膠柱

未鍵合硅膠仍然是HILIC中廣泛使用的固定相，尤其是在生物分析領(lǐng)域。由于HILIC流動相中水相含量較高，在NPLC中硅膠色譜柱所引起的溶質(zhì)不可逆吸附及保留重現(xiàn)性差等問題在HILIC中并不是難題。用于HILIC的硅膠柱使用有機溶劑(如水及乙腈)填充及儲存，而不是正相溶劑。研究發(fā)現(xiàn)，不同的A型硅膠柱性能存在較大差異，這可能是因為A型硅膠純度低，金屬雜質(zhì)的含量不同且含量較高；而B型硅膠柱的色譜性能相似，如McCalley比較了幾種不同酸性、堿性及中性化合物在3種不同B型硅膠柱上的分離情況，發(fā)現(xiàn)所考察化合物在3種色譜柱上的保留時間及分離選擇性均相似。此外，Heaton及其合作者還發(fā)現(xiàn)B型硅膠與C型硅膠也具有非常相似的保留選擇性。亞乙基橋雜化(BEH)硅膠中約三分之一的表面Si—OH被除去，因此減弱了與si—OH作用的化合物的保留，由于乙基橋鏈的嵌入使得BEH顆粒表面pX。及殘留表面Si—OH的帶電狀態(tài)與經(jīng)典的硅膠表面不同，影其保留性能 。

硅膠填料的制備豐要以硅酸鹽和有機硅氧烷作為前驅(qū)體，使用氫氧化鈉或氫氧化鈉和氨水作為催化劑，因此不可避免地會引入金屬雜質(zhì)(如鈉、鐵、鋁等)．這些金屬雜質(zhì)不僅對硅膠的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性產(chǎn)生顯著影響，而且某些金屬可能成為小的活性中心或催化點，從而導(dǎo)致填料具有催化性質(zhì)和非特異性吸附特性．另外，利用二氧化硅水溶膠制備多孔色譜硅膠時，如果二氧化硅水溶膠中含有較多鈉離子雜質(zhì)時，在高溫焙燒過程中鈉離子與二氧化硅的玻璃化會導(dǎo)致硅膠孔結(jié)構(gòu)發(fā)牛塌陷和阻塞。楊俊佼等 在氨水和氨氣催化下使單晶硅粉水解，合成了單分散、高純的納米二氧化硅水溶膠；再利用聚合誘導(dǎo)膠體凝聚法(PICA)制備單分散脲醛二氧化硅復(fù)合微球，經(jīng)過高溫煅燒后得到球形硅膠色譜柱填料．通過電感耦合等離子一質(zhì)譜(ICP—MS)、電子顯微鏡和BET比表面積測試等手段對球形硅膠的純度、粒徑分布及比表面積進行了表征，并通過色譜分離對硅膠填料的性能進行了評價。實驗結(jié)果表明，該方法合成的色譜柱填料具有純度高、粒徑分布均勻、機械強度高及分離能力強等優(yōu)點。

硅膠柱硅膠

硅膠在色譜技術(shù)中應(yīng)用最廣，其在效率、硬度及性能方面均優(yōu)于其他填料。硅膠填料分為A，B及C3種類型。A型硅膠為最早的通用型色譜填料，通常被金屬污染，不適用于親水作用色譜（HILIC）；B型硅膠為球形顆粒，金屬雜質(zhì)含量低，在中性到高pH(至少pH 9)范圍內(nèi)相對穩(wěn)定；C型硅膠為“氫化硅膠”，與經(jīng)典的硅膠在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面有很大不同，經(jīng)典硅膠表面主要為極性硅醇基(Si—OH)，而C型硅膠表面主要為硅一氫(Si—H)基團，用“含水正相”(aqueous normal phase，ANP)描述在此類硅膠相上的分離，與“經(jīng)典的”HILIC分離區(qū)別，然而ANP通常被認為是替代HILIC的另一名詞。C型硅膠極性較低，對水的吸附少，不僅改善了保留的重現(xiàn)性，而且為HILIC中弱極性化合物的分離提供了新的選擇性。除了這些最初主要用于非水流動相中的硅膠外，其他專門用于水有機流動相的硅膠材料具有較少的表面硅醇基，如Atlantis HIUC Silica，是當前HILIC應(yīng)用中最常用的固定相。也有核一殼表面多孔顆粒(Halo)及未衍生的亞乙基橋雜化(BEH)顆粒用于HILIC分離的報道。商品化的硅膠填料在純度上有所不同，取決于制備技術(shù)。因此，不同廠家的硅膠柱在保留性能、柱效及峰形上有很大差異，但具有相似的選擇性。

硅膠表面含有Si—OH和硅氧烷(Si—O—Si)兩種基團。Si—OH為強吸附點，而Si一0一Si具有疏水性。盡管HILIC概念于1990年提出，但早在20世紀80年代，這種以未鍵合硅膠為色 柱，采用反相流動相的色譜模式已用于堿性化合物的分離，并提出該色譜模式下堿性化合物在硅膠柱上的保留存在離子交換機理。以未鍵合硅膠為色譜柱的HILIC中分析物保留主要受兩種作用控制，(1)固定相表面富水層與疏水性更強的流動相之間的分配作用，(2)與固定相上薄層水之間的氫鍵作用 。

硅膠柱分離機理

HILIC的分離機理仍存在著爭議，普遍認為，在水有機流動相中，溶質(zhì)在硅膠柱上的HILIC保留機理較復(fù)雜，包括分配作用、離子交換、氫鍵作用和靜電作用，甚至包括在低有機溶劑濃度時與Si—O—Si疏水作用的反相保留。后來一些學(xué)者也證實了HILIC模式下堿性化合物在硅膠柱上的復(fù)雜保留機理?？偟膩碚f，HILIC保留機理主要取決于分析物的 質(zhì)、流動相組成及色譜柱特性，這種復(fù)雜機理會導(dǎo)致相同固定相對不同溶質(zhì)的保留表現(xiàn)出較大差異。

當前，HILIC保留機理仍是色譜界的研究熱點。一些作者通過考察不同性質(zhì)化合物在不同HILIC色譜柱上的保留行為，進一步揭示及確證HILIC保留機理。如McCalley考察了中性、強酸性及強堿性化合物在硅膠、酰胺柱、二醇基柱及兩性離子柱上的保留行為，實驗數(shù)據(jù)證實HILIC機理非常復(fù)雜，包括分配、吸附、離子作用及疏水作用。當水含量較高時，對于大多數(shù)極性溶質(zhì)常觀察到logk與水相體積分數(shù)之間呈線性關(guān)系，但Jin及其合作者考察了核苷在6種不同極性固定相包3種硅膠柱(Atlantis HILIC silica，Venusil HILIC及BEH HILIC)及3種合成固定相上保留隨流動相中水含量的變化，腺苷無論用分配模型還是吸附模型在6根色譜柱上都不存在線性關(guān)系。他們提出了HILIC中描述極性溶質(zhì)保留行為的新方程式：

Ink=a blnC_B cC_B

式中C_B為流動相中水相體積分數(shù)。常數(shù)口與溶質(zhì)的分子體積相關(guān)，b與溶質(zhì)一固定相作用有關(guān)，c與溶質(zhì)及溶劑之間作用能有關(guān)。該模型說明了HIHC中溶質(zhì)保留是一個復(fù)雜工程，不完全是受一種機理控制(如分配或吸附)，以哪一種機理為主則取決于溶質(zhì)的性質(zhì)、極性固定相性質(zhì)及流動相組成 。