主题：【分享】固定液的种类、性能对色谱分离的影响，在工作中如何选择？

原因
适合用作气相色谱固定液的物质应能满足以下一些基本要求：
①在操作温度下呈液态，黏度越低越好。这决定了固定液的最低使用温度。
②蒸气压低，热稳定性好。这样可以减少固定液的流失，延长色谱柱的使用寿命。这两者决定了固定液的最高使用温度。
③化学惰性高，可润湿性好。化学惰性高是指固定液不与组分、载体、载气发生不可逆化学反应。可润湿性好则可以使固定液均匀涂布在载体表面或毛细管内壁，形成结构稳定的薄层。
④有良好的选择性。选择性好的固定液对沸点相同或相近而类型不同的物质具有分离能力。
    固定液的选择性取决于被分析组分与固定液两者之间的相互作用力。这种作用力主要有a.静电力；b.诱导力；c.色散力；d.氢键作用力。
    “极性”一词常用来描述或评价固定液的性质。气相色谱中的所谓极性，是指含有不同官能团的固定液与分析物质的官能团和亚甲基之间相互作用的程度。如果一种固定液保留某种化合物的能力大于另一类，则认为这种固定液对前一类化合物有较高的选择性。
解决方案
    ①常用固定液及应用选择
    可用作气相色谱固定液的物质很多，已被采用的有上千种。根据化学结构的不同，这些固定液可被分为烃类、聚硅氧烷类、聚二醇及聚烷基氧化物、酯类、其它含氧化合物、含氮化合物、含硫及硫杂环化合物、含卤素化合物及其聚合物、无机盐、其它固定液等共10类。实际上有许多固定液其色谱分离性能相同或者相近似，常用的只有少数几种或几十种固定液，一般可以在有限的几种固定液范围内进行选择，减少方法开发工作量。
    对于日常分析的样品，通常可知道大多数组分的性质，初步确定难分离物质。此时固定液的选择应遵循“相似相溶”基本原则，即固定液的性质与被分离组分之间的某些相似性，如官能团、化学键、极性等化学性质，性质相似时，两种分子间的作用力就强，被分离组分在固定液中的溶解度就大，分配系数大，因而保留时间就长；反之溶解度小，分配系数小，因而能很快流出色谱柱。下面就不同情况进行讨论：
a.分离极性化合物，首先考虑采用极性固定液。这时样品各组分与固定液分子间作用力主要为静电力，诱导力和色散力处于次要地位。各组分流出色谱柱的次序按极性排列，极性小的先流出，极性大的后流出。
b.分离非极性化合物，应用非极性固定液，样品各组分与固定液分子间作用力是色散力，没有特殊选择性，这时各组分按沸点顺序出峰，沸点低的先出峰。对于沸点相近的异构物的分离，效率很低。如果被分离的组分是极性和非极性的混合物，则同沸点的极性物质先流出。
c.分离非极性和极性化合物的混合物时，可用极性固定液，这时非极性组分先流出，固定液极性越强，非极性组分越易流出，极性组分的保留时间就越长。
d.对于能形成氢键的样品。如醇、酚、胺和水的分离，一般选择极性或氢键型的固定液，这时依组分和固定液分子间形成氢键能力大小进行分离。
1970年，Preston等依据文献资料的统计，提出了21种最为常用的固定液。后来Leary等采用“最相邻技术”考察了各种固定液的相似程度，认为12种可以作为常用固定液。Leary确定常用固定液的标准是：色谱性能具有代表性；便于重复制备与精制；热稳定性好，使用温度范围宽；具有各种类型的作用力，极性范围广。
现在文献中出现次数最多，使用概率最大，即可认为是最常用的固定液，主要包括：
1) 非极性固定液
（i）100%Dimethyl polysiloxane，100%聚二甲基硅氧烷
    相似固定相：AT-1，OV-101，OV-1，DB-1，SE-30，HP-1，RTX-1，BP-1，SP-2100，MTX-1。
    使用温度范围：等温-60～325℃；程序升温 -60～350℃。
    规格：长度5～105m；内径0.1、0.2、0.25、0.32、0.53mm；膜厚 0.1～5.0μm。
    主要分析用途：胺类、烃类、酚类、杀虫剂、聚氯联苯、硫化物、香精和香料。
    生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
2)弱极性固定液
（ii）5%Phenyldimethyl polysiloxane，5%二苯基(95%)二甲基聚硅氧烷
    相似固定相：AT-5，BP-5，DB-5ht，SPB-5，SE-52，MTX-5，OV-5，DB-5，SE-54，HP-5，RTX-5。
　　使用温度范围：等温-60～325℃；程序升温 -60～350℃。
    规格：长度5～105m；内径0.1、0.2、0.25、0.32、0.53mm；膜厚 0.1～5.0μm。
    主要分析用途：生物碱、脂肪酸甲酯、卤代化合物、芳香化合物、药品。
    生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
3)中等极性固定液
（iii）50%Phenyldimethyl polysiloxane，50%二苯基(50%)二甲基聚硅氧烷
    相似固定相：AT-50，BPX-50，DB-17，SP-2250，SPB-50，DB-17ht，OV-17，HP-50，RTX-50。
    使用温度范围：等温40～260℃；程序升温 40～280℃。
    规格：长度10～60m；内径0.18、0.2、0.25、0.32、0.53mm；膜厚 0.1～1.5μm。
    主要分析用途：药品、乙二醇、杀虫剂、甾族化合物。
生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
（iv）14%Cyanopropylphenyl polysiloxane，14%氰丙基苯基(其中7%氰丙基7%苯基)(86%)二甲基聚硅氧烷
    相似固定相：AT-1701，HP-1701，SPB-1701，OV-1701，DB-1701，RTX-1701。
    使用温度范围：等温-20～280℃；程序升温 -20～300℃。
    规格：长度10～105m；内径0.18、0.2、0.25、0.32、0.53mm；膜厚 0.1～3.0μm。
    主要分析用途：杀虫剂、药品、除草剂、TMS糖。
生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
（v）50%Cyanopropyl phenyl polysiloxane，50%氰丙基苯基(其中25%氰丙基25%苯基)(50%)二甲基聚硅氧烷
    相似固定相：AT-225，OV-225，BP-225，DB-225，SP-2330，HP-225，RTX-225。
    使用温度范围：等温40～220℃；程序升温 40～240℃。
    规格：长度12～60m；内径0.2、0.25、0.32、0.53、0.75mm；膜厚 0.1～1.0μm。
    主要分析用途：醛醇、乙酸酯类、中性甾醇、聚不饱和脂肪酸。
生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
4)强极性固定液
（vi）polyethylene glycol，聚乙二醇或交联聚乙二醇
    相似固定相：未交联AT-WAX，BP-20，PEG20M，DB-WAXetr，Supelcowax-10，HP-INNOWax；交联 AT-1000，DB-FFAP，HP-FFAP，OV-351，SP-1000。
    使用温度范围：等温40～260℃；程序升温 40～270℃。
    规格：长度10～60m；内径0.2、0.25、0.32、0.53mm；膜厚 0.1～2.0μm。
    主要分析用途：醇类、芳香族化合物，精油、溶剂、丙烯酸酯类、酸类。
生产厂家：Agilent，Alltech，J&W，Restek，Supelco。
    这组常用固定液性能稳定，极性间距均匀，应用面广，可以解决大量的一般性分析问题。
    ②新型高选择性固定液及其应用
    新型高选择性固定液是一类特殊固定液，主要用于一些特殊样品的分析，例如不对称选择合成中对映体纯度及过剩量的测定，手性药物中对映体纯度以及天然产物绝对构象的测定等。新型高选择性固定液主要有过渡金属化合物、液晶、手性化合物及有机盐类等。
    过渡金属化合物通常用于分离顺反异构体，被称为“超选择性”的填料。将其涂敷在载体或吸附剂的表面可用于各种顺反异构体的分离。
手性色谱固定液现已发展成为一种分离对映体的特殊固定液。目前主要有三类：氢键型手性色谱固定液、形成包合物的手性色谱固定液和金属配体交换的手性色谱固定液。
    a. 氢键型手性色谱固定液
    这类手性色谱固定液主要用于分离氨基酸、羟基酸、羧酸、醇、胺、内酯、内酰胺等化合物的对映体。它们以手性氨基酸衍生物为选择体，利用对映体之间的氢键作用达到分离的目的。将这类固定液再与聚硅氧烷固定液或毛细管壁交联，则形成手性聚硅氧烷固定液或交联手性固定液，其选择性和热稳定性都有较大的提高。
    b. 形成包合物的手性固定液
    在形成包合物的手性固定液中，冠醚、环糊精及其衍生物和杯芳烃是近几年发展起来的一些高选择性手性固定液。由于它们都具有独特的环腔结构，所以是色谱中超分子化学理论的主要研究对象。环糊精类衍生物固定液主要拆分各种手性对映体，而冠醚类固定液主要分离各种位置异构体。
    环糊精固定液主要是α-、β-、γ-环糊精的烷基化或酰基化衍生物，具有许多手性中心和特殊的笼状结构，能与被分析的化合物形成包合物，可分离非极性和弱极性的烃类、卤代烃类和环氧类化合物。其中β-环糊精作色谱固定液的应用最为广泛。
环糊精衍生物分离对映体具有以下特点：
i.可分离一些在手性酰胺固定液上不能分离的含氮化合物；
ii.对醇、二醇、多醇和糖类手性化合物对映体选择性极高，这些化合物不需要衍生化就能得到基线分离；
iii.可直接分离外消旋混合物；能分离一些易挥发、强极性的外消旋物。不难预见，这种高选择性的手性固定液在合成肽、香料、激素和手性药物的立体化学等方面将有广阔的应用前景。
    冠醚也是一类有一定大小环腔的大环聚醚化合物，具有王冠状结构。环外沿是亲脂性的乙撑基（-CH2-CH2-），环内沿是富电子的杂原子O、N、S等，极性集中在环内的氧原子上，所以它可以高选择性地配合阳离子及极性化合物。
  c. 金属配体交换手性色谱固定液
这类手性色谱固定液主要是一些金属离子与手性试剂所形成的络合物。常用的金属离子有Eu、Rh、Ni、Mn、Cu等，手性配体为樟脑酸衍生物、水杨醛与手性胺形成的西弗碱等。这类手性固定相可用于分离烯烃、环酮、醇、胺氨基酸、羟基酸等化合物的对映体。
案例分析
DB-1 无氢键相互作用。使用DB-WAX时，己醇和酚类的流出顺序受偶极和氢键相互作用的共同影响。如果溶质分子和固定相之间有氢键，则会有氢键作用力。进行偶极相互作用的相同固定相也进行着氢键相互作用。如果使用氢键作用力不同的固定相，则氢键势能不同的溶质的峰分离程度也常常改变（图1）。

如果化合物之间的氢键相差比较小，则需要更大量的适当基团（例如，聚乙二醇类，而非14%的氰丙基–甲基聚硅氧烷）。很难预测所有组分分离程度的变化。有时虽然已获得所需的分离程度，但使用新的固定相另一组峰将共流出。


固定相极性由取代基团的极性及其相对量决定。固定相极性是影响保留和分离的众多因素之一，虽然极性并不直接与选择性相关，但是会影响化合物保留以及分离。在含待测成份的混合物中，与固定相极性相似的成份，会具有更大的保留值。换句话说，极性固定相要比较弱极性固定相保留极性化合物的能力更强，反之亦然。这种影响可以在图2中看出，保留和洗脱顺序的改变,在很大程度上归因于固定相极性的改变。