主题：【分享】离子交换固相萃取知识

原文由 arvid2007(arvid2007) 发表:
xiongbb的新一力作啊
好好研究一下

原文由 summerhalf(summerhalf) 发表:
我是新手，来学习啦！等回头遇到具体问题再来请教楼主！

原文由 xiongbb(xiongbb) 发表:
首先道歉给“老生常谈，样品前处理知识；有问必答”帖子中提问的朋友道歉，没有及时回答问题。借口不提，下面回答问题。关于离子交换固相萃取。



固相萃取中的离子作用力



离子作用力发生在带相反电荷的样品化合物与SPE填料官能团之间。对有机化合物而言，能够产生离子交换作用的化合物官能团有两类：

    1. 可生成阳离子的官能团（带正电荷）

    2. 可生成阴离子的官能团（带负电荷）

  常见阳离子的官能团包括：伯，仲，叔，丁胺类。

  常见阴离子的官能团包括：羰基，磺酸基，磷酸基等。




       

                     

    要正确使用离子交换柱进行固相萃取，必须注意控制萃取环境。为了有效地利用离子交换机理将目标化合物吸附在固相柱上，必须满足以下两个条件：

  1. 环境的pH必需使分析物和吸附剂带相反电荷

  2. 环境不能含有高浓度带有和分析物相同电荷的竞争化合物



  在实际操作中为了确保目标化合物及SPE填料官能团能够99%以上带电或呈中性（不带电），可以根据目标化合物及SPE填料官能团的pKa来决定。

    要用阴离子交换剂将可生成阴离子的弱酸性化合物99%吸附，目标化合物所处环境体系的pH值要高于该目标化合物的pKa两个pH单位。要使99%目标化合物脱附，则环境体系的pH值必须低于该化合物的pKa两个pH单位。



    反之，要用阳离子交换剂将可生成阳离子的弱碱性化合物99%吸附，环境体系的pH值必须低于该化合物的pKa两个pH单位。要使99%该化合物脱附, 体系环境的pH值必须高于该化合物的pKa两个pH单位。





    在应用离子交换作用力进行SPE萃取时还必须考虑离子强度和选择性。一般说来，低离子强度有利于分析物的吸附，高离子强度有利于分析物的脱附。离子交换剂选择性的强弱取决于其功能团的性质。如：对柠檬酸阴离子而言，季胺(强阴离子交换剂)就优于醋酸根阴离子的250倍。因此，用醋酸根阴离子溶液处理的季胺吸附剂对分析物的吸附力远比用柠檬酸阴离子溶液处理的季胺吸附剂强。反之,柠檬酸阴离子溶液是一个好的洗脱剂。



    在应用离子交换SPE萃取时，了解目标化合物的pKa对于调节样品的pH值十分重要。但是由于种种原因，常常不知道其pKa。这就给实验带来了一定的盲目性。在这种情况下，我们可以参考官能团的pKa值来调节样品的pH。由于同一官能团在不同分子中所处的位置不同，化合物的立体结构也不同，官能团的pKa值与含有该官能团的化合物的pKa值是有所差异的。常见官能团的pKa值请阅《固相萃取技术与应用》一书附录二。

    在阴离子交换萃取中，目标化合物可以通过以下五种方式进行洗脱：

        1、  pH高于填料官能团pKa两个pH单位的缓冲溶液。在该pH条件下，阴离子交换剂的官能团呈中性。

        2、  pH低于带有阴离子官能团的目标化合物两个pH单位的缓冲液。在该pH条件下，目标化合物的阴离子官能团呈中性。

        3、  高离子强度缓冲溶液（>0.1 M）。缓冲溶液中的高强度阴离子高阴离子浓度会导致阴离子与目标化合物产生竞争，将目标化合物释放出来。

    4、洗脱液为含有高选择性的阴离子。由于这些阴离子对吸附剂阴离子交换官能团具有很高的吸引力，可以将目标化合物从阴离子交换柱上交换出来，从而达到洗脱分离的目的。

    5、上述几种方法的结合使用也可以达到洗脱阴离子目标化合物的目的。

  在阳离子交换萃取中，洗脱溶剂的选择原则与阴离子交换柱相反：

    1、 洗脱溶剂的pH低于吸附剂的阳离子交换官能团pKa两个pH单位。这样就可以使该官能团呈中性，将目标化合物释放出来。

    2、洗脱溶剂的pH高于目标化合物pKa两个pH单位。在此条件下，目标化合物呈中性状态，与吸附剂阳离子官能团分离，被洗脱溶剂洗脱出来。常常可以在甲醇中加入氢氧化钠、氢氧化钾或氨水来实现pH的调节及目标化合物的洗脱。如果需要降低洗脱馏分中水的含量，则可以在有机溶剂中加入1%~2%的有机胺来实现这种洗脱。

    3、 洗脱溶剂为高阳离子强度 (>0.1mol/L)的缓冲溶液。高阳离子浓度会导致阴阳离子与目标化合物产生竞争，将目标化合物释放出来。

    4、洗脱液为含有高选择性的阳离子。由于这些阳离子具有对填料阳离子官能团具有很高的吸引力，可以将目标化合物从阳离子交换柱上交换出来，从而达到洗脱分离的目的。

  5、上述几种方法的结合使用也可以达到洗脱阳离子目标化合物的目的。

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