反相色谱中有机相的选择——甲醇or乙腈?

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众所周知,液相{attr}3182{/attr}中流动相的选择非常重要,直接影响到色谱分离的结果。然而对于反相色谱流动相的选择中,大家的关注点几乎都是在缓冲盐的选择上,对于有机相的选择关注的往往很少,几乎都是甲醇乙腈随机使用。主要是反相液相色谱中可选的有机相种类不多,绝大多数都是甲醇,乙腈再加上少部分用四氢呋喃。而实际上,有机相的选择也非常重要,那我们应该如何选择,是甲醇还是乙腈,还是其他?



有机相的选择,首先考虑的是溶剂的强度和极性。溶剂的强度决定着化合物洗脱需要有机溶剂的量,在反相色谱中随着溶剂极性的增大而减小。我们常用的几种有机溶剂的溶剂强度分别为:甲醇2.64,乙腈3.12,四氢呋喃4.4,从数值来看几种有机溶剂的洗脱能力甲醇<乙腈<四氢呋喃,具体对应起来如下图所示:

从上图中可知,如果某一化合物能在20%乙腈水的条件下洗脱下来,如果将乙腈换成甲醇,则需约28%甲醇水才能洗脱,而换成四氢呋喃,则只需15%的四氢呋喃就能洗脱。

Tips:上述只是理论上的数据,在实际实验中,如果需达到相似的保留,将乙腈更换成甲醇,我们建议在上图的基础上,额外增加10%甲醇;而将乙腈更换成四氢呋喃时,则需减少5%四氢呋喃。











从三种溶剂的结构上看,甲醇在氢键作用下既是强的质子给予体又是强的质子接受体;乙腈具有偶极作用,在氢键作用下,又是非常弱的质子接受体;四氢呋喃在氢键作用下只能接受质子,不能给予质子。


色谱柱:苯基柱 150*4.6mm 5um

流动相:20mM磷酸二氢钾(pH 2.5): 有机相%(图示)

流速:1.0ml/min

检测波长:UV@220nm

化合物:1. 糖精钠 2. 对羟基苯甲酸 3. 山梨酸 4. 脱氢乙酸 5.对羟基苯甲酸甲酯

如上述实验结果所示,在使用乙腈和甲醇分别作为洗脱溶剂的时候,出峰顺序发生了变化。通过结构来看,糖精钠是一个强的质子接受体,而苯甲酸是一个强的质子给予体,在甲醇做流动相的时候,甲醇既是一个强的质子接受体又是一个强的质子给予体,作用互相抵消,他们的洗脱是纯粹依靠甲醇本身的洗脱能力;而乙腈只是一个弱的质子接受体,不能给予质子,相比之下乙腈与苯甲酸之间还多了一层氢键作用,因此,苯甲酸在乙腈中的洗脱更快,导致出峰顺序发生了变化。脱氢乙酸和对羟基苯甲酸甲酯这两种物质,相比而言,对羟基苯甲酸甲酯带有苯环,而乙腈中的π电子干扰了它与苯基固定相的结合,因此出峰更快,出峰顺序也发生了变化。

Tips:在用苯基柱时,使用甲醇做有机相,能更好的体现苯基的π-π选择性。同时还可以根据目标化合物接受或给予质子的能力,挑选合适的溶剂作为流动相,能够取得意想不到的分离效果。

除此之外,溶剂的粘度,紫外吸收截止波长也是我们选择有机相需要考虑的内容。

溶剂的粘度影响着仪器系统的压力,混合溶剂粘度越大,压力越大。上图中列出了几种常用有机溶剂与水混合时的粘度曲线,四氢呋喃与水混合的粘度曲线与甲醇类似。Tips:在使用小粒径和小内径的色谱柱时,更倾向于选择乙腈作为有机相,压力偏低。

常见溶剂的紫外吸收截止波长

有机溶剂紫外吸收截止波长/nm
甲醇205
乙腈190
异丙醇210
乙醇210
四氢呋喃220
DMF270

使用紫外检测器时,当检测波长低于溶剂截止波长时就会生产较大干扰。

Tips:当波长在200nm左右时,乙腈的吸收要远低于甲醇等其他溶剂,尤其是在梯度运行的时候,使用乙腈作为流动相,基线漂移也会远小于甲醇,这样得到的色谱图不仅美观,样品的检测限和方法的灵敏度也要好很多。


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