固相萃取机理

1、固相萃取 定义：利用固相吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离和和富集的目的。 分离：杂质保留或目标化合物保留。 富集：目标化合物保留，化合物极性与吸附剂极性越接近，保留越强。 分离机理：利用杂质或目标化合物与样品基体溶剂和吸附剂之间亲和力的相对大小。模式 反相萃取 正相萃取 离子交换萃取 免疫亲和有机溶剂非极性顺序 正己烷环己烷四氯化碳甲苯苯无水乙醚氯仿二氯甲烷四氢呋喃乙酸乙酯丙酮乙腈异丙醇甲醇水乙酸反相萃取（Reversed-Phase) 反相：吸附剂是非极性或弱极性的，如硅胶键合C18,C8, C4，C2,-苯基等.应用：可以从强极

2、性的溶剂中吸附是非极 性到中等极性的化合物。作用机理:非极性-非极性相互作用 范德华力或色散力硅胶键合C18（ODS） ODS: octadecyl-silica (硅胶键合C18) ENVI-C18:键端封尾处理,去除硅胶表面残留的硅醇基,改善其对碱性或酸性化合物的吸附或拖尾.碳含量增大,对非极性化合物的保留容量增大. 应用：中等极性到非极性化合物,如抗生素、咖啡因、药物、染料、芳香油、脂溶性维生素、杀菌剂、除草剂、农药、碳水化合物、苯酚、 类固醇、表面活性剂、茶碱等 洗脱溶剂：甲醇、乙腈、丙酮及乙酸乙酯等HLB柱HLB: hydrophilic-lipophillic balance，亲脂

3、的二乙烯基苯和亲水的N-乙烯基吡咯烷酮按比例聚合和硅胶键合C18（ODS)比较：pH适用范围1-14柱子不怕抽干，碳链不会塌陷可以调节样品溶液的pH值来选择性的保留酸性、中性和碱性化合物。高保留性其他反相吸附剂 C8：与C18相似，适合于非极性到中等极性的化合物，对非极性化和物的保留较C18稍弱。 -苯基：与C8类似 -C4：疏水性弱，适合于多肽和蛋白质的 萃取。 聚合物吸附剂：如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，用来保留含有亲水基团的疏水性物质，如芳香族化合物等。 化合物的极性和吸附剂的极性越接近，产生的吸附越强。正相萃取(Normal-Phase) 吸附剂：极性键合相，如硅胶键合NH2、CN，-D

4、iol（二醇基）；极性吸附剂，如silica、florisil、(A-,N-,B-)alumina、硅藻土等 作用机理：1）极性-极性相互作用2）表面硅羟基、铝羟基与极性化合物的极性官 能团之间相互作用，包括氢键，-键等。3）偶极-偶极相互作用4）偶极-诱导偶极相互作用 应用：从非极性溶剂样品中吸附极性化合物硅胶柱(silica) 表面SiOH,中等强度的吸附剂，适用于从非极性基体中吸附极性化合物。 硅胶是一种酸性吸附剂，可以吸附酸性（有机酸类）或中性的极性化合物，由于表面的硅醇基可以释放出弱酸性的氢离子，又作为一种弱酸性阳离子交换剂，吸附碱性化合物（生物碱类，胺类）。 活性（吸附性）与硅胶的

5、含水量有关，根据其中含水量不同分为不同的活性等级。 硅胶的活化：加热到100-110度，除去表面吸附的水份，当温度升到500度，表面的硅醇基脱水变成硅氧烷键，从而丧失吸附性。 硅胶极亲水：分析的样品溶液必须无水。 备注：硅胶净化时，一般杂质保留在柱上，目标化合 物流出。氧化铝(Alumina) 表面含有铝羟基，一种强极性吸附剂，通过与极性化合物和不饱和化合物形成氢键而产生吸附 根据形成条件不同分为酸性、中性和碱性氧化铝。1）酸性：用1%盐酸浸泡后，用蒸馏水洗至氧化铝的悬浮液pH为4，用于分离酸性物质或对酸稳定的中性物。 2）中性：水洗至中性 ，用于分离中性物。如醛、酮、酯、醌等类有机物质 3）

6、碱性：用于胺或生物碱的分离。 根据含水量的不同，分为不同的活性等级。化合物的吸附性与其极性成正比，各种化合物对氧化铝的吸附性顺序为：酸和碱 醇、胺、硫醇 酯、醛、酮 芳香族化合物 卤代物、醚 烯 饱和烃 注意：样品溶液中不含水石墨化碳黑（GCB)GCB: Graphitized carbon black强吸附剂，可用作极性或非极性样品中极性或非极性有机化合物的吸附，对芳香族化合物的吸附大于脂肪族化合物,对大分子的吸附大于对小分子化合物的吸附。在水溶液中吸附性大于有机溶剂中的吸附性。吸附机理：1）通过碳链产生疏水性作用2）表面带部分正电荷而产生静电作用，吸引带电负性集团的化合物洗脱溶剂一般选用极

7、性较弱的溶剂，如甲苯，二氯甲烷等，极性较强的溶剂如甲醇，乙腈等一般很难将强吸附的的物质洗脱下来。极性键合固定相 -NH2（氨基）：较强的氢键结合能力，对某些多官能团化合物如甾体、强心甙等有较好的分离能力。 a)正相萃取:适用非极性样品溶液中吸附极性化合物。 b)弱阴离子交换萃取:适用于水溶液样品中碳水化合物、弱阴离子和有机酸化合物。 -CN（氰基）：a)正相萃取：适用非极性样品溶液中吸附极性化合物，如酚类，类固醇、b) 反相萃取：适用于水溶液样品中等极性的化合物。 -Diol(二醇基): 正相萃取，适用于分离有机酸、甾体和蛋白质。 形成氢键的强弱:-NH2-CNDiol正相或反相选择原则总目的

8、：杂质和待分析物分离1、受样品基体提取溶剂，要分离的杂质和目标化合物的性质制约a)物质在柱上的保留（或洗脱）取决于其与吸附剂和样品基体溶剂（或洗脱溶剂）之间亲和力的相对大小。 样品基体是强非极性溶剂，如正己烷，二氯甲烷等，一般要选用正相柱分离。 样品基体是强极性溶剂，如水和甲醇，乙腈及丙酮的混合液，要选用反相柱分离。 离子交换分离法 按键合的离子基团的性质分类：阳离子交换柱阴离子交换柱 按在水溶液中解离的程度：强酸性(SCX, Strong cation exchange)弱酸性(WCX,Weak cation exchange)强碱性(SAX, Strong anion exchange)弱

9、碱性(WAX, Weak anion exchange)强酸性阳离子交换树脂 指在交联结构高分子基体上带有磺酸基（SO3H）的一类树脂 反应式： RSO3H+Na+ RSO3Na+H+ 在碱性、中性、甚至酸性介质都显示离子交换功能 对强阳离子吸附较强, 一般用一种含高浓度阳离子的洗脱液洗脱。 对弱阳离子（弱碱离子）的吸附可以用一种碱溶液洗脱，中和弱阳离子的电荷。弱酸性阳离子交换树脂 指含有羧酸基（COOH）、磷酸基（PO3H2）、酚基（ OH）的离子交换树脂 离解如下： R-COOH R-COOH 在接近中性和碱性介质中显示离子交换功能 对强阳离子吸附可以通过酸性洗脱液中和硅胶表面的羧基而洗脱

10、，或者用一种高浓度阳离子洗脱。 对弱阳离子（弱碱离子）的洗脱可以用一种碱性洗脱液中和弱阳离子而洗脱，或用一种酸性洗脱液中和硅胶表面的羧基洗脱，或用一种高浓度的阳离子洗脱。强碱性阴离子交换树脂（SAX)所带来的功能团常见的碱性基团有：在水中解离：在酸性、中性、碱性解介质中都显示离子交换功能对强阴离子的吸附较强，难用调节洗脱液pH值洗脱，一般用一种高浓度阴离子洗脱。对弱阴离子（弱酸根离子）的吸附可以用一种酸性洗脱液来洗脱，中和弱阴离子。弱碱性阴离子交换树脂 指以伯胺（NH2）或仲胺(-NHR)、叔胺（NR2）为交换基团的离子交换树脂。 离解：R-NH2+H2O R-NH3+OH 只有在中性及酸性介

11、质中才显示离子交换功能 对强阴离子的吸附可以用一种碱性洗脱液中和硅胶表面的氨基而洗脱，或高浓度的阴离子洗脱 对弱阴离子（弱酸根离子）的吸附可以用一种酸性洗脱液中和弱阴离子洗脱，或用一种碱性洗脱液中和硅胶表面的氨基而洗脱，或一种高浓度的阴离子洗脱。离子选择吸附顺序 吸附吸附：离子浓度相近时，电荷高，半径小的离子易被吸附。如下： 强酸性 Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+Li+ 弱酸性： H+ Fe3+ Cr3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ NH4+ Na+ Li+ 强碱性： Cr2O72- SO42- CrO42- NO3- Cl- OH- F- HCO3-

12、HSiO3- 弱碱性： OH-Cr2O72-SO42-CrO42-NO3-Cl-HCO3-离子洗脱顺序 位于顺序前列的离子可以取代位于后列的离子 高温高浓度时，处于顺序后列的离子可以取代位于前列的离子。（再生或洗脱） 洗脱溶液可以是一种酸或碱，能中和待分析物所带电荷，或中和键合硅胶官能团所带电荷。 注意：过柱前，需调节样品基体的pH值，使待分析物以离子状态存在。而且pH值要在离子交换柱的使用范围内。举例讨论若：一种化合物在水溶液中的Pka4,可以用什么柱子在什么条件下吸附该化合物，什么条件下洗脱？吸附条件 说明在水溶液中电离出一种弱酸阴离子，可以用SAX 或WAX柱离子交换萃取。 吸附之前，调

13、节溶液PH，使得该化合物以离子状态存在（PH6)若用SAX柱，洗脱条件 用一种酸性溶液（PH2),中和弱阴离子而洗脱，或用一种高浓度阴离子洗脱若用WAX柱，洗脱条件 用一种酸性溶液（PH2),中和弱阴离子而洗脱，或用一种高浓度阴离子洗脱，或者用一种碱性溶液中和硅胶表面的氨基而洗脱。 HPLC的主要分离模式 模式：反相（RP)、 正相(NP) 、离子交换、离子对色谱。 液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法(NPC)和反相色谱法(RPC ） 正相色谱：采用极性固定相（如聚乙二醇、氨基、腈基键合相）；流动相为相对非极性的疏水性溶剂（烷烃类如正己烷、环己烷，常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲烷等调节组分保留时间），用于分离中等极性和极性较强阿化合物（如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等） 反相色谱：一般用非极性固定相（如C18,C8,苯基键合相）流动相为极性的水或缓冲液，常加入甲醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃等与说互溶的有机溶剂调节保留时间。适用于分离非极性和弱极性的化合物。应用占HPLC的80左右。 离子交换色谱：固定相为离子交换树脂，被分离组分在色谱柱上分离原理是树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的