溶剂效应——如何消除色谱峰这个隐形“杀手”？？？

展源 0 2023-07-25

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溶剂效应

峰型问题是液相色谱分析中最常遇见的问题之一，造成峰型异常的原因非常多，今天我们一起来探讨一下因稀释剂与流动相的强度差异所造成的峰型异常的典型“杀手”，也就是我们常说的“溶剂效应”。

什么是溶剂效应？

溶剂效应指稀释剂溶剂强度大于流动相时造成色谱峰变形的现象。如用THF溶解样品，注入流动相为乙腈-水（18:82）的反相系统中，可能会造成峰分叉或拖尾的结果，还会导致保留时间漂移。

表现为液相色谱上较早洗脱的峰前沿或分叉（也有可能表现为肩峰），较晚洗脱的峰则较为正常。也可能全部峰均出现分叉的情况，视溶剂强度而定。

在分析某手性样品时因溶剂效应产生的两个分叉峰

溶剂效应产生的过程

第一阶段：样品刚被注入系统，进入色谱柱后，流动相氛围中的目标物以正常速度被洗脱。因强溶剂洗脱，移动速度快，样品在空间上开始慢慢分裂。

第二阶段：在一定时间内，溶剂氛围中的目标物移动始终快一些，前后两部分距离扩大。但移动快的目标物所处氛围逐渐被流动相稀释(注：因为溶剂和流动相均不保留)，其移动速度会逐渐降至正常流速。直到前面目标物的氛围完全被流动相替代，前后两部分的距离稳定下来。因而，样品溶剂与流动相洗脱强度差距越大，两部分目标物最终的距离拉的越大。

第三阶段：所有目标物在色谱柱中正常移动，但分裂已不可逆转。

经过检测器，同一目标物给出了两个色谱峰。其中进柱前即扩散进入流动相的那部分目标物组成了后面的色谱峰，它的保留时间与目标物的真实保留时间基本吻合。

简单概括，强洗脱溶剂不均衡地参与了目标物的洗脱，使色谱峰保留时间整体提前，而样品在柱前的不充分扩散导致了峰形扭曲。这种影响轻则导致峰展宽，严重时甚至导致峰裂分，给定性定量带来灾难。

产生溶剂效应的原因

溶剂强度

反相色谱系统中溶剂强度的顺序为：

水（最弱）＜甲醇＜乙腈＜乙醇＜四氢呋喃＜丙醇＜二氯甲烷（最强）

正相色谱系统溶剂强度顺序为：

正己烷（最弱）＜醇/正己烷混合＜乙醇＜四氢呋喃

溶解样品的溶剂强度大于该样品出峰时流动相强度，样品溶剂可以看成流动相的一部分，一部分样品溶解于溶剂中会被迅速洗脱出色谱柱，而一部分样品溶解于流动相，被流动相洗脱出，这样会造成色谱峰的展宽或者分叉。

进样体积

当进样体积较小时，扩散至流动相中的溶质占大多数，且扩散在很短时间内完成，因此峰形与用流动相直接溶解样品无大差异。随着进样的体积增大，留在溶剂本身里的溶质的量逐渐增大，当进样体积增大到一定数量，留在溶剂里的溶质的量变得不可忽略，在色谱图上就表现为色谱峰的分叉、拖尾等。

溶剂与流动相的兼容性

有时，当我们使用流动相或流动相中的有机相无法直接溶解样品，这时很多小伙伴会选择使用氯仿、甲苯等能溶的溶剂，甚至DMSO这样的“万能溶剂”来溶解样品。这样进样的结果是溶剂与流动相不兼容，溶质难以在流动相中扩散。

又如，在做参比制剂的溶出曲线中，溶媒中经常加入表面活性剂。而带有表面活性剂的溶剂进样后，由于溶质在含有表面活性剂的溶剂中的分配系数与在流动相中的分配系数存在较大差异，就会导致峰形的问题，甚至保留时间的漂移。

电离状态

电离状态的差异主要由溶剂和流动相各自的pH差异引起。我们都知道，在反相体系中，目标化合物的存在状态不同，保留行为会有明显的差异，而存在状态就取决于目标化合物在不同pH体系内的电离状态。若样品在溶剂和流动相中电离状态差异较大，样品溶液在接触流动相的过程中，来不及缓冲至流动相中的电离状态，这个时间如果较长，就容易表现为保留时间发生错位或峰形变形，如下图的案例。