2（氨基）：較強(qiáng)的氫鍵結(jié)合能力，對(duì)某些多官能團(tuán)化合物如甾體、強(qiáng)心甙等有較好的分離能力。 a)正相萃取:適用非極性樣品溶液中吸附極性化合物。 b)弱陰離子交換萃取:適用于水溶液樣品中碳水化合物、弱陰離子和有機(jī)酸化合物。 -CN（氰基）：a)正相萃?。哼m用非極性樣品溶液中吸附極性化合物，如酚類，類固醇、b) 反相萃?。哼m用于水溶液樣品中等極性的化合物。 -Diol(二醇基): 正相萃取，適用于分離有機(jī)酸、甾體和蛋白質(zhì)。 形成氫鍵的強(qiáng)弱:-NH2-CNDiol正相或反相選擇原則總目的

8、：雜質(zhì)和待分析物分離1、受樣品基體提取溶劑，要分離的雜質(zhì)和目標(biāo)化合物的性質(zhì)制約a)物質(zhì)在柱上的保留（或洗脫）取決于其與吸附劑和樣品基體溶劑（或洗脫溶劑）之間親和力的相對(duì)大小。 樣品基體是強(qiáng)非極性溶劑，如正己烷，二氯甲烷等，一般要選用正相柱分離。 樣品基體是強(qiáng)極性溶劑，如水和甲醇，乙腈及丙酮的混合液，要選用反相柱分離。 離子交換分離法 按鍵合的離子基團(tuán)的性質(zhì)分類：陽(yáng)離子交換柱陰離子交換柱 按在水溶液中解離的程度：強(qiáng)酸性(SCX, Strong cation exchange)弱酸性(WCX,Weak cation exchange)強(qiáng)堿性(SAX, Strong anion exchange)弱

9、堿性(WAX, Weak anion exchange)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 指在交聯(lián)結(jié)構(gòu)高分子基體上帶有磺酸基（SO3H）的一類樹(shù)脂 反應(yīng)式： RSO3H+Na+ RSO3Na+H+ 在堿性、中性、甚至酸性介質(zhì)都顯示離子交換功能 對(duì)強(qiáng)陽(yáng)離子吸附較強(qiáng), 一般用一種含高濃度陽(yáng)離子的洗脫液洗脫。 對(duì)弱陽(yáng)離子（弱堿離子）的吸附可以用一種堿溶液洗脫，中和弱陽(yáng)離子的電荷。弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 指含有羧酸基（COOH）、磷酸基（PO3H2）、酚基（ OH）的離子交換樹(shù)脂 離解如下： R-COOH R-COOH 在接近中性和堿性介質(zhì)中顯示離子交換功能 對(duì)強(qiáng)陽(yáng)離子吸附可以通過(guò)酸性洗脫液中和硅膠表面的羧基而洗脫

10、，或者用一種高濃度陽(yáng)離子洗脫。 對(duì)弱陽(yáng)離子（弱堿離子）的洗脫可以用一種堿性洗脫液中和弱陽(yáng)離子而洗脫，或用一種酸性洗脫液中和硅膠表面的羧基洗脫，或用一種高濃度的陽(yáng)離子洗脫。強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂（SAX)所帶來(lái)的功能團(tuán)常見(jiàn)的堿性基團(tuán)有：在水中解離：在酸性、中性、堿性解介質(zhì)中都顯示離子交換功能對(duì)強(qiáng)陰離子的吸附較強(qiáng)，難用調(diào)節(jié)洗脫液pH值洗脫，一般用一種高濃度陰離子洗脫。對(duì)弱陰離子（弱酸根離子）的吸附可以用一種酸性洗脫液來(lái)洗脫，中和弱陰離子。弱堿性陰離子交換樹(shù)脂 指以伯胺（NH2）或仲胺(-NHR)、叔胺（NR2）為交換基團(tuán)的離子交換樹(shù)脂。 離解：R-NH2+H2O R-NH3+OH 只有在中性及酸性介

11、質(zhì)中才顯示離子交換功能 對(duì)強(qiáng)陰離子的吸附可以用一種堿性洗脫液中和硅膠表面的氨基而洗脫，或高濃度的陰離子洗脫 對(duì)弱陰離子（弱酸根離子）的吸附可以用一種酸性洗脫液中和弱陰離子洗脫，或用一種堿性洗脫液中和硅膠表面的氨基而洗脫，或一種高濃度的陰離子洗脫。離子選擇吸附順序 吸附吸附：離子濃度相近時(shí)，電荷高，半徑小的離子易被吸附。如下： 強(qiáng)酸性 Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+Li+ 弱酸性： H+ Fe3+ Cr3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ NH4+ Na+ Li+ 強(qiáng)堿性： Cr2O72- SO42- CrO42- NO3- Cl- OH- F- HCO3-

12、HSiO3- 弱堿性： OH-Cr2O72-SO42-CrO42-NO3-Cl-HCO3-離子洗脫順序 位于順序前列的離子可以取代位于后列的離子 高溫高濃度時(shí)，處于順序后列的離子可以取代位于前列的離子。（再生或洗脫） 洗脫溶液可以是一種酸或堿，能中和待分析物所帶電荷，或中和鍵合硅膠官能團(tuán)所帶電荷。 注意：過(guò)柱前，需調(diào)節(jié)樣品基體的pH值，使待分析物以離子狀態(tài)存在。而且pH值要在離子交換柱的使用范圍內(nèi)。舉例討論若：一種化合物在水溶液中的Pka4,可以用什么柱子在什么條件下吸附該化合物，什么條件下洗脫？吸附條件 說(shuō)明在水溶液中電離出一種弱酸陰離子，可以用SAX 或WAX柱離子交換萃取。 吸附之前，調(diào)

13、節(jié)溶液PH，使得該化合物以離子狀態(tài)存在（PH6)若用SAX柱，洗脫條件 用一種酸性溶液（PH2),中和弱陰離子而洗脫，或用一種高濃度陰離子洗脫若用WAX柱，洗脫條件 用一種酸性溶液（PH2),中和弱陰離子而洗脫，或用一種高濃度陰離子洗脫，或者用一種堿性溶液中和硅膠表面的氨基而洗脫。 HPLC的主要分離模式 模式：反相（RP)、 正相(NP) 、離子交換、離子對(duì)色譜。 液液色譜法按固定相和流動(dòng)相的極性不同可分為正相色譜法(NPC)和反相色譜法(RPC ） 正相色譜：采用極性固定相（如聚乙二醇、氨基、腈基鍵合相）；流動(dòng)相為相對(duì)非極性的疏水性溶劑（烷烴類如正己烷、環(huán)己烷，常加入乙醇、異丙醇、四氫呋喃、三氯甲烷等調(diào)節(jié)組分保留時(shí)間），用于分離中等極性和極性較強(qiáng)阿化合物（如酚類、胺類、羰基類及氨基酸類等） 反相色譜：一般用非極性固定相（如C18,C8,苯基鍵合相）流動(dòng)相為極性的水或緩沖液，常加入甲醇、乙腈、異丙醇、四氫呋喃等與說(shuō)互溶的有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)保留時(shí)間。適用于分離非極性和弱極性的化合物。應(yīng)用占HPLC的80左右。 離子交換色譜：固定相為離子交換樹(shù)脂，被分離組分在色譜柱上分離原理是樹(shù)脂上可電離離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的