反相色譜中溶劑效應(yīng)的表征、原理及解決方法

摘要

本文旨在對(duì)高效液相色譜中常見的溶劑效應(yīng)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，探討形成溶劑效應(yīng)的原理，并提出相應(yīng)的解決方法，為相關(guān)實(shí)踐提供相應(yīng)的指南。

一、概述

在紫外-可見分光光度法、高效液相色譜法與氣相色譜法三個(gè)領(lǐng)域中均有“溶劑效應(yīng)”這一術(shù)語(yǔ)，分別具有不同的意義，由于篇幅有限，本文僅討論高效液相色譜法常用的反相色譜中的溶劑效應(yīng)，其他如正相色譜、離子色譜、親水作用色譜等可參考本文的分析方法與相關(guān)原理。

二、溶劑效應(yīng)的概念

目前較為*的對(duì)于溶劑效應(yīng)的理解為稀釋劑溶劑強(qiáng)度大于流動(dòng)相時(shí)造成色譜峰變形的現(xiàn)象。如用純乙腈溶解樣品，注入流動(dòng)相為乙腈-水（18:82）的反相系統(tǒng)中，會(huì)造成峰分叉或拖尾的結(jié)果。但是這種概念不能解釋實(shí)踐中其他由稀釋劑導(dǎo)致的色譜行為異?，F(xiàn)象，如溶出曲線研究中pH6.8溶出介質(zhì)的溶出樣品主峰峰型異常、或加入SDS助溶后峰分叉等情況，這些情況中稀釋劑的溶劑強(qiáng)度并不一定大于流動(dòng)相，但是卻發(fā)生了色譜行為異常的現(xiàn)象。

鑒于許多由稀釋劑導(dǎo)致的色譜行為異?，F(xiàn)象不能用目前的溶劑效應(yīng)進(jìn)行解釋，要將溶劑效應(yīng)的概念進(jìn)行重新闡述：溶劑效應(yīng)，是指由于供試品中特定組分在稀釋劑與流動(dòng)相中所處狀態(tài)的差異對(duì)色譜行為的不利影響。如果這種不利影響較為嚴(yán)重，則可能造成明顯的色譜行為異常，如峰分叉、拖尾等。

三、溶劑效應(yīng)的表征

溶劑效應(yīng)是一種對(duì)色譜行為的不利影響，影響程度不同，色譜行為的表征也各有不同；較輕的影響可能沒有明顯的色譜行為的異常如無法觀察到的峰輕度展寬等，次一級(jí)的可能表現(xiàn)為峰明顯展寬、低柱效，較為嚴(yán)重表現(xiàn)有特定組分峰保留時(shí)間不穩(wěn)定、峰型異常、響應(yīng)值不穩(wěn)定等。

峰型異常是直觀也是常見的溶劑效應(yīng)的表現(xiàn)形式，如峰分叉、拖尾、前沿等。保留時(shí)間不穩(wěn)定與響應(yīng)值不穩(wěn)定也是較為常見的表現(xiàn)形式，可能也會(huì)伴隨峰型異常的情況；較為難以覺察到的溶劑效應(yīng)是峰型正常只是響應(yīng)值波動(dòng)較大的情況，易誤判為儀器故障等系統(tǒng)適用性方面的原因，如方法開發(fā)期間發(fā)現(xiàn)峰對(duì)稱、但柱效較低且連續(xù)進(jìn)樣RSD較大，建議評(píng)估溶劑效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

溶劑效應(yīng)具有一定的規(guī)律，如保留時(shí)間小的組分峰較易發(fā)生，多組分色譜圖中出峰較晚的組分峰型較好、減少進(jìn)樣量一般可減輕等，在實(shí)踐中可根據(jù)該規(guī)律對(duì)色譜行為異常是否為溶劑效應(yīng)進(jìn)行初步的判斷。

四、溶劑效應(yīng)的原理及解決方法

如上文所述，溶劑效應(yīng)為特定組分在稀釋劑與流動(dòng)相中所處狀態(tài)的差異對(duì)色譜行為的不利影響，差異主要包括洗脫能力、電離狀態(tài)、離子締合、互變平衡等。

1 洗脫能力

這是目前一般意義上的理解，即上文提到的“純乙腈溶解樣品，注入流動(dòng)相為乙腈-水（18:82）的反相系統(tǒng)中，會(huì)造成峰分叉或拖尾的結(jié)果”。如果稀釋劑的洗脫能力大于流動(dòng)相，則可能導(dǎo)致溶劑效應(yīng)。

解決方法為調(diào)整稀釋劑或流動(dòng)相，使二者的洗脫能力接近或稀釋劑的洗脫能力低于流動(dòng)相。一般情況下，為避免洗脫能力導(dǎo)致的溶劑效應(yīng)，反相色譜中較為穩(wěn)妥的做法是稀釋劑中有機(jī)相比例低于流動(dòng)相或相當(dāng)，必要時(shí)可略高于流動(dòng)相，但應(yīng)當(dāng)評(píng)估其溶劑效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，如根據(jù)上文提到的規(guī)律進(jìn)行判斷等。

2 電離狀態(tài)

藥物活性成分很多都可以離子化，如苯磺酸氨氯地平、青霉素鉀等，這類化合物絕大多數(shù)不是強(qiáng)電解質(zhì)，只能部分電離；即電離平衡中一部分是離子狀態(tài)另一部分是分子狀態(tài)，兩種狀態(tài)在固定相與流動(dòng)相的分配是不一樣的。在反相系統(tǒng)中，分子狀態(tài)與固定相結(jié)合更為緊密，保留更強(qiáng)；離子狀態(tài)則更傾向于流動(dòng)相，保留較弱。

設(shè)想一種情況，如果樣品為堿性化合物，稀釋劑為pH6.8緩沖鹽溶液（溶出曲線研究較為常見），流動(dòng)相為pH3.0的磷酸鹽溶液-有機(jī)相系統(tǒng)，這有非常大的可能導(dǎo)致明顯峰型異常的溶劑效應(yīng)。因?yàn)闃悠吩趐H6.8緩沖鹽溶液中的電離狀態(tài)遠(yuǎn)低于pH3.0的磷酸鹽溶液，供試品溶液與流動(dòng)相混合的過程中，需要一段時(shí)間將電離狀態(tài)從稀釋劑緩沖至流動(dòng)相的狀態(tài)，如因某些原因（稀釋劑是緩沖鹽、流動(dòng)相緩沖能力弱等）導(dǎo)致該時(shí)間較長(zhǎng)，則待測(cè)組分峰極可能出現(xiàn)明顯的峰型異常。

這種情況出現(xiàn)的溶劑效應(yīng)解決辦法一般有四種：更換稀釋劑使稀釋劑中待測(cè)物的電離狀態(tài)與流動(dòng)相一致或接近，減少進(jìn)樣量、在流動(dòng)相中加入反離子或者增加流動(dòng)相緩沖能力。緩沖能力相關(guān)內(nèi)容參見拙著《方法開發(fā)緩沖鹽選擇指導(dǎo)原則》。

3 離子締合

這種情況常見于由于待測(cè)物溶解性差在稀釋劑中含有十二烷基硫酸鈉的試驗(yàn)中，待測(cè)組分峰可能嚴(yán)重變形，或者保留時(shí)間波動(dòng)非常大。如果待測(cè)物為堿性化合物，則其原因?yàn)殡x子狀態(tài)的待測(cè)物的陽(yáng)離子與十二烷基硫酸根陰離子形成離子締合物，該物質(zhì)在反相色譜中保留相對(duì)于待測(cè)物極大增強(qiáng)；而在流動(dòng)相中并不存在該締合物，流動(dòng)相消除該締合物的影響時(shí)間如果較長(zhǎng)，則會(huì)產(chǎn)生明顯的溶劑效應(yīng)。

簡(jiǎn)單的做法是更換稀釋劑，如稀釋劑不能更換，也可改變流動(dòng)相，如在流動(dòng)相中加入待測(cè)物的反離子，也形成離子締合物，減少待測(cè)物在稀釋劑與流動(dòng)相中的差異。

4 互變平衡

對(duì)于在溶液中存在互變結(jié)構(gòu)的待測(cè)物，例如酮式烯醇式互變，如果在稀釋劑與流動(dòng)相中互變異構(gòu)狀態(tài)差異較大，也可能導(dǎo)致明顯的溶劑效應(yīng)。

酮式烯醇式互變參見拙著《HPLC方法開發(fā)需注意的典型特殊結(jié)構(gòu)化合物專題:酮式烯醇式互變》。

5 總結(jié)

上述差異導(dǎo)致的溶劑效應(yīng)，根本原因是待測(cè)物在固定相-稀釋劑的分配系數(shù)與固定相-流動(dòng)相分配系數(shù)的較大差異導(dǎo)致的，是固定相、稀釋劑、流動(dòng)相三方博弈的結(jié)果。因此在評(píng)估溶劑效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合三方的具體情況進(jìn)行分析，對(duì)三方互相作用的力度進(jìn)行評(píng)估。解決溶劑效應(yīng)的上文未提到的方法就是改變固定相種類，如將C18柱更換為CN柱，因?yàn)橄♂寗┡c流動(dòng)相中狀態(tài)的差異導(dǎo)致的分配系數(shù)的差異在CN柱中小于C18柱。

也就是說，消除或者減少溶劑效應(yīng)的影響可以從稀釋劑、流動(dòng)相與固定相三個(gè)方面著手，使稀釋劑與流動(dòng)相性質(zhì)接近、減少稀釋劑用量；或者使流動(dòng)相與稀釋劑性質(zhì)接近、增強(qiáng)流動(dòng)相改變待測(cè)物狀態(tài)的能力；或者更改固定相種類減少待測(cè)組分狀態(tài)差異對(duì)色譜行為的影響等。

本文沒有列舉的其他情況也可以按照本文的思維方式對(duì)溶劑效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

五、稀釋劑的概念衍生出的一些溶劑效應(yīng)的特殊情況

本文所述稀釋劑為供試品溶液中除待測(cè)物外的所有組分，不能簡(jiǎn)單理解為用來溶解供試品的溶劑。在進(jìn)行溶劑效應(yīng)的評(píng)估不能只評(píng)估待測(cè)物在溶解用溶劑中的狀態(tài)與流動(dòng)相中狀態(tài)的差異，而應(yīng)該結(jié)合溶液中其他組分進(jìn)行評(píng)估。

在檢測(cè)供試品中某些雜質(zhì)的含量時(shí)，特別是高濃度供試品溶液，極可能供試品參與溶劑效應(yīng)的形成，原理參考上文相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

有關(guān)物質(zhì)檢測(cè)過程中單獨(dú)各組分圖譜峰型正常，混合溶液中出現(xiàn)峰型異常的組分峰也可以理解為其他組分參與了溶劑效應(yīng)的形成。