HPLC峰形问题的原因分析及应对方法
峰形异常(包括峰拖尾,前延和裂分等)是液相色谱中常见的问题之一,因此在绝大多数系统适用性实验中都包括峰形的测定,量化的峰形也可以随时被追踪到。不好的峰形会减少邻近洗脱出来的峰的分离度(如下图),降低测定的峰面积的***度和准确度;同时,峰形的变化也是色谱柱开始失效的信号之一。对于色谱分析人员来说,快速找到异常背后的原因并针对性地解决也是一项重要的能力。
液相色谱峰出现拖尾的可能原因有很多,比较常见的有:
1. HPLC体系中存在过大的死体积。这些过大的死体积往往存在于进样模块和检测模块,从而导致一部分的分析物在这些空间里滞留过长的时间(超过正常的保留时间分布带)而表现为拖尾。这种拖尾是对于每一个色谱峰都存在的,因此当出现每个色谱峰都拖尾时,有可能就是这个原因。
应对方法:更换更短、内径更小的管路;检查部件的连接是否紧密;检查保护柱或者在线过滤器的安装是否合适(这个尤为常见);换到表现正常的仪器排查下是否是色谱柱的原因等。
2. 在液相色谱柱中存在两种或以上的吸附位点,这两个位点有不同的平衡等温线和不同的传质动力学速率。简单来说就是色谱柱固定相与分析物作用的非均一性,固定相表面存在大量低能量吸附位点,这种吸附位点与分析物的作用是非选择性的(nonselective),包括色散或者简单的极性作用,同时也存在少量的高能吸附位点,这种吸附位点与分析物的作用是有选择性(selective)或者特异性(specific)的,包括氢键作用、离子交换作用和螯合作用等(如下图)。
应对方法:根本的是分析化合物与色谱柱可能存在的各种作用,然后通过改变流动相条件(如添加剂,pH值等)或者针对性地更换色谱柱来减少拖尾。这个问题太大,以后有时间会单独写一篇文章来讨论。
3. 色谱柱过载。当样品进样量过大,使色谱柱出现过载时,色谱峰也会表现出拖尾,这种拖尾峰呈现“鱼鳍”状,非常好判断(如下图)。我们在分析一些化合物,特别是带电荷的化合物时,当保留在固定相上时会因为静电排斥而大大降低其载样量。
应对方法:可以通过降低进样量观察峰形是否改善来确定是否是过载导致的峰拖尾。对于由于带电荷的化合物,可以通过调节pH值(比如把化合物调至中性状态)或者加入离子对试剂来改善峰形(可参见RP-HPLC中的离子对试剂(二):几类重要的IPRs)。
4. 色谱柱柱头污染或筛板部分堵塞。这样导致分析物分子中的一部分滞留时间增加从而导致拖尾。
应对方法:这种情况一般表现为色谱图的所有色谱峰都出现拖尾,可以通过更换同款色谱柱来排查或者反接色谱柱(如果确定色谱柱可以反接)观察峰形是否改善来判断。