キャピラリー電気クロマトグラフィー

化学分析において、キャピラリー電気クロマトグラフィー（CEC）は、移動相が電気浸透によってクロマトグラフィーベッドを通過するクロマトグラフィー技術である。^{[1] [2]キャピラリー電気クロマトグラフィーは、}高性能液体クロマトグラフィーとキャピラリー電気泳動という2つの分析技術を組み合わせたものである。キャピラリー電気泳動は、分析対象物で満たされたキャピラリーチューブの両端に高電圧を流すことで、質量電荷比に基づいて分析対象物を分離することを目的としています。高性能液体クロマトグラフィーは、高圧下で固定相で満たされたカラムに分析対象物を通過させることで分析対象物を分離します。分析対象物と固定相および移動相との相互作用により、分析対象物が分離されます。キャピラリー電気クロマトグラフィーでは、HPLC固定相が詰められたキャピラリーに高電圧が加えられます。分離は、溶質の電気泳動移動と分別分配によって達成されます。

キャピラリー電気クロマトグラフィー (CEC) は、HPLC と CE で使用される原理を組み合わせたものです。移動相は、圧力 (HPLC の場合) ではなく電気浸透を使用してクロマトグラフィー ベッドを横切って移動します。電気浸透とは、多孔質材料、キャピラリー チューブ、膜、またはその他の流体導管に印加された電位によって誘発される液体の動きです。電気浸透流は、溶液内の正味可動電荷に対する電界によって誘発されるクーロン力によって発生します。アルカリ条件下では、溶融シリカの表面シラノール基がイオン化され、負に帯電した表面になります。この表面には、比較的固定された正に帯電したイオンの層が近接して存在します。このイオン層はシュテルン層と呼ばれます。二重層の厚さは、次の式で与えられます。

${\displaystyle \delta ={\sqrt {\frac {\epsilon _{r}\epsilon _{0}RT}{2cF^{2}}}}}$

ここで、ε _rは媒体の比誘電率、ε _oは真空の誘電率、Rは気体定数、Tは絶対温度、cはモル濃度、Fはファラデー定数である。

流体に電界が印加されると (通常は入口と出口に配置された電極を介して)、電気二重層の正味電荷は、結果として生じるクーロン力によって移動するように誘導されます。結果として生じる流れは電気浸透流と呼ばれます。CEC では、分析対象物とともに添加された電解質の正イオンが、電界を印加するとカラム充填粒子の電気二重層に蓄積され、陰極に向かって移動し、液体移動相を一緒に引きずります。

毛細管内の液体の線速度uと印加電界の関係は、スモルホフスキー方程式で次のように 表される。

${\displaystyle u=\epsilon _{r}\epsilon _{0}\zeta E\eta }$

ここで、ζはシュテルン層の電位（ゼータ電位）、Eは電界強度、ηは溶媒の 粘度です。

CEC における成分の分離は、固定相と溶質の差動電気泳動移動との間の相互作用に基づいています。

キャピラリー電気クロマトグラフのコンポーネントは、サンプルバイアル、ソースバイアルとデスティネーションバイアル、充填キャピラリー、電極、高電圧電源、検出器、およびデータ出力および処理装置です。ソースバイアル、デスティネーションバイアル、キャピラリーには、水性緩衝液などの電解質が充填されています。キャピラリーには固定相が充填されています。サンプルを導入するには、キャピラリー入口をサンプルの入ったバイアルに配置し、ソースバイアルに戻します (サンプルは、毛細管現象、圧力、またはサイフォンによってキャピラリーに導入されます)。次に、ソースバイアルとデスティネーションバイアルの間に印加され、高電圧電源によって電極に供給される電界によって、分析対象物の移動が開始されます。分析対象物は、電気泳動移動度により移動しながら分離し、キャピラリーの出口端近くで検出されます。検出器の出力は、積分器やコンピュータなどのデータ出力および処理装置に送信されます。データは電気泳動図として表示され、検出器の応答を時間の関数として報告します。分離された化合物は、電気泳動図内で異なる移動時間を持つピークとして表示されます。

移動相をカラムに導入するために圧力を使用しないことにより、いくつかの重要な利点が生まれます。まず、カラム全体の圧力駆動流量は、粒子の直径の 2 乗に直接依存し、カラムの長さに反比例します。これにより、カラムの長さと粒子のサイズが制限されます。粒子のサイズは 3 マイクロメートル未満になることはめったになく、カラムの長さは 25 cm に制限されます。電気駆動流量は、カラムの長さとサイズとは無関係です。移動相をカラムに通すために電気浸透を使用する 2 つ目の利点は、EOF のプラグのような流速プロファイルです。これにより、カラム内の溶質の分散が低減され、カラムの効率が向上します。

• キャピラリー電気泳動
• クロマトグラフィー
• 電気クロマトグラフィー
• 電気泳動
• 高速液体クロマトグラフィー

• Smith, N. 「キャピラリー電気クロマトグラフィー」 参照先: https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/bibliography?docname=AP8508ACECPrimer.pdf
• Bartle, KDキャピラリー電気クロマトグラフィーケンブリッジ王立化学協会発行。ISBN 0-85404-530-9