硅胶具有机械强度高、不溶胀和不可压缩性、粒径和孔径可控,且表面富含硅羟基可以键合不同功能基团等优点,使得硅胶成为几乎完l美的色谱填料。但硅胶在pH<2条件下键合相容易脱落,pH>8时硅胶会溶解的缺陷限制了其使用范围并缩短其使用寿命。因此,如何提高硅胶耐酸碱性能一直是色谱填料工作者努力的方向。美国Waters 公司率l先以TEOS和有机硅氧烷为混合硅源,硅胶,在骨架中引入化学稳定性强的有机桥联基团,制得杂化硅胶色谱填料。杂化硅胶色谱填料的出现,UPLC,大大提高了硅胶色谱填料的耐酸碱性,同时使用寿命明显提高,也降低表面硅羟基效应。
用于色谱分离和分析的硅胶色谱填料性能要求高,需要控制其粒径大小、均匀性、形貌、孔径结构、比表面积、纯度及功能基团等众多参数,其中任何一个参数没有控制好,超纯硅胶,都会影响色谱分离性能。另外色谱填料的生产还要保证批次的稳定性和重复性,即使性能再好的产品,如果无法保证批次稳定性,也就无法使用,无法商业化。因此色谱填料的制备,尤其是批量生产技术壁垒高,难度大,只有少数几家公司包括瑞典的Kromasil,日本Daiso,Fuji及AGC具备大规模生产高l性能硅胶色谱填料基球的能力。分析型色谱柱及填料生产厂家比制备的多得多,主要有美国Waters、Agilent、 Phenomenex、Thermo、Supelco和日本YMC、Shodex,资l深堂等多家公司。
从纯硅胶到超纯硅胶再到有机杂化硅胶
早期硅胶以硅酸盐为硅源制得,金属杂质含量较高,属于A型硅胶。金属杂质导致其硅羟基酸性较强,使得极性或碱性化合物色谱峰拖尾及回收率很差。用有机试剂(TEOS,四乙氧基)为原料可以有效控制金属离子含量,多孔核壳结构硅胶,制备超纯B型硅胶,即降低了硅醇基的活性,也消除了化合物在色谱柱上与金属离子产生螯合,避免碱性化合物拖尾。目前用于HPLC硅胶色谱填料基本上都是超纯的B型硅胶。
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