學習重點 逆相層析是「固定相極性低、移動相極性高」。親脂性越強的分析物通常滯留越久,極性越大則越早沖提。 要能對應名稱:C18=ODS=octadecyl(n-octadecyl)silane-bonded silica;C8=octyl silane-bonded silica。另須比較 CN、NH2、diol、phenyl 等鍵結基的作用力。 要能判斷有機溶劑比例、移動相極性、溫度與加酸對滯留因子 k′ 的影響,以及逆相梯度的方向。 要能由碳鏈長度、羥基、醚化、酯化與胺基取代等結構差異,推估沖提順序。 要能區分固定相評估參數 kPB、αCH2、αT/O、αC/P 的意義,不可當成「越大,極性物越滯留」的通則。 核心觀念 一、逆相層析的基本配置與滯留原理 逆相 HPLC 的固定相極性低於移動相。固定相通常是表面鍵結烷基的矽膠,移動相則為水或緩衝液,搭配甲醇、乙腈等有機溶劑。分析物在兩相之間分配;在其他條件相近時,越親脂、越疏水的化合物越容易留在疏水固定相上,滯留時間越長。極性較大的化合物滯留時間較短,會先被沖提出來。 滯留因子又稱容量因子,常寫作 k 或 k′=(tR-t0)/t0。tR 為分析物滯留時間,t0 為未滯留物通過管柱的時間。同一條件下,k′ 越大表示滯留越強。 二、固定相名稱、碳鏈與官能基 固定相名稱與結構重點主要判斷方向 C18/ODS十八烷基矽烷鍵結矽膠:octadecyl silane-bonded silica particles;修飾基團為 n-octadecyl最常用的逆相固定相,疏水作用最強,可分析小分子、胜肽與蛋白質等。 C8辛基矽烷鍵結矽膠:octyl silane-bonded silica particles碳鏈比 C18 短,疏水性較弱。相同條件下,低極性分析物的滯留通常較短。 Cyano/CN氰丙基鍵結矽膠(cyanopropyl silica)中度極性,可提供偶極-偶極作用。 Amino/NH2胺丙基鍵結矽膠(aminopropyl silica)中度極性,可用於界面活性劑等分析。 Diol二醇基鍵結矽膠極性較高,可形成氫鍵;對低極性物的疏水滯留弱。 Phenyl苯基鍵結矽膠提供芳香環 π–π 相關選擇性,與 C8、C18 不同。 Silica未修飾的裸矽膠表面為極性矽醇基,屬正相固定相,不是逆相填充劑。 以相同移動相分析低極性檢品時,滯留強弱大致為 C18>C8>cyano、diol,因此 C18 滯留最長。碳鏈越短,疏水作用越弱,滯留應較短;「C8 碳鏈較短,所以滯留時間一定比較長」是錯誤敘述。 要區分矽膠基材與裸矽膠。逆相填充劑以矽膠為基材,但表面已鍵結疏水基。「矽膠為常用之充填劑」描述的是正相層析,不是逆相。巨孔樹脂也不是逆相 HPLC 靜相的標準描述。 三、移動相與溫度如何改變滯留 有機溶劑比例↑(移動相極性↓):沖提力增強,k′ 降低,滯留時間縮短。 水比例↑(移動相極性↑):疏水分析物更傾向留在固定相,滯留時間變長。所以「動相極性增加,檢品滯留時間縮短」是錯的。 梯度沖提:由高水比例開始,逐步提高有機溶劑比例。也就是移動相極性由高到低,不是由低到高。 溫度↑:分析物在固定相的分配減少,移動相黏度也下降,k′ 通常降低。 加入少量酸(如 0.1% 乙酸):只影響可離子化的分析物。甲苯、丙基苯、戊基苯等中性烷基苯的 k′ 幾乎不變。 四、由結構判斷沖提順序 同系物看碳鏈:烷基側鏈越長越疏水。在 C18 與甲醇/水系統中,滯留時間由長至短為戊基苯(amylbenzene)>丙基苯(propylbenzene)>甲苯(toluene)。順序寫反就是錯誤選項。 嗎啡類看取代基:在 ODS、pH 8.0 條件下: 3-O-benzylmorphine:3 位酚羥基換成苄基醚,大幅增加疏水性,滯留最長。 Ethylmorphine(3-O-乙基)與 codeine(3-O-甲基):酚羥基被醚化,比 morphine 更親脂;乙基又比甲基更疏水。 Morphine:帶有游離酚羥基,極性較高。 Normorphine:在 morphine 的基礎上再去掉 N-甲基,成為二級胺,多了可形成氫鍵的 N–H,極性最大,滯留最短。 大致順序(長→短):3-O-benzylmorphine>ethylmorphine>codeine>morphine>normorphine。 類固醇看羥基與酯化:游離羥基會增加極性;羥基被酯化後,疏水性增加,滯留變長。Betamethasone 本身沒有酯化,極性最高,最早沖出。valerate(戊酸酯)與 dipropionate(雙丙酸酯)等酯類則滯留較久。17-valerate 與 21-valerate 分子式相同,但酯化位置不同,滯留也不同。以 C18、甲醇/水(75:25)沖提該組五個皮質類固醇時,滯留時間排第 3 位的是 betamethasone 17-valerate。 蛋白質看親脂性:在一般逆相梯度條件下,親脂性越強,需要越高的有機溶劑比例才會被沖出,滯留越久。題目已給親脂性排序時,最親脂者滯留最長,不要改用分子量判斷。 五、固定相特性參數(Tanaka 評估法) 參數意義 kPB戊基苯的滯留因子,反映固定相的疏水滯留能力(與碳含量、表面積有關) αCH2疏水選擇性:辨別相差一個 CH2 的同系物的能力 αT/O形狀(立體)選擇性:辨別平面與非平面分子的能力 αC/P氫鍵能力:反映固定相(殘餘矽醇基)與分析物的氫鍵作用 這些參數是比較不同管柱特性用的指標,各自使用特定探針測定。不能推論成「某參數越大,所有極性檢品的滯留時間就越長」。極性分析物的滯留還受離子化、殘餘矽醇基與移動相組成影響,這類敘述不宜當成通則背誦。 常考陷阱 octyl 與 octadecyl 看反:octyl=C8,octadecyl=C18=ODS。phenyl 與 silica 都不是 C8 或 C18。 「碳鏈較短,滯留一定較長」:方向相反。碳鏈短,疏水作用弱,滯留較短。 「動相極性增加,滯留縮短」:逆相中水越多(極性越高),疏水物滯留越長。 「固定相為高極性」、「動相為非極性」、「矽膠為常用充填劑」:這些都是正相層析的描述。 「梯度由低極性到高極性」:逆相梯度是有機溶劑逐漸增加,極性由高到低。 同系物順序寫反:碳鏈越長滯留越久,所以 amylbenzene 最晚,toluene 最早。 加酸一定改變滯留:中性烷基苯幾乎不受影響,先看分析物能否離子化。 只看分子大小:normorphine 少一個甲基且多一個 N–H,極性最大,最早沖出。羥基被醚化或酯化則會延長滯留。 把 kPB、αCH2 等參數當成極性物的滯留強度:它們是管柱特性指標,不是通則。 記憶口訣 「逆相靜不極、水多留更久;有機一加就快走。」 「十八 ODS 最常用,辛基 octyl 只有八。」 「長鏈、苄基、酯化留得久;去甲、游離羥基跑第一。」