盘点那些具有形状选择性的色谱柱
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时间 2025-04-29

日常液相方法开发中,最令人头疼的一类化合物莫过于同分异构体,这其中包括:位置取代异构、非对映异构、顺反异构等等。这类化合物通常由于logD相近而较难分离,这时就需要用到一些特殊的色谱柱。

本期将盘点日常分析中会用到的一些“神柱”。


01 苯基及五氟苯基类 

相信大家首先想到的是Phenyl及PFP类的色谱柱,这类色谱柱对于苯环上的位置取代异构体有着得天独厚的优势,其可以提供疏水作用力、π-π作用力、偶极-偶极作用力、氢键作用力及空间选择性,细分还可以分为:


1. 苯基/五氟苯基-烷基柱:

苯基先与烷基连接后再与硅胶键合,这里烷基常见的有己基及丙基,苯基换为五氟苯基即为PFP柱,己基的疏水作用力要大一些。需要注意的是由于苯环的刚性结构,导致键和密度不会太大,故该类色谱柱通常不耐碱。虽然大多标注的pH范围是2~8,但当流动相pH>7时应保持低柱温运行,否则会造成硅胶裂解、固定相脱落等问题(杂化硅胶基质除外),此类色谱柱目前市面上种类繁多。


苯基类柱如:Xtimate Phenyl-Hexyl、Waters XBridge BEH Phenyl,此两款均为杂化硅胶基质,可耐高pH


五氟苯基类如:Ultimate XB-PFP、YMC-Triart PFP


• 应用案例:6种同分异构体的分离

样品:4-羟基二苯胺(4-OPN)、2-苯氧基 苯胺(2-POPN)、4-苯氧基苯胺(4- POPN)、4’-氨基-[1,1’]-4-醇(4- NPO)、3-羟基二苯胺(3-OPN)、3- 苯氧基苯胺(3-POPN)

色谱柱:Boltimate EXT-PFP(五氟苯基柱)

 

2. C18-苯基/五氟苯基柱:

C18链与苯基类交替键合(由于专利,有的厂家标注为苯环在C18末端,有的标注为交替键合,笔者猜测为交替键合的可能性大一些,如果是在末端工艺会更复杂),这类色谱柱除保持了常规C18的选择性外,还能拥有苯基柱的特性。常用于复杂样品分析,可以在一个分析方法中同时控制常规杂质及位置异构杂质。

例如:Aurashell C18/AR、ACE Excel 3 C18-PFP


3. 联苯/联五氟苯基柱:

两个串联或并联的苯基/五氟苯基键合至硅胶,π-π作用力相对更强,用于分离苯基及五氟苯基无法分离的位置异构体。

例如:Comixsep Polar BiPFP、Shim-pack Velox Biphenyl


4. 其它:

例如:苯醚类(Ultimate Phenyl-Ether 、ChromCore Phenyl-Ether)、带正电荷的苯基柱(Waters XSelect CSH Phenyl-Hexyl)等

• 应用案例:

样品:醇化物及其邻位间位异构体

色谱柱:Ultimate Phenyl-Ether(极性乙醚苯基柱)


02 内嵌酰胺类 

顾名思义,这类色谱柱是通过酰胺键键合(各品牌此基团均为专利,但大体是酰胺或氨基甲酸酯类基团)。其研发之初是为了在酸性条件下分析碱性化合物,但在方法开发过程中发现此类色谱柱对于许多非对映异构体有很好的分离度。猜测可能是由于C=O键横向处于两个碳链之间,提供了一定的空间位阻从而具备了形状选择性。

举例:Ultimate Polar-RP 、ShimNex HE C18-EP 


• 应用案例:

样品结构:

色谱柱:Ultimate Polar-RP



03 C8色谱柱 

提起C8,首先想到的一定是其弱于C18的疏水作用力,但方法开发过程中发现,C8也具有一定的空间选择性。由于其较短的碳链,使得键合密度得到很好的控制,从而分子更容易插入键合相之间的空隙,不同构象的化合物可能存在空间大小上的区别,因此C8也具有一定的形状选择性。

举例:Xtimate C8、ZORBAX SB-C8

• 应用案例:

样品结构:



色谱柱:Ultimate XB-C8




04 金刚烷类

金刚烷特有的笼状结构提供了一定的空间选择性,为大曹三耀专利技术,色谱柱型号为:CAPCELL PAK ADME HR。


05 特殊C18  


聚合键合型:

多环芳烃分析专用柱,通常命名为PAH,具备很强的空间选择性。

举例:Ultimate PAH 、ChromCore PAH

• 应用案例:

样品结构:

色谱柱: Ultimate PAH


多层键合型:

通过多层键合的方法提高键合密度,使其具有良好的空间选择性。

• 应用案例:

样品结构:

色谱柱:Ultimate XS-C18


05 手性柱 

手性柱种类繁多,例如多糖衍生物类、大环抗生素类、环糊精类、Pirkle型等等,由于其具有手性选择性,因此对于一些非对映异构及位置取代异构有一定的分离作用,但由于手性柱价格较高,不推荐用来分离非对映异构体。

综上,具有形状选择性的色谱柱种类繁多,我们应根据具体的异构类型选择更为经济适用的色谱柱,苯环位置取代异构体首选苯基/五氟苯基类,顺反及非对应异构体存在构象的区别可首选内嵌酰胺及C8柱,这三类色谱柱可满足绝大部分分离需求。