水性順相クロマトグラフィー

水性順相クロマトグラフィー
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水性順相クロマトグラフィー（ANP）^[1]は、固定相が極性である一方、逆相クロマトグラフィー（RP）と順相クロマトグラフィー（NP）間の移動相組成と極性を伴うクロマトグラフィー技術である。

原理

順相クロマトグラフィーでは、固定相は極性で、移動相は非極性です。逆相クロマトグラフィーではその逆で、固定相は非極性で、移動相は極性です。順相クロマトグラフィーの一般的な固定相は、シリカまたはシアノ官能基とアミノ官能基を持つ有機成分です。逆相クロマトグラフィーでは、アルキル炭化水素が推奨される固定相です。オクタデシル (C18) が最も一般的な固定相ですが、オクチル (C8) とブチル (C4) も一部の用途で使用されます。逆相物質の名称は、炭化水素鎖の長さを表します。

順相クロマトグラフィーでは、最も極性の低い化合物が最初に溶出し、最も極性の高い化合物が最後に溶出します。移動相は、ヘキサンやヘプタンなどの非極性溶媒と、イソプロパノール、酢酸エチル、クロロホルムなどのわずかに極性の高い溶媒を混合したものです。移動相中の極性溶媒の量が増えると、保持力は低下します。逆相クロマトグラフィーでは、最も極性の高い化合物が最初に溶出し、より非極性の化合物が後に溶出します。移動相は通常、水と、メタノール、アセトニトリル、THFなどの混和性の極性修飾有機溶媒の混合物です。移動相中の極性溶媒 (水) の割合が高いほど、保持力は高くなります。順相クロマトグラフィーは、吸着メカニズムによって分子を保持し、有機溶媒に容易に溶解する溶質の分析に使用されます。分離は、アミン、酸、金属錯体などの官能基間の極性の違いとそれらの立体的性質に基づいて達成されますが、逆相クロマトグラフィーでは、通常、非極性の違いによる分離のための分配メカニズムが発生します。

水性順相クロマトグラフィー^[1]では、支持体は「水素化物表面」を持つシリカをベースとしており、これは、順相、逆相、または親水性相互作用クロマトグラフィーのいずれかで使用される他のシリカ支持体材料とは区別されます。クロマトグラフィーに使用されるほとんどのシリカ材料は、主にシラノール(-Si-OH) で構成される表面を持っています。「水素化物表面」では、末端基は主に -Si-H です。水素化物表面は、カルボン酸^[2]および長鎖アルキル基で官能化することもできます。^[2] ANPC の移動相は、バルク溶媒 (メタノールやアセトニトリルなど) としての有機溶媒をベースにしており、極性修飾子として少量の水が含まれています。したがって、移動相は「水性」(水が存在する) と「順相タイプ」(固定相よりも極性が低い) の両方です。したがって、極性溶質 (酸やアミンなど) はより強く保持され、保持に影響を与える能力があり、移動相中の水の量が増えるにつれて保持は低下します。

通常、移動相には有機溶媒が多く含まれており、移動相中の非極性溶媒の量は、最低限必要な保持に達するために少なくとも 60% 以上です。真の ANP 固定相は、溶離液中の水の量のみが変化する逆相モードと順相モードの両方で機能することができます。したがって、100% 水性から純粋な有機まで、連続した溶媒を使用できます。水素化物ベースの固定相では、さまざまな極性化合物に対して ANP 保持が実証されています。最近の調査では、シリカ水素化物材料の水層は非常に薄い (約 0.5 モノレイヤー) のに対し、HILIC 相は 6～8 モノレイヤーになる可能性があることが実証されています。^[1] さらに、水素化物相の表面のかなりの負電荷は、シラノールではなく溶媒からの水酸化物イオンの吸着の結果です。^[2]

特徴

これらの相の興味深い特徴は、ある範囲の移動相組成（有機/水性）にわたって、極性化合物と非極性化合物の両方を保持できることです。極性化合物の保持メカニズムは、シリカ水素化物の表面上の水酸化物層の形成の結果であることが最近示されました。^[3]したがって、正に帯電した分析物は負に帯電した表面に引き付けられ、他の極性分析物は表面上の水酸化物または他の荷電種の置換によって保持される可能性があります。この特性は、表面の水分を多く含む層への分配によって極性の違いによる分離が得られる純粋なHILIC（親水性相互作用クロマトグラフィー）カラムや、非常に限られた二次メカニズムの作動によって溶質の非極性の違いによる分離が得られる純粋なRP固定相と区別されます。

水素化物ベースの相のもう 1 つの重要な特徴は、多くの分析において、塩基などの極性化合物を分析するために高 pH 移動相を使用する必要がないことです。移動相の水性成分には通常、0.1 ～ 0.5% のギ酸または酢酸が含まれており、質量スペクトル分析を含む検出器技術と互換性があります。

参考文献

^ ab Pesek, Joseph J.; Matyska, Maria T.; Boysen, Reinhard I.; Yang, Yuanzhong; Hearn, Milton TW (2013-01-01). 「シリカ水素化物ベースの固定相を使用した水性通常相クロマトグラフィー」 TrAC Trends in Analytical Chemistry 42 : 64–73. doi :10.1016/j.trac.2012.09.016. ISSN 0165-9936.
^ ab Pesek, Joseph J.; Matyska, Maria T.; Prabhakaran, Seema J. (2005). 「アルキンおよびジエンのヒドロシリル化による水素化物表面上の化学結合固定相の合成および特性評価」Journal of Separation Science . 28 (18): 2437–2443. doi :10.1002/jssc.200500249. ISSN 1615-9306. PMID 16405172.

^ Pesek, JJ; Matyska, MT; Prabhakaran, SJ (2005). 「アルキンおよびジエンのヒドロシリル化による水素化物表面上の化学結合固定相の合成および特性評価」Journal of Separation Science . 28 (18): 2437–43. doi :10.1002/jssc.200500249. PMID 16405172.
^ Pesek, JJ; Matyska, MT; Gangakhedkar, S.; Siddiq, R. (2006). 「水素化物表面上のカルボン酸相の合成と HPLC 評価」。Journal of Separation Science . 29 (6): 872–80. doi :10.1002/jssc.200500433. PMID 16830499.
^ Hemström, P.; Irgum, K. (2006). 「親水性相互作用クロマトグラフィー」. Journal of Separation Science . 29 (12): 1784–821. doi :10.1002/jssc.200600199. PMID 16970185.
^ C. クルシング、Y. ノルバチャイ、PJ マリオット、RI ボイセン、MT マティスカ、JJ ペセク、MTW ハーン、J. Phys. Chem B、119 (2015) 3063-3069。
^ J. Soukup、P. Janas、P. Jandera、J. Chromatogr. A、1286 (2013) 111-118

[:0-1] Pesek, Joseph J.; Matyska, Maria T.; Boysen, Reinhard I.; Yang, Yuanzhong; Hearn, Milton TW (2013-01-01). 「シリカ水素化物ベースの固定相を使用した水性通常相クロマトグラフィー」 TrAC Trends in Analytical Chemistry 42 : 64–73. doi :10.1016/j.trac.2012.09.016. ISSN 0165-9936.

[:1-2] Pesek, Joseph J.; Matyska, Maria T.; Prabhakaran, Seema J. (2005). 「アルキンおよびジエンのヒドロシリル化による水素化物表面上の化学結合固定相の合成および特性評価」Journal of Separation Science . 28 (18): 2437–2443. doi :10.1002/jssc.200500249. ISSN 1615-9306. PMID 16405172.