药物分析中极性物质的保留方案

LXL 2023-04-20

在药物分析工作中，常常会遇到极性较强的化合物，使用液相色谱法或液相色谱串联质谱法对这些化合物进行分析时，会遇到很多困难。

如果采用传统的反相色谱柱，有些极性化合物常常较早时间就被流动相洗脱，甚至在死时间流出，不能与杂质分离；与串联质谱联用，依赖于质谱的定性技术，可以对这些物质进行定性，但流动相中高比例的水相会抑制此类物质在电喷雾离子源中的的电离，造成灵敏度下降，影响准确定量。在一些分析中，如果目标化合物较早被流动相洗脱，柱效也难以达到标准要求。

有些极性化合物含有碱性基团，会与反相色谱柱中装填的硅胶颗粒产生次级保留作用，在色谱图上表现为拖尾峰，影响准确定量；有些化合物甚至在色谱图上不出峰。

为应对这些问题，本文提出几种液相色谱方法，以期对大家的工作有所帮助，起到抛砖引玉的作用。

1.采用改性C18 色谱柱分析极性较强的化合物

改性的C18色谱柱或保留硅胶表面活性的-OH基团，或接枝极性基团如氨基甲酸酯等，这些基团使得硅胶颗粒表面形成了“富水层(Rich Water Layer)”，对极性化合物产生保留作用，目标化合物与干扰组分之间能够得到有效的分离，同时，对于改善目标化合物峰形，也有一定的帮助。

以天麻素(β-Gastrodin，4-羟甲基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷)为例，其结构如图1所示，ACD/LogP为-1.85，具有较强的极性。

图1天麻素结构图

分析中成药中天麻素含量，为增强其在C18色谱柱上的保留，多以低有机相含量的乙腈水溶液作为流动相，如乙腈-水(1:100)，流动相流速1 mL/min，等度

洗脱，使用紫外检测器，检测波长为220 nm，色谱图如图2所示。

图2 C18色谱柱分析天麻素色谱图

使用传统C18色谱柱分析天麻素时，色谱峰宽约为1 min，天麻素轴向扩散较为严重，如果以改性C18（T3）色谱柱分析天麻素，采用同样的流动相及流速。色谱峰宽约为0.2 min，如图3所示，峰形更为尖锐，对称，对于准确定量和提高柱效有很大帮助。

在日常工作中，可以先大致了解物质物化性质，如查询logP以了解物质极性。使用常规C18色谱柱不能达到分析需求时，尝试更换改性C18色谱柱。

图3 T3色谱柱分析天麻素色谱图

2.使用亲水相互作用色谱柱

亲水相互作用色谱法(HILIC)是对反相色谱法的有利补充，对于极性化合物，既提供了与正相色谱法相同的出峰顺序和选择性，又避免了使用正己烷等有机流动相。同时亲水相互作用色谱法中高比例的乙腈流动相非常有利于待测物质在电喷雾离子源中的电离，因此亲水相互作用色谱法和串联质谱联用，非常适合极性化合物的分析。

以核苷和碱基为例介绍亲水相互作用色谱柱的使用方法。核苷和碱基分子中含多个N，O原子，分子结构不对称，分子有较大的偶极矩，极性较强，难以溶解于普通有机溶剂，在普通C18色谱柱上几乎没有保留，定性定量分析存在较大困难。

以金水宝胶囊中核苷及碱基分析为例，如果使用传统C18色谱柱，为了增强各物质保留，需要维持流动相中高比例水相相当长的时间，色谱分析时间长，同时，流动相使用纯水，会使得C18碳链卷曲，降低色谱柱柱效。

使用C18反相色谱柱，柱温为25°C 。以甲醇-0.02mol/L磷酸二氢钾水溶液为流动相，梯度洗脱，流速为1 mL/min，检测器为紫外检测器，检测波长260 nm，色谱图如图4所示，5种化合物全部洗脱时间约为30 min。

图4使用C18色谱柱分析5种化合物

考虑到此类化合物多含有碱性基团，可采用具有两性基团的亲水相互作用色谱柱进行分离，如ZIC-cHILIC色谱柱，其功能基团为磷酸胆碱，与待分析化合物之间可能存在亲水相互作用，电荷相互作用等，可以快速有效分离核苷及碱基等碱性物质。

使用ZIC-cHILIC色谱柱，柱温40°C，以乙腈-100 mmol/L甲酸铵水溶液为流动相(90：10)，流速0.4 mL/min，等度洗脱，检测器为紫外检测器，检测波长为263 nm。色谱图如图5所示，15 min内即可完成5种化合物的分析分离。

图5使用ZIC-cHILIC色谱柱分析5种化合物

使用C18色谱柱分析上述碱性化合物，具有非常好的分离度，但用时较长，如果使用ZIC-cHILIC色谱柱，柱效低于C18色谱柱，但是分析速率大大提高，适用于快速分离分析。

对于胺类化合物，也可以采用氨基色谱柱进行分析，氨基色谱柱同样为亲水相互作用色谱柱。

3.使用耐碱的C18色谱柱

耐碱的C18色谱柱可以使用较高pH的流动相，达到抑制碱性物质电离的目的，为分离多个碱性化合物混合物的分离提供了非常好的解决方案。

抗病毒药物有三环胺类和核苷类等，均属于碱性化合物。无论是三环胺类还是核苷类，几乎都含有N原子和不对称结构，因此具有较强的极性。

使用液相色谱方法或液相色谱-串联质谱方法分析三环胺类抗病毒药物，如金刚烷胺，金刚乙胺，美金刚等，可以采用C18色谱柱，也可以采用亲水相互作用色谱柱。分析核苷类抗病毒药物，如阿昔洛韦，奥司他韦等一般采用亲水相互作用色谱柱，如氨基柱。分析美金刚和金刚乙胺两种化合物的混合物时，无论采用C18色谱柱还是采用氨基柱，两者都不能得到有效分离。

金刚乙胺和美金刚是一对同分异构体，结构式分别如图6，图7所示，

图6金刚乙胺分子结构图

图7美金刚分子结构图

使用液相色谱串联质谱法对上述金刚乙胺和美金刚进行检测时，监测的离子对分别为180>163，180>121和180>163，180>107。如果采用亲水相互作用色谱柱如氨基色谱柱进行分析，流动相为乙腈-5mmol/L乙酸铵和0.2%甲酸水溶液，两者同时出峰，180>163离子对色谱峰相互重叠，为定性带来诸多不便，色谱图如图8所示。如果使用普通C18色谱柱，以甲醇-0.1%甲酸为流动相，两者亦同时出峰。

图8使用氨基柱分析金刚乙胺和美金刚混合物总离子流色谱图

根据二者结构的细微差别，如果能充分抑制-NH2的电离，C18色谱柱应能提供一定选择性，实现二者的分离，但是一般C18色谱不能使用pH过高的流动相，否则会造成硅胶颗粒溶解。这种情况下可以选择可以耐受高pH的C18色谱柱，如BEH C18，HPH C18或EVO C18。使用BEH C18色谱柱，以甲醇-0.1%氨水溶液(pH=10)为流动相，电喷雾离子源，液相色谱-串联质谱法分析金刚乙胺和美金刚，色谱图如图9所示，可见，美金刚和金刚乙胺得到有效分离。