关于凝胶色谱法介绍

[拼音]：ningjiao sepufa

[外文]：gel permeation chromatography

又称尺寸排除色谱法。为一种用溶剂作流动相，多孔填料(如多孔硅胶、多孔玻璃)或多孔交联高分子（见高分子化合物）凝胶作分离介质的液相色谱法。英文简称GPC。

1959年这种方法在生物化学领域得到发展和应用。由于当时使用了一些水溶性高分子凝胶作为分离介质，曾被称为凝胶过滤，主要用于水溶性高分子的分离和分析。1964年适用于有机溶剂的多孔凝胶研制成功，凝胶色谱法在高分子领域得到广泛的应用，成为高聚物的分子量和高聚物的分子量分布的一种重要测定方法。70年代，由于多孔填料的制备技术进一步发展和提高，直径为10微米或 5微米而粒度均匀的圆球形多孔填料研制成功，使色谱柱的柱效大幅度提高。例如，交联聚苯乙烯凝胶的商品色谱柱从原来每米4000理论塔片左右提高到每米40 000理论塔片，提高了十倍左右。在使用这些高效柱后，方法也被改称为高效凝胶色谱或高效尺寸排除色谱。

凝胶色谱法的分离机理有平衡排除、有限扩散以及流动分离等。在一般情况下，平衡排除机理起主要作用。根据这一机理，凝胶渗透色谱的分离作用为：当化学结构相同而聚合度不同的高分子混合物溶液注入色谱柱以后，溶液流经多孔凝胶时，试样中分子体积最大者，由于它们的体积比多孔凝胶中所有的孔都大而不能进入孔内，只能在填料颗粒间隙中流动，因而最先被淋出柱外。试样中分子体积稍小一点的，因为能扩散进入多孔凝胶中那些较大的孔，并重新扩散出来，所以要推迟一些时间才被淋出柱外。试样中分子体积最小的可以出入所有的孔，被最后淋出。因此，不同分子量的组分将以不同淋出体积被淋出柱外。淋出体积(Ve)和分子量(Μ)间有lgΜ＝A-BVe关系。式中A和B是与实验条件有关的参数，在同一高分子－溶剂体系和色谱柱的情况下，可以用已知分子量的标准样品来标定色谱柱，得到A和B的数值，然后在测定分子量为未知的样品时，可以按上式从淋出体积计算分子量。在凝胶色谱仪中配有两个检测器：一个是浓度检测器，通常采用示差折光计或单波长紫外光度计;另一个是分子量检测器，可以是激光小角度散射光度计、自动粘度计或淋出体积标记器。从后者的实验得到的是试样的淋出体积和浓度的色谱图。可以从标定曲线将它转换成试样的分子量微分分布曲线，并由此计算出试样的各种平均分子量。如在凝胶色谱仪上配备多重浓度检测器（紫外或红外分光光度计作为官能团浓度检测器）时，还可以对共聚物或共混物的组成和组成分布作出分析。

凝胶色谱法的优点：

（1）一次实验所需时间可以预先知道，因为不会超过整个色谱柱中全部溶剂流出色谱柱所需时间；

（2）整个淋洗均用单一淋洗剂，不使用梯度淋洗；

（3）试样在柱中稀释少，因而容易检测；

（4）只要试样能溶解就能测定，减少了用于试验实验条件的时间；

（5）组分的保留时间提供它们的分子尺寸信息。

此法的缺点是：

（1）要得到分离效果，试样间必须有分子尺寸的差别。分子尺寸相同的混合物（如异构体的混合物）不易分开；

（2）色谱柱的分离度比其他类型的低；

（3）峰容量小，一组具有20000理论塔片的凝胶色谱柱，按峰容量＝1+0.2(理论塔片数)1/2来估计，在扩散系数相同时，理论峰容量为 30，而其他类型液相色谱法中，这个值要大得多；

（4）可能有其他保留机理起作用，引起干扰，例如，填料表面残留活性基团引起对溶质的吸附。

作为一个分离手段，凝胶色谱可以作为未知物液相色谱检测的第一步，因为它不需要进行实验条件的选择，只要试样能溶解，20分钟就能得到色谱图，图上可以提供试样的分子量估计值，以及试样复杂程度的信息。从凝胶色谱保留值来推算分子尺寸参数，还要做不少工作。例如求分子体积：应用已知分子体积的正烷烃作为标准物，测定其保留时间，作成标定曲线，然后将未知物的保留时间与之对比，即求得分子体积和分子量。凝胶色谱法除用于未知物的分离和分析外，也能用于工业产品的质量控制和产品的常规检测。

参考书目

1. 施良和编：《凝胶色谱法》，科学出版社，北京，1980。