用线性溶剂化能量关系(LSER)表征RP吸附剂

采用线性溶剂化能量关系法对15种基于硅烷NUCLEODUR®和NUCLEOSHELL®的高效液相色谱吸附剂进行了表征。确定了这些相的LSER系数。它们允许讨论分析物和固定相之间的相互作用，特别是在选定的色谱条件下表面修饰的行为。更好地理解这些相互作用可能有助于固定相的选择。

介绍

具有一系列表面修饰和选择性的商用高效液相色谱固定相的数量逐年增加，并允许用户为其分离问题选择最佳相。这需要吸附剂的良好特性。许多关于RP相选择性的研究已经发表[1,2]。一般来说，某些化合物的保留是通过HPLC相的比较来研究的，结果被分配到某些相的性质，如疏水性，空间位阻选择性或偶极相互作用。另一种相表征方法是线性溶剂化能关系方法[3]。根据这种方法，保留因子k '的对数可以用常数c和五种作用力的相加来描述(式1)。

(1) log k ' = c + eE + sS + aA + bB + vV

在这个方程中，大写字母描述了各自的分析物的性质。E为多余的摩尔折射，S为绝对双极性/极化率，A和B为溶质有效氢键酸度和碱度，V为麦高恩特征体积[4]。许多化合物的值可在文献[5]中找到。小写字母表示色谱系统的对应值。如果色谱条件如温度或淋洗液组成保持恒定，这些值只取决于固定相的性质。表1解释了固定相表征的不同系数的意义。用多元线性回归确定了固相的e - v系数，该系数由文献中测定的保留因子和物质参数e - v确定。LSER方法总是比较分析物/固定相和分析物/流动相之间的相互作用。当分析物与固定相的相互作用较强时，系数为正;在负值时，溶质与流动相的相互作用更强。 By using a larger number of test substances, the method is placed on a broader basis compared to other characterisation approaches. For known substance parameters it allows an estimation of the retention factors.

实验

用二氧化硅NUCLEODUR®(孔径110 Å，全孔，表面积340 m²/g，孔体积0.9 mL/g)和NUCLEOSHELL®(孔径90 Å，核壳二氧化硅，比表面积130 m²/g)制备固定相。带有这些吸附剂的不锈钢柱(100毫米× 3毫米ID)在市场上可以买到(machery - nagel，德国)。表面改性的结构如表2所示。
用高效液相色谱(HPLC)级溶剂制备洗脱液。水由超清GP UV UF净化器(Evoqua，德国)制备。各种测试化合物具有试剂级或更高纯度，并从各种商业来源获得。
本研究中使用的HPLC设备是Nexera XR HPLC系统(Shimadzu, Germany)。通过多次注射尿嘧啶溶液来测定空隙体积。所有色谱研究均采用乙腈/水(50:50 v/v)，流速为0.6 mL/min，柱温为40℃。采用二极管阵列检测器(220-300 nm)进行检测。分析物的LSER参数取自文献[5]。表3列出了这里使用的测试物质的值。
利用Excel和扩展名Realstatistics[6]，通过多元线性回归确定吸附剂的LSER系数。

结果与讨论

表4列出了试验物质的保留系数以及多元线性回归确定的固定相LSER系数。R²作为回归的质量度量值在0.984和0.991之间。图1显示了用吸附剂NUCLEODUR®C18重力系数计算的保留率与测量保留率的对数图。理想情况下，这个图应该是一条与原点相交的斜率为1的直线。对于回归线，可以确定斜率为0.98，截距为0.013。回归的R²质量为0,986。这证明了LSER方法很好地描述了被分析物与固定相之间的相互作用。小偏差很可能是由于留存系数和文献值的错误测量。对于其他阶段，已经得到了可比较的图。
图2、3和4显示了LSER系数作为固定相位的函数。截距c主要由母材二氧化硅决定。全孔核dur®的值为-0.1，而核壳二氧化硅核壳的值为-0.4。这种相互作用的普遍减少是由于核壳®较低的表面积。
描述n-电子和p-电子的固定相相互作用的系数e的值显示了c18相a-e的类似数量级。由于取代基体积大，b相的表面覆盖率较低，导致其表面覆盖率较低，而聚合物改性d相的e系数较高。尽管存在双键和孤对电子，极性嵌入相NUCLEODUR®PolarTec (e)在这里表现出不明显的行为。从十八烷基到辛基配体的变化导致核杜尔®C8重力的系数显著下降(f)。有趣的是，相g和h也显示出较低的系数e值，尽管它们携带芳香配体。然而，对于联苯或五氟苯配体，这种相互作用的影响显著增加。基于核壳®的相k - n表现出类似的，尽管不太明显的行为。
所有相的氢键受体性质(系数a)都具有相似的大小(图3)。只有NUCLEODUR®PolarTec (e)显示该系数值较高，这应该是由于配体中嵌入了极性基团。与RP18相相比，C8相f和芳基相g, h, i, m, n和o表现出更大比例的供体性质(系数b)。相比之下，五氟苯基修饰的NUCLEODUR®PFP (j)表现得像RP18相。
作为衡量双极性和极化性的系数s对于RP18相来说自然是很低的(图4)。相b的较低的表面覆盖度，相c的亲水端封和相e的极性基团增加了它们的s值。所有芳基相的s值也都增加了。对于联苯相i和o，在这一系列测量中可以确定最高的值。NUCLEODUR®PFP (j)在这里也显示出相反的行为。
系数v作为衡量疏水性的指标在RP18相中最为显著。它被复盖密度(相b)、亲水端封(相c)、极性基团(相e)和较短的辛基链(相f)所降低。除了NUCLEODUR®PFP (j)外，芳基相的系数v也只显示出很小的值。尽管碳原子数量很大，在选定的条件下，使用LSER模型，NUCLEODUR®p²(i)具有最低的疏水性。

表1:不同LSER系数的描述
LSER系数
c拦截
e相与分析物的n和p个电子的相互作用
s相位的双极性/极化性
相的氢键受体性质
b相的氢键供体性质
v疏水相互作用强度

表2:所研究的固定相的描述

结论

LSER方法可以对HPLC相进行表征。在选定的色谱条件下，保留因子归因于分析物和吸附剂之间的多重相互作用。这提高了对分析物和吸附剂之间相互作用的理解。如果从文献中知道被分析物的LSER参数(E, S, A, B, V)，至少可以估计其保留因子。但是，即使不知道这些参数，对相互作用的理解也有助于选择固定相。

参考文献

1.田中俊等，陈志明等。科学27(1989)721 - 728。
2.H. Engelhardt, M. Jungheim，色谱学29(1990)59 - 68。
3.李志强，李志强，李志强，等。科学通报26(2003)201- 214。
4.M.雷塔，P. W.卡尔，P. C.萨德克，S. C.鲁坦，安纳。化学71(1999)3484 - 3496。
5.C.韦斯特，E.莱斯利尔，J.塞洛格。A 1191(2008) 21 - 39。
6.C. Zaiontz, http://www.real-statistics.com(访问24.4.2019)。