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固相萃取原理和操作方法

來(lái)源:上海垣逸實(shí)業(yè)有限公司   2015年06月30日 10:48  

固相萃取

 

1. SPE 技術(shù)的原理類型及操作方法

SPE又稱之為固液萃取(Solid Liquid Extraction, SLE) 是一個(gè)包括液相和固相的物理萃取過(guò)程,萃取過(guò)程中固相對(duì)分析物的吸附力大于樣品基液,當(dāng)樣品通過(guò)固相柱時(shí)分析物吸附在固體填料表面,其它樣品組分則通過(guò)柱子分析物可用適當(dāng)溶劑洗脫下來(lái),從而達(dá)到分離和凈化的目的,根據(jù)S P E 柱中填料的不同S P E 有3 種類型,即反相萃取,正相萃取和離子交換萃取. 正相SPE 所用的吸附劑都是極性的如鍵合硅膠,氧化鋁,硅鎂吸, 弗羅里硅土(2MgO·3SiO2)附劑等;用來(lái)萃取極性物質(zhì);反相SPE,所用的吸附劑通常是非極性的或是弱極性的如C8,C18,苯基柱等,所萃取的目標(biāo)化合物通常是中等極性到非極性的;化合物離子交換型SPE 所用的吸附劑是帶電荷的離子交換樹(shù)脂如LC-NH2( 含脂肪族季氨丙基鍵合硅膠), LC-SCX(含脂肪族磺酸基鍵合硅膠),等所萃取的目標(biāo)化合物是帶電荷的化合物.

根據(jù)分析物的性質(zhì)和分離要求可選擇不同的萃取模式包括樣品凈化樣品濃縮和除去樣品基液不同類型的萃取S P E 操作方法略有不同對(duì)于反相萃取而言基本程序一般包括:S P E 柱的活化,樣品添加SPE 柱,洗滌和干燥,分析物的洗脫等幾個(gè)步驟.一般先用極性有機(jī)溶劑對(duì)固相柱進(jìn)行活化,再用水或適當(dāng)?shù)木彌_液沖洗小柱,轉(zhuǎn)移過(guò)多的甲醇,以便樣本與固相表面發(fā)生作用,然后將經(jīng)適當(dāng)處理的樣品液添加于固相柱中,用正壓或負(fù)壓使樣品保持一定的流速通過(guò)柱子,再用適當(dāng)?shù)南礈靹┻x擇性地洗去雜質(zhì)而分析物保留在柱子上,zui后固相柱經(jīng)干燥后選取合適的洗脫劑選擇性地將分析物洗脫下來(lái).

 以上詳述了化合物在固相萃取方法中是如何保留的基本原理。對(duì)鍵合硅膠可能有二級(jí)相互作用的存在,。

對(duì)反相鍵合硅膠,,基本原理是非極性的相互作用。然而,,由于硅膠只是主體,,有一少部分硅甲醇存在,,這就有一些極性二級(jí)相互作用(正如我們?cè)谡喙滔噍腿∪∷劊⒁l(fā)生。如果非極性溶劑不能有效地從反相固相萃取填料上洗脫化合物,,就有必要加些極性溶劑(如甲醇),,以破壞極性相互作用而保留的化合物,。在這種情況下,甲醇與硅膠上的羥基形成氫鍵,,打斷了分析物與硅膠上的羥基形成的氫鍵,。

硅甲醇在硅膠表面,Si-OH,,也可為酸性,當(dāng)pH大于4時(shí),以Si-O-型式存在,。這時(shí)在硅膠基體上也可能發(fā)生陽(yáng)離子交換的二級(jí)相互作用,,能吸附陽(yáng)離子或堿性分析物,。在這些情況,,調(diào)整洗脫溶液的pH非常重要,,以破壞這些相互作用而洗脫分析物(酸中和硅甲醇或堿中和分析物),??蛇x用含有酸的甲醇(98%甲醇,、2%濃鹽酸)或者含有堿的甲醇(98%甲醇、2%濃氫氧化氨),,或者用一種熔于甲醇的非極性有機(jī)溶劑來(lái)洗脫,。

正相鍵合硅膠通過(guò)其鍵合基團(tuán)展示了極性保留機(jī)理,,但是也有一些二級(jí)相互作用發(fā)生在分析物與聯(lián)接鍵合基團(tuán)的烷基鏈之間。在這種情況下,更非極性的溶劑或極性—非極性混和溶劑可用來(lái)做洗脫溶劑,。作為反相鍵合硅膠,,硅膠基體與分析物之間的二級(jí)相互作用和陽(yáng)離子交換作用也可能發(fā)生,。

離子交換鍵合硅膠不僅能提供這種分析物與硅膠上部分非極性基團(tuán)之間的非極性二級(jí)相互作用,,而且還有分析物與硅膠基體之間的極性和陽(yáng)離子交換作用,。要從這些填料上洗脫分分析物,,一個(gè)準(zhǔn)確的pH,、離子強(qiáng)度和有機(jī)物的含量是必要的,。

固相萃取中的PH影響

用在固相萃取中的溶液有很大pH范圍的溶液有。硅膠作為基體原料,,如高壓液相色譜柱,,通常穩(wěn)定的pH范圍是2-7.5。當(dāng)pH高于和低于這個(gè)范圍,,鍵合相就會(huì)水解和從硅膠上斷鏈下來(lái),,或者硅膠本身就溶解了,。然而,在固相萃取中,,常常溶液只與吸附劑接觸較短的時(shí)間,。實(shí)際上固相萃取管都是一次性使用,允許任何pH溶液以達(dá)到*保留和洗脫效果,。如果固相萃取管對(duì)pH極限的穩(wěn)定性非常重要時(shí),,聚合或碳鍵合固相萃取材料均可選用,如ENVI-Chrom P或ENVI-Carb,。這些材料在1-14pH范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的,。

對(duì)于鍵合硅膠上反相固相萃取過(guò)程,如果希望保留分析物,,預(yù)處理的溶液和樣品(基本上或全部為水溶液)的pH應(yīng)調(diào)至zui適宜分析物保留,。如果,分析物是酸或堿性的,,通常情況下,,使用的pH應(yīng)該阻止化合物帶電荷。中性化合物(無(wú)酸性和堿性基團(tuán))的保留,,一般不受pH影響,。相反,也能調(diào)節(jié)pH,,使樣品中不需要的化合物保留在固相萃取的填料上,,而分析物則不被保留而流出。在適當(dāng)?shù)膒H,,分析物的再次親水性和陽(yáng)離子交換作用則能被利用,。

吸附劑(如ENVI-Chrom P和ENVI-Carb)用于反相條件,則應(yīng)選擇pH,,使分析物zui大程度地保留在反相硅膠上,。一般使用有機(jī)溶劑洗脫時(shí),這一點(diǎn)上的pH無(wú)足輕重,。令人吃驚的是,,當(dāng)溶液在中性pH條件下,苯酚可帶電荷,,它能更好的保留在ENVI-Chrom P上,,而不是溶液在酸性pH,苯酚不帶電荷的情況,。這表明,,相對(duì)鍵合硅膠吸附劑對(duì)某些化合物有不同的選擇性。當(dāng)使用這類填料時(shí),,應(yīng)對(duì)樣品和預(yù)處理溶液的pH范圍有所研究,。

對(duì)于鍵合硅膠或吸附劑上的正相固相萃取過(guò)程,,pH一般是無(wú)關(guān)重要的。因?yàn)樵谶@些過(guò)程中所用的溶劑一般為非極性有機(jī)溶劑,,而不是水,。

離子交換固相萃取是如何保留化合物,,很大程度上取決于樣品和預(yù)處理溶液的pH,。為了保留化合物,,樣品的pH應(yīng)保證分析物和硅膠表面的官能團(tuán)帶上相反的電荷,。

SPE 填料類型

反相填料(疏水性)

C8

辛烷,封

很強(qiáng)的耐酸堿性,,對(duì)非極性化合物有較高的容量。反相萃取,,比如,*酸鹽,,酞嗪,,藥物,,染料,芳香油,,脂溶性維生素,殺真菌劑,,鋤草劑,,農(nóng)藥,,PNAs,碳水化合物,,對(duì)羥基甲苯酸取代脂,,苯酚,鄰苯二甲酸酯,類固醇,,表面活化劑,,水溶性維生素。

C18

十八烷基,,封尾

很強(qiáng)的耐酸堿性,,對(duì)非極性化合物有較高的容量。反相萃取,,適合于非極性到中等極性的化合物,,比如抗菌素,藥物,,染料,,芳香油,脂溶性維生素,,殺真菌劑,,鋤草劑,農(nóng)藥,,PNAs,,碳水化合物,對(duì)羥基甲苯酸取代酯,,苯酚,,鄰苯二甲酸酯,類固醇,,表面活化劑,,水溶性維生素。

正相填料(親水性)

Silica

無(wú)鍵合硅膠

無(wú)鍵合硅膠極性化合物萃取,,如乙醇,,醛,胺,,藥物,,染料,鋤草劑,,農(nóng)藥,,染料,鋤草劑,,農(nóng)藥,,酮,含氮類化合物,,有機(jī)酸,,苯酚,類固醇。

CN

氰基,,封尾

適合中等極性的化合物的反相萃取以及極性化合物的正相萃取,比如,,黃曲霉毒素,抗菌素,,染料,,鋤草劑,農(nóng)藥,,苯酚,,類固醇。弱陽(yáng)離子交換萃取,,適合于碳水化合物和陽(yáng)離子化合物,。

NH2

丙氨基

正相萃取,適合于極性化合物,。

Diol

二醇基

正相萃取,,適合于極性化合物。

離子交換填料(陰離子和陽(yáng)離子)

SAX

季胺基

強(qiáng)陰離子交換萃取,,適合于陰離子,,有機(jī)酸,核酸,,核苷酸,,表面活化劑。

NH2

丙氨基

弱陰離子交換萃取,,適合于碳水化合物,,弱陰離子和有機(jī)酸化合物。

PSA

乙二胺基-N-丙基

正相和陰離子交換,,類似于NH2,,但容量更大。有效去除脂肪酸,,有機(jī)酸和極性色譜以及糖類,。

MAX

共聚物鍵合季胺基

反相和陰離子交換,適合于各種酸性化合物及其代謝產(chǎn)物,。

SCX

苯磺酸基

強(qiáng)陽(yáng)離子交換萃取,適合于陽(yáng)離子,,抗菌素,,藥物,有機(jī)堿,氨基酸,,兒茶酚胺,鋤草劑,,核酸堿,核苷,,表面活化劑。

WCX

羧酸基

弱陽(yáng)離子交換萃取,,適合于陽(yáng)離子,,氨,,抗菌素,,藥物,有機(jī)堿,,氨基酸,,兒茶酚胺,鋤草劑,,核酸堿,,核苷,表面活化劑,。

PRS

丙磺酸

陽(yáng)離子交換萃取,,酸性低于SCX,適合于吡啶,,陽(yáng)離子,,抗菌素,藥物,,有機(jī)堿,氨基酸,,兒茶酚胺,,鋤草劑,核酸堿,,核苷,,表面活化劑。

MCX

共聚物鍵合磺酸基

反相和陽(yáng)離子交換,,適合于各種堿性化合物及其代謝產(chǎn)物,。

吸附填料(多功能)

MEP

聚苯乙烯-二乙烯苯

與吡咯烷酮共聚物

適于親水性和疏水性化合物的萃取,,同時(shí)保留如多氯苯酚,磷酸酯,,藥物代謝物等極性化合物和其他非極性化合物,。

Florisil

硅酸鎂

極性化合物的吸附萃取,如乙醇,,醛,,胺,藥物,,染料,,鋤草劑,農(nóng)藥,,PCBs,,酮,,含氮類化合物,,有機(jī)酸,苯酚,,類固醇,。

Alumina-A

酸性氧化鋁

極性化合物離子交換和吸附萃取,如維生素,。

Alumina-N

中性氧化鋁

極性化合物的吸附萃取,。調(diào)節(jié)pH,離子交換,。適合于維生素,,抗菌素,芳香油,、酶,,糖苷,激素,。

Alumina-B

堿性氧化鋁

吸附萃取和陽(yáng)離子交換,。

Carbon

石墨化碳黑

極性和非極性化合物的吸附萃取。

PS/DVB

苯乙烯-二乙烯苯

極性芳香化合物的萃取,,如從水溶液樣品中萃取苯酚,。也能用于在極性到中等極性芳香化合物吸附萃取。

 

SPE 萃取原理

化合物是怎樣被吸附而保留在 SPE 填料上的,?

反相(極性溶劑,,非極性鍵合相)

    疏水性相互作用

    ●非極性- 非極性相互作用 ●范德華力或色散力

正相(非極性溶劑,極性鍵合相)

    親水性相互作用

    ●極性- 極性相互作用 ●氫鍵 ●π- π相互作用

    ●偶極- 偶極相互作用 ●偶極- 誘導(dǎo)偶極相互作用

離子交換

    帶有電荷的化合物靠靜電吸引到帶有電荷的吸附劑表面

    吸附(化合物與未鍵合填料的相互作用)

    疏水性相互作用或者親水性相互作用,,取決于您所選用的填料,。

 

1. 反相SPE

反相分離包括一個(gè)極性(通常是水溶液,,見(jiàn)第11 頁(yè)表A)或中等極性的樣品基質(zhì)(流動(dòng)相)和一個(gè)非極性的固定相。所感興趣的分析物通常是中等極性到非極性,。幾種SPE 填料,,例如烷基或芳香基鍵合的硅膠(C18,C8,,C4 和Phenyl 等)屬于反相類型,。這里,純硅膠(一般孔徑為60?,,粒徑約45μm 的顆粒)表面的親水性硅醇基通過(guò)硅烷化反應(yīng),,鍵合上疏水性的烷基或芳香基。

 

    由于分析物中的碳?xì)滏I同硅膠表面官能團(tuán)的吸附作用,,使得極性溶液(例如:水)中的有機(jī)分析物能保留在SPE 填料上,。這些非極性-非極性吸附力通常稱為范德華力或色散力。為了從反相SPE 小柱或膜片上洗脫被吸附的化合物,,一般采用非極性溶劑去破壞這種化合物被填料吸附的作用,。所有的硅膠鍵合相都有一定數(shù)量未反應(yīng)的硅醇基,使其導(dǎo)致了次級(jí)相互作用,。在萃取或保留強(qiáng)極性分析物或污染物時(shí),,這種次級(jí)相互作用是非常有用的,但是對(duì)分析物的吸附也可能是不可逆的,。

    Carbon(石墨化碳黑),、MEP(共聚物類型)和PS/DVB(聚合物)也用于反相條件。

含碳的吸附填料,,如Carbon,,是由石墨化無(wú)孔碳組成,它對(duì)極性和非極性基質(zhì)中的極性和非極性有機(jī)化合物均有較高的吸附能力,。這種碳表面是由正六元環(huán)的原子構(gòu)成,,碳原子相互連接成為石墨層。這種正六元環(huán)結(jié)構(gòu)顯示了對(duì)某些分子有很強(qiáng)的選擇性,,比如平面型芳香化合物或類正六元環(huán)分子和可形成許多表面接觸點(diǎn)的烴鏈分子,。分析物的保留取決于其結(jié)構(gòu)(形狀和大小),,而不是官能團(tuán)與填料表面的相互作用,,洗脫液采用中等極性到非極性溶劑。與烷基化硅膠相比,,尤其使用烷基化硅膠達(dá)不到保留的目的時(shí),,Carbon 石墨化碳黑*的結(jié)構(gòu)和選擇性便發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì)。

MEP 的填料為乙烯吡咯烷酮和苯乙烯-二乙烯苯共聚而得,,由于極性吡咯烷酮的引入,,使得MEP 對(duì)極性和非極性化合物都具有均衡吸附性以及高比表面積,。因此,這類共聚物類型的SPE 應(yīng)用極為廣泛,,尤其適用于在C18 柱上難以得到保留的強(qiáng)親水性化合物,,如多氯苯酚,磷酸酯,,藥物代謝物等,,具有很高的回收率;此外,,由于吡咯烷酮的親水性,,使得SPE 小柱更容易被潤(rùn)濕,保證了結(jié)果的重現(xiàn)性,。

PS/DVB 是單純的苯乙烯-二乙烯基苯聚合物,,同樣可用于反相條件,保留一些含有親水性官能團(tuán)的疏水性化合物,,尤其是芳香族化合物,。在反相條件下,苯酚有時(shí)很難保留在C18 填料上,,這主要是因?yàn)樗谒械娜芙舛却笥谟袡C(jī)相,。PS/DVB 顯示出它能在反相條件下很好的保留苯酚類化合物,,洗脫液可以選擇中等極性到非極性溶劑,,因?yàn)榫酆项愄盍蠈?duì)所有的溶劑幾乎都是很穩(wěn)定的。

 

2. 正相SPE

正相固相萃取過(guò)程包括一個(gè)極性分析物,,中等極性到非極性的樣品基質(zhì)(如丙酮,,鹵化溶劑和正己烷)以及一個(gè)極性固定相。極性官能團(tuán)鍵合的硅膠(如CN,,NH2,,和Diol)和極性吸附填料(如Si,F(xiàn)lorisil,,和Alumina)常用于正相條件,。在正相條件下,分析物的保留取決于分析物的極性官能團(tuán)與吸附劑表面極性官能團(tuán)之間的相互作用,,包括氫鍵,,π-π相互作用,偶極-偶極相互作用和偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用及其它,。因此,,在正相條件下被吸附的分析物,洗脫溶劑選用比樣品極性更大的溶劑去破壞其相互作用,。

鍵合相硅膠如 CN,,NH2 和Diol,,是帶有極性官能團(tuán)的短烷基鏈鍵合在硅膠表面上。由于極性官能團(tuán)的存在,,這類填料相對(duì)于反相硅膠具有親水性,。典型的正相硅膠,常用于從非極性體系中吸附極性化合物,。這類固相萃取小柱已廣泛用于吸附和選擇性洗脫結(jié)構(gòu)類似的化合物(如異構(gòu)體),、復(fù)雜的混合物或者藥物和脂類化合物。同時(shí),,它也可用于反相條件(水溶液樣品),,以利用其烷基短鏈的疏水性。

Si 填料是沒(méi)有衍生化的硅膠,,通常作為所有硅膠鍵合相的基體,,這種硅膠親水性*,必須保持干燥,,所用的樣品則需相對(duì)無(wú)水,。從非極性物質(zhì)中吸附化合物的作用官能團(tuán)是硅膠顆粒表面的自由羥基,Si 填料可用于從非極性體系中吸附極性化合物,,然后用一種比樣品體系的極性更強(qiáng)的有機(jī)溶劑洗脫,。但是在多數(shù)情況下,Si 是作為一種吸附劑,,用于有機(jī)物萃取時(shí),,分析物不被硅膠吸附而直接流出小柱,不需要的化合物則被吸附在硅膠上而丟棄,,此過(guò)程通常被稱作樣品的純化,。

Florisil SPE 的填料是硅酸鎂,通常用于有機(jī)物的樣品純化,,這種強(qiáng)極性填料可以有效地從非極性體系中吸附極性化合物,。我們有一種Florisil SPE 小柱的濾片是特氟隆或不銹鋼材質(zhì),這種在美國(guó)環(huán)境保護(hù)組織(US EPA)的方法中描述是環(huán)境樣品萃取過(guò)程中必要的構(gòu)造,,這種Florisil 小柱尤其在氣相色譜分析中干擾背景非常低,。

Alumina SPE 也被作為吸附或樣品純化的類型,氧化鋁填料可分為酸性(Alumina-A,,pH~4.5),,堿性(Alumina-B,pH~10),,或中性(Alumina-N,,pH~7.5),此類屬于Brockmann Ⅰ級(jí)活性度,。在氧化鋁填裝前或填裝后通過(guò)控制加入的水分量,,可使其活性度從Ⅰ級(jí)到Ⅳ級(jí)變化,。

 

3. 離子交換SPE

離子交換固相萃取適用于在溶液中帶電荷的化合物(通常為水溶液,有時(shí)也為有機(jī)溶液),。陰離子(負(fù)電荷)化合物可用SAX 或NH2 小柱分離,;陽(yáng)離子(正電荷)化合物可用SCX 或WCX 小柱分離?;咀饔迷硎庆o電吸引,,即化合物上的帶電基團(tuán)與硅膠鍵合相的帶電基團(tuán)之間的靜電吸引。通過(guò)離子交換從水溶液中保留化合物,,樣品體系的pH 值必須保證使其分析物的官能團(tuán)和硅膠鍵合相的官能團(tuán)均帶電荷,。如果某種雜質(zhì)帶有與分析物一樣的電荷,它將會(huì)干擾分析物的吸附,,當(dāng)然這種情況是很少的,。一定pH 值的洗脫溶液用于中和分析物官能團(tuán)上所帶電荷,或者中和硅膠鍵合相官能團(tuán)所帶電荷,,當(dāng)其中一方官能團(tuán)上的電荷被中和,,靜電吸引也就被破壞了,分析物隨之洗脫,。此外,,洗脫溶液含有較高離子強(qiáng)度或者含有一種能取代被吸附化合物的離子,同樣可以洗脫分析物,。

陰離子交換

    SAX 填料是硅膠表面鍵合了脂肪族季銨基團(tuán),,季銨基團(tuán)是一種很強(qiáng)的堿,表現(xiàn)為一個(gè)正電荷的陽(yáng)離子,,能交換或吸附溶液中的陰離子,,因此被稱之為強(qiáng)陰離子交換劑(SAX),。季銨基團(tuán)的pKa 值很高(>14),,在水溶液中任何pH 條件下都能使硅膠鍵合相帶上電荷,所以,,SAX 用于分離強(qiáng)陰離子化合物(很低的pKa,,<l)或弱陰離子化合物(中等低pKa,>2),,只要在樣品體系的pH 條件下,,分析物帶有電荷。對(duì)于陰離子分析物(酸性),,樣品體系的pH 值必須比分析物的pKa 大2 個(gè)單位,,使其帶上電荷,大多數(shù)情況下,,被分析物是強(qiáng)酸性或者弱酸性的,。

由于 SAX 的強(qiáng)度很高,,只有在不要求陰離子的回收或者洗脫的情況下(化合物被分離后丟棄),才能用SAX 萃取強(qiáng)陰離子,。弱陰離子可以被SAX 分離并洗脫,,因?yàn)樗鼈兡鼙涣硪环N陰離子所取代或者被酸性溶液洗脫,該酸性溶液的pH 可中和被吸附的陰離子(pH 比其pKa 小2 個(gè)單位),。如果需要回收強(qiáng)陰離子化合物時(shí),,請(qǐng)選擇NH2。

用于正相分離的 NH2 固相萃取填料在用于水溶液時(shí),,也做為一種弱陰離子交換劑(WAX),。NH2 填料是一種硅膠表面鍵合了脂肪族氨丙基。這種伯胺基團(tuán)的pKa 大約為9.8,。要作為陰離子交換劑,,樣品的pH 必須小于9.8 至少2 個(gè)單位,此pH 同時(shí)須保證所分析的陰離子化合物帶上電荷(比其pKa 大2 個(gè)單位),。NH2 可用于強(qiáng)陰離子和弱陰離子的分離回收,,這是因?yàn)楣枘z表面的氨基可以被中和(比其pKa 大2個(gè)單位)以洗脫強(qiáng)陰離子或弱陰離子。弱陰離子除了用中和吸附離子的溶液(pH 低于pKa 2 個(gè)單位)洗脫外,,也可以加入另一種陰離子取代分析物,。

陽(yáng)離子交換

    SCX 填料含有一個(gè)脂肪族磺酸基鍵合在硅膠表面上,磺酸基有很強(qiáng)的酸性(pKa<1),,它能吸附或者交換接觸溶液的陽(yáng)離子——因此稱之為強(qiáng)陽(yáng)離子交換(SCX),。在所有的pH 下,這種官能團(tuán)都能帶上電荷,,只要樣品溶液pH 值能保證目標(biāo)物帶有電荷,,SCX 就能用于分離強(qiáng)陽(yáng)離子(pKa>14)或弱陽(yáng)離子(pKa<12)化合物。對(duì)于所分析的陽(yáng)離子(堿性)化合物,,溶液的pH 要比目標(biāo)物pKa 小2 個(gè)單位,,以保證其帶電荷。多數(shù)情況下,,所分析的化合物是強(qiáng)堿性的或弱堿性的,。

當(dāng)不要求強(qiáng)陽(yáng)離子回收或者洗脫時(shí),SCX 固相萃取小柱可用于強(qiáng)陽(yáng)離子的分離,;弱陽(yáng)離子則可以用SCX 分離和洗脫,。洗脫時(shí),用一種pH 比目標(biāo)物pKa 大2 個(gè)單位的溶液(中和分析物),,或者加入另外一種陽(yáng)離子取而代之,。如果要求強(qiáng)陽(yáng)離子的回收,選用WCX。

WCX 固相萃取填料含有一個(gè)脂肪族羧酸基團(tuán)鍵合在硅膠表面上,,羧基是一種弱陰離子,,所以它作為一種弱陽(yáng)離子交換(WCX)。WCX 上羧基的pKa 約4.8,,當(dāng)溶液pH 比其pKa 大2 個(gè)單位時(shí),,它保持帶負(fù)電荷,能分離此pH 下帶電荷的陽(yáng)離子,。WCX 可用于強(qiáng)或弱陽(yáng)離子分離和回收,,因?yàn)楣枘z表面的羧基能被中和(pH 比其pKa 小2 個(gè)單位),強(qiáng)或弱陽(yáng)離子則被洗脫,。弱陽(yáng)離子可用一種溶液(pH 比陽(yáng)離子pKa大2 個(gè)單位)中和而洗脫,,或者加入另外一種陽(yáng)離子取而代之。

在很多情況下,,由離子交換固相萃取所吸附的分析物被洗脫在水溶液中,。如果您必須使用酸性或堿性溶液去洗脫固相萃取小柱上的分析物,但分析物又必須在有機(jī)溶劑中分析而有機(jī)溶劑與水不混溶,,這種情況下,,您可用含有酸的甲醇(98%甲醇/2%濃鹽酸)或者含有堿的甲醇(98%甲醇/2%氫氧化胺)來(lái)洗脫。甲醇很容易揮發(fā),,樣品可再溶解在另一種溶劑里,。如果您需要一個(gè)很強(qiáng)(非極性)的溶劑從固相萃取填料上洗脫分析物,可加入二氯甲烷,、正已烷或乙酸乙脂到酸性或堿性的甲醇里,。

4. 次級(jí)相互作用

以上詳述了化合物在固相萃取填料上初級(jí)保留的基本原理。對(duì)于鍵合相硅膠,,可能有次級(jí)相互作用的存在,。

反相鍵合硅膠,基本原理是非極性相互作用,。但是,,由于硅膠顆粒的基體,可能發(fā)生少部分殘留硅羥基導(dǎo)致的極性次級(jí)相互作用(正如我們?cè)谡喙滔噍腿≈兴劶埃?。如果非極性溶劑不能有效地從反相固相萃取填料上洗脫化合物,,可以加一些極性溶劑(如甲醇),以破壞極性相互作用而保留的化合物,。在這種情況下,甲醇與硅膠上的羥基形成氫鍵,,打斷了分析物與硅膠上的羥基形成的氫鍵,。

    硅膠表面的硅羥基,Si-OH,也可認(rèn)為是酸性的,,當(dāng)pH 大于4 時(shí),,以Si-O 形式存在。這時(shí)在硅膠基體上也可能發(fā)生陽(yáng)離子交換的次級(jí)相互作用,,能吸附陽(yáng)離子或堿性分析物,。在這些情況下,調(diào)節(jié)洗脫溶液的pH 非常重要,,以之破壞這些相互作用而洗脫分析物(酸中和硅羥基或堿中和堿性分析物),,可選用含有酸的甲醇(98%甲醇2%濃鹽酸)或者含有堿的甲醇(98%甲醇2%氫氧化胺),或者用一種溶于甲醇的非極性有機(jī)溶劑混溶來(lái)洗脫,。

正相鍵合硅膠通過(guò)其鍵合相基團(tuán)顯示了極性保留機(jī)理,,但是也存在分析物與支撐鍵合相基團(tuán)的烷基鏈之間的次級(jí)相互作用。在這種情況下,,更非極性的溶劑或極性-非極性混和溶劑可用來(lái)做洗脫溶劑,。作為反相鍵合硅膠,硅膠基體與分析物之間的次級(jí)相互作用和陽(yáng)離子交換作用也可能發(fā)生,。

離子交換鍵合相硅膠能產(chǎn)生分析物與基團(tuán)上非極性部分之間的非極性次級(jí)相互作用,,還有分析物與硅膠基體之間的極性次級(jí)相互作用和陽(yáng)離子交換作用。從這類填料上洗脫分析物,,的pH 值,、離子強(qiáng)度和有機(jī)物的含量很重要。

5. pH 值對(duì)SPE 的影響

用于固相萃取的溶液有很廣的 pH 范圍,。硅膠作為基體,,如高壓液相色譜柱,通常穩(wěn)定的pH 范圍是2-7.5,,當(dāng)pH 高于或低于這個(gè)范圍,,鍵合相就會(huì)水解并從硅膠上斷鏈下來(lái),或者硅膠本身就溶解了,。然而,,在固相萃取中,溶液只與填料接觸較短的時(shí)間,,而實(shí)際上固相萃取小柱都是一次性使用,,可以允許任何pH溶液以達(dá)到*保留和洗脫效果。如果固相萃取小柱在一個(gè)極限pH 值的穩(wěn)定性非常重要,,聚合物類或石墨化碳黑類型的固相萃取填料可選用,,如MEP、PS/DVB 或Carbon,,這些填料在pH1-14 范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的,。

對(duì)于反相鍵合相的固相萃取過(guò)程,如果希望保留分析物,預(yù)處理的溶液和樣品(如果大部分或全部為水溶液)pH 應(yīng)調(diào)節(jié)至zui適宜分析物保留的狀態(tài),。如果分析物是酸性或堿性的,,通常情況下,您使用的pH應(yīng)該阻止化合物帶電荷,。中性化合物(無(wú)酸性和堿性基團(tuán))的保留,,一般不受pH 影響。相反,,您也能調(diào)節(jié)pH,,使樣品中不需要的化合物保留在固相萃取的填料上,而分析物不被保留而流出,。分析物的次級(jí)親水性和陽(yáng)離子交換作用在適當(dāng)?shù)膒H 下也能用于保留在填料上(詳見(jiàn)次級(jí)相互作用),。

    對(duì)于吸附類填料(如 MEP、PS/DVB 和Carbon)用于反相條件時(shí),,選擇zui大程度保留分析物的pH值如同在反相硅膠上,,洗脫時(shí)通常用有機(jī)溶劑,所以此時(shí)pH 無(wú)足輕重,。令人吃驚的是,,當(dāng)溶液在中性pH條件下,苯酚帶上電荷,,但卻能更好地保留在PS/DVB 上,,而不是酸性pH 的溶液中,苯酚不帶電荷的情況下,。這就說(shuō)明了相對(duì)鍵合相硅膠,,吸附類填料對(duì)某些化合物有不同的選擇性。當(dāng)您使用這類填料時(shí),,應(yīng)對(duì)樣品和預(yù)處理溶液的pH 有所優(yōu)化,。

當(dāng)鍵合相硅膠或吸附類填料用于正相固相萃取過(guò)程,pH 一般是無(wú)關(guān)緊要的,。因?yàn)樵谶@些過(guò)程中所用的溶劑通常為非極性有機(jī)溶劑,,而不是水。

離子交換固相萃取是如何保留化合物,,很大程度上取決于樣品和預(yù)處理溶液的pH,。為了保留化合物,

樣品的pH 應(yīng)保證分析物和硅膠表面的官能團(tuán)帶上相反的電荷,。

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