C18反相色譜柱是液相色譜分析中應用廣泛的色譜柱類型之一,其核心結構為表面鍵合十八烷基(C18)長鏈烷基的硅膠基質。這種非極性固定相與偏極性流動相(如含有機溶劑的水溶液)的組合,使其成為分離非極性及弱極性化合物的理想工具。
其工作原理基于化合物極性差異與固定相的相互作用。非極性分子因與C18鏈的疏水作用更強,在柱中保留時間更長;極性分子則因與固定相作用弱而快速洗脫。通過調節流動相中有機溶劑比例(如乙腈或甲醇)、pH值及柱溫,可精準控制分離選擇性。例如,增加有機相比例可縮短保留時間,適用于快速分析;調節pH值可改善酸性或堿性化合物的峰形。
C18反相色譜柱其技術特點與其固定相結構、基質性能及分離機制密切相關,具體可從以下幾個方面詳細說明:
一、固定相核心特性
鍵合相結構
固定相以硅膠為基質,表面通過化學反應鍵合十八烷基硅烷(C18)基團(即-CH?-(CH?)??-CH?),該基團具有強疏水性,是實現反相分離的核心基礎。
鍵合密度(覆蓋度)是關鍵參數:高鍵合密度可增強疏水性相互作用,提高對非極性化合物的保留能力;低鍵合密度則適用于極性較強的化合物分離,減少殘留硅羥基對極性組分的吸附干擾。
封端處理技術
硅膠基質表面未鍵合C18的游離硅羥基(-Si-OH)可能與樣品中的極性組分(如含氨基、羥基的化合物)發生次級相互作用(如氫鍵、離子交換),導致峰型拖尾。
多數C18柱會進行封端處理(用短鏈硅烷,如三甲基氯硅烷),封閉殘留硅羥基,改善峰型對稱性,尤其對堿性化合物分離效果x著。
二、基質性能與規格參數
硅膠基質特性
粒徑:常見3μm、5μm(分析型),粒徑越小,柱效越高(理論塔板數越多),但柱壓也越高,需儀器具備更高耐壓能力;制備型色譜柱粒徑多為10-20μm。
孔徑:通常為8-12nm,適用于分離分子量小于10,000的小分子化合物;若分析大分子(如多肽),需選擇更大孔徑(如30nm),避免“分子篩效應”影響分離。
純度:高純度硅膠(殘留金屬離子<10ppm)可減少金屬離子與樣品的螯合作用,降低峰拖尾,尤其適合酸性、堿性化合物分析;普通硅膠可能因金屬雜質導致分離穩定性下降。
柱規格
長度:分析型多為150mm、250mm(長柱分離度更高),快速分析常用50mm、100mm短柱;
內徑:常規4.6mm(分析型),微量分析用2.1mm(減少溶劑消耗),制備型則為10-50mm。
三、分離性能特點
分離機制明確
基于“疏水性差異”實現分離:非極性組分與C18固定相作用力強,保留時間長;極性組分與流動相(水/有機溶劑)作用力強,保留時間短,分離邏輯清晰,便于方法開發。
適用范圍極廣
可分離中等極性至非極性化合物,涵蓋大多數有機小分子(如藥物、農藥、食品添加劑、天然產物等),占HPLC分析應用的70%以上。
兼容性強
流動相以水為基礎,可與甲醇、乙腈、四氫呋喃等有機溶劑混合,通過調節比例(等度洗脫)或梯度變化(梯度洗脫)靈活調控分離效果;
可耐受一定范圍的pH值(常規C18柱pH 2-8,耐堿型通過特殊基質處理可擴展至pH 10以上)。
四、使用與維護特性
穩定性較好
在常規反相條件下(中性至弱酸性流動相),C18鍵合相不易水解,使用壽命較長(正常使用可達500-1000次進樣)。
維護要求明確
需避免強酸性(pH<2)或強堿性(pH>8,非耐堿型)流動相長時間沖洗,防止硅膠基質溶解或鍵合相水解;
樣品需過濾(0.22μm濾膜),避免顆粒物堵塞色譜柱;
實驗結束后需用高比例有機溶劑(如80%甲醇/水)沖洗,去除殘留污染物,延長柱壽命。