又稱尺寸排除色譜法。為一種用溶劑作流動相,多孔填料(如多孔矽膠、多孔玻璃)或多孔交聯高分子(見高分子化合物)凝膠作分離介質的液相色譜法。英文簡稱GPC。

  簡史 1959年這種方法在生物化學領域得到發展和應用。由於當時使用瞭一些水溶性高分子凝膠作為分離介質,曾被稱為凝膠過濾,主要用於水溶性高分子的分離和分析。1964年適用於有機溶劑的多孔凝膠研製成功,凝膠色譜法在高分子領域得到廣泛泛的應用,成為高聚物的分子量和高聚物的分子量分佈的一種重要測定方法。70年代,由於多孔填料的制備技術進一步發展和提高,直徑為10微米或5微米而粒度均勻的圓球形多孔填料研制成功,使色譜柱的柱效大幅度提高。例如,交聯聚苯乙烯凝膠的商品色譜柱從原來每米4000理論塔片左右提高到每米40000理論塔片,提高瞭十倍左右。在使用這些高效柱後,方法也被改稱為高效凝膠色譜或高效尺寸排除色譜。

  分離方法 凝膠色譜法的分離機理有平衡排除、有限擴散以及流動分離等。在一般情況下,平衡排除機理起主要作用。根據這一機理,凝膠滲透色譜的分離作用為:當化學結構相同而聚合度不同的高分子混合物溶液註入色譜柱以後,溶液流經多孔凝膠時,試樣中分子體積最大者,由於它們的體積比多孔凝膠中所有的孔都大而不能進入孔內,隻能在填料顆粒間隙中流動,因而最先被淋出柱外。試樣中分子體積稍小一點的,因為能擴散進入多孔凝膠中那些較大的孔,並重新擴散出來,所以要推遲一些時間才被淋出柱外。試樣中分子體積最小的可以出入所有的孔,被最後淋出。因此,不同分子量的組分將以不同淋出體積被淋出柱外。淋出體積(Ve)和分子量(Μ)間有lgΜ=A-BVe關系。式中AB是與實驗條件有關的參數,在同一高分子-溶劑體系和色譜柱的情況下,可以用已知分子量的標準樣品來標定色譜柱,得到AB的數值,然後在測定分子量為未知的樣品時,可以按上式從淋出體積計算分子量。在凝膠色譜儀中配有兩個檢測器:一個是濃度檢測器,通常采用示差折光計或單波長紫外光度計;另一個是分子量檢測器,可以是激光小角度散射光度計、自動粘度計或淋出體積標記器。從後者的實驗得到的是試樣的淋出體積和濃度的色譜圖。可以從標定曲線將它轉換成試樣的分子量微分分佈曲線,並由此計算出試樣的各種平均分子量。如在凝膠色譜儀上配備多重濃度檢測器(紫外或紅外分光光度計作為官能團濃度檢測器)時,還可以對共聚物或共混物的組成和組成分佈作出分析。

  優缺點 凝膠色譜法的優點:①一次實驗所需時間可以預先知道,因為不會超過整個色譜柱中全部溶劑流出色譜柱所需時間;②整個淋洗均用單一淋洗劑,不使用梯度淋洗;③試樣在柱中稀釋少,因而容易檢測;④隻要試樣能溶解就能測定,減少瞭用於試驗實驗條件的時間;⑤組分的保留時間提供它們的分子尺寸信息。

  此法的缺點是:①要得到分離效果,試樣間必須有分子尺寸的差別。分子尺寸相同的混合物(如異構體的混合物)不易分開;②色譜柱的分離度比其他類型的低;③峰容量小,一組具有20000理論塔片的凝膠色譜柱,按峰容量=1+0.2(理論塔片數)1/2來估計,在擴散系數相同時,理論峰容量為30,而其他類型液相色譜法中,這個值要大得多;④可能有其他保留機理起作用,引起幹擾,例如,填料表面殘留活性基團引起對溶質的吸附。

  應用 作為一個分離手段,凝膠色譜可以作為未知物液相色譜檢測的第一步,因為它不需要進行實驗條件的選擇,隻要試樣能溶解,20分鐘就能得到色譜圖,圖上可以提供試樣的分子量估計值,以及試樣復雜程度的信息。從凝膠色譜保留值來推算分子尺寸參數,還要做不少工作。例如求分子體積:應用已知分子體積的正烷烴作為標準物,測定其保留時間,作成標定曲線,然後將未知物的保留時間與之對比,即求得分子體積和分子量。凝膠色譜法除用於未知物的分離和分析外,也能用於工業產品的質量控制和產品的常規檢測。

  

參考書目

 施良和編:《凝膠色譜法》,科學出版社,北京,1980。