硅胶色谱柱的亲水作用保留机理及其影响因素

亲水作用色谱（HILIC）是替代反相色谱（RPLC）分离强极性及亲水性化合物的另一色谱模式,其分离机理与RPLC有很大不同,具有和RPLC互补的选择性。在HILIC模式中,采用正相色谱（NPLC）中的极性固定相及含高浓度有机溶剂（通常为乙腈）的水溶液为流动相。硅胶是开发最早、研究最为深入及应用最为广泛的HILIC固定相,本文介绍了硅胶色谱柱的HILIC保留机理,详细概述了操作条件如硅胶柱类型、流动相组成及柱温对HILIC分离的影响,并对硅胶填料色谱柱的HILIC模式的发展方向与应用前景进行了展望。     

亲水作用色谱在糖类化合物分析中的应用

糖类化合物的结构和组成分析对于探究糖的结构与功能的关系具有重要作用。亲水作用色谱(HILIC)对糖类等极性化合物具有良好的分离效果。该文介绍了适合糖类分析的常用HILIC柱固定相及其分离机制,论述了强洗脱溶剂比例、流动相p H值、缓冲盐浓度和色谱柱温度对HILIC分离效果的影响,并举例说明了HILIC法在单糖组成、糖胺聚糖二糖组成、寡糖聚合度、糖苷、糖脂、糖醇以及N-/O-糖链分析中的应用。     

亲水作用色谱固定相及其在中药分离中的应用

亲水作用色谱(HILIC)作为一种分离极性化合物的液相色谱模式,近年来越来越受到关注和重视。一方面是因为强极性化合物的分离问题引起了各个研究领域的重视,如药物分析、代谢组学、蛋白质组学等研究领域都不同程度地涉及强极性化合物的分离问题;另一方面是由于HILIC具有流动相组成简单、分离效率较高、与质谱兼容以及反压较低等优势。固定相是HILIC发展和应用的基础,本文主要从固定相分子结构的角度对HILIC固定相的结构特征、保留特性以及应用概况等进行了综述。对传统正相色谱固定相用于HILIC以及专门设计的HILIC固定相进行了介绍,评述了各自的优缺点和应用概况;对近年来HILIC固定相在中药分离中的应用进行了介绍;并对HILIC固定相的发展进行了展望。     

引言

反相液相色谱(RPLC)是当前色谱分离中应用最为广泛的色谱模式,依靠疏水固定相与溶质之间的疏水相互作用实现弱极性和中等极性化合物的高效分离。但是,RPLC 对极性化合物(如寡糖、强极性寡肽、药物等) 的保留很弱,甚至不保留。反相离子对色谱(RPIC)、离子交换色谱(IEC)和正相色谱(NPLC)等可以作为RPLC 的补充,用于极性化合物的分离。然而,它们又各自存在一定的局限性,不能满足当前复杂样品的分离和表征需求。
亲水作用色谱(hydrophilic interaction liquid chromatography, HILIC)作为一种分离极性化合物的液相色谱模式,其概念最早由Alpert 于1990 年提出。HILIC 的主要特征是使用类似于NPLC 的极性固定相和水/有机溶剂(通常是乙腈)作为流动相,其中水是强洗脱溶剂。与NPLC 类似,在HILIC 模式下化合物的保留时间随其极性增强而增加。HILIC越来越受到关注和重视,一方面是因为强极性化合物的分离问题引起了各个研究领域的重视,包括药物分析、食品分析及蛋白质组学等领域都不同程度地涉及极性化合物的分离问题;另一方面是由于HILIC 具有其自身的优势。首先,HILIC 模式对强极性和亲水性化合物具有很好的保留和分离选择性,是解决各类强极性和亲水性化合物分离问题的可靠手段。其次,HILIC 模式使用的流动相体系相对简单,操作方便,而且克服了NPLC 的流动相溶解性差、保留时间对流动相中水含量十分敏感以及质谱兼容性差等问题。此外, HILIC的分离机理与RPLC 完全不同,两者的分离选择性有很好的正交性,适合用于构建HILIC-RPLC 二维色谱系统,是解决复杂样品分离问题的有效手段之一。近十年来,HILIC分离材料、分离原理和分离方法开发等领域均取得了巨大进展,在食品、药品、天然产物、蛋白质组以及代谢组学等分离分析中的应用日益广泛和成熟。     

叠氮基修饰硅胶固定相在亲水模式下的色谱评价及应用（英文）

亲水作用液相色谱(HILIC)近年来引起了越来越多的关注,然而用于亲水液相色谱的固定相种类仍然有限,需要开发更多的固定相和分离分析方法。我们课题组开发和评价了基于硅胶基质的叠氮基固定相。首先,采用核苷作为测试样品对固定相的保留性质进行了评价,结果表明核苷在叠氮基固定相上的保留符合亲水液相色谱的典型特征。其次,比较了亲水模式下流动相中两种缓冲盐(碳酸氢铵和甲酸铵)和酸添加剂对叠氮基固定相糖肽富集选择性的影响。结果表明当流动相中不加缓冲盐并且调成酸性时,糖肽富集选择性更高,在优化富集条件后,从辣根过氧化物酶(HRP)中富集得到9条糖肽信号,所开发的叠氮基固定相具有在HILIC模式下使用的广阔前景。     

基于亲水作用色谱的寡糖色谱分离新进展

亲水作用色谱(HILIC)作为一种分离极性化合物的液相色谱模式,可以作为反相液相色谱的重要补充,解决极性化合物的分离问题。近几年,HILIC研究发展十分迅速,应用领域也不断拓展,其中寡糖分离是HILIC最典型的应用领域。HILIC适合分离强极性和亲水性样品,是寡糖分离的理想色谱模式。基于HILIC的寡糖分离技术发展迅速,本文以近期发表在主要国际刊物的几个工作为典型案例,介绍HILIC用于寡糖色谱分离的若干进展。     

亲水作用色谱及其在环境分析中的应用进展

亲水作用色谱(HILIC)是一种分离极性和亲水性化合物的液相色谱模式,其作为反相液相色谱(RPLC)的重要补充,近年来越来越受到各个领域的关注和重视。这不只是因为强极性化合物的分离问题在各个领域引起了重视,而且因为与RPLC比较,HILIC具有流动相组成黏度低、色谱柱渗透性好、与质谱联用的灵敏度高及反压较低等优势。本文简要概述了HILIC的发展历程、特点及保留机理,重点介绍了HILIC用于环境分析的最新进展,评述了HILIC及RPLC用于污染物分析的优缺点,并指出了HILIC用于环境分析的未来发展趋势。     

亲水作用色谱及其在碱性药物分析中的应用

亲水作用色谱是采用极性固定相、高含量极性有机溶剂-水相缓冲液为流动相的一种分离技术,它能有效地保留反相色谱中保留弱或不保留的强极性碱性药物。本文综述了以未键合硅胶为固定相的亲水作用色谱分离碱性药物的机理、特点及其应用的最新进展。     

反相/亲水/阳离子交换混合模式色谱固定相的制备及在药物分离中的应用

通过巯基-烯点击化学方法,合成了一种新型双配体苯磺酸混合模式固定相(Ph/BS),通过元素分析和13C固体核磁共振进行表征。根据溶质结构和流动相组成不同,该混合模式固定相可提供反相(RP)、亲水(HILIC)和强阳离子交换(SCX)多种作用模式。反相条件下分离苯同系物,体现了较好的亚甲基选择性。使用小分子核苷和碱基对亲水色谱行为进行了评价;溶质的保留因子随流动相中水相含量的变化呈现典型的U型曲线,说明Ph/BS固定相具有RP/HILIC双重保留机理。胺类化合物在该固定相上的保留体现了RP/SCX混合色谱的特征。另外,应用Ph/BS固定相在SCX模式下高效分离了二甲双胍及其杂质,在RP/SCX模式下同时分离了酸性、中性和碱性药物。结果显示,该混合模式固定相在复杂样品的分离分析方面具有潜在的优势。     

亲水相互作用色谱柱串联C18柱高效分析饮品中的胭脂红

建立了亲水相互作用色谱柱(HILIC)串联C18柱的方法,高效分离实际样品中的胭脂红,并对色谱柱的串联顺序以及色谱分离条件进行优化。结果表明:当HILIC柱在前C18柱在后,流动相为乙腈-乙酸铵(5 mmol/L)=91∶9(V/V),流速为0.9 mL/min,柱温为25℃,检测波长为508 nm时,此时胭脂红的分离效果最佳。在最佳的色谱分离条件下,选用两种市售饮品进行实际样品的测定,回收率在81.2%~119%。方法适用于水相样品中的强极性物质的高效分离与分析。     

Retention of opioids and their glucuronides on a combined zwitterion and hydrophilic interaction stationary phase

A stationary phase combining zwitterionic ion chromatography and hydrophilic interaction chromatography (ZIC-HILIC) from SeQuant was evaluated for the chromatography of some opiates and their polar metabolites. The effects of mobile phase constitution on retention and resolution were extensively evaluated. Different aspects of mobile phase constitution such as ion strength and type of buffer, type and amount of organic modifier and pH were examined. The selectivity and retention of the opiates compared to their glucuronides could be substantially altered with small changes of the mobile phase, especially when the type of buffer, i.e., formate or acetate and organic modifier, i.e., acetonitrile or methanol were changed. The retention on the ZIC-HILIC was dominated by hydrophilic interaction chromatography (HILIC) but considerable effects on the selectivity was observed, possibly caused by an ion exchange mechanism due to interactions with the charges on the stationary phase.     

木糖醇和麦芽糖醇型亲水作用色谱固定相的制备及其分离性能的评价

利用-NCO和-OH的加成反应,通过简单的两步反应将木糖醇和麦芽糖醇成功地键合于硅胶表面,制备了两种新型糖醇类亲水作用色谱固定相。流动相中乙腈含量对保留的影响曲线表明,这两种糖醇固定相具有典型的亲水作用色谱固定相性质,对极性和亲水性化合物有很强的保留作用。利用这两种固定相成功分离了水溶性维生素、水杨酸及其类似物、碱基及其相应的核苷和淫羊藿苷类似物等模型混合物,同时糖醇固定相展现了新颖的选择性,特别是相对于线形的木糖醇键合固定相,非线形的麦芽糖醇键合固定相表现出了对糖基的独特保留能力。此外,缓冲盐的pH和浓度对保留的影响表明静电作用在这两种糖醇固定相的保留机理中也发挥着一定的作用。本文所发展的糖醇类固定相具有良好的分离性能,有望在亲水作用色谱分离领域发挥潜在的应用价值。     

Impact of column temperature and mobile phase components on selectivity of hydrophilic interaction chromatography (HILIC)

The retention mechanism and chromatographic behavior for different polar analytes under hydrophilic interaction chromatography (HILIC) conditions have been studied by application of different mobile phases and stationary phases to various analytes at different temperatures. In addition to the commonly accepted mechanism of analyte liquid-liquid partitioning between mobile phase and water-enriched solvent layer which is partially immobilized onto the surface of the stationary phase, hydrogen-bonding, hydrophobic interaction, and ion-exchange interactions may also be involved. The predominant retention mechanism in HILIC separation is not always easily predictable. It can depend not only on the characteristics of the analytes but also on the selection of mobile and stationary phase compositions. The objective of this review is to evaluate the potential application of column temperature and mobile phase composition toward improving HILIC selectivity. The functional groups from analyte structures, stationary phase materials and organic mobile phase solvents will be highlighted.     

糖类化合物亲水作用色谱保留行为评价

以糖类化合物为研究对象,系统评价了其在亲水模式下的色谱保留行为。分别考察了流动相、固定相和缓冲盐等对糖类化合物保留的影响,建立了糖类化合物在亲水模式下的保留方程。结果表明,糖类化合物随着流动相中乙腈比例的降低,保留时间减小;随着缓冲盐浓度的增加,保留时间增加;同时,糖类化合物的保留行为还会受到有机溶剂种类和固定相类型的影响;其保留行为可使用顶替吸附-液相相互作用模型定量描述。将该模型进一步用于实际样品中糖类化合物保留行为的预测,获得了较好的实验结果,预测保留时间与实测保留时间的相对误差小于0.3%。对糖类化合物亲水模式下的保留行为进行了系统的评价和定量描述,该研究结果将有助于糖类化合物亲水作用色谱分离方法的发展。     

羧基甜菜碱型亲水作用色谱柱的制备及性能研究

以甲基丙烯酰氧乙基二甲基乙酸铵(CBMA)为功能单体,利用表面引发原子转移自由基聚合(Surface-initiated atom transfer radical polymerization, SI-ATRP)技术,将CBMA接枝到硅胶表面,得到接枝聚合物CBMA的亲水作用色谱固定相(Silica-CBMA).通过改变SI-ATRP反应体系中单体的浓度,制备了3种不同接枝量的亲水作用色谱固定相.考察了Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离性能以及流动相中pH值、盐浓度、水含量等因素对溶质保留行为的影响.结果表明,在亲水作用色谱模式下,Silica-CBMA固定相对有机酸类化合物的分离是离子交换作用与亲水作用的混合色谱模式.流动相中盐浓度增大,溶质保留减弱,符合离子交换作用特征;固定相和溶质的离子化程度受流动相pH值影响较大,pH值增大,溶质保留增强;而溶质的保留时间随流动相水含量增加而降低则是典型的亲水作用色谱特征.使用自制Silica-CBMA柱,建立了芦丁片中维生素C、芦丁含量的亲水作用色谱测定方法,操作方法简单,为强极性样品的分离测定提供了新方法.     

糖类化合物在两性离子亲水作用色谱柱上的保留行为评价

糖类化合物因其极性强,在反相色谱模式下保留较弱,因此常用亲水作用色谱(HILIC)对其进行分离分析。本文以9种糖类化合物的混合物为研究对象,系统评价了其在Click TE-Cys亲水色谱柱上的保留行为,分别考察了流动相中有机相比例和盐浓度对其保留行为的影响。实验证明:9种糖类化合物按极性由小到大的顺序依次从Click TE-Cys色谱柱上被洗脱下来。随着有机相比例的增加,糖类化合物的保留增强;随着盐浓度的增加,除唾液酸外的糖类化合物的保留增强。用顶替-吸附液相相互作用模型模拟了糖类化合物在HILIC上的保留行为,采用保留方程ln k=a+blnC_B+cC_B描述HILIC的保留规律,对HILIC的保留值进行多元线性回归。结果表明糖类化合物在Click TE-Cys色谱柱上的保留行为符合HILIC的保留规律。     

Sulfonated cyclofructan 6 based stationary phase for hydrophilic interaction chromatography

A stationary phase composed of silica-bonded sulfonated cyclofructan 6 (SCF6) was synthesized and evaluated for hydrophilic interaction chromatography (HILIC). The separation of a large variety of polar compounds was evaluated on different versions of the stationary phase and compared with the same separations obtained with commercially available HILIC columns. The new columns successfully separate polar and hydrophilic compounds including β blockers, xanthines, salicylic acid related compounds, nucleic acid bases, nucleosides, maltooligosaccharides, water soluble vitamins and amino acids. The separation conditions were optimized by changing the composition and the pH of the mobile phase. The dependence of analyte retention on temperature was studied using van't Hoff plots. The newly synthesized stationary phase showed broad applicability for HILIC mode separations.     

Preparation and application of novel zwitterionic monolithic column for hydrophilic interaction chromatography

A novel zwitterionic hydrophilic porous monolithic stationary phase was prepared based on the thermal‐initiated copolymerization of N,N‐dimethyl‐N‐(3‐methacryl‐amidopropyl)‐N‐(3‐(sulfopropyl)ammonium betaine and ethylene glycol dimethacrylate. A typical hydrophilic separation mechanism was observed at a highly organic mobile phase (ACN >60%) on this optimized zwitterionic hydrophilic interaction chromatography (HILIC) monolithic stationary phase. Good permeability, stability, and column efficiency were observed on the final monolithic column. Additionally, a weak electrostatic interaction for charged analytes was confirmed in analysis of six benzoic acids by studying the influence of mobile phase pH and salt concentration on their retention behaviors on the obtained zwitterionic HILIC monolithic column. The optimized zwitterionic HILIC monolith exhibited good selectivity for a range of polar test analytes.     

Hydrophilic interaction chromatography using amino and silica columns for the determination of polar pharmaceuticals and impurities

Hydrophilic interaction chromatography (HILIC) is described as a useful alternative to reversed-phase chromatography for applications involving polar compounds. In the HILIC mode, an aqueous-organic mobile phase is used with a polar stationary phase to provide normal-phase retention behavior. Silica and amino columns with aqueous-acetonitrile mobile phases offer potential for use in the HILIC mode. An examination of the retention and separation of several pyrimidines, purines, and amides on silica and amino columns from three manufacturers revealed that mobile phases should contain a buffer or acid for pH control to achieve similar and reproducible results among columns from different sources. Amino columns may also be used in an anion-exchange mode, which provides an advantage for some applications. In some cases, silica can provide different selectivity and better separation than an amino column. Example applications include: low-molecular-mass organic acids and amides as impurities in non-polar drug substances, 5-fluorouracil in 5-fluorocytosine, guanine in acyclovir, and different selectivity for polar basic compounds compared to an ion-pairing system.