分配色譜法的基本原理與支持劑
實驗室k / 2019-07-26
在吸附色譜法中已提到，吸附色譜主要適用于親脂性物質(zhì)的分離，對于強極性物質(zhì)，例如脂肪酸或多元醇等在極性吸附劑上的分離很不理想。因這些物質(zhì)的極性太強，為極性吸附劑所強烈滯留，即使用洗脫能力很強的洗脫劑，也難以將它們洗脫。分配色譜的應(yīng)運而生，使這些強極性的親水性物質(zhì)能很好地分離。
分配色譜法的全稱為液-液分配色譜(liquid-liquid partition chromatography)，由Martin和Synge于1941年首創(chuàng)分配色譜的理論，并因而獲得了諾貝爾獎。
分配色譜具有下列優(yōu)點：①有較好的重現(xiàn)性；②可根據(jù)某些數(shù)據(jù)(K值)預(yù)示分離結(jié)果；③由于分配系數(shù)在較大的濃度范圍內(nèi)是常數(shù)，因而它的洗脫峰一般為對稱峰，峰形銳利，較少出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象；④能適用于各種類別化合物的分離；⑤在大多數(shù)情況下，均能找到一合適的溶劑來進行分離。
基本原理
分配色譜是將某種溶劑涂布在吸附劑顆粒表面，形成一液膜，稱為固定液相(liquid stationary phase)，吸附劑顆粒稱為支持劑(solid support)或載體(carrier)。例如，在硅膠上涂布一層水膜，但以50％為限，太多將會使硅膠變成糊狀而不能裝柱，溶質(zhì)就在固定液相和流動液相(liquid mobile phase)之間發(fā)生分配，各組分因其分配的不同而獲得分離。因而分配色譜的基本原理是分配定律。
1.分配定律 某溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中達到平衡時，則其在兩溶劑中的濃度之比為常數(shù)，稱為分配常數(shù)(distribution coefficient)，以K表示。分配常數(shù)與溫度有關(guān)，它是活度之比。其意義是：當(dāng)達到平衡時，溶質(zhì)由一種液相進入另一種液相的速度與由另一種液相出來的速度相等。
as/am=1
∵ as=Csγs，am=Cmγm
∴ Cs/Cm=γm/γs=K
式中：as和am分別為溶質(zhì)在固定液相和流動液相中的活度；Cs和Cm分別為溶質(zhì)在兩相中的濃度；γs和γm和分別為溶質(zhì)在兩相中的活度系數(shù)。
2.分配色譜 同樣也存在分配等溫線。由于在較大的濃度范圍內(nèi)γs和γm是常數(shù)，因而K也是常數(shù)。這就說明分配等溫線在較大的濃度范圍內(nèi)呈線性，所以分配色譜的洗脫峰峰形對稱而銳利。
在分配色譜中，用溶劑的極性來描述分配作用的程度。極性溶劑與極性溶質(zhì)之間有較強的分子間作用力，而非極性溶劑與非極性溶質(zhì)之間有較強的分子間作用力，因此，溶解度的“相似者相溶”經(jīng)驗規(guī)則可用于分配色譜中溶劑對的選擇。此外，關(guān)于色譜法基本原理中的一系列方程式在此皆可應(yīng)用。
支持劑
吸附色譜中的吸附劑是分配色譜中常用的支持制，盡管兩者有不少相似之處，但事寬不能等同。對支持劑的要求如下：
(1)化學(xué)惰性：它對流動相溶劑和分離對象等均不能起任何作用，包括吸附作用。
(2)多孔性：應(yīng)有較大的表面，且孔徑分布要均勻。
(3)與固定液相之間應(yīng)有較大的吸著力，以形成一層牢固的液膜，保證在洗脫過程中不受破壞。
常用的支持劑有硅膠、硅藻土、纖維素和淀粉等。硅膠膜因操作簡便，使用最多。以硅膠為例，支持劑與固定液相的比例為1：0.5～1。裝柱時，柱直徑與柱長度的比例為1：10～20，對于分配系數(shù)比較接近的難分離樣品，可增加到1：40以上，即通過增加柱長的方法來提高分離效率。
近來，硅藻土的使用也日益增多；用纖維素作支持劑時，也能獲得較好的重現(xiàn)性。
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