超临界流体色谱的进展

超临界流体色谱作为气相色谱和液相色谱的有力补充可用于热不稳定和低挥发性物质的分析分离和制备，也可用于超临界流体中分子间相互作用的研究。本文从色谱的流动相、固定相、检测系统及应用几方面综述了超临界流体色谱近年来的研究进展。

超临界流体色谱(supercnticalfluidchromatography，简称SFC)是指以超临界流体为流动相，以固体吸附剂(如硅胶)或键合到载体(或毛细管壁)上的高聚物为固定相的色谱。混合物在SFC上的分离机理与气相色谱(GC)及液相色谱(LC)-样，即基于各化合物在两相间的分配系数不同而得到分离。

超临界流体色谱SFC始于20世纪60年代，直到20世纪80年代早期开发成功了空心毛细管柱式SFC，应用于分析领域。由于流动相的使用量很小，因此使得流动相的使用范围得以扩大，甚至一些有毒的、贵重的流体被用作流动相。

随着微柱gao效液相色谱(HPLC)的发展，出现了填充柱式SFC。这类色谱采用HPLC普遍使用的柱子和填料，根据流动相的特点，由HPLC改装而成，成功地用于分析某些热敏性、低挥发性、极性化合物。对于填充柱式SFC，其样品的分离和收集被认为优于毛细管GC和HPLC。由于超临界流体的高扩散性和低粘性，使分离速度加快，同时由于密度的变化可直接影响流动相的溶剂化能力，因此可通过改变影响密度的因素(如压力、温度等)较容易地使欲分离物质从流动相中分离出来，收集起来。因此，填充柱式超临界流体色谱SFC不仅可用于物质的分析，而且在此基础上发展了制备型超临界流体色谱SFC。

一、超临界流体色谱(SFC)的流动相

超临界流体是指温度和压力高于其临界值时的一种物质状态，兼具气体和液体的特点，具有以下性质：

(1)其扩散系数高于液体1—2个数量级，这种高扩散性在传质过程中使得SFC流动相的Z佳流速总是高于LC。因此，达到相同的分离效率，SFC往往比LC快；

(2)超临界流体的粘度比液体低2个数量级，故使柱压降在相同的条件下要比LC的降低许多，这也是SFC的分离速度快于LC的一个重要原因；

(3) 超临界流体的密度与液体相似，为气体的200一500倍，使分子间的作用力增加，从而增强了其溶剂化能力，并且其密度随压力可调，尤其在临界温度附近，压力的微小变化可引起密度的较大变化。

因此，可通过调节压力来实现对不同物质的分离。超临界流体色谱SFC可用于分离和分析一些GC和LC难以分离分析的物质，尤其在分析分离一些热敏性、低挥发性等化合物方面表现出优越性。

尽管氨、二氧化硫、氧化氮及氯氟烃类等物质都曾用作SFC的流动相进行过研究，但应用Z广泛的流动相是超临界C02。这是因为C02临界温度(31.08C)接近室温，临界压力(7.38MPa)不太高，可使色谱系统在接近室温和不太高的压力条件下进行操作。另外，C02无毒，不燃，无化学腐蚀性，因此，以它作为超临界流体色谱SFC的shou选流动相，在食品、医药、生物制品及精细化工产品等的分析分离方面得到了广泛的应用。

对于中等极性的物质，在超临界C02中加入一定量的极性有机溶剂便可达到理想的分离目的;而对于强极性的化合物仅加入极性改性剂是不够的。为实现对强极性物质的SFC分离，在改性剂中加入了微量的强极性有机物(称之为添加剂)成功地分离了有机酸和有机碱，流动相中微量强极性添加剂的加入拓宽了超临界流体色谱SFC的适用范围。

二、超临界流体色谱(SFC)的固定相

随着微粒技术的发展，超临界流体色谱SFC的固定相发生了很大变化。在超临界流体色谱SFC的Z初阶段多装以大颗粒的长柱。随着HPLC技术的不断发展，将装以小颗粒填料的HPLC柱子应用到超临界流体色谱SFC中来，大大缩短了分析时间，提高了分离效率。将熔融的硅胶填充毛细管柱用于分离聚苯乙烯混合物，取得了良好的分离效果。

在填充柱式超临界流体色谱SFC中使用Z广的固定相是硅胶基质的键合填料。由于氢键、离子、偶极作用，不经过改性失活的硅胶适用于非极性化合物的分析，对于极性物质不太适用。而将一些极性稍弱的基团键合到硅胶上，形成硅胶基质的键合填料则大大增加了填料的适用范围。在硅胶的表面键合上基团，像-OH、-CN、-NH：-C6Hs、烷基及聚合物等，形成了一类固定相。

三、超临界流体色谱(SFC)的检测系统

超临界流体色谱SFC可采用GC和LC的检测器，通常在低压和常压条件下使用。目前，SFC中Z常用的检测器为紫外(UV)检测器和氢焰离子化检测器(FID)，它们具有灵敏和高选择性的特点。一般地，对于以纯C02为流动相的分离体系可采用FID，尤其在空心管式超临界流体色谱SFC中使用比较多;而对于有谱学特征吸收峰的物质可采用紫外、红外等信息光谱型检测器。超临界流体色谱SFC与质谱联用将物质分离、鉴别结合在一起，成为非常有效的分析手段，另外，荧光检测器、电流检测器、电子捕获检测器、激光散射检测器及火焰光度检测器等都作为检测手段在超临界流体色谱SFC中得到良好应用。

四、分析型超临界流体色谱(SFC)

从20世纪60年代，卟啉异构体、聚苯乙烯的齐聚物、多环芳烃、抗氧剂、染料及环氧树脂、胡萝卜素、氨基酸等在SFC上得到分离。随着色谱技术的进步，超临界流体色谱SFC分析的应用领域逐渐扩大。天然产品、极性药物、食品、添加剂及手性化合物等都在超临界流体色谱SFC中得到了很好的分离，这些工作在文献中都有系统的总结。

用于SFC分析的天然产品种类比较多，如热不稳定的天然脂类、甾类化合物、多元不饱和脂肪酸及其酯、天然色素、氨基酸、糖类等。SFC分离手性化合物成为重要的应用领域。近年来，随着新型手性固定相的出现，关于手性化合物SFC分离的研究迅速增加。

五、制备型超临界流体色谱(SFC)

制备型超临界流体色谱SFC现已应用于食品、医药、生物及石油等多种领域。制备型SFC与分析型SFC的Zda区别在于制备型SFC需要将分离的样品收集起来。因此，色谱系统增加了样品收集装置，相应地增加了复杂的样品进样系统。相对于制备型HPLC而言，制备型SFC的流动相使用量少，无溶剂残留，并且分离速率快。有人将制备型SFC用于高分子低聚物的精细分级，得到分子量均一的组分。近来，模拟移动床式制备型SFC的出现拓宽了SFC的适用范围和生产规模。

六、超临界流体色谱(SFC)在热力学方面的研究

随着色谱技术的成熟，超临界流体色谱SFC不仅作为分析分离工具得到良好应用，而且作为热力学研究的重要手段用于研究超临界流体中溶质的热力学性质。基于色谱热力学的基本关系，从溶质在色谱系统中的保留行为推测溶质在超临界流动相中的溶解度，从而得到溶质在超临界流体中的溶解度。类似地可以得到溶质在超临界流体中的无限稀偏摩尔体积、溶质在流动相和固定相上的分配系数等。

七、展望

超临界流体色谱SFC作为超临界流体技术发展的一个重要分支，在色谱领域得到迅速发展。目前，分析型SFC已出现了商品化仪器，实验室规模的制备型SFC已研制成功，超临界流体色谱SFC在热力学方面的应用研究也引起了广泛的重视。从研究和应用情况来看，SFC尚不能取代已有的GC和LC，只能作为色谱领域中的一种补充手段。由于超临界流体的特殊性，超临界流体色谱SFC在药物分析中的应用将越来越重要，在化合物的分离制备方面也将优于制备型HPLC，而得到重视和应用。