次级相互作用的概念在前边已有简单的论述，该概念最初起源于对使用碳链较短且未经过封端的键合硅胶萃取碱性药物类化合物时的实验观察及对其保留机理的理论解释。大多数药物(绝大多数含有氮元素)的结构中含有可发生酸性离解或碱性离解或两性离解的基团，因此该类物质在不同酸度条件下往往以不同的形态存在，要么以阴离子存在，要么以阳离子存在，要么以两性离子存在或中性分子存在。存在形式不同，它们与键合硅胶之间的作用机理就不完全相同，即其保留机理不同，此时其洗脱的情况也就不完全相同。我们已经知道，反相固相萃取的主要作用机理是疏水性相互作用，除此之外，随实验条件的不同，往往还存在其他次级相互作用如阴阳离子间的静电吸引、氢键作用等。在上述三种作用力当中，疏水性相互作用力最弱(小于10kcal·mol^-1)，阴阳离子静电吸引力最强(大于100kcal·mol^-1),氢键作用介于二者之间(约为10kcal·mol^-1)。在高效液相色谱中，一般认为次级相互作用的存在会引起色谱峰的拖尾，因而不利于色谱分离。

在固相萃取中，次级作用的利害要看具体情况而定。例如用碳链较短且未经过封端的键合硅胶萃取含氮碱性药物类化合物时，如果介质酸度处在使氮原子质子化带正电并同时使硅醇基离解而带负电，则此时正负电荷之间的静电作用力必然很大，这时使用一般反相固相萃取中常用的强洗脱剂如乙腈、甲醇来洗脱分析物，效果会很差，需要较大体积的洗脱剂(多者甚至达几十倍柱床体积)才能完全洗脱，这就是所谓的过度保留现象，这显然对固相萃取是不利的。遇到过度保留现象时，显然不可能像在一般固相萃取中一样，达到用2～3倍的床体积的洗脱剂定量洗脱分析物的效果。对于这种由离子静电吸引力造成的过度保留，若在一般的乙腈、甲醇类水溶液洗脱液中加入一些阳离子(如Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺等)电解质，则洗脱效果会大大改善，就可用少量体积的洗脱液将分析物洗脱下来。产生这种现象的原因是离子交换作用，这种作用原理与离子交换色谱中的淋洗是一样的。当使用极性较大的固定相如氨丙基、氰丙基、二醇基键合硅胶等进行反相固相萃取时，氢键这种次级作用有时甚至会变为主要作用。

事物的性质是可以转化的。如果条件控制得当，次级相互作用在某些情况下可以为我们利用，从而达到诸如提高选择性等特定的萃取分离富集目的。为此，人们有意地在一些疏水性固定相(大多为C8键合硅胶)的表面引入合适比例的离子性基团如磺酸基等，这样得到的固定相就同时兼有疏水性作用和离子静电作用，是混合型作用机理固相萃取固定相。常见的这类产品有Varian公司的Bond Elut Certify I和Bond Elut Certify II , IST公司的Isolute Confirm HAX/HCX、United Chemical Technologies公司的Clean Screen DAUTM等。

混合作用模式固定相自20世纪80年代末出现以来，到目前为止其应用仍然偏少。目前，该类固定相大多使用在生物样品中药物的分析领域。例如Chen等、Thompson等和Mills等较详细地研究了利用混合作用机理固定相对尿样中碱性药物的萃取分离富集和样品净化情况。Chen等首先用甲醇和水按普通方式对Bond Elut Certify固定相进行了预处理，然后将样品溶液调节为弱酸性，即pH≈6，将此样品上样过柱，此时碱性药物(pKa大于6)将处于质子化状态，因而呈阳离子状态，由于呈阳离子状态的碱性药物与混合固定相上的磺酸基之间的离子相互作用，该类药物将被混合固定相(含有阳离子交换基团)保留；由于上样溶剂强度很弱(尿样的基本溶剂是水)，尿样中的酸性药物(在此弱酸性条件下呈中性分子状态)和其他中性药物也将同时被混合固定相以疏水性的反相作用机理所保留。配制pH约为3的丙酮-氯仿混合洗脱液对萃取柱进行洗脱，此洗脱液酸度更强，会更进一步增大碱性药物与固定相之间的离子相互作用，更强的酸度还将进一步减弱酸性药物的离子化程度，使其以更大比例的中性分子状态存在，因此使用混合洗脱液时洗脱下来的是酸性和中性药物，碱性药物则仍被保留在萃取柱上。最后再使用含有适量氨水的中等极性的有机溶剂洗脱萃取柱，由于碱性洗脱液既可克服离子相互作用，又可克服疏水性相互作用，因而可理想地将碱性药物洗脱下来，从而实现了对碱性药物的分离富集和净化处理。

现在使用的混合作用固定相大多是键合硅胶类固定相，但也有研究者对基于PS-DVB型聚合物型的混合作用机理固定相进行了初步研究，并将它们成功地用于对三嗪类药物和其他碱性药物的分离萃取，研究发现该类固定相可将离子相互作用、氢键作用和疏水性作用集于一身。此类PS-DVB-RPS固定相已有Empore型萃取盘商品供应。另外，Li还通过对带有二亚乙基三胺的PS-DVB型聚合物进行氯甲基化处理首次获得了兼具阴离子交换性和疏水性相互作用两种功能的混合作用机理固定相，并将其应用于对有机和无机阴离子的固相萃取。

文章来源：《环境样品前处理技术》

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