体积排除色谱编辑

日期:2020-01-09     浏览:426    
0体积排除色谱简介
体积排除色谱(size exclusion chromatography,SEC),是色谱个分离模式中最简单、最单纯的一种类型。在排除色谱中,溶质即待测样品组分,与固定相或填料、流动相之间没有额外的相互作用。只依据分子的体积(流动力学体积)的大小而分离。作为液相色谱技术的一个重要分支,SEC方法最广泛的用途是测定合成聚合物的分子量分布;对于某些大分子样品如蛋白质、核酸等,也是一种很有效的分离纯化手段。SEC方法能简便快速地分离那些样品组分中分子量相差较大的简单混合物。它非常适合于未知样品的初步探索分离,无需进行复杂实验就能获得样品组成分布方面较为全面的概况。
中文名
体积排除色谱
外文名
Size exclusion chromatography
简    称
SEC
适    用
聚合物、某些大分子
优    点
快速,无需梯度洗脱等
缺    点
分辨率和柱容量低
1体积排除色谱定义
体积排除色谱(size exclusion chromatography,SEC)方法,通常是一种对于分子量大于2000的物质按其分子尺寸大小进行分离的技术。作为液相色谱技术的一个重要分支,SEC方法最广泛的用途是测定合成聚合物的分子量分布;对于某些大分子样品如蛋白质、核酸等,也是一种很有效的分离纯化手段。SEC方法能简便快速地分离那些样品组分中分子量相差较大的简单混合物。它非常适合于未知样品的初步探索分离,无需进行复杂实验就能获得样品组成分布方面较为全面的概况。
SEC方法按其淋洗体系通常分为两大类,即水相SEC(也称凝胶过滤色谱)和有机相SEC(也称凝胶渗透色谱)。两种方法的分离原理虽然是相同的,但柱填料及其分离对象和使用技术完全不同。 [1] 
2体积排除色谱发展历史
在文献上,体积排除色谱的名称曾很混乱,这是由于其发展历史及所用分离材料的不同等因素所造成的。
1953年,Porath和Flodin首先用交联葡聚糖凝胶在水溶液中分离水溶性高分子。这种交联葡聚糖凝胶的商品名称,即是后来广为人们所知的Sephadex。由于其突出的优点,立即得到了生化界的承认和广泛的应用。这种分离技术被称为凝胶过滤(gel filltration chromatogr.)。
在水溶液体系中的成功,促使人们去研究非水有机溶剂体系中的凝胶色谱。1964年,Moore以苯乙烯一二乙烯苯共聚物为基质的不同孔径的有机高分子凝胶,解决了分子量几千至几百万的合成高分子的体积排除色谱分离问题。在分离高分子分级与分子量测定领域内,被称之为凝胶渗透色谱(gel permeation chromatogr.)。1965年Waters公司的专用凝胶色谱仪问世(GPC 200)。以后的几年中,从理论到仪器乃至应用等各个方面,凝胶色谱得到了快速发展并日臻完善,成为高效液相色谱家族中重要的一员。
关于名称,20世纪70年代时曾统一为凝胶色谱(gel chromatography)。但是,体积排阻色谱这一名称似乎能更确切地反映其分离过程的本质。因此,以称其为体积排阻色谱为宜。不过,SEC主要的应用领域是生化分离和高分子科学,前者仍习惯地将其称之为凝胶过滤色谱,而后者,更习惯地沿用凝胶渗透色谱的名称。 
3体积排除色谱优点
与其他几种色谱分离模式相比,体积排阻色谱具有几个突出的优点:
(1)出峰迅速,任何组分的保留体积均在K和%之间;
(2)溶质与固定相(填料)和流动相无相互作用,毋需梯度淋洗;
(3)分离时不会滞留杂质或残留物在柱上,故柱寿命长;
(4)对于大分子,可以测定分子量及分子量分布;
(5)对于生物大分子,有很高的活性回收率;
(6)柱负载较大,利于制备分离。 
4体积排除色谱缺点
作为一种分离方法,它也有本身难以克服的缺点。即,与其他色谱模式相比,体积排除色谱的分辨率及峰容量均相对较低。 
5体积排除色谱分离机理
体积排除色谱的分离,是在装填有多孔性材料的色谱柱中进行的。多孔材料的孔有大有小。孔径,有其“孔径分布”。当流动相携带分子量不同的溶质进入色谱柱后,溶质会因浓度差而渗入或扩散进入填料的孔中。也就是说,溶质在两相中的运动的动力是浓度梯度。但是,分子体积的大小,造成了在孔中扩散路径的差异。形象地说,填料颗粒上的孔有大有小,但对于溶剂分子来说,它们是足够大的,可以允许它们自由地扩散、进出。不过,对于体积大的分子来说,它们只能进入尺寸大于该分子的孔,对于比颗粒上的孔还要大的分子,它只能从孔旁流过。换句话说,分子量或分子尺寸较小的溶质,能占有更多的孔体积。这样,分子体积不同的混合物一齐进入柱端时,经过淋洗、扩散,总是体积大的分子先流出柱子,分子量小的(即体积小)分子滞后流出。 [1] 
6体积排除色谱填料与色谱指标
在SEC方法中,柱填料的性质必须与溶质和淋洗体系相匹配。欲分离的高分子样品可能是油溶性的,也可能是水溶性的,前者只能在有机相体系中分离,后者只能在水相体系中分离,填料必须能被淋洗剂所浸润。SEC方法要求填料与试样尽可能不发生任何基团之间的相互作用,即在色谱过程中应尽可能避免非空间排除效应(如吸附、离子交换、分配等相互作用)的影响,而是完全按照分子尺寸大小进行分离。填料的多孔结构是SEC方法赖以建立的基础。有关填料的孔结构参数(如孔度、孔径、孔径分布以及孔结构形态等)对于SEC技术来说尤为重要。
一种高效的SEC填料,它的化学结构应当能够很好地适应欲分离对象和淋洗体系,并能有效地避免非空间排除现象的发生;它的物理结构除了具备均匀而合适的颗粒度外,还需要有光洁的表面(包括孔壁表面)、规整而通畅的孔结构形态、较大的孑L度以及适当的孔径大小与分布。
SEC填料的色谱表征,除了前面所述的柱效、选择性、分离度、穿透性等参数以外,还需满足如下三项色谱指标要求。 
7体积排除色谱参考资料

1.  刘国诠,余兆楼.色谱柱技术:化学工业出版社,2001:218
2.   中国化学学会高分子委员会.1989年高分子学术论文报告会 预印集 第一册:“高分子学术论文报告会”筹备委员会,1989:22
3.  刘国诠,余兆楼.色谱柱技术(第2版):化学工业出版社,2006:235
 
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