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填料背后的故事（中）丨常见的固定相种类

发布：天津博纳艾杰尔科技有限公司

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超过90%的现代HPLC填料是多孔和球形二氧化硅。全孔球形二氧化硅常用的制备方法有：反应→凝胶→老化→洗涤→浸泡→干燥→煅烧。从1970年到1990年，已有50多项关于制备多孔二氧化硅微球的专利。制备方法有四种：硅胶聚集法、两相法、喷雾干燥法、生物胶囊法。硅胶聚集法是最常用的。该方法的原理是将适量的尿素和甲醛加入适当浓度的硅溶胶中，制成混合物。缩聚可以通过搅拌混合物来实现。当反应达到一定程度时，会从溶液中沉积出二氧化硅珠和脲醛树脂的复合球。这些复合球经过煅烧除去有机树脂，然后得到多孔二氧化硅微球。^【1】

常见固定相的种类

RPLC是最常用的液相色谱模式，已广泛应用于制药、生化、环境分析等领域。最受欢迎的色谱柱是十八烷基二氧化硅。C18的流行在一定程度上归因于键合工艺起始材料的早期可用性。得益于这种幸运的巧合，C18对反相色谱过程的应用适应性进一步被发现。无论哪种方式，这两个因素都有助于推动C18成为RP固定相无可争议的冠军。

1.1

传统固定相比如phenomenex的Kinetex核壳系列具有11种固定相：PS C18、Polar C18、EVO C18、XB-C18、C18、C8、Biphenyl、Phenyl-Hexyl、F5、PAH和HILIC，可以分离各种化合物，从极性到疏水性、芳香族和异构体。

1.2

除了固定相种类不同之外，目前单体的硅烷-硅胶的键合方式也是各家硅胶填料最为核心的技术。主要分为四种：单键键合、双键键合、三键键合以及现在越来越多的双齿键合。单键键合有利于提高传质速率，加快色谱柱平衡。但当pH＜2时，会产生键合相的水解，固定相的流失，溶质分子的保留能力下降。使用多键键合的方式（双键键合、三键键合和双齿键合）可以提高固定相在低pH条件下的稳定性。

常见键合形式如下^【2】：

1.3

当然对于硅胶填料，还有相当多的关键技术。比如为了减小硅烷醇基与溶质的相互作用，反相色谱柱的填料通常需要封端，封端形式有（单封尾、双封尾、三封尾、极性封尾等等），封端剂最常见的有TMS等。

1.4

除了选用不同封端的色谱柱去改善峰型之外，面对强极性和强碱性物质，还能在反相固定相的碳链中嵌入极性基团（如脲基、酰胺基、醚基或甲酸酯基），提高对此类物质的选择性，同时极性基团屏蔽了硅胶表面的硅醇基作用，可极大改善峰形，在测定碱性物质时不拖尾。

Synergi Fusion-RP

极性嵌入式C18色谱柱

采用非氮C18极性嵌入色谱柱

样品挑战:

您需要更大程度地分离中等极性且疏水的化合物。

选择性解决方案:

Synergi Fusion-RP可提供均衡的疏水和极性选择性组合，从而使您能够分离极性且疏水的化合物。

Synergi Fusion-RP

USP：L1

LC-MS认证

PH稳定性：1.5-9.0**

粒径：2.5μm、4μm和10μm

固定相：极性嵌入式C18

应用：适用于极性和碱性化合物的均衡保留以及在宽PH范围内疏水性物质的适度保留

优势：对极性和碱性化合物进行分析时仅有很少的MS固定相流失，甚至不会流失

等度条件下pH稳定范围为1.5-10.0

梯度条件下的pH稳定范图为1.5-9

1.5

表面带电修饰的固定相，可以在一根色谱柱上实现两种或多种分离机理，如疏水作用和静电作用，即反相和离子交换作用。此外，表面的微量正电荷在低离子强度的分离体系中与被电离的碱性化合物相互排斥，抑制了碱性化合物和残留硅羟基的离子交换作用，从而获得良好的峰形。

Luna Omega PS C18

Luna Omega PS C18是一种独特的混合模式固定相，提供非常有用的极性和非极性保留能力。PS C18的表面包含正电荷，可通过离子相互作用帮助保留酸性化合物，同时C18配体可提升一般的反相保留能力。这种混合模式选择性可以在具有不同官能团的化合物之间实现更高的分离能力。

填料特性

固定相	粒径 (μm)	孔径 (?)	比表面积 (m2/g)	碳载量 (%)	pH稳定性	背压上限 (bar)	USP色谱柱分类
PS C18	1.6、3、5	100	260	9	1.5-8.5*	1034/ 600**	L1

*梯度条件下的pH稳定性。等度条件下的pH稳定性为1.5-10。

**1.6μm Luna 0mega色谐柱耐压上限为1034bar，3或5μm 耐压上限为600bar。

同为C18，但正电荷更多

Luna Omega PS C18经过Phenomenex的微调和制造，可以提供混合选择性，这在涉及分离极性与非极性的混合物或者只在官能团上存在微小差异的单一化合物时尤为有用。

新型固定相研究

2.1

除了直链烷基、极性修饰、带电基团修饰等常见反相固定相之外，新型固定相仍在大量开发中，比如聚合物改性二氧化硅也被用作HPLC的固定相，通过物理包被或化学键合，包括聚硅烷、聚醚、聚酰胺和多糖在内的聚合物可以很容易地涂覆在二氧化硅上^【1】：

2.2

再比如，HILIC中常用的固定相类型是固定的。在新型HILIC固定相设计方面有相当大的创新，各种极性官能团直接键合的改性硅胶^【3】。

具有极性官能团的烷基键合固定相

2.3

经典的C18键SP在高水流动相中容易塌陷，因此对极性化合物的分离性能相对较差。在二氧化硅表面附近的烷基链上引入极性官能团，得到相应的极性嵌入SPs，可以解决这个问题。与标准烷基键合SP相比，极性嵌入SP可以更优选地保留和分离目标分析物^【4】。

目前，为了解决不断发展的实用分析任务，对寻找各种各样的色谱分离材料的需求愈发迫切。因此，开发具有灵活选择性、优异分离效率以及多种保留机制的新型多模式固定相将是未来研究的热点。应继续开展研究，探索更多有前途的具有多种功能部分的配体，用于制备新型有吸引力的固定相种类。同时，为了满足日益增加的分离纯化需求，越来越多的新型固定相也都走上了商业化生产模式。

参考文献：

1. Qiu, H., Liang, X., Sun, M. et al. Development of silica-based stationary phases for high-performance liquid chromatography. Anal Bioanal Chem 399, 3307–3322 (2011). https://doi.org/10.1007/s00216-010-4611-x

2. Chemically Bonded Stationary Phases In Chromatography

Eli Grushka and Edward J. Kikta Jr.

Analytical Chemistry 1977 49 (12), 1004A-1014A

DOI: 10.1021/ac50020a727

3. Pavel Jandera, Petr Janás, Recent advances in stationary phases and understanding of retention in hydrophilic interaction chromatography. A review,

Analytica Chimica Acta,Volume 967,2017,Pages 12-32,ISSN 0003-2670,

https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.01.060

4. Yan Wu, Ning Zhang, Kaixing Luo, Yanjuan Liu, Zhengwu Bai, Sheng Tang, Recent advances of innovative and high-efficiency stationary phases for chromatographic separations, TrAC Trends in Analytical Chemistry,Volume 153,2022,116647,ISSN 0165-9936,

https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116647.

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