選擇固定液的基本規則

　　在選擇固定液時有幾項最基本的原則可以遵循，利用這些基本原則可以減少試驗量，節約時間和精力。

　　1. 相似相溶原則

　　這一原則是人們研究物質溶解過程時總結出來的規律，即溶質和溶劑在極性、官能團和化學性質等相似時，可以相互溶解。在研究氣相色譜固定液和被分離物質之間的作用時，也應用了這一原理，即被分離物質和固定液的極性、結構、官能團相似時，二者的作用力強，保留時間就長。在分離同類型的混合物時只要他們的沸點有差別，使用和樣品相同類型的固定液就可以得到良好的分離。但是該原則不是在任何情況下都有效的，幾不能不考慮具體情況一概使用“極性混合物用極性固定液進行分離，非極性混合物用非極性固定液進行分離”的規律。例如分離苯和環己烷時使用非極性固定液反而不好，而使用極性固定液就可以把二者分開。一般來說，在同系物或相同官能團的混合物組分在沸點上有差別時，使用相似相溶原則有效。

　　2. 固定液和被分離物分子間的特殊作用力

　　所謂特殊作用力是指除色散以外的幾種作用力，利用固定液和被分離物分子之間的特殊作用力是選擇固定液十分重要的原則。

　　(1) 利用固定液的誘導力

　　如果難分離物質對中，一個是難極化的非極性化合物，而另一個是易極化的非極性化合物，二者沸點又相近，這時候不能利用沸點差別進行分離，而要用極性強的固定液分離它們。強極性固定液可以是易極化的非極性化合物產生誘導力，從而增強它們之間的作用力，是保留時間加長，這樣一來就可以把二者分離開。例如在非極性固定液上苯和環己烷不能分離，而在β，β-氧二丙腈上卻可以十分容易的分離。

　　(2) 利用固定液的氫鍵力

　　氫鍵力在氣相色譜中有著十分重要的作用，利用氫鍵力的差別選擇固定液十分有效。例如二甲胺和三甲胺的分離就是靠氫鍵力的不同，二甲胺為仲胺，在氮原子上留有一個活潑氫原子，有給質子的能力，也就是說二甲胺分子上的氮可以受質子，氮上的氫可以給質子，遇到氫鍵型固定液就有雙重的作用力;而三甲胺分子上的氮沒有氫，只是氮原子可以受質子，它和氫鍵型固定液的作用力不如二甲胺，因而保留時間就低于二甲胺。二甲胺和三甲胺在甘油固定液上可以得到很好的分離。。二甲胺和三甲胺在甘油固定液上可以得到很好的分離。

　　(3) 利用固定液的受質子力

　　有一些固定液，如鄰苯二甲酸二酯類，它們具有受質子能力較強的特點，對于一些給質子力強的化合物有較強的保留能力。如在DNP上氟里昂F23和F13可以分開，而在非極性DC-703固定液上不能分離。

　　(4) 利用固定液的給質子力

　　給質子力強的固定液，容易和受質子的化合物形成氫鍵，例如用QF-1固定液分離沸點相近的甲乙酮和乙醇，由于QF-1和甲乙酮的羰基有很強的作用力，乙醇在甲乙酮之后出峰。

　　(5) 利用形成超分子的固定液

　　超分子化學(supramolecular chemistry)的概念是：“超出單個分子的化學”，“按照需要形狀設計出的分子進行分子間相互作用的化學”。因而超分子化學對研究色譜的分離的機理以及設計特殊選擇性分離介質具有重要的指導意義。分子與分子之間的相互作用，特別是由于主客體分子之間的選擇性很強的相互作用是超分子化學的核心，這一點也正是色譜分離問題的關鍵所在。所以色譜科學和超分子化學存在著密不可分的關系。固定液的選擇可以充分利用它。

　　3. 利用混合固定液

　　在分離三種以上組分的混合物時，常常發現這樣的現象，即在某一種固定液上有一對物質分離不開，而在另一種固定液上這一對物質可以分離，但又有另外一對物質重疊，但是如果把這兩種固定液以某一比例混合起來組成混合固定液，就可以使上述兩個物質對都可以分離開。這就是利用混合固定液的作用。對許多常規固定液來說，它們的保留性能有線性加和性。

　　4. 利用協同效應選擇固定液

　　(1) 什么是協同效應

　　Kuhn于1992年在毛細管電泳中發現了協同效應，他們用18-冠-6-四羧酸和α-環糊精組成的混合手性添加劑，分離度遠大于使用單獨的手性添加劑。在此情況下力格化合物在不同比例的混合固定液上的相對保留值(α)是向上彎曲或向下彎曲的曲線。向上彎曲是正協同效應，向下彎曲是負協同效應。

　　(2) 在氣相色譜中混合固定液的典型協同效應

　　用全戊基β-環糊精(ppβ-CD)與AgNO3(聚乙二醇400作溶劑)組成混合固定液，分離二甲苯異構體，在ppβ-CD為2/3，AgNO3為1/3的混合比例時，二者的α值最大，比在單獨固定液柱上的α值都要大。

　　(3) 產生協同效應的固定液

　　側鏈冠醚聚硅氧烷和環糊精

　　杯環芳烴和環糊精

　　液晶和冠醚

　　環糊精和過渡金屬化合物

　　毛細管色譜柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外還有一類是小的多孔粒子組成的聚合物或沸石(例如氧化鋁、分子篩等)。

　　1. 聚硅氧烷

　　聚硅氧烷由于其用途廣泛、性能穩定性，是目前最常用的固定相。標準的聚硅氧烷是由許多單個的硅氧烷鏈接而成。每個硅原子與兩個功能集團相連，最常見的功能集團為甲基和苯基，此外還有氰丙基和三氟丙基。這些功能集團的類型和數量決定了色譜柱固定相的性質。

　　最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相應的柱子牌號有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。若有其他取代基取代甲基時，該取代基的數量一般由一個百分數來表示。例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集團和95%的甲基集團(“二”是表示每個硅原子包含有兩個特定集團)。相應的柱子牌號有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。如果甲基的百分數沒有表征，則表示它們的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量為50%)。相應的柱子牌號有：HP-50+、BPX-200、DB-17等。

　　2. 聚乙二醇

　　聚乙二醇是另外一類廣泛應用的固定相。有些我們稱之為“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的穩定性、使用溫度范圍都比聚硅氧烷要差一些。聚乙二醇固定相色譜柱的壽命較短，而且容易受溫度和環境(有氧環境等)的影響。但由于它的極性比較強，對極性物質有特殊的分離效能，所以仍是我們常用的固定相之一。

　　為了提高分離效能，還有用pH陽離子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一類用對苯二甲酸改性的聚乙二醇作為固定相的 (DB-FFAP)。這種色譜柱常用于分析分離酸性化合物。另外，我們也用堿性化合物對聚乙二醇固定相改性用來分析分離堿性化合物(CAM)。相應的柱子牌號有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Carbowax-20M，HP-FFAP、 DB FFAP、OV-351等。

　　3. 氣-固固定相

　　氣-固固定相就是在管壁表面粘合很薄一層的小顆粒物質，通常叫做多孔層開口管(PLOT)柱。樣品是通過在氣—固固定相上產生吸附/脫附作用來分離的。它們常用來分離各種氣體及低沸點溶劑。最為常用的PLOT柱固定相有苯乙烯衍生物、氧化鋁和分子篩等。相應的柱子牌號有：HP PLOT Al2O3“S”、HP PLOT Al2O3“KCl”、GS- Al2O3、CP- Al2O3/KCl，HP PLOT Q、HP PLOT U等。

　　4. 鍵合和交聯固定相

　　為了改善柱子的性能，常采用鍵合和交聯的方式。交聯是將多個聚合物鏈單體通過共價鍵進行連接，鍵合是將其再通過共價鍵與管壁表面相連。這樣處理的結果使得固定相的熱穩定性和溶劑穩定性都有較大的提高。所以，鍵合交聯固定相色譜柱可以通過溶劑的浸洗，從而去除柱內的污染物。