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我們?cè)跍?zhǔn)備反相液相色譜的流動(dòng)相時(shí)，甲醇和乙腈被廣泛用作有機(jī)溶劑。但是為什么有時(shí)候使用甲醇，而有時(shí)候使用乙腈呢？這兩種有機(jī)溶劑之間有什么區(qū)別呢？
一、乙腈＆甲醇的性質(zhì)
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化學(xué)性質(zhì)
乙腈是一種極性的不可電離非質(zhì)子酸，由于存在由于存在C≡N，它可以帶來π-π相互作用，又因?yàn)榈泳哂懈唠娯?fù)性，它也可以與另一分子形成氫鍵。甲醇是一種極性的可電離質(zhì)子酸，它可以和另一個(gè)分子相互作用形成氫鍵。為什么甲醇也可以形成氫鍵呢？因?yàn)榧状忌嫌?OH的存在，氧是高電負(fù)性原子，它可以部分極化分子。它在氧上產(chǎn)生微負(fù)電荷，在氫原子上產(chǎn)生微正電荷。因此，這個(gè)微正電荷的氫原子可以與微負(fù)電荷的原子形成氫鍵。
那么什么是極性可電離質(zhì)子溶劑？極性可電離質(zhì)子溶劑指的是具有氫原子與氧（如羥基）、氮（如胺基）或氟（如氟化氫）結(jié)合的溶劑。乙腈中存在氫原子，但這些氫原子不與氧形成氫鍵，因此，不能說乙腈是可電離的極性溶劑。而甲醇，氫原子可以與氧形成氫鍵，因此，甲醇是可電離極性溶劑。
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截止波長(zhǎng)
當(dāng)使用這些有機(jī)溶劑配制流動(dòng)相，選擇檢測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，了解它們的紫外截止波長(zhǎng)是非常重要的。乙腈與甲醇相比，它的截止波長(zhǎng)更低，約為190nm，而甲醇約為210nm，這意味著使用乙腈時(shí)可以在190nm的低波長(zhǎng)下進(jìn)行檢測(cè)，但使用甲醇作為有機(jī)溶劑，可能無法使用低于210nm的波長(zhǎng)，因?yàn)榇藭r(shí)會(huì)產(chǎn)生很多基線噪音。
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經(jīng)濟(jì)成本
另一個(gè)重要因素是甲醇和乙腈的經(jīng)濟(jì)成本。乙腈價(jià)格高于甲醇，因此當(dāng)有可能使用甲醇代替乙腈時(shí)，可以使用甲醇以節(jié)省實(shí)驗(yàn)室成本。
二、有機(jī)溶劑比與柱壓的關(guān)系
我們的HPLC系統(tǒng)一般能承受的背壓約為4000psi，超過這個(gè)數(shù)值泵就無法工作。因此，應(yīng)優(yōu)先選擇產(chǎn)生最小背壓的流動(dòng)相。有機(jī)溶劑和背壓之間存在怎樣的關(guān)系呢？在上圖中，使用色譜柱：ODS（150mm×4.6mm，5μm），流 速：1.0ml/min，比較了乙腈與水和甲醇與水混合物在不同條件的壓力。由于較高的溫度導(dǎo)致溶劑的粘度降低，壓力也趨向降低。將柱溫設(shè)置在25~40℃之間進(jìn)行比較，我們可以看到甲醇的壓力更高。因此，將流動(dòng)相中的乙腈替換為甲醇時(shí)，需要重新評(píng)估儀器系統(tǒng)和色譜柱的耐壓能力。
三、乙腈＆甲醇的溶劑強(qiáng)度比較
現(xiàn)在我們來了解一下這兩種重要有機(jī)溶劑的強(qiáng)度。圖3展示了使用ODS柱分離對(duì)羥基苯甲酸類化合物（即對(duì)羥基苯甲酸酯）的一個(gè)例子。可以看出當(dāng)乙腈和甲醇以相同的比例與水混合時(shí)，乙腈流動(dòng)相的洗脫強(qiáng)度更大。圖4中的等效溶劑強(qiáng)度示意圖有助于在這些溶劑之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)近似計(jì)算洗脫強(qiáng)度。例如，如果我們先前使用的是50/50（體積比）的乙腈/水作為流動(dòng)相，在轉(zhuǎn)換為甲醇時(shí)，等效的甲醇/水比例將為60/40（體積比）。
圖3中分析的是以下6種分析物：甲基對(duì)羥基苯甲酸酯，乙基對(duì)羥基苯甲酸酯，異丙基對(duì)羥基苯甲酸酯、丙基對(duì)羥基苯甲酸酯、異丁基對(duì)羥基苯甲酸酯以及正丁基對(duì)羥基苯甲酸酯。這些對(duì)羥基苯甲酸酯在甲醇中的流動(dòng)相中，它們都可以被有效地保留，但是當(dāng)換成到乙腈時(shí)，保留時(shí)間會(huì)大大降低。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了乙腈在反相液相色譜中的洗脫能力更強(qiáng)。
那么為什么甲基對(duì)羥基苯甲酸酯會(huì)先洗脫出來，而正丁基對(duì)羥基苯甲酸酯卻最后才洗脫出來？看一下甲基對(duì)羥基苯甲酸酯和丁基對(duì)羥基苯甲酸酯的結(jié)構(gòu)，甲基對(duì)羥基苯甲酸酯的碳鏈長(zhǎng)度較短，而正丁基對(duì)羥基苯甲酸酯的碳鏈長(zhǎng)度較長(zhǎng)。碳鏈長(zhǎng)度的變化會(huì)影響化合物的非極性，碳鏈較短的化合物非極性較弱，因此在這種情況下，可以清楚地看到正丁基對(duì)羥基苯甲酸酯與甲基對(duì)羥基苯甲酸酯相比非極性更強(qiáng)。
我們使用的是Shim-Pack ODS色譜柱，C18色譜柱的保留是由疏水或非極性相互作用所決定的。非極性化合物會(huì)在C18固定相上相互作用或保留更長(zhǎng)時(shí)間，在這種情況下，由于正丁基對(duì)羥基苯甲酸酯具有更高的非極性特性，它會(huì)在C18固定相上保留更長(zhǎng)時(shí)間。
四、乙腈＆甲醇洗脫選擇性的差異
下一個(gè)重要的點(diǎn)是甲醇和乙腈之間的洗脫選擇性不同，我將根據(jù)苯酚、苯甲酸和對(duì)甲苯酸的洗脫來解釋這兩種不同的選擇性。甲醇的流動(dòng)相是緩沖液：甲醇（40:60），而乙腈的流動(dòng)相是緩沖液：乙腈（60:40）。使用的色譜柱是Shim-pack VP-ODS，在這種情況下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)用甲醇時(shí)，苯酚首先洗脫，然后是苯甲酸，最后是對(duì)甲苯酸，但是在乙腈的條件下，會(huì)發(fā)現(xiàn)苯甲酸首先洗脫，然后是苯酚，最后是對(duì)甲苯酸。那么為什么用乙腈更容易洗脫苯甲酸呢？是什么使苯甲酸先于苯酚洗脫？
在這種情況下，我們需要了解苯甲酸與乙腈之間存在額外的相互作用，即與乙腈的碳氮三鍵和苯甲酸上的羰基氧上的π電子的π-π相互作用。因?yàn)榧状疾缓须娮樱虼诉@種π-π相互作用在甲醇中是不存在的，但在乙腈中卻很可能發(fā)生，并且由于這種額外的相互作用，苯甲酸將更喜歡存在于乙腈的流動(dòng)相中。因此，它將隨著流動(dòng)相一起流動(dòng)，因此更快地洗脫出來。為什么對(duì)甲苯甲酸的保留時(shí)間較長(zhǎng)？烷基鏈的存在將疏水性帶入分子中，如果疏水性存在，則可以通過疏水相互作用與C18固定相發(fā)生相互作用。現(xiàn)在，在苯酚、苯甲酸中沒有烷基鏈的存在，但是在對(duì)甲苯甲酸的情況下，有一個(gè)甲基鏈，這個(gè)甲基鏈帶來了一點(diǎn)疏水性，因此會(huì)與C18等疏水性固定相發(fā)生相互作用，這導(dǎo)致對(duì)甲苯甲酸與固定相之間有很好的相互作用，因此會(huì)保留更長(zhǎng)時(shí)間。
五、將乙腈＆甲醇與緩沖液混合產(chǎn)生的沉淀
在反相液相色譜中，緩沖液與有機(jī)溶劑的流動(dòng)相混合使用，此時(shí)有機(jī)溶劑的濃度過高可能會(huì)導(dǎo)致緩沖鹽沉淀。上表中，分別展示了常用緩沖液與乙腈或甲醇混合后是否會(huì)沉淀的情況。我們可以看到，對(duì)于某些緩沖液，無論使用哪種有機(jī)溶劑都不會(huì)發(fā)生沉淀，但通常情況下，在甲醇條件下產(chǎn)生沉淀的情況較少。
六、與水混合產(chǎn)生的反應(yīng)熱
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當(dāng)甲醇與水混合時(shí)，會(huì)放出熱量；
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當(dāng)乙腈與水混合時(shí)，會(huì)吸收熱量；
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隨著乙腈混合物逐漸回到室溫，液體中會(huì)產(chǎn)生氣泡；
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甲醇與水混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，具有脫氣效果；
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配制水和甲醇混合物作為流動(dòng)相時(shí)需要的關(guān)注比乙腈更少。
