超临界流体研究进展

《超临界流体研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、超临界流体色谱的研究进展摘　要:超临界流体色谱作为气相色谱和液相色谱的有力补充可用于热不稳定和低挥发性物质的分析分离和制备，也可用于超临界流体中分子间相互作用的研究。本文从色谱的流动相、固定相、检测系统及应用几方面综述了超临界流体色谱近年来的研究进展。关键词　超临界流体色谱流动相固定相二氧化碳，超临界流体色谱(supercriticalfluidchromatography，简称SFC)是指以超临界流体为流动相，以固体吸附剂(如硅胶)或键合到载(或毛细管壁)上的高聚物为固定相的色谱。混合物在SFC上的分离机理与气相色谱(GC)及液相色谱(LC)一

2、样，即基于各化合物在两相间的分配系数不同而得到分离。SFC始于20世纪60年代[1]，直到20世纪80年代早期[2]开发成功了空心毛细管柱式SFC，应用于分析领域。由于流动相的使用量很小，因此使得流动相的使用范围得以扩大，甚至一些有毒的、贵重的流体被用作流动相。随着微柱高效液相色(HPLC)的发展，出现了填充柱式SFC[3]。这类色谱采用HPLC普遍使用的柱子和填料，根据流动相的特点，由HPLC改装而成，成功地用于分析某些热敏性、低挥发性、极性化合物。对于填充柱式SFC，其样品的分离和收集被认为优于毛细管GC和HPLC。由于超临界流体的高扩散性和

3、低粘性，使分离速度加快，同时由于密度的变化可直接影响流动相的溶剂化能力，因此可通过改变影响密度的因素(如压力、温度等)较容易地使欲分离物质从流动相中分离出来，收集起来。因此，填充柱式SFC不仅可用于物质的分析，而且在此基础上发展了制备SFC[4]。本文将从以下几方面介绍SFC近年来的研究进展。一、SFC的流动相超临界流体是指温度和压力高于其临界值时的一种物质状态，兼具气体和液体的特点，具有以下性质:(一)其扩散系数高于液体1～2个数量级，这种高扩散性在传质过程中使得SFC流动相的最佳流速是高于LC。因此，达到相同的分离效率，SFC往往比LC快;(

4、二)超临界流体的粘度比液体低2个数量级，故使柱压降在相同的条件下要比LC的降低许多，这也是SFC的分离速度快于LC的一个重要原因;(三)超临界流体的密度与液体相似，为气体的200～500倍，使分子间的作用力增加，从而增强了其溶剂化能力，并且其密度随压力可调，8尤其在临界温度附近，压力的微小变化可引起密度的较大变化。因此，可通过调节压力来实现对不同物质的分离。SFC可用于分离和分析一些GC和LC难以分离分析的物质，尤其在分析分离一些热敏性、低挥发性等化合物方面表现出优越性。尽管氨、二氧化硫、氧化氮及氯氟烃类等物质都曾用作SFC的流动相研究，但应用最

5、广泛的流动相是超临界CO2。这是因为CO2临界温度(31.08℃)接近室温，临界压力(7.38MPa)不太高，可使色谱系统在接近室温和不太高的压力条件下进行操作。另外，CO2无毒、不燃、无化学腐蚀性，因此，以它作为SFC的首选流动相，在食品、医药、生物制品及精细化工产品等的分析分离方面得到了广泛的应用。超临界CO2用作SFC的流动相，其最大的缺点是不能洗脱极性化合物。在多数情况下CO2对结构或分子量相似的物质的分离能力是不足的。为增加其溶剂化能力，往往需要在其中加入少量的极性改性剂。常用的改性剂有甲醇、乙醇、异丙醇和乙腈等，使用最多的是甲醇。这是

6、由于甲醇与CO2形成的二元混合物的临界温度和临界压力不太高，并且甲醇的极性在低碳醇中比较大。对于中等极性的物质，在超临界CO2中加入一定量的极性有机溶剂便可达到理想的分离目的；而对于强极性的化合物仅加入极性改性剂是不够的。为实现对强极性物质的SFC分离，在改性剂中加入了微量的强极性有机物(称之为添加剂)成功地分离了有机酸和有机碱[5]，Liu等[6]在乙醇中加入微量磷酸，基线分离了强极性的黄酮类化合物。流动相中微量强极性添加剂的加入拓宽了SFC的适用范围。对于改性剂的作用机理，进行了大量研究工作。测定结构相似的几种物质在CO2和含有甲醇的CO2混

7、合物中的溶解度发现，改性剂的加入可使某些物质溶解度增大，而对另外一些物质则不然。可以推断流动相中改性剂的加入，使溶质溶解度发生变化仅是影响其色谱行为的一个方面，有时并非主要因素。改性剂还可起到如下作用：(一)掩盖了固定相上残留的硅醇活性基团；(二)增强了溶质在流动相中的溶解度即增强了流动相的溶剂化能力；(三)改善了流动相与固定相的表面张力。Lesellier等[7]选取了16种有机溶剂作为超临界CO2的改性剂，考察了不同溶剂对胡萝卜素分离的影响。研究表明，由温度和压力变化而引起的密度变化，影响色谱效率，但不影响分离选择性；而在流动相中加入极性改性

8、剂却改变了分离选择性，但不影响色谱效率。Hanson[8]选择了带有酯基、酮基、羟基、氨基及羧基的30个甾类化合物，实验发现：极性甾类化