液相層析

液相層析(Liquid Chromatography)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 翁于婷

層析法是常見且普遍，可將複雜的混合物分離純化的方法。以層析系統的動相分類，主要有氣相層析與液相層析等等¹，而液相層析法適用於純化大部分的化合物。

液相層析利用動相 (mobile phase) 和靜相 (stationary phase) 的交互作用，當混合物進入系統內時，不同成分的特性將決定物質在層析管柱內流動的快慢，再利用各成分移動速率之不同來分離²。液相層析儀最主要就是「動相式液體」，所以在液相層析法裡又有：液固層析法 (LSC) 和液液層析法 (LLC)。

液固層析法 (LSC) 或名為吸附層析法，是靜相為細粒固體之表面，溶質與沖提劑競爭固體表面的吸附面積，最適合拿來分離低極性的有機物，也就是最常被使用的高效率液相層析 (HPLC, High-performance liquid chromatography) 的原理³。在這兩相中，通常極性較大的液體會固定吸附在靜相的惰性載體上，而極性較小的液體溶劑則會被當作移動相、極性小的物質先流出，此時稱為「正相層析」(normal phase adsorption)。反之靜相吸附的液體極性小甚至是非極性液體，而移動相為極性液體、極性大的物質先流出，則稱為「逆向層析」(reverse phase adsorption)。

動相的選擇對液固層析法極為重要，此沖提法最常使用梯度沖提法，先利用沖提強度較低的溶劑將容易沖提的物質分離，然後逐漸增加沖提強度高的溶劑量，以致於可將吸附較緊密的物質從管柱中除去。此層析法最適合分子量小於 2000 的非極性化合物，並能溶解在低極性溶劑中，區別異構混合物⁴。

液液層析法 (LLC) 或名分配層析法，將和移動相不互溶的另一種液體附著於非活性固態顆粒的表面上，形成一層薄膜，因樣品中每個不同的成分對兩種液相有不同的分配率 (partition ratio)，來達到分離的效果。固態顆粒最常使用到的就是矽酸或矽凝膠，此兩種物質極性都很大，因此，為了讓靜相和固態顆粒緊密吸附，通常也會使用極性溶液，例如：水、乙二醇 (ethylene glycol) 或者是氧化丙腈 (3, 3’-oxydipropionitrile)；移動相是採用非極性溶液，如：苯 (benzene)、辛烷 (octane) 或是氯仿 (chloroform) 等。

通常極性靜態和非極性動態互相使用時，我們稱為正向分配層析 (normal phase LLC)，反之，非極性靜態和極性動態互相使用時稱為逆向分配層析 (reverse phase LLC)，分配層析法在分離化學性質互相接近之物質效果最好，如分離蛋白質水解後形成的多種胺基酸或者是分離糖類衍生物。

分配層析法的兩種特殊應用：第一種是離子對層析法 (ion-pair chromatography) 是用來分離離子物質的逆向層析法，其動相是由緩衝水溶液組成，利用物質所帶的離子對不同，對管柱上的離子交換劑也會有不同的吸附力，因此改變沖提液的離子強度或是 pH 值，就能一次將物質分離出，此法多應用於體積較大的分析離子及含有介面活性之分析樣品。第二種是親和層析法 (affinity chromatography) 是利用管柱內膠體塗滿對掌性材料，可分離光學活性混合物⁶。

液相層析與氣相層析有各自的優缺點，液相層析發展較為複雜，最關鍵的一點是液相層析中動相和靜相均有作用，不像氣相層析的動相對分離沒有任何幫助，只是用來攜帶樣品通過靜相。

參考文獻

1. 色層分析 (Chromatography)。高瞻計畫資源平台，張維中。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=3268
2. Zumdahl (2006), Chemistry, 6th ed., Chapter 1, Houghton.
3. Skoog, West, Holler, Crouch. (2004), Fundamentals of Analytical Chemistry, 8th ed., Chapter 32, Thomson.
4. Liquid chromatography — Chemwiki.  http://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Instrumental_Analysis/Chromatography/Liquid_Chromatography
5. HPLC apparatus — WIKIMEDIA. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HPLC_apparatus.svg
6. 6. 李建武等合編 (1999) 生物化學實驗原理和方法。P94~110。藝軒圖書出版社