高速凝胶色谱

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高速凝胶色谱

凝胶没有足够的篇幅列出可用于GPC的全部柱填充物的资料，也无法将可以评价其性能的各种参数列出。这类材料的目录单还在继续增长;现代液相色谱(即高压技术)原理的应用，已经在生产比早期产品颗粒尺寸小得多的新型多孔材料方面起到了相当大的刺激作用。对于市场供应的各种凝胶特性已有广泛的评述[1、33]为了便于说明，在此仅叙述某些可以得到的多孔材料，而略去某些商品，以及排列这些商品的次序都没有什么意义;也不在此推荐什么产品。

虽然很希望在GPC中遵从基本条件0<Kd<1，但仔细注意重要的色谱因子如柱的设计和凝胶的选择，仍不是总能实现这一条件。虽曾报导过偶然会发生不可逆的溶质-凝胶相互作用而导致溶质在柱上的损失，但可逆的溶质-凝胶相互作用导致的ka>1却相当多见; Williams 曾讨论过这一课题[79]。这种相互作用的三个主要原因是凝胶中存在荷电的基团:凝胶和溶质间特定的相互作用，以及凝胶与低分子量的芳香族和杂环化合物及扩展的共平面oT一电子体系的相互作用。羟基化合物 也常常参与这类作用[2];文献中报导的例子已有综述[80、81]。

交联葡聚糖凝胶。1959年开始描述[36]，是第一种商品干凝胶。它是一种带有1，3-侧链键合的、a-1, 6葡聚糖，得自肠膜状明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides )对蔗糖的发酵作用。用乙醇沉淀可得到不同分子量的级分。取适当的级分在非水介质中进行乳化并以表氯醇处理，这在原来的葡聚糖链之间产生甘油基交联。交联度可受控制;交联度愈高，所得凝胶的微孔就愈小。市售有8种不同孔径(Sephadex G10-G200 )的葡聚糖凝胶( Pharmacia有限公司)可用于含水体系。Phar macia还提供一种羟丙基衔生物(LH20)用于水或非水系统; Sepha-dex LH20的羟基脂环衔生物，是氧撑胆甾烷与氧撑硼烷在BF;催化的反应中制备得到，-已成功地用于最近的甾体化合物研究中[82、83]。

聚丙烯酰胺凝胶。1962年 开始记述[84、85]。在过硫酸铵和β-二甲基氨基丙睛存在下，丙烯酰胺与N ,N'-亚甲基双丙烯酰胺共聚合而形成凝胶，其微孔的大小取决于反应物的相对比例。这些凝胶已有商品，如Bio Get P系列(Bio- RadLaboratories);共有10种不同的孔径(P2-P300 )，它们包括的分 子量范围为在水溶液中从1800到40000道尔顿。每种孔径的颗粒大小在37微米以上有4种不同粒径;这些凝胶的特性和色谱行为，在制造厂商的文献中有充分的描述[75]。

硅胶凝胶类。1962年开始使用[86]，1968 年有进一步的发展[87]。聚甲基丙烯酸酯凝胶类在1964年，纤维素凝胶类在1967年开始有叙述[89]。这些凝胶以及其它只受到有限使用的合成凝胶的特性和应用曾有综述[33]。

琼脂糖凝胶类。随着Fried man早期对琼脂类的多孔特性的辨认[35],Polson使用了琼脂凝胶类[90]和交联的琼脂制剂[91]。在1956年证明琼脂与淀粉相似，包含有琼脂糖和琼脂果胶两种组分[92]之后，所有较新的发展均涉及不荷电的线形组分琼脂糖，

Laurent发现琼脂糖凝胶是直径5纤米的长形纤维随机地由氢键组成的三度空间网络93。琼脂糖凝胶有几种商品;最有名的是Sepharose系列(Phamacia Ltd.)和Bio-Gel A系列( Bio-Rad Laboratories)，后者提供6种微孔大小，A-0.5到A-150。这些凝胶类可在水体系中1×10³-1.5×10³道尔顿的范围内完成分级分离。琼脂糖-聚丙烯酰胺凝胶类。首次叙述是在1966年[94、95],引起兴趣则在1969年1现在可得到4种类型是Ultragel(LKB仪器有限公司)，这些包括在水体系中的分级分离范围从6000~1×10³³道尔顿。

聚乙烯型凝胶类。聚乙烯醇凝胶类的研究开始于1968年[97];Heitz和Platt制备了醋酸乙烯酯与已二酸二乙烯酯的交联共聚物等[98]，当共聚合时加入惰性稀释剂，获得的微孔就适用于高分子量的分子种类。Merck配制的聚醋酸乙烯酯凝胶类EM-Gel或Merck-O-Gel Type OR,现已有市售(Waters Associa-tes),有几种孔径，包括的分级 分离范围在极性有机溶剂体系中约从300到1×10³³道尔顿。

聚苯乙烯凝胶类。与二乙烯基苯的交联首次描述于1960年[59]，但直到1964年才被研究利用[100、101];现在它们已广泛地用于非水体系。刚性的苯乙烯-二乙烯基苯交联共聚物凝胶类的市场供应品种有Poragel Type A(用于小分子)和Styragel(Waters Associates),还有Bio Beads S( Bio-Rad Labora 一tories)。这些凝胶用于分级分离的范围为100到5×10³³道尔顿。

用于水体系的部分磺化聚苯乙烯微珠的市售品种有Aqua-pak A440( Waeers Associates )和Bio Beads SM( Bio-Rad Laboratories )。

从产品uStyragel (Waters Associates) 可清楚地看到现代高压液相色谱最新发展的效果，这种凝胶可以非常细和粒度分布很窄的颗粒预填充柱的形式买到。这些柱子用于非水的高压系统(高达41兆牛顿/米²，6000磅/英寸²)时，给出很高的分辨能力和非常快速的分离。

另一种发展用于压力高达21兆牛顿/米²(3000磅/英寸²)泵体系的多孔的极性有机交联凝胶是Hydrogel( Waters Ass0-ciates)。这种凝胶的三种型号给出的分离范围为100~2×10³³道尔顿，这种凝胶的另一优点是既可用于水体系也可用于各种极性有机溶剂。

高速凝胶色谱最近叙述了高度多孔的10微米硅胶的制备. [115]这些微球给出大的容量因子，高选择性因子，在250毫米柱上的大量理论塔板数，以及在logM和N¹/²之间具有线性关系的标准聚苯乙烯人工混合物的快速分离。作者们指出在GPC中合适填充物的选择仍为主要问题，并指出适宜的填充物应具以下特性: (a)可得到刚性微球以能进行可再现的密集填充; (b)在5~10微米范围内的小颗粒以使峰形的加宽减至最小程度; (C)高孔率的微球以对分级分离给出较大的颗粒内部体积; (d)各种孔径大小分级的填充物以适用于分离分子量范围宽阔的聚合物: (e)化学惰性的表面以防止对溶质的吸附; (f)充分的热稳定性以容许使用高温。

粒度10微米的柱填充物在不同液相色谱方式中的使用，也曾由Vivilecchia等作了研究[115],他们发现10微来载体粒径的μuStyragel,可用来填充GPC柱(300毫米长)给出4000~10000理论塔板，取决于载液速度，这类柱子可在10~15分钟内获得很

多聚合物的分子量分布。

GPC早先的缺点(很长的分析时间，大的溶剂体积，笨重的柱子，为处理不同的样品和溶剂需要各种各样不同的柱填充材料)也已由Telepchak提出了改善的方法并进行了讨论[117]，他还描述了一种高效柱填充材料，称为“Vit-X"的新系列(Perkin-Elmer公司)。这些是刚性高硅胶玻璃，具有窄分布孔径的互连微孔网络，并经选择性地研磨光的按尺寸大小筛分以及钝化的。

Mac Lean也曾使用“Vit- X"作为GPC在非常高速度下的填充物，并与数据处理联机操作[118]。柱系统由4根500X2.6亳米内径的柱组成，含有不同 Vit- X填充物，次序如下: Vit-X328; 1068; 15 330; 和120 120。所用的液相色谱仪有42兆牛顿/米²(6000磅/英寸²)的恒流柱塞泵; 254纤米紫外检测器;样品量，5微升氯仿溶液;流动相，氯仿0.75毫升/分。这样使得以前需要4小时和100~ 300毫升溶剂的分析在15分钟内完成，只要11毫升的溶剂。Mac Lean指出近来为急于加快GPC分离速

度，有许多事情被忽视[118]。流速必须精确，因为分析的时间尺度是分子量的对数函数;在Mac Lean 的仪器中分级分离的分子量范围包括2.3×10³³到4.5×10³²，时间不到60秒，并且绝对保留时间的重现性优于±1秒。为了评价如此快速收集得的数据，就

必须有一个在线的计算机。

随着可用于含水和非水的现代高压GPC体系的10微米干凝胶类(puStyragel, Hydrogel)和10微米气凝胶类(多孔玻璃、多孔硅胶)的商品化，可以清楚地看出Telepchack的主张是正确的[117],即分子大小排阻的科学作为通用分析技术已具有新的重要性，当为一个特定的分离问题选择操作方式时，应给予同等的考虑。笔者认为仍须作出许多改进。

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