色譜理論認為，不同的物質(zhì)之間，只要存在物理、化學或生物學性質(zhì)的差異，就會在不同的物相上具有不同分配系數(shù)，即可在色譜過程中得到分離、分析或測定。如果說，色譜柱是進行色譜分離的主要場所，人們常將其比喻為色譜儀的心臟；那么，色譜填料就是組成心臟的一個個細胞，因此，色譜填料的性質(zhì)決定了色譜柱的性能。

根據(jù)不同的基質(zhì)，色譜填料可分為：有機聚合物填料、無機基質(zhì)填料、有機-無機復合型填料。目前，無機基質(zhì)填料仍牢牢占據(jù)大部分市場，主要包括硅膠、氧化鋁、羥基磷灰石、活性碳等。本文探討的是硅膠基質(zhì)和氧化鋁基質(zhì)的基本特點。

一．硅膠基質(zhì)的基本特點
色譜用硅膠均為人工合成，機械強度高、比表面積大、表面易于修飾和控制，其優(yōu)異的物理、化學和機械特性，使之成為色譜填料中一種不可替代的基質(zhì)。

硅膠表面主要存在著Si-OH和Si-O-Si兩類基團。

Si-OH被認為強吸附位點，在正相色譜中起主要作用，一個表面硅原子一般可帶1-2個羥基；Si-O-Si通常被認為是疏水性的，在正相色譜中對極性溶質(zhì)保留的貢獻極小，其疏水特性使得非極性分子在此位點的保留成為可能�；�于此特點，人們可通過控制硅膠表面的基團——Si-OH或Si-O-Si-R，使硅膠基質(zhì)適用于正、反相色譜模式。

但硅膠基質(zhì)存在部分缺點，如鍵合相硅膠的pH適用性窄，pH>8硅膠易溶解，pH<2鍵合相易水解斷裂。另外，殘余硅羥基和金屬離子等雜質(zhì)的存在易對堿性溶質(zhì)造成不可逆吸附，并易使生物大分子（多肽、蛋白質(zhì)等）產(chǎn)生變性和非特異性吸附，極大地限制了其在生物體系中分離、分析的應用。針對以上情況，可選用氧化鋁作為基質(zhì)材料，與硅膠形成互補。


二．氧化鋁基質(zhì)的基本特點
氧化鋁基質(zhì)的一大特點是結構穩(wěn)定，既可呈酸性，又可呈堿性。其次，鋁元素在自然界含量豐富，僅次于氧元素和硅元素。在實際應用中，色譜用氧化鋁填料主要應用于正相色譜、反相色譜和離子交換色譜。對于一些不飽和化合物，特別是芳香族化合物的保留效果較佳，有時還可用于分離芳烴類異構體。除此之外，氧化鋁基質(zhì)的pH耐受范圍在3-12，可用于分離堿性化合物。以上這些特點使得氧化鋁在某些領域能與硅膠形成良好的互補作用。

如何制備色譜用氧化鋁
通常的做法是利用水合氧化鋁的再沉淀工藝，可制備具有不同化學組分和相組分的氧化鋁，步驟如下：首先將水合氧化鋁溶于酸；再以堿中和，使氫氧化鋁沉淀出來并除去部分雜質(zhì)；最后經(jīng)過不同煅燒工藝，得到具有不同水含量、不同相、不同孔結構的氧化鋁。
用作吸附材料和色譜填料基質(zhì)的氧化鋁主要是γ-氧化鋁，通常呈堿性，將其溶于水pH值可達9，故常被稱為堿性氧化鋁，利用酸中和可得到中性甚至是酸性氧化鋁。

如何對氧化鋁進行表面化學修飾
方法1：鋁羥基反應。如，氧化鋁與二氯亞砜反應，使氧化鋁表面帶取代羥基的氯；再與丁基鋰反應，可生成丁基化的氧化鋁；制得的丁基氧化鋁能在pH值1~12的范圍內(nèi)穩(wěn)定使用，也可在反相模式下有效分離堿性蛋白質(zhì)；這表明該填料對此類生物大分子的非特異性吸附性很小。
方法2：涂敷技術。類似硅膠表面涂敷法，一般是在氧化鋁表面以物理或物理-化學方法涂敷一層高聚物（如：聚苯乙烯-二乙烯基），可得到強疏水性表面。此種材料具有極好的pH值穩(wěn)定性，較強的保留效果；但會在一些溶劑中發(fā)生溶脹而導致柱壓過高。

三．常見的氧化鋁色譜柱及應用
堿性氧化鋁：pH為9~10，常用于分離碳氫化合物，可分離某些色素、甾族化合物、生物堿、醇及其他中性、堿性物質(zhì)。

中性氧化鋁：pH為7.5，適用于醛、酮、醌、某些苷及酸堿溶液中不穩(wěn)定化合物如酯、內(nèi)酯等化合物的分離，應用廣泛。

酸性氧化鋁：pH為4~4.5，適用于天然及合成酸性色素及某些醛、酸的分離。

烷基氧化鋁：目前已有C4、 C8、 C18的烷基氧化鋁，此類反相填料化學性質(zhì)穩(wěn)定，且在堿性介質(zhì)中的穩(wěn)定性優(yōu)于硅膠，能在pH值1~12的范圍內(nèi)穩(wěn)定使用，也可在反相模式下有效分離堿性蛋白質(zhì)。

聚合物型氧化鋁：可得到強疏水性表面，極好的pH值穩(wěn)定性，較強的保留。

四．氧化鋁與硅膠的異同點
相同點：
自然界中硅元素和鋁元素儲量充足，因此，硅膠基質(zhì)和氧化鋁基質(zhì)的開發(fā)和使用成本均相對較低。兩者稍加處理，均能應用于正、反相色譜；均有無機基質(zhì)材料的一些典型特點，如優(yōu)異的物理、化學和機械特性等。

不同點：
氧化鋁基質(zhì)在某些方面能很好的彌補硅膠基質(zhì)的不足之處，如：硅膠基質(zhì)的pH使用范圍窄，而鍵合相氧化鋁基質(zhì)的pH使用范圍為1~12；氧化鋁表面的活性基團很難對堿性物質(zhì)或生物大分子造成不可逆反應，因此，氧化鋁柱可作為分離堿性物質(zhì)或生物大分子的一種選擇。

氧化鋁基質(zhì)的表面活躍基團的密度和孔徑結構都不如硅膠理想，在普適樣品的分離能力上沒有硅膠優(yōu)異，修飾也比較困難，因此，氧化鋁的鍵合相種類遠不及硅膠豐富。相對硅膠，氧化鋁基質(zhì)填料可作為日常分離中一種重要補充。 返回小木蟲查看更多