逆流色譜的原理和發(fā)展

　　逆流色譜的原理和發(fā)展

　　原文：F.Edward Chou

　　The Principles and Development of Countercurrent Chromatography

　　逆流色譜的原理和發(fā)展

　　任何熟悉液液萃取(使用分液漏斗)和色譜(例如HPLC)技術(shù)的人都很容易理解逆流色譜液液萃取的原理(countercurrent chromatography(CCC))。

　　液液萃取為化學(xué)家們分離大量的化學(xué)物質(zhì)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，而且使用的溶劑最少。把樣品溶在兩相溶劑系統中，振搖使兩相充分混合，靜置后，兩相重新分層。這些步驟是分離樣品組分的關(guān)鍵。

　　這種經(jīng)典的液液萃取在色譜工作者看來(lái)，最大的缺點(diǎn)是它在分離過(guò)程中只有一個(gè)理論塔板數。(事實(shí)上，這種情況下沒(méi)什么理論可言。這一個(gè)分離塔板數是源自于工業(yè)上的分餾。

　　因此，化學(xué)工作者要么設計一合適的單步分離方法去適應自己的需要，要么就用多次液液萃取去提高分離度。

　　通常使用前者，因為后者太麻煩了。(盡管多次液液萃取經(jīng)常用到，但溶劑系統在不同的提取中通常要改變，以便提高效率。)

　　改善分液漏斗的嘗試

　　為了改善分液漏斗，以經(jīng)過(guò)許多的嘗試?？死赘衲媪鞣植純x是其中一個(gè)最引人注意的突破。

　　這套精妙的儀器，把一系列的分液漏斗有效的排成鏈，重復的進(jìn)行系列的步驟：

　　振搖(混合)、靜置、分離，在重頭開(kāi)始，這樣就提高了塔板數。假如有足夠的塔板數，那這套儀器可以達到色譜級的分離。

　　液滴逆流色譜(DCCC)

　　在發(fā)展過(guò)程中又開(kāi)發(fā)出了液滴逆流色譜(Droplet CounterCurrent Chromatograph)。這個(gè)儀器把一系列垂直的管子用毛細管連接起來(lái)。液體固定相留有直管中，把流動(dòng)相慢慢的泵進(jìn)去，(如果流動(dòng)相比較重就從上方泵進(jìn)去;反之，則從下方)。象所有的色譜那樣，組分比較容易溶于流動(dòng)相中的就移動(dòng)的快;而比較容易溶于固定相中就滯后了。于是就分離開(kāi)來(lái)了。很顯然，每一個(gè)直管只有最小可能的理論塔板數。所以，要有顯著(zhù)的效能就要用大量這樣的直管。其分離步驟如下：把樣品液滴與流動(dòng)相混合，通過(guò)不移動(dòng)的固定相，期間沒(méi)有發(fā)生振搖。液滴的大小與其他溶劑系統的參數限制了溶質(zhì)在兩質(zhì)中的分配。靜置最終在直管末端形成，在這兒，流過(guò)固定相的流動(dòng)相在通過(guò)毛細管進(jìn)入下一根直管前先聚集起來(lái)。如果流速過(guò)高就會(huì )干擾靜置并破壞了分離。通過(guò)毛細管，流動(dòng)相從一個(gè)直管流入下一個(gè)直管，達到分離的目的。DCCC最大的弱點(diǎn)是可允許的流速太低，因此分離時(shí)間長(cháng)，兩相混合差，相對來(lái)說(shuō)，造成效率就低了。

　　離心液滴逆流色譜(centrifugal DCCC，centrifugal planetary chromatograph,CPC)

　　比 DCCC進(jìn)步的地方就是使用離心加快重力分離。離心液滴逆流色譜更通用的叫法是離心行星色譜，使用很小的直管和毛細管(用多性塑料制成多層的)。一套實(shí)用的儀器包含數以千計的直管，可以獲得幾百個(gè)理論塔板數的效能。CPC的缺點(diǎn)和DCCC相似，只是用離心代替了地球重力分離。另外，CPC還多了個(gè)缺點(diǎn)，就是它在流動(dòng)相的進(jìn)口和出口必須使用旋轉流體密封件;而這些密封件性能不好，價(jià)格又高，容易損耗，并且限制了泵液的壓力，進(jìn)而限制了流速和離心速度。

　　高速逆流色譜(High-Speed Countercurrent Chromatography,HSCCC)

　　現代的CCC源于Dr.Yoichiro Itod(國家健康研究中心)的研究：行星離心分離機，及其能支持的許多可能的柱幾何學(xué)。這些巧妙的儀器運用了鮮為人知的離心分離機定子與轉子非旋轉連接的方法。(這超出了當前的討論范圍，涉及到如何達到這一目的的方法，任何一本討論CCC的書(shū)對此都有詳細的闡述)。功能上，高速逆流色譜有能自轉和公轉的螺旋盤(pán)繞的惰性管(既進(jìn)行繞自軸旋轉的行星式旋轉，又同時(shí)進(jìn)行繞公軸旋轉。)組成。自軸和公軸(像行星自軸和恒星的公軸)必須同步，這里的討論只集中于不同HSCCC的共同的地方。這兩種旋轉造成螺旋盤(pán)繞管中作令人昏亂的運動(dòng)的液體產(chǎn)生混合區和靜置分層區。這就為色譜形成造就了非常好的分離環(huán)境。