毛细管电色谱技术

1、20世纪50年代，Muold 将电场引入薄层色谱，分离了胶棉中多糖成分。1974年，Pretorius将电场引入毛细管填充柱色谱，分离了数种溶质。1981年，Jorgenson 将10mODS填料填入170 m i.d.的Pyrex玻璃柱， 成 功分离了数种多环芳烃，第一次向世人显示了CEC 的巨大潜力。 定义：以电渗流为驱动力，同时在毛细管内填充或在内壁涂覆、键合或交联色谱固定相的一种微柱液相色谱技术。Jorgenson, J.W., Lukacs, K.D., J.Chromatogr.1981,218.209216 电驱动和压力驱动下的流型比较电驱动和压力驱动下的流型比较 毛细管电色谱特

2、点毛细管电色谱特点分离效率比HPLC 高选择性比CE 高分析速度快，分析结果重现性好可实现样品的富集和预浓缩 High Efficiency&High SelectivityHigh Efficiency&High SelectivityHigh Efficiency&High SelectivityKnox 研究表明：只要填料颗粒粒径0.5m,电渗流速度就与填料的大小 无关，与填充均匀程度也没有关系，所以分离效率高，重现性好。HPLC： 510mCEC: 1.53.0m分子扩散项 实验条件选择 操作电压 适当提高有利于快速分离缓冲液pH和浓度 10mmol/L 有机溶

3、剂种类和浓度 柱子的长度开管柱电色谱填充柱电色谱整体柱电色谱开管柱电色谱开管柱电色谱定义： 在毛细管内壁键合、涂覆固定相在毛细管内壁键合、涂覆固定相优缺点：制备简单，柱效高制备简单，柱效高 相比低，柱容量小相比低，柱容量小 蚀刻法蚀刻法溶胶溶胶-凝胶法凝胶法原位聚合多孔聚合物法原位聚合多孔聚合物法J.J. Pesek, et al. J Chromatogr A,2000,887,31C. Horvath, et al. J. Chromatogr. A,1999, 858, 91填充柱电色谱填充柱电色谱 定义: 固定相填充在毛细管内固定相填充在毛细管内 制制 柱柱 步步 骤骤优点：优点： 制

4、备步骤繁琐 重现性较差 缺点：缺点：优势：高的柱优势：高的柱效；丰富的固效；丰富的固定相资源定相资源整体柱电色谱整体柱电色谱定义：在毛细管内原位聚合反应或固化在毛细管内原位聚合反应或固化 ，形成均一整体的，形成均一整体的 固定相。固定相。整体柱有机聚合物整体柱硅胶整体柱颗粒固定化整体柱杂化材料整体柱有机聚合物整体柱有机聚合物整体柱常用单体常用单体ONH2OOOClOO常用交联剂常用交联剂基于聚丙烯酰胺的整体柱基于聚丙烯酰胺的整体柱Research groups:Hjerten S.Freitag R.Novotny M.V.Fujimoto C, Fujise Y. Anal.Chem., 1

5、996,68,27532757 Separation of polycyclic aromatic hydrocarbonsSeparation of acidic and basic polypeptides基于聚苯乙烯的整体柱基于聚苯乙烯的整体柱C. Horvath, et al. J. Chromatogr. A, 1999, 855,273Research groupsHorvath C.Zou H.基于聚丙烯酸酯的整体柱基于聚丙烯酸酯的整体柱Research groupsFrechet J.M.JZou H.F.El Rassia Z.硅胶整体柱硅胶整体柱硅胶整体柱的特点硅胶整体柱的

6、特点 良好的机械强度，耐有机溶剂良好的机械强度，耐有机溶剂 硅胶骨架和通孔尺寸可独立控制硅胶骨架和通孔尺寸可独立控制 Fast separation of five -blocking drugs HPLCK. Cabrera, J. Sep. Sci., 2004, 27, 843Chromatogram for the separation of alkylbenzenes on a C8-erivatized silica monolith Experimental conditions: column, total length (TL) of 30cm and effective l

7、ength (EL) of 10cm; mobile phase, 5mM phosphate buffer (pH 7)，40% MeCN; applied voltages, 12 kV. Samples: (1) thiourea; (2) benzene; (3) toluene; (4) ethylbenzene; (5) butylbenzene. 颗粒固定化型整体柱颗粒固定化型整体柱优点： 整体式固定相 不需要制备柱塞 缺点： 填料性能会受到影响 本质上属于填充柱杂化材料整体柱杂化材料整体柱 手性分离 药物分析 蛋白质、肽分离 核苷、核苷酸和碱基 糖实例1 手性电色谱整体柱分离手

8、性药物thalidomideNNOOOO*Worldwide sales of chiral drugsChem. & Eng. News, 2001, Vol. 79, No. 40, pp79350452614812133070693411800300600900120015001993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000100 million $N. M. Maier, P. Franco, W. Lindner, J. Chromatogr. A 906(2001)3-33ChromatographyHPLC CEC 实例2 亲水作用色谱分离肽

9、 Typical stationary phases used in HI-CEC 五种肽在CZE 和HI-CEC模式下的分离 HI-CEC分离肽异构体 实例3 亲水作用色谱分离糖在线（柱）富集与分离微流控芯片电色谱Short and long injection in CE自富集效应( Self concentraion effect )溶剂梯度效应（solvent gradient effect ）Sample concentration: 18g/mL 0.18 g/mL Sample solution : 80% ACN in 5mmol Tris 20% ACN in 5mmol TrisInjection: 1kV 1s 10kV 60min 场放大效应（solvent gradient effect ）Sample concentration: 10g/mL 0.1 g/mL Sample solution : 80% ACN in 5mmol NaAc 10% ACN in 1mmol TrisInjection: 2kV 1s 10kV 300s 微流控芯片电色谱微流控芯片电色谱Chromatogram of