主题：【转帖】常用色谱和光谱分析方法和技术（续２）

四、高分辨气相色谱(High Resolution Gas Chromatography,HRGC)简述
HRGC在分离分析复杂有机化合物、天然产物、医药、环保等方面具有显著效果和特殊意义。与传统GC柱的主要差别在于HRGC柱是不装填充剂的空心柱，固定液相是涂渍或固定在柱管内壁上的。这种空心柱的渗透性很高，固定液量很少，这就使HRGC具有三大特点：分离效率高，一根20mm的色谱柱，总理论塔板数可达5万以上；分析时间短，与填充柱相比，可缩短若干倍；薄而均匀的固定液液膜，使柱流失的绝对量减少，因而信噪比得以提高。
（一）HRGC的色谱柱：最初使用的材料是不锈钢，操作方便，比较结实耐用，但对不少极性样品会有吸附并发生分解，成本也高，因而限制了它的应用范围。用玻璃作柱材料的螺旋形开管柱，可弥补不锈钢的一些不足，但易于破碎。熔融石英开管柱(Fused Silica Open Tubular Column,FSOT柱)对若干极性大、分子量也较大的药物也可不经衍生化而直接就能进行分离。开管柱(Open tubular column，Golay柱，空心柱)因柱管内径在0.2～0.8mm间，也称毛细管柱(Capillary column)，但此名称不正确，因开管柱的主要特点不只是内径小，而是由于柱开口（即中空），因此通气性佳，无涡流扩散，可使用长柱，因而分离效率高，可称之为“高分辨”。此外，还有填充毛细管柱(Packed capillary column)和微填充柱(Micropacked column)它们的柱管内径也很小，严格讲，HRGC是指使用开管柱（包括涂壁开管柱和涂担体开管柱）的气相色谱法。常用的开管柱类型有：
    涂壁开管柱(Wall-coated open tubular column,WCOT柱)：内径为0.05mm～0.53mm，内壁涂布固定相（SE30、OV-1、OV-225、Carbowax 20M等)，相膜厚0.1mm～8.0mm。缺点是柱容量低，不适于在室温下分析分子量很低的成分和永久气体。
    涂担体开管柱(Support-coated open tubular column,SCOT)：内装10-3～10-4mm的固体担体，厚度一般为0.1mm，样品处理量大。
    多孔层开管柱(Porous-layer open tubular column，PLOT柱)：似SCOT，但常分两步制备，先是多孔层的沉积，然后再涂布固定相，多孔层常由重的晶性沉积或玻璃粉熔结而成。与SCOT相同，PLOT柱容量大而柱效较低。
    固定化相开管柱(Immoblilized phase open tubular column，IPOT柱)：也称为不能提取相开管柱(Nonextractable phase open tubular column，NPOT柱)：是在WCOT柱涂布后，将固定相进一步用横向交联或键合的办法，使之固化，形成更大、更稳定的大分子薄膜。此种柱可分为两大类：交联柱(crosslinking column)是在固定液相分子间进行共价连结；键合相柱(bonding phase column)是固定液相与支持物的表面连结。这两种开管柱比WCOT柱的优越之处在于：产生了稳定的涂层；得到了不可提取的涂层；使用温度往往要比未固化相柱的柱温上限约高30℃也可用作超临界流体色谱法或液相色谱法的固定相。
（二）开管柱的进样方式：由于柱系统特性不同（如内径、膜厚、样品容量、载气种类和线速度等）以及样品性质的差异（如组分的浓度范围、温度范围和稳定性等），需采用不同的进样方式和方法：
    1、分流进样(Split injection)：受柱容量限制，在分析很纯或浓度很高的样品时，对WCOT柱就须分流进样，即样品进入汽化室后被汽化样品按一定比例分成两部分，大部分放空，仅小部分进入色谱柱。入口分流器为最常用，优点是使用方便；缺点是不适于痕量分析和宽沸程样品。
    2、无分流进样(Splitless injection)：有两种形式：一种是直接无分流，全部样品在最短时间内完全汽化均匀混合后直接进入色谱柱。进样量能达1ml。迄今这种进样器为宽孔柱（内径0.33mm，膜厚0.5mm)和SCOT柱所广泛使用。 另一种是Grob型分流（溶剂效应），注入的样品在汽化室中汽化，但在开管柱入口端再度冷却，以液体捕集，并保持冷却；然后快速加热色谱柱进行“再进样”。此法的优点是特别适用于痕量分析，对宽沸程样品也能获得满意结果。缺点是操作较难，必须利用溶剂效应或冷阱；溶剂的选择和起始柱温的限制；以及洗脱时间很严格、不能定量回收等等。
    3、柱头进样(On-column injection)：这是一种针对分流和无分流进样的缺点而设计的正在发展的进样方法。特点是：
        （1）必须使用外径为0.17～0.23mm的细针，而开管柱内径又必须是大约0.32mm的；
        （2）不能通过隔垫进样；
        （3）要缓慢进样，以免倒流；
        （4）对热敏感，稀的和宽沸程的样品比较理想；
        （5）能给出定量结果。
    主要缺点是：样品中非挥发性物质在柱中积累，导致柱性变惰和柱效损失，为此，样品应经过仔细的预处理才可直接注入柱中，否则将缩短柱的寿命。
（三）开管柱的选择和性能评价：
    若供试品在填充柱上，经反复试验，对其组分的分辨率仍感不满意时；或要想使分析更加快速；或者，需要较好的色谱柱以克服样品峰的严重拖尾时；均可考虑选用开管柱进行分析。若缺少参考资料，可首先考虑样品组分的沸点和极性。一般，相差2℃或2℃以上的组分，采用非极性开管柱分离是合适的；若沸点相差在2℃以内，则需在极性较大的开管柱上进行分离为好。开管柱一般为柱长25m、内径0.25mm、膜厚0.25～0.4mm；但对低挥发性样品，则宜使用10m左右柱长、膜厚不大于0.2mm的开管柱为好。开管柱性能评价指标有：理论塔板数，容量因子，柱效率，涂渍情况，混合物的峰形以及峰的对称因子的大小等等。还可采用Grob标准试验混合物来进行综合性的进样考察。

五、***气相色谱(Multidimensional GC,MDGC)：
      是用两根或更多的柱连接起来，以达到单柱不可能达到的分离分析结果。最简单的MDGC是2DGC，先将样品注入预柱（填充柱或开管柱），进行第一次分离。用中心切割(heartcut)选择所需的流分，使之进入分析柱通常用FOST柱进行第二次发离。两根柱可以在同一柱箱内或不同柱箱；切割用阀进行。
    所用预柱有：
    1、高分辨柱：用于分离复杂混合物成为窄切割带，然后再由分析柱进一步分离；
    2、高容量柱：用于分离溶剂、主成分、衍生化试剂，以保护分析柱和检测器。
    3、样品预柱：用于除去样品中不需要的物质，只切割待分析组分进入分析柱。
    4、浓集柱：用以从稀浓度的样品中进行样品富集。

    MDGC并不是一种新技术，近年来得到发展的原因是：
    1、采用了FSOT柱，不仅高效、惰性，而且操作方便；
    2、采用大口径、厚涂层的FSOT柱，样品载量大，可取代填充柱作预柱，而且惰性、分辨率较高，易于使用，而填充柱一般对痕量组分来说，活性太高。
    3、有关硬件（如微量阀、低死体积柱切换装置）已经商品化。