现代色谱四个里程碑

一、色谱法的出现:B

俄罗斯植物学家茨维特于1903年在波兰沙大学研究植物叶子的成分时,使用碳酸钙作为吸附剂从干叶子中分离石油醚提取物。他将干燥的碳酸钙粉末放入细长的玻璃管中,然后将植物叶片中的石油醚萃取到倒入管中的碳酸钙上,萃取液中的色素被吸附在管上部的碳酸钙上。然后用纯石油醚洗脱吸附的色素,于是在试管内的碳酸钙上形成了六条三种颜色的色带。当时,茨维特将这种色带称为“Chromatographie”,茨维特用这个名字在德国植物学杂志1906上发表,翻译成英文就是“chromatograph y”。在这种方法中,玻璃管称为“色谱柱”,碳酸钙称为“色谱柱”。茨维特首创的方法叫做液-固色谱法。& amp|

二、色谱法的发展:[fUZ]

在茨维特提出色谱概念后的20多年里,没有人关注这个伟大的发明。直到1931德国人库恩和莱德雷尔重复了茨维特的一些实验,用氧化铝和碳酸钙分离α-、β-、γ-胡萝卜素,然后用这种方法分离了60多种这类色素。在1940中,Martin和Synge提出了液-液分配色谱,即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某种有机溶剂。在1941中,Martin和Synge提出了用气体代替液体作为流动相的可能性。11年后,詹姆斯和马丁发表了从理论到实践比较完整的气相液相色谱方法,并因此获得了65438-0952年的诺贝尔化学奖。在此基础上,1957中,Golay首创了开管柱色谱法,习惯上称为毛细管柱色谱法。在1956中,Van Deemter等人在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论。1965吉丁斯总结和拓展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础。另一方面,纸层析早在1944年就有了发展,在1949年,Mecllean等人在氧化铝中加入淀粉粘合剂制成薄层板,使薄层层析实用化。然而,TLC是在Stahl于1956中开发出薄层色谱平板包衣机后才被广泛使用的。60年代末,高压泵和化学键合固定相被用于液相色谱,出现了高效液相色谱。毛细管超临界流体色谱(SFC)发展于20世纪80年代初,并在90年代末得到广泛应用。毛细管电泳(CZE)是由Jorgenson等人在80年代初发展起来的,90年代得到了广泛的发展和应用。毛细管电色谱同时结合了高效液相色谱和CZE的优点,在20世纪90年代后期受到重视,色谱科学将在21世纪生命科学等前沿科学领域发挥不可替代的作用。v '

三、色谱的现状和未来:Z′9

色谱法经过近一个世纪的发展,各种方法的发展是不平衡的。麦克奈尔认为气相色谱(GC)可能是世界上应用最广泛的分析技术,而且还在不断上升。据报道,GC仪器和备件在世界市场上高达6543.8+0亿美元,并将逐年增长3% ~ 4%,其中软件占35%,硬件占65%。这是因为气相色谱具有灵敏度高、分辨率好、分析速度快、定量分析精度高等优点。未来的发展趋势是加强自动化,特别是计算机工作站的应用,专用采样装置与气相色谱仪的集成,包括顶空、吹扫捕集、固相萃取、超临界流体萃取和加速溶剂萃取。GC/MS将以5% ~ 10%的速度增长,GC/FTIR将维持现状,GC/NMR将有商用仪器。Wa@=P#

高效液相色谱近年来以6% ~ 8%的速度增长,其中活跃的领域有离子色谱、疏水作用色谱手性分离和常用的反相色谱。高效液相色谱除了具有气相色谱的优点外,还具有广泛的应用,可用于制备和分离,在生命科学中有很大的应用前景。HPLC的仪器市场尚未成熟,并将继续增长,主要是在LC/方面。~ d_

G.Guiochon认为GC和HPLC是分离分析领域最好的例子,而超临界流体色谱(SFC)和场流分离(FFF)处于失败状态,毛细管区带电泳(CZE)和电色谱处于不确定状态。早在20世纪60年代,Giddings和Myers就对超临界流体色谱进行了开创性的研究。在20世纪80年代初,SFC是一股热潮。当时,人们认为SFC将彻底改变分析方法。但目前各大公司都取消了证监会的推广,放弃了进一步发展的计划。毋庸置疑,SFC有一些独特的用途,但它被挤在气相色谱和高效液相色谱之间,而GC和HPLC已经成为广泛使用的技术,所以SFC注定要被束之高阁。@Y

毛细管区带电泳(CZE)在20世纪80年代初引起了分析化学家的极大兴趣。由于它惊人的柱效,许多分析化学家涌向CZE,许多色谱学家转向CZE,希望他能解决所有的分离问题。但许多工业分析化学家现在感到沮丧,因为尽管CZE具有很高的柱效,但他失去了色谱方法灵活调整分离因子的灵活性。CZE很难成为定量分析的手段,CZE分析结果的偏差比HPLC大一个数量级,这是很大的障碍。仪器厂商眼巴巴地看着销量下滑,CZE只有成为真正的定量分析方法后才能被广泛使用。要解决这个难题,我们需要付出非常艰苦的研究。e %

现在电色谱(EC)已经成为这个领域的新秀,很多人希望EC能够成功。虽然现在下结论还为时过早,但EC驱动流动相的方式和CZE一样,都是利用电渗流。这种流动均匀性的波动造成了定量分析中CZE的误差源。克服这一困难是近期一项具有挑战性的研究任务。{-pgBt

证监会和FFF不够成功,不能成为分析方法的主流,而CZE和欧共体却在痛苦地挣扎,原因是多方面的。为了使它们成功、普及并成为定量分析方法,它们必须具备:(1)易于使用、运行成本低,(2)定量结果准确且可重复,(3)能够解决分析化学中至少一个重要问题,并且在所有这三个问题中,其功能必须超过其他技术。超临界流体色谱、CZE和毛细管电泳是非常重要的分析分离方法,它们都有自己独特的优势。如果它们能满足上述要求,就会得到广泛应用。但是,CZE仍然有很大的机会,它在分析生物大分子方面有突出的优势。只要其定量分析精度明显提高,就会蓬勃发展,成为一种极其重要的分析方法。