主题:【分享】【从零开始(三)】告诉你个小秘密(中)敢问菇凉芳名

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Kromasil鲲霆
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——纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。
因私耽误了第三篇的更新,实在抱歉。请允许我用,表达一下那时的心情。
我承认,这是我写的最痛苦的部分,本来一路凯歌。信心满满的回来,准备直接发第三篇的,最后一次检查时,突然不满意了,特别不满意,连带着对第四和第五篇也不满意了。于是推倒重来,于是三天内五易其稿,于是依然不满意,于是进入循环模式,于是……知道我有多痛苦了吧。
我承认,接下来的三篇,读起来一定不如前两篇那么轻松,甚至有点儿烧脑,因为我们进入深水区啦。色谱柱,作为色谱分离的核心,技术集成度还是很高的,有书为证:傅若农老先生主编的《色谱技术丛书》里,《色谱柱技术》是独立的一册,整整三百页。
我承认,如果不是我功力不够,半个月前也发了。不过这样也好,没有这段时间的沉淀,发的再早也是残次品,虽无大错,终究遗憾。
我还承认,接下来,该进入正题了。
引子篇
老规矩,先来段儿伪学术:

1、释题:色谱柱,跟人一样,也是有名有姓的。要想用好色谱柱,首先就得深入了解色谱柱的姓名。否则,就和谈恋爱一样,连妹纸的芳名都叫不来,结果基本没戏。

2、定义:
(1)姓名,取狭义,指姓氏和名字;
(2)名字,亦取狭义,无关字,单指名。当代口语中,名字一般也是指名或姓名,无关字。

3、色谱柱是由填料装填而成的,填料包括硅胶,但不等于硅胶。硅胶及其一切改性产物,统称硅胶基质填料。这一点,请牢记,我们未来几篇,会时常涉及这两个概念的辨识与区别。

4、再次强调:本文提到的色谱柱,除特殊说明者外,均指液相色谱柱,也称液相柱。
色谱柱的姓名问题,还真不大好谈。先上两段真实的故事,作为引子吧,也算热热身。

知道我们技术支持,最怕什么吗?一通电话进来,那头压抑着激动的心情,仍略带兴奋地说:“老师,我要一支分析柱!”
此刻,我们内心是崩溃的:老师,您知道这世上有多少种分析柱吗?啊?啊?为免尴尬,我们只好面带微笑,礼貌回答:“请问您要哪种分析柱呢?”
此刻,又轮到对方崩溃了。特别可爱的萌新,还会很认真的反问:“就是分析柱啊?还有很多种吗?”于是,一段愉快的电话科普开始了……

知道上一篇,为什么要特别表扬,会说“ C18 ,5μm,4.6×250mm”的道友了吧?不仅因为人家是我们铁粉,更重要的,人家专业啊,精准啊,沟通起来省时省事省力啊。
知道我们看文献最怕什么吗?最怕作者在论文里写“ C18”,每当此刻,我们高兴之余,也是崩溃的:老师啊,您用的是我们哪款“C18”呢?您这春秋笔法,以历史的眼光看,就是不可考的历史悬案啦,文献本身的参考价值也会受损,有时还是严重受损啊。

这可不是个别现象,各家产品,都有这种遭遇,其共同点就是把色谱柱的名字,无论长短,统统缩略成两个单词。这一略,就麻烦了。

试想,这些发表学术论文的老师,显然不是第一重境界了吧?一个不慎,照样在关键细节上,出现失误。我们作为新人,不可不慎啊。
概述篇
上一篇科普中,我们针对第一重境界,描述了三种情形,概括起来,是指:作为新人,很有必要认识色谱柱的基本分类;了解色谱柱的主要生产厂家;进而懂得如何正确描述一款色谱柱。只有这样,才算初步认识色谱柱了。

听起来有点儿复杂?这里介绍一个小窍门,有提纲挈领的作用:熟练掌握色谱柱的名称,分类和厂家什么的自然就全掌握了。因为色谱柱的名称,和神马分类啦、厂家啦是有很专一的关联性的。这个窍门,可以用十个字概括:“观姓认厂家,看名知类别。”
当然,且听下文分解。我们先完成概述:
色谱柱的姓名,粗分,是两部分,姓氏+名字。细分,姓氏还是姓氏,不可分。名字,表面上就复杂了,不只是有长有短的问题,更是组成复杂,其基本要素有三:字符(串)、缩写和单词。这三种要素中的任意1种或者2种以上的组合,都可构成色谱柱的名字。

这么复杂?
那我们简化一下:色谱柱的名字,其最小单元,还是英文字母、符号和数字,无论哪个国家生产的,概莫能外。那就好办了,我们无视它由几部分组成,也不管是字符、缩写还是单词,我们统统视之为一个个字段。从而,把名字切割成两个或多个字段,再把这些字段分为结构性字段和非结构性字段。这样一来,就好办了。
说来惭愧,真是对不起化学老师,实在不知道如何更好的阐述这个问题了,只好套用计算机科学和生物科学里的术语,来加以说明。怎么讲?详见名字篇。

我们还是先说姓氏,别看人的姓氏,中外次序有别。色谱柱的姓氏,中外空前一致,无论哪家,都是把姓放在第一位。
不骗你,亲。姓氏放在第一位,是有科学依据和商业道理的。限于篇幅,只说商业道理,科学依据,放在进阶篇里讲。姓氏放在第一位,最直观的商业价值:位置突出,易记!易记就易宣传。毕竟第一位总是更容易引人注意的,看了后面的详解,您就清楚啦。

此处多说一句,可不要小看了这第一个单词,很多是注册商标哦,小心侵权哦。

姓氏篇

记得我们的父辈,陌生人见面,第一句话往往是:您贵姓啊?虽然没有抱拳拱手什么的,但这么简单一句话,确实比哈喽什么的有礼数多了,还可以让彼此马上知道是不是本家。

色谱柱也是如此,同姓的色谱柱,必然是同一个厂家同一个系列的产品,比如Venusi C18 Plus见了Venusil MP C18,一拱手:“您贵姓啊?”Venusil MP C18说:“我姓Venusil。”Venusil C18 Plus马上说:“我也姓Venusil。那我们八百年前是一家。哈哈哈!”俩人马上就亲近了。
有那么夸张吗?哼哼,路人丙专治各种不服。上菜,先来个极简版的:
Venusil XBP C18(L), Luna C18(2), Venusil MP C18, Innoval NH2, Luna CN, Venusil XBP C18(A), Durashell C18(L), Luna C8(2),Venusil XBP CN, Luna Phenyl-Hexyl, Venusil C18 Plus, Luna Silica(2), Venusil Hilic, Gemini C18, Venusil XBP Silica, Venusil XBP Polar-Phenyl, Gemini NX-C18, Venusil XBP C8.
怎么样?别数啦,把空格都算上,也才293个字符。眼晕吗?
不是我欺负你。这才刚选了Agela和Phenomenex的小部分典型产品,区区18款色谱柱的芳名,放在一起,就亮瞎眼了吧?要知道,我们随随便便一个促销,就能拍出五六款色谱柱呢(详见文末《耗材通用包3999元起售》链接)
我可不是故意卖弄,知道2004年的匹兹堡分析测试展上,啥情况吗?那年,据他们统计,商品化的色谱柱,两千多种,没记错的话,是两千六百多。就算扣除气相柱、液相柱里的非硅胶柱,单看硅胶柱,相信也在千种以上吧。
Phenomenex,统计了27家厂商的主要色谱柱产品,就达到366行,满满3页A4纸,涉及四百多种硅胶柱,截图,长这样:

什么感受?
不过呢,作为使用者,还真没必要掌握这么多,熟练掌握三五家主流厂商的代表性产品,再随缘积累一些,足以,立马妥妥的第一重境界。
为了服务新人,咱们把这十八“罗汉”再梳理一下:
1. Venusil XBP C18(L), Venusil MP C18, Venusil XBP C18(A), Venusil XBP CN, Venusil C18 Plus, Venusil Hilic, Venusil XBP Silica, Venusil XBP Polar-Phenyl, Venusil XBP C8;
2. Durashell C18(L) ;
3. Innoval NH2;
4. Luna C18(2), Luna CN, Luna C8(2), Luna Phenyl-Hexyl, Luna Silica(2);
5. Gemini C18, Gemini NX-C18.
看出来没?第一个单词为Venusil的,都是Agela公司的Venusil系列产品,选了9种;为Luna的,都是Phenomenex的Luna系列产品,选了5种。其它依此类推。
略懂统计学的可能要问了,你这样本量太小啊。好,再来,奉上4家主流厂商的部分代表性产品:

表1. 部分代表性色谱柱“姓氏”与主流厂家对应表

说明:每列产品,其技术原理是高度相似的。第二列,为基于杂化原理的耐碱色谱柱,加星号是因为,该产品系列,除安捷伦外,均为基于全多孔硅胶的产品,有5μm等多种粒径规格。而安捷伦仅有基于核壳结构硅胶的Poroshell HPH系列,不是全多孔类,且粒径为2.7μm和4μm,没有5μm。
这回满意了吧?表1的第一列,堪称代表性产品中的经典。当然了,像Waters和Phenomenex这种历史悠久,又专注于液相色谱柱研发的厂家,代表性产品很多,限于篇幅,不再一一列举。
咳咳!客官,还不算太烧脑吧?
名字

有了姓氏的铺垫,再讨论名字,可能会容易一些,但又有不同之处,比姓氏复杂。我们通过姓氏,和生产厂家建立了对应关系;通过名字,则可以和色谱柱类别,甚至和相应填料的工艺特点和性能特点等建立对应关系。只不过——

今天,我们只谈类别。工艺和性能特点,太复杂,以后再谈。其实,色谱柱的姓氏,可以和硅胶的类别、工艺和性能建立对应,同样由于其复杂性,不宜此处讨论。还是先上一段伪学术:
1. 缩写和定义:
(1)Si = SIL = Silica,一般可指硅元素或硅胶,在液相色谱领域,特指各种纯硅胶填料及其对应的色谱柱;
(2)NH2,一般可指伯氨基官能团,在液相色谱领域,特指各种含伯氨基官能团的硅烷、填料及对应的色谱柱;
(3)CN = Cyano,一般可指氰基官能团,在液相色谱领域,特指含氰基官能团的硅烷、填料及对应的色谱柱;
(4)Ph = PH= Phenyl,一般可指苯基官能团,在液相色谱领域,特指各种含苯基官能团的硅烷、填料及对应的色谱柱;
(5)C8:一般可指直链的辛基官能团,在液相色谱领域,特指各种直链的辛基硅烷、填料及对应的色谱柱;
(6)C18:一般可指直链的十八烷基官能团,在液相色谱领域,特指各种直链的十八烷基硅烷、填料及对应的色谱柱;
(7)ODS = C18,是ostadecylsilane的缩写。
请注意,限于篇幅,这里仅列了6类填料,而且是相对常见的品种中的一部分,并非全部填料类别。
2. 请牢记,液相色谱的分离是在色谱柱上实现的,色谱柱是靠填料实现分离的,填料是由硅胶和硅烷合成的。这一点非常重要,是我们讨论很多问题的基础。
还好啦。如果把全部色谱柱类别都写进去,会更长。言归正传,还以上面的18个产品为例,我们再变换一下:
1. Venusil XBP Silica, Luna Silica(2);
2. Luna CN, Venusil XBP CN;
3. Innoval NH2;
4. Luna Phenyl-Hexyl, Venusil XBP Polar-Phenyl;
5. Venusil Hilic;
6. Luna C8(2), Venusil XBP C8;
7. Venusil XBP C18(L), Luna C18(2), Venusil MP C18, Venusil XBP C18(A), Durashell C18(L), Gemini C18, Venusil C18 Plus, Gemini NX-C18.
怎么7行了?还跟刚才那5行长的完全不一样?嘿嘿,这里面是有道理滴。为了节约我们的脑细胞和目力,再简化一下,只取第一行和第四行,并把Agilent和Waters的同类产品各加一个进去,就是这样:
1. Venusil XBP Silica,Luna Silica(2), ZORBAX SIL, SunFire Silica;
2. Luna Phenyl-Hexyl, Venusil XBP Polar-Phenyl,ZORABX Eclipse XDB-Phenyl, Spherisorb Phenyl.
真的非常非常简化了,色谱柱,不是那么容易掌握的。且看我解析:第一行,4个名字的特点如下:
1. Agela的是缩写(XBP)+单词(Silica);
2. Phenomenex的是单词(Silica)+字符串((2));
3. Agilent最另类,认为是缩写或者字符串都可以(SIL);
4. Waters就是一个单词(Silica)。
知道为什么新人会觉得复杂了吧,因为它本来就复杂。
到这儿,您就明白我们概述里,为什么要把名字分为结构性字段和非结构性字段了吧?这4个名字,无论长短,共同点是什么?都包含了结构性字段si,si是什么?元素周期表里有,硅元素啊,在液相色谱领域,可以特指硅胶,本篇开头伪学术里讲过了。
所以,虽然这4个名字,长度上,从3个字符到9个字符不等,但结构性字段是相同的,说明什么?说明这4种是同类,都是硅胶柱,只不过生产厂家不同而已。剩下的呢?当然是非结构性字段啦,虽然也包含了很重要的信息,但不在本篇讨论范畴以内,后续会讲。
简单讲,结构性字段,体现的是色谱柱的共性,非结构性字段,体现的是色谱柱的个性。非结构性字段,在各厂家的专用柱或特殊产品里表现的最突出,那些清奇的姓名,基本来自她们,比如我们的专用柱系列(详见文末《专用色谱柱6折特惠》链接,概括了7种专用柱,6种名字都很有个性哦)。
现在知道为什么5行变7行了吧?5行,表示的是2个厂家的5个系列的产品,7行,表示2个厂家的7类产品,分类方法不同而已。
那第4行呢?作为练习题,自己做吧,已经快五千字了。再写就太长啦。只提示一点,第4行都是苯基柱。
可能,有朋友要问:为什么选第1行和第4行,却忽略了最长的第7行?这两行典型啊!难度适中啊!
第1行,硅胶柱,对应的硅胶填料,是一切硅胶基色谱填料的基础;第4行,苯基柱,复杂性比包括硅胶柱在内的正相柱显著高,比碳十八柱(第7行都是)显著低,正好适合入门者参学。掌握了1和4,其它举一反三即可。
脑洞大开的同学,可能会提两个问题:
问题一:假如有厂家,把两种填料叫一个名字,或者把一种填料叫两个名字,怎么办?
这个就别担心了,两种填料用一个名字,不可能,那是自找苦吃,厂家会把自己都弄晕的。一种填料叫两个名字的,可以算作一种营销行为,极个别厂家的极个别产品,是有的。但这不是主流,也不影响使用,就别纠结啦。
问题二:假如有个产品,叫×××× SIL-C8,那它是硅胶柱,还是C8柱?当然是C8柱啦,没学过系统命名法啊!?
不过,我也敢预计,这种名字,过去没有,现在没有,将来也不会有。为什么?这名字傻出太阳系啦,关键是容易引起混淆,不仅会被同行和高级用户耻笑,甚至可能成功引起广大用户的愤怒,试问哪个厂家敢用这样的名字。
总结篇

本文的目的,是提纲挈领的,给初学者介绍一个学习的门径和方便,绝非鼓励大家走捷径。须知,学问,来不得半点虚假,是要下苦功夫的,特别是基础知识、基本原理和实验经验的积累上,都要多多努力。

马克思教导我们说,世界是普遍联系的。老祖宗教导我们说,纲举目张。色谱柱的名字,就是这个纲,再联系到各个目(厂家、类别、基本参数等等),掌握色谱柱,就容易啦。
对于新人,只要记住“观姓认厂家,看名知类别”,离第一重境界就不远了。虽不敢说这是第一重境界最好的打开方式,但肯定是最实用的打开方式之一。
我们回到最基本,最重要的色谱柱描述问题,一般来说,只要抓住色谱柱的类别、粒径、孔径、内径和长度等5项参数,就可以精准描述一款色谱柱了,而这些参数里,最重要的类别,完全体现在色谱柱的名字里。所以,一定要先请教芳名,不能缩写,别嫌麻烦,一定要用全名!
还是以上篇的情景为例:Venusil C18 Plus——代表色谱柱的厂家和类别,5μm——代表粒径,4.6×250mm——代表内径×长度,就是色谱柱的尺寸。也有说250×4.6 mm的,相对少见。
孔径,多数情况下,可以忽略,因为一般情况下,每种色谱柱都是有特定孔径的,对于小分子检测,普通的色谱柱就够用了。比如Venusil C18 Plus,就是120 Å(埃),因此,报了色谱柱的名字,多数情况下,就不用报孔径了。
做大分子检测时,才需要强调孔径的问题,因为有些色谱柱,会有不同孔径,构成一系列产品,比如C18,各个厂家往往都至少有100 Å左右和300 Å两种,前者用于小分子分离,后者用于大分子。
我们可以提供五种孔径,除120 Å的Venusil C18 Plus外,常见的还有三种,分别是100 Å的Venusil MP C18、150 Å的Venusil XBP C18(L)和300 Å的Venusil XBP C18(T),从而满足不同需求。
今天以上。
下期预告:
《从零开始(四)告诉你个小秘密(下)群芳谱里做文章》

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借此广告机会,路人丙再次为断更道歉,为表诚意,奉上800字,中西合璧彩蛋一枚。中英双语哦,路人丙一个字一个字敲进去的哦,检查了三遍哦,放心看哦。
大家可以藉此感受一下大师的风采,比起路人丙,那是不知道高到哪里去了。相信有一天,我们之中,有人可以和他们谈笑风生。
第5章 色谱柱
5.1 引言

色谱柱是HPLC分离过程的核心。一支稳定、高效的色谱柱对建立普适性强、重现性好的方法是必不可少的。不同供应商的色谱柱,甚至来源相同、认为完全一样的色谱柱之间,可能也会存在很大差异,尤其是不同的色谱柱在塔板数、谱峰的对称性、保留值、峰间距以及使用寿命方面会有所不同,而这些不同对建立理想的HPLC方法会产生很大影响。本章中,我们将提供一些有关色谱柱担体、固定相及柱填料的信息供读者参考;讨论色谱柱应用中的问题,以及适宜的解决方案,以确保方法普适性强、重现性好,同时也讨论了在常规HPLC分析中,为获得最佳结果,一支“好”色谱柱的重要意义。
选择HPLC柱时,大多数使用者都认为柱间的重现性是方法建立中极为重要的因素。色谱工作者不愿在校准了一具体系统后,又不得不为一新色谱柱再重新建立HPLC方法。一些生产厂能在一定程度上保证柱性能指标的重现性,如色谱柱塔板数(N),特定样品与条件下的选择性,反压(压力降),特定测试溶质的保留值(k)。因此,对许多使用者来说,生产优质产品的厂家的信誉很重要。价格对一些用户是重要的因素,但上述讨论的其他因素在建立一个普适性强、令人满意的方法时往往更加重要。色谱柱价格在建立和应用普适性强、可靠的HPLC方法的整个费用中,仅占一小部分(见5.3节)。
参考文献:
张玉奎,王杰,张维冰 译. 实用高效液相色谱法的建立. 华文出版社,2001,185
5 THE COLUMN
5.1 INTRODUCTION

The column is the heart of HPLC separation processes. The availability of a stable, high-performance column is essential in developing a rugged, reproducible method.
Commercial columns can differ widely among suppliers, and even between supposedly identical columns from a single source. Such differences can have a serious impact on developing the desired HPLC method. Specifically, different columns can vary in plate number, band symmetry, retention, band spacing, and lifetime. In this chapter we give information about various column supports, stationary phases, and column packings. Problems in the use of columns are discussed, with appropriate remedies to ensure rugged, reproducible methods. We also consider the role of “good” columns in optimizing a routine HPLC procedure for best results.
When selecting an HPLC column, most users consider column-to-column reproducibility as very important when developing a method. Chromatographers dislike having to redevelop HPLC methods for a new column after they standardize on a particular system. Several manufactures guarantee the reproducibility of certain column performance criteria, such as column plate number (N), selectivity for certain samples and conditions, backpressure (pressure drop), and retention (k) values for specified test solutes. Therefore, the reputation of the manufacturer for producing superior products is important to many users. Price is an important factor to some, but the other factors discussed above usually are more important in developing a rugged, satisfactory method. Column cost is only a small part of the total expense in developing and using a rugged, dependable HPLC method (see Section 5.3).
References
Lloyd R. Snyder,Joseph J. Kirkland,Joseph L. Glajch. Practical HPLC Method Development 2nd. John Wiley & Sons, Inc. 1997, 175
摘录自博纳艾杰尔
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文风生动活泼,可读性极强
楼主功力深厚,佩服
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看的好头晕呀,不太习惯长篇大论的文字了,还是简短些好吧。