离子对色谱法- IPC是如何工作的,优势、局限性和应用程序

色谱法的带电分析物通常是具有挑战性的,因为他们没有有效保留在常用的反相柱和洗提的死体积。列上与极地或水静止阶段,峰的形状可能是穷人由于过度的保留。使用带电的离子交换柱固定相分离电荷相反的离子是昂贵的,适合小范围的分析物,分离效率有限。离子对色谱法(IPC)是一个合适的替代色谱的极性或离子物种。

离子对色谱法是什么?

IPC是一个类型的离子色谱法使用的单独的亲水或带电分析物列使用反相或“中性”不带电荷的平稳阶段。它涉及修改的带电极性分析物通过相互作用的离子对试剂添加到流动相。这些试剂分子携带电荷相反的分析物离子与它们能够形成静电债券。分析物和反应物离子之间形成的对像中性,可以分开使用C18或疏水根C8列。IPC用于分离极性有机酸、基地和既以及无机离子。

离子对试剂也被称为离子配对添加剂或hetaerons。因为这些分子有极性头组和疏水烃链,他们像一个soap(图1)。因此,这种技术被称为“soap色谱法”引入了时格兰希尔在1973年。^1,2也被称为离子相互作用色谱法,试剂的离子与固定相的相互作用来调节离子的保留在样品。

图1: 结构的肥皂。

离子对反相色谱法如何其他类型的离子色谱法有何不同?

离子色谱法(IC)大致是指离子的分离,包括三个不同的机制,即离子交换、离子排斥和离子配对。当分离所带来的竞争分析物离子间的相互作用和洗脱液离子电荷相反的网站固定相(图2),色谱法的类型离子交换色谱法(IEX)。

图2: 在IEX分离机制。

不游离的、部分分离,充分分离分析物可以隔开离子排斥色谱法(IEC)也使用带电静止阶段(图3)。流动相表面积累和毛孔内的固定相形成的“闭塞的阶段”。中立的分析物在阻挡强烈保留阶段和洗提的最后一列。略小的部分分离分析物与吸附的交互流动相洗提。完全分离和带电分析物被类似的固定相的带电离子,“唐南膜”,先洗提,完全列孔隙体积。

图3: IEC的分离机制。

离子对反相色谱法进行了非极性“反相”列上通过增加流动相的离子对试剂。例如,三氟乙酸与带正电的肽用于配对,而三烷基胺用于离子与阴离子羧化物或寡核苷酸等。

流动相离子色谱(MPIC)是一个术语通常用于小型无机离子分离的背景下通过IPC,紧随其后的是他们的检测抑制电导测量。这种技术适用于带有局部电荷的分子分析。

离子对色谱法是如何工作和离子对效应的作用是什么?

几毫升的样品溶液注入反相柱。当包含离子对试剂的流动相流经列,分析物离子与离子电荷相反试剂交互,形成中性配合物,可以在非极性固定相分离。分析物的分离控制的离子对试剂,有机修饰符和盐加入流动相。

紫外线(UV)和荧光光谱方法对IPC最常用的检测技术。等技术的使用质谱(MS)和电感耦合等离子体质谱法(icp)³也被报道。电导率测量是一个行之有效的方法检测无机离子的IC但不经常用于IPC。⁴

图4: 离子对反相色谱的仪器。

保留机制

提出了不同的模型来解释观察到IPC机制分离。⁵在离子配对模型也称为划分模型,分析物离子和离子对试剂离子间的相互作用被认为是发生在移动阶段。分析物离子与反离子形成非极性基,可以在疏水性吸附固定相。离子对复杂随后被筛选了通过增加有机改性剂浓度流动相(图5)。

图5: 离子配对模型 IPC分离,离子对复杂流动相的形成。

的离子交换模型也称为吸附模型,包括亲脂性的烷基链的吸附固定相上的离子对试剂分子。免费的极性头组吸附分子作为伪离子交换电荷相反的分析物离子(图6)。

图6: IPC的离子交换模型分离,显示一个分析物离子之间的相互作用和离子对试剂离子吸附固定相。

在离子交互模型也称为静电模型,一个双电层被认为是移动的列是平衡时形成阶段包含离子配对的代理。这些根的非极性烃链绑定到列。极地头组形成一个固定的指控而反离子层流动相离子对试剂的形式电荷相反层。经验分析物离子的静电吸引固定费用和能够穿透双层。库仑相互作用一个分析物分子之间和“带电”层导致明显减少表面的固定相。因此,分子离子配对剂的吸附表面的固定相恢复费用。综上所述,这可以视为两个相反电荷的吸附——的分析物和离子配对代理——固定相。

图7:IPC分离的离子相互作用模型,动态分析物离子间的相互作用,离子对试剂离子和固定相。一)离子对试剂固定相结合。B)分析物离子穿透双层。绑定到C)分析物离子极性头组。D)一个新的离子对试剂分子与固定相吸附在一起。

影响因素的保留

在IPC,几个参数可以被修改来实现所需的分离。让我们考虑一些变量的影响分析物的保留。

• 浓度的离子配对代理——高浓度的离子对试剂在流动相导致过度强烈绑定列的分析物,使其洗脱困难。另一方面,低浓度分析物的不足会导致绑定到列。因此,优化流动相的离子对试剂浓度对IPC是至关重要的。离子对试剂没有影响中性分子的保留,同时减少同样带电分析物的保留和增加相对的带电分析物的保留。通常,他们在流动相浓度之间保持0.5 - 20毫米。
• 选择和有机改性剂的浓度——如甲醇和乙腈化合物添加到流动相化合物的调整保留这些修饰词与离子对试剂和活跃的网站列的分析物。有机修饰符影响中性分子的保留以及吸附的离子对试剂,进而影响带电分析物的保留。他们还减少流动相的极性和帮助疏水离子对试剂溶解。
• 列平衡——列必须充分平衡离子对试剂,以确保其固定相上的吸附。
• 列温度——减少了流动相的粘度在高列温度导致更快的分离。
• 流动相pH值——流动相的pH值必须仔细分析物的控制,以确保)电离离子配对代理,和b)他们的最佳的交互和保留在列。使用电导检测时pH值调整也很重要。
• 流动相添加剂——无机离子,如碳酸盐,已被证明在IPC减少分析物的保留。

离子对的作用效果

当电解质添加溶剂,它们分解成其组成离子和溶剂分子包围。但随着溶剂极性的降低,溶解的离子减少,由于静电吸引,它们之间的相互作用增加。随着离子的大小增加,电荷密度减少,这也会导致较小的溶剂化作用和更大的电荷相反的离子相互作用。电荷的离子越大,越强的电荷相反的离子之间的库仑引力。

离子对试剂烷基长链或芳基组,不像小溶剂化离子电荷密度高。结果,他们可以用电荷相反吸引并对分析物离子。此外,当离子对试剂吸附非极性固定相,溶剂化作用是进一步降低。这使他们形成“紧”或“亲密“离子对分析物分子。这些离子对两者之间没有任何溶剂分子离子。更大的电荷分析物和试剂离子,它们之间较强的债券。

选择一个对你的离子对离子对试剂

离子对试剂的选择也许是最重要的参数在使用IPC。试剂类型,与流动相的浓度和兼容性和探测器,都扮演着重要的角色在分析物的有效分离。以下注意事项,必须考虑在选择离子对试剂为样本进行调查。

• 铵或tetraalkyl铵离子(R₄N⁺)与阴离子用于配对。Alkylsulfates (ROSO₂O^{- - - - - -})和alkylsulfonates (RSO)₃^{- - - - - -})是常用的作为阳离子的分析离子配对代理。
• 烷基链长度的团体,芳基组或烷基取代芳基组构成的亲脂性的部分试剂影响分析物的分离和必须优化在调查之中。
• 亲水性化合物氟化等有机酸,例如,三氟乙酸(组织)、氢氧化铵、氢氧化钠、硼酸、盐酸和高氯的酸作为疏水性阴离子的离子对试剂。
• 试剂必须溶于有机修饰符。

优势、局限性和离子配对的常见问题

虽然离子对色谱法提供了某些优势其他技术如色谱IEX和正常阶段,它受到限制(表1),这些利弊之前必须仔细考虑选择这种模式的分离。

表1:IPC的优点和局限性。

的优势	限制
分析混合物的极性、非极性和离子化合物,难以单独通过其他技术可以通过选择一个合适的离子对试剂和调整其浓度	需要长时间平衡离子对试剂吸附到表面的固定相
IPC能做C18或C8列在最常见的实验室	梯度分析很难IPC作为流动相组成变化可能导致长列平衡
阳离子和阴离子可以分开使用相同的列	离子对试剂不应该吸收波长的紫外和荧光检测进行。吸光的试剂在流动相可引起鬼峰和消极的山峰由于低吸光度的分析物相比,包含离子对试剂的流动相
离子对试剂有助于改善保留峰形状和决议	常用的离子配对代理有限波动有限与质谱仪的兼容性。组织,作为修饰符时,会导致信号抑制质谱仪
降低运行时间和检测极限可以获得的离子对试剂	专门列可能不得不使用IPC试剂时使用

离子对色谱法的应用

IPC已经应用多种分析物的分析,从环境样品、药品和食品生物样品和金属。

环境分析

• 阳离子表面活性剂,如cetyltrimethylammonium离子,阴离子表面活性剂,如线性烷基苯磺酸盐,用于生产洗涤剂、织物软化剂和清洗剂以及化妆品。阳离子和阴离子洗涤剂同时决定在离子对环境水样高效液相色谱法(HPLC)使用di-n-butylammonium离子作为离子配对代理之后,电喷雾质谱检测。⁶
  
• 离子液体曾经被认为是环境安全的替代品,以有机溶剂已被证明是对各种有毒植物、动物和微生物。因此,敏感的检测方法在环境样品开发。基线分离1 -羟乙基- 3 -甲基imidazolium ([HOEtMIm]⁺)和1 -羟丙基- 3 -甲基imidazolium ([HOPrMIm]⁺)阳离子通过使用一个离子对反相C18柱和octanesulfonate钠离子对试剂。该方法已经应用羟基功能化imidazolium的检测离子液体阳离子的河水样品。⁷

制药和食品分析

• 研究安全、疗效和药物的稳定性,分析及其代谢物,通常在生物矩阵。反义寡核苷酸药物及其代谢物分析了离子对反相色谱法结合质谱检测。⁸
  
• 一个简单的、stability-indicating抗精神病药物的高效液相色谱方法,asenapine,开发使用庚烷磺酸离子配对剂和紫外线检测在220海里。这种方法已申请asenapine测定低浓度的平板电脑。⁹
  
• 加工食品是富含碘的的形式碘和碘酸盐离子。QC测试需要确保所需的水平的这些盐存在于消费产品。这些离子分离和反相高效液相色谱在药物发现和饮料用1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate imidazolium离子液体和离子对试剂以及紫外吸收发色团。¹⁰
  
• 作为一个质量控制的离子对色谱法测试电位检测已经被用于检测生物胺含量新鲜番茄、罐头切碎的西红柿和番茄浆。¹¹
  
• Aminopolycarboxylic酸(APCA)使用螯合剂在医药、化妆品和食品污染物去除金属,增加这些产品的货架寿命。离子对高效液相色谱法用于确定APCAs的存在如乙二胺四乙酸(EDTA)小分子药物,通过络合铜。存在另一个APCA diethylenetriaminepentaacetic酸(二乙三胺五醋酸),在一个单克隆抗体是由络合铁和使用四丁基铵离子的离子对试剂。¹²

生物分析

• 来了解生物的作用黑色素的色素真黑素和嗜黑色素,他们获得的羧酸氧化分离和分析使用利乐n-butylammonium溴离子对试剂。¹³
  
• 氨基酸缩合反应进行研究生命的起源。简单的分析方法需要量化这些反应的产品。坎贝尔等人已经开发出一种离子对高效液相色谱法分析甘氨酸及其低聚物(g_n),14残留。¹⁴

金属分析

• 螯合物3重金属——有限公司(II)、铬(III)和镍(II)——2-pyridylazoresorcinol (PAR)分析了在15分钟内使用离子对高效液相色谱法。¹⁵
  
• 放射性镏,陆^177年,用于研究,放射性药物的制造。它是从镱的辐照,Yb^177年,或其化合物分离从父Yb分子紧随其后。离子对反相高效液相色谱法被用来净化^177年从10毫克的neutron-irradiated YB₂O₂目标使用硅胶柱含有极性腈或烷基硅氧烷等静止阶段。¹⁶
  
• 硫代硫酸盐的使用提取黄金矿石。硫代硫酸盐及其降解渗滤液中,金属,复苏后的估计来确定过程的效率。硫酸盐、硫代硫酸盐和连多硫酸盐已经确定在不同的黄金提取解决方案通过反相IPC抑制电导检测。¹⁷

结论

几个色谱模式,比如亲水相互作用色谱法(HILIC)和IEX,和不同类型的静止阶段,如离子交换或极性的,已经使用了带电的分离和可极化的分子。然而,IPC继续被用于分析由于其简单性和可定制性。参数包括离子对试剂的选择,它的浓度、有机修饰符和流动相添加剂可以优化来实现所需的分离。

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