化学键合相色法_OK
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② 可改善对极性化合物的吸附或拖尾； ③ 含碳量增高了，有利于不易保留化合物的分离； ④ 填料稳定性好了，组分的保留时间重现性就好； ⑤ 如果待分析的样品属酸性或碱性的化合物，最好选用
填料经端基封尾的色谱柱。
23
2、常见的官能团
十八烷基硅烷键合硅胶 (octyldecyl–silica) （ODS）
• Si-O-Si-C：不水解，热稳定性好，在pH 2~8范围内对水稳定。
17
聚合层键合相
• 在硅胶表面与硅烷化试剂反应时加入一定量 的水，即形成聚合物，可以制备较致密的键 合层，从而更有效地掩蔽硅胶表面的硅羟基
• 但若反应控制不当，会产生过厚的聚合网， 而引起传质较慢，柱效降低
18
（4）端基封尾
• 德国默克公司的高效液相色谱从1970年 起步到现在，已有众多知名品牌 LiChrosorb、 LiChrospher、Nucleosil、 Purospherstar明星家族等。
32
（3）Merck公司
• 默克公司在1999年成功研制出整体化色谱柱 Chromolith并完成产业化生产，使液相色谱的 研究和应用跨入了一个全新的时代。 Chromolith是目前世界上分析速度最快的色谱 柱。
14
双官能团有机硅烷
• 双官能团化合物如R2SiX2可单独形成线型 或环状有机硅氧烷。
R
S iO H+R 2 S iX 2
S iOS i R+H X X
Si OH O +R2SiX2 Si OH
Si O R O Si +2HX Si O R
15
三官能团有机硅烷
硅烷化试剂中三个X基团都参与硅醇基反
• XTerra®色谱柱使用的杂化颗粒技术突破了化学的极限, 是Waters公司历史上HPLC色谱柱销售增长最快的色谱柱 家族，无论是药物发现、药物开发，还是进行药物分离 和纯化，XTerra®杂化颗粒技术都受到制药领域科学家的 热烈欢迎，并在2000年度为Waters赢得R&D100大奖。
31
（3）Merck公司
Discovery 系列快速LC-MS产品是较短的色谱柱， 满足了LC-MS分析的需要
35
Thanks for your attention!
36
6
7
8
(1)硅胶的预处理
• 在制备键合相时，首先作为担体的硅胶 需要酸处理，洗去制备、运输和保存过 程中引入的污染物；除去表面层的金属 氧化物杂质，如Na+、Ca2+、Al3+、Fe3+等； 使表面的硅氧烷键打开，形成尽可能多 的自由羟基，有利于反应。
9
(1)硅胶的预处理
酸处理
酸处理可以用 0.1 mol/L的盐 酸，于90℃下 浸泡24 h，或 以10%的盐酸 在回流状态处 理8 h 。
13
单官能团有机硅烷
S i O H+R 3 S iX
R S iOS i R+H X
R
• X 通常为－Cl、－OH、－OCH3、－OC2H5等官能团；
• R 通常为直链或支链烷基、芳香基，如－CH3、－C4H9、 －C8H17、－C18H37、苯基等，也可以是它们被不同的基 团取代后的衍生基团，如－(CH2)2CN、－(CH2)2NH2、－ (CH2)n－O－CH2－OH等。
性亲核试剂所切断：
Si Si O
Si OH
+
Si O-M+
M+OH-
4
4、化学键合相的分类
• 化学键合相的分类可以有不同的依据。 按键合相的表面结构：单分子键合和聚 合键合； 按键合有机硅烷的官能团：极性键合相、 非极性键和相和离子交换键合相三种。
5
二、制备与评价
1、化学键合相的制备 2、常见的官能团 3、常用的键合相商品牌号 4、化学键合相性能评价
11
（3）衍生化反应
（1）Si－O－C键型 （2）Si－N或Si－C键型 （3）Si－O－Si－C键型
12
③ Si－O－Si－C键型
• Si－O－Si－C键型是一类目前占绝对优 势的键合相类型，具有良好的热稳定性 及化学稳定性，能在pH 2～8的介质中使 用。这类键合固定相是硅胶上的硅羟基 与有机氯硅烷或有机氧硅烷试剂反应而 得。
中和
中和，水洗至 无Cl- ，经酸处 理后的硅胶表 面的羟基浓度 已达到理论值8 μmol/m2左右 。
干燥
在200℃以下真 空烘干除去物 理吸附水，注 意不得超过 200℃，否则硅 醇基脱水形成 硅氧烷结构。
10
（2）溶剂与试剂预处理
• 硅烷化试剂对水很敏感，使用前应以蒸 馏方式进行纯化或以玻璃棉将其中的悬 浮物滤去。所使用的有机溶剂，必须进 行干燥。
34
（5）Phenomenex公司
• Luna、Synergi、Biosep、PolymerX、 Jupiter、Rezex、Chirex、Aqua、Zebron、 Prodigy、Phonogel、Curosil、Envirosep、 IB-Sil、SRAR-IONA300等
（6）Supelco公司
第九章－1 化学键合相色谱
1
1、化学键合相色谱的定义
化 借助于化学反应的方法将有机分子以
学 共价键连接在色谱担体上形成化学键
键 合相，以化学键合相为固定相的色谱
合 相
法称为化学键合相色谱（bonded
色 phase chromatography，BPC），简
谱 称键合相色谱。
2
2、化学键合相的特点
原因
• 残余的硅醇基会对键合相的分离性能产 生一定影响，特别是在非极性键合相的 情况下，硅醇基的存在会降低硅胶表面 的疏水性，而对极性化合物或溶剂产生 吸附，使键合相的分离性能改变。
19
（4）端基封尾
定义
• 用氯化三甲基硅烷等试剂与硅胶表面的 残留硅醇基反应，将残留硅醇基封锁起 来的化学处理过程称为端基封尾。
20
（4）端基封尾
方法
• 为了进一步消除残留的游离硅醇基，一 般在键合反应后再用封尾剂钝化，也可 用十八烷基三氯硅烷再键合一次。
最常用的封尾剂有三甲基氯硅烷（TMCS）和六甲基乙 硅氧烷（HMDS）以外，现已研制出三甲基硅咪唑 （TMSI）
21
三甲基氯硅烷
十八烷基
22
（4）端基封尾
作用
① 经封尾处理的硅胶基质固定相减小了溶质与固定相之 间的次级相互作用，使分离效果明显改善。
苯基
24
氰基
氨基
P158 Table 9-4
25
3、常用的键合相商品牌号
一个完整的色谱柱标识包括： 色谱柱商品牌号，填料牌号，固定相种类，柱长
×内径，填料粒径；如： Phenomenex,Gemini, C18 (150 ×4.ห้องสมุดไป่ตู้mm, 5um) Agilent,Zorbax, Phenyl (150 ×4.6mm, 5um)
• 另外还有LiChrosorb、LiChrospher等。
29
（2）Waters公司
• Waters公司是全球性的液相色谱、质谱及 相关产品专业生产厂家，拥有实力雄厚 的研究机构和色谱柱生产厂，是唯一同 时生产液相色谱仪器、化学品及数据处 理系统三大液相色谱要素的专业厂商。
30
• Waters公司旗下的色谱柱品牌有很多，如μ BondapakTM， 它是能经历20多年但性能基本上保持一致的HPLC色谱 柱。
• 2001年3月份，在美国新奥尔良举行的国际色
谱会议上Chromolith整体化色谱柱获得
“Pitticon Editors′Gold Award”；同年9月份，
该产品又获得了第38届“R&D 100 World
Award”。
33
（4）Akzo Nobel公司
• Kromasil®是瑞典Akzo Nobel公司的硅胶 填料的牌号。Kromasil是一种高纯度、球 形硅胶填料。这种填料含碳量高，表面 极性小，分离效能高。化学稳定性好， 化学纯度高，机械强度高。近年来开始 在我国市场上逐渐为人所知。
• 梯度洗脱平衡快。
3
3、化学键合相的稳定性
1．在较低pH值条件下（pH<2）
键合相中Si―O―Si键易受Lewis酸等亲电试剂的进攻而 断裂：
Si Si O
Si OH
+
-Y +Si
Y-H+
2．化学键合固定相在较高pH值条件下的稳定性（pH>9）
键合相中Si―O―Si键很容易被KOH和NaOH这一类强碱
应的可能性很小。三官能团化合物如
RSiX3反应后的产物可水解进一步形成硅 羟基，进而形成三维交联化合物
X
Si OH + RSiX3
Si O Si R + HX
X
Si O H O +RSiX 3 Si O H
Si O R
O Si
+ 2H X
Si O X
16
• 硅烷化试剂的反应活性为： RSiX3＞R2SiX2＞R3SiX。
26
3、常用的键合相商品牌号
安捷伦公司（Agilent） Waters公司 岛津（Shimadzu）公司 Merck公司
27
• Zorbax® • LiChrosorb®
• XTerra® • Symmetry® • Kromail®
填料的品牌
28
（1）Agilent公司
• Zorbax®由著名的色谱科学家Kirkland研制， 并由杜邦公司所生产和销售的系列色谱 填料的注册商标。现在，Zorbax的全部 生产线已并入Agilent公司，所以Zorbax® 亦全部转入Agilent公司。
1. 与液－液分配色谱相比，使用过程中固 定相不流失，耐溶剂冲洗。
2. 与液－固吸附色谱相比，消除了担体上 的表面活性作用点，清除了某些可能的 催化活性。
3. 表面改性灵活，容易获得重复性产品。
4. 化学性能稳定，耐受范围为pH2～8。
5. 热稳定性好，一般在70℃以下稳定。
• 载样量大，比硅胶约高一个数量级。
填料经端基封尾的色谱柱。
23
2、常见的官能团
十八烷基硅烷键合硅胶 (octyldecyl–silica) （ODS）
• Si-O-Si-C：不水解，热稳定性好，在pH 2~8范围内对水稳定。
17
聚合层键合相
• 在硅胶表面与硅烷化试剂反应时加入一定量 的水，即形成聚合物，可以制备较致密的键 合层，从而更有效地掩蔽硅胶表面的硅羟基
• 但若反应控制不当，会产生过厚的聚合网， 而引起传质较慢，柱效降低
18
（4）端基封尾
• 德国默克公司的高效液相色谱从1970年 起步到现在，已有众多知名品牌 LiChrosorb、 LiChrospher、Nucleosil、 Purospherstar明星家族等。
32
（3）Merck公司
• 默克公司在1999年成功研制出整体化色谱柱 Chromolith并完成产业化生产，使液相色谱的 研究和应用跨入了一个全新的时代。 Chromolith是目前世界上分析速度最快的色谱 柱。
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双官能团有机硅烷
• 双官能团化合物如R2SiX2可单独形成线型 或环状有机硅氧烷。
R
S iO H+R 2 S iX 2
S iOS i R+H X X
Si OH O +R2SiX2 Si OH
Si O R O Si +2HX Si O R
15
三官能团有机硅烷
硅烷化试剂中三个X基团都参与硅醇基反
• XTerra®色谱柱使用的杂化颗粒技术突破了化学的极限, 是Waters公司历史上HPLC色谱柱销售增长最快的色谱柱 家族，无论是药物发现、药物开发，还是进行药物分离 和纯化，XTerra®杂化颗粒技术都受到制药领域科学家的 热烈欢迎，并在2000年度为Waters赢得R&D100大奖。
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（3）Merck公司
Discovery 系列快速LC-MS产品是较短的色谱柱， 满足了LC-MS分析的需要
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Thanks for your attention!
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(1)硅胶的预处理
• 在制备键合相时，首先作为担体的硅胶 需要酸处理，洗去制备、运输和保存过 程中引入的污染物；除去表面层的金属 氧化物杂质，如Na+、Ca2+、Al3+、Fe3+等； 使表面的硅氧烷键打开，形成尽可能多 的自由羟基，有利于反应。
9
(1)硅胶的预处理
酸处理
酸处理可以用 0.1 mol/L的盐 酸，于90℃下 浸泡24 h，或 以10%的盐酸 在回流状态处 理8 h 。
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单官能团有机硅烷
S i O H+R 3 S iX
R S iOS i R+H X
R
• X 通常为－Cl、－OH、－OCH3、－OC2H5等官能团；
• R 通常为直链或支链烷基、芳香基，如－CH3、－C4H9、 －C8H17、－C18H37、苯基等，也可以是它们被不同的基 团取代后的衍生基团，如－(CH2)2CN、－(CH2)2NH2、－ (CH2)n－O－CH2－OH等。
性亲核试剂所切断：
Si Si O
Si OH
+
Si O-M+
M+OH-
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4、化学键合相的分类
• 化学键合相的分类可以有不同的依据。 按键合相的表面结构：单分子键合和聚 合键合； 按键合有机硅烷的官能团：极性键合相、 非极性键和相和离子交换键合相三种。
5
二、制备与评价
1、化学键合相的制备 2、常见的官能团 3、常用的键合相商品牌号 4、化学键合相性能评价
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（3）衍生化反应
（1）Si－O－C键型 （2）Si－N或Si－C键型 （3）Si－O－Si－C键型
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③ Si－O－Si－C键型
• Si－O－Si－C键型是一类目前占绝对优 势的键合相类型，具有良好的热稳定性 及化学稳定性，能在pH 2～8的介质中使 用。这类键合固定相是硅胶上的硅羟基 与有机氯硅烷或有机氧硅烷试剂反应而 得。
中和
中和，水洗至 无Cl- ，经酸处 理后的硅胶表 面的羟基浓度 已达到理论值8 μmol/m2左右 。
干燥
在200℃以下真 空烘干除去物 理吸附水，注 意不得超过 200℃，否则硅 醇基脱水形成 硅氧烷结构。
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（2）溶剂与试剂预处理
• 硅烷化试剂对水很敏感，使用前应以蒸 馏方式进行纯化或以玻璃棉将其中的悬 浮物滤去。所使用的有机溶剂，必须进 行干燥。
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（5）Phenomenex公司
• Luna、Synergi、Biosep、PolymerX、 Jupiter、Rezex、Chirex、Aqua、Zebron、 Prodigy、Phonogel、Curosil、Envirosep、 IB-Sil、SRAR-IONA300等
（6）Supelco公司
第九章－1 化学键合相色谱
1
1、化学键合相色谱的定义
化 借助于化学反应的方法将有机分子以
学 共价键连接在色谱担体上形成化学键
键 合相，以化学键合相为固定相的色谱
合 相
法称为化学键合相色谱（bonded
色 phase chromatography，BPC），简
谱 称键合相色谱。
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2、化学键合相的特点
原因
• 残余的硅醇基会对键合相的分离性能产 生一定影响，特别是在非极性键合相的 情况下，硅醇基的存在会降低硅胶表面 的疏水性，而对极性化合物或溶剂产生 吸附，使键合相的分离性能改变。
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（4）端基封尾
定义
• 用氯化三甲基硅烷等试剂与硅胶表面的 残留硅醇基反应，将残留硅醇基封锁起 来的化学处理过程称为端基封尾。
20
（4）端基封尾
方法
• 为了进一步消除残留的游离硅醇基，一 般在键合反应后再用封尾剂钝化，也可 用十八烷基三氯硅烷再键合一次。
最常用的封尾剂有三甲基氯硅烷（TMCS）和六甲基乙 硅氧烷（HMDS）以外，现已研制出三甲基硅咪唑 （TMSI）
21
三甲基氯硅烷
十八烷基
22
（4）端基封尾
作用
① 经封尾处理的硅胶基质固定相减小了溶质与固定相之 间的次级相互作用，使分离效果明显改善。
苯基
24
氰基
氨基
P158 Table 9-4
25
3、常用的键合相商品牌号
一个完整的色谱柱标识包括： 色谱柱商品牌号，填料牌号，固定相种类，柱长
×内径，填料粒径；如： Phenomenex,Gemini, C18 (150 ×4.ห้องสมุดไป่ตู้mm, 5um) Agilent,Zorbax, Phenyl (150 ×4.6mm, 5um)
• 另外还有LiChrosorb、LiChrospher等。
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（2）Waters公司
• Waters公司是全球性的液相色谱、质谱及 相关产品专业生产厂家，拥有实力雄厚 的研究机构和色谱柱生产厂，是唯一同 时生产液相色谱仪器、化学品及数据处 理系统三大液相色谱要素的专业厂商。
30
• Waters公司旗下的色谱柱品牌有很多，如μ BondapakTM， 它是能经历20多年但性能基本上保持一致的HPLC色谱 柱。
• 2001年3月份，在美国新奥尔良举行的国际色
谱会议上Chromolith整体化色谱柱获得
“Pitticon Editors′Gold Award”；同年9月份，
该产品又获得了第38届“R&D 100 World
Award”。
33
（4）Akzo Nobel公司
• Kromasil®是瑞典Akzo Nobel公司的硅胶 填料的牌号。Kromasil是一种高纯度、球 形硅胶填料。这种填料含碳量高，表面 极性小，分离效能高。化学稳定性好， 化学纯度高，机械强度高。近年来开始 在我国市场上逐渐为人所知。
• 梯度洗脱平衡快。
3
3、化学键合相的稳定性
1．在较低pH值条件下（pH<2）
键合相中Si―O―Si键易受Lewis酸等亲电试剂的进攻而 断裂：
Si Si O
Si OH
+
-Y +Si
Y-H+
2．化学键合固定相在较高pH值条件下的稳定性（pH>9）
键合相中Si―O―Si键很容易被KOH和NaOH这一类强碱
应的可能性很小。三官能团化合物如
RSiX3反应后的产物可水解进一步形成硅 羟基，进而形成三维交联化合物
X
Si OH + RSiX3
Si O Si R + HX
X
Si O H O +RSiX 3 Si O H
Si O R
O Si
+ 2H X
Si O X
16
• 硅烷化试剂的反应活性为： RSiX3＞R2SiX2＞R3SiX。
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3、常用的键合相商品牌号
安捷伦公司（Agilent） Waters公司 岛津（Shimadzu）公司 Merck公司
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• Zorbax® • LiChrosorb®
• XTerra® • Symmetry® • Kromail®
填料的品牌
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（1）Agilent公司
• Zorbax®由著名的色谱科学家Kirkland研制， 并由杜邦公司所生产和销售的系列色谱 填料的注册商标。现在，Zorbax的全部 生产线已并入Agilent公司，所以Zorbax® 亦全部转入Agilent公司。
1. 与液－液分配色谱相比，使用过程中固 定相不流失，耐溶剂冲洗。
2. 与液－固吸附色谱相比，消除了担体上 的表面活性作用点，清除了某些可能的 催化活性。
3. 表面改性灵活，容易获得重复性产品。
4. 化学性能稳定，耐受范围为pH2～8。
5. 热稳定性好，一般在70℃以下稳定。
• 载样量大，比硅胶约高一个数量级。