Ограниченный рабочий диапазон рН и сорбционная активность остаточных силанольных групп сорбентов на основе силикагеля стимулировали разработку полимерных сорбентов для распределительной хроматографии, в которой устранены указанные недостатки.

Первый сорбент этого типа, названный PRP-1 {Polymer Reversed Phase}, разработан фирмой «Гамильтон». Он представляет собой жесткий стирол-дивинилбензольный гель с удельной поверхностью 415 м2/г, объемом пор 0,79 cм3/г и средним диаметром пор 7,5 нм, который выдерживает давление до 28 МПа. Более 98% его сферических частиц имеют диаметр 10 мкм, что обеспечивает высокую эффективность (40 000т. т./м) и низкое сопротивление колонок. Фирма выпускает также готовые колонки с PRP-1 длиной 150 и 250 мм с внутренним диаметром 4,1 мм.

Еще большую эффективность имеет сорбент PRP-1 с размером зерен около 5 мкм, который выпускают с 1984 г. набитым в колонки размером 150Х4,1 мм. По селективности данный материал подобен обращенно-фазным сорбентам C18 но работоспособен в диапазоне рН=1–13 при концентрации буферных солей до 0,5–1 М. Кроме того, его можно использовать в эксклюзионной хроматографии для разделения молекул с молекулярной массой от 2Х103 до 105, а также в ион-парной хроматографии.

Сорбенты RS-пак серии D фирмы «Шова Денко», изготовленные на основе различных пористых полимеров, перекрывают широкий диапазон полярности. Эти материалы имеют размер зерен 6 мкм и выпускаются набитыми в колонки размером 150Х8 мм с гарантированной эффективностью 5000 т. т. (для DM-614–4000 т. т.) на колонку.

Сорбент DS-613 представляет собой гидрофобный полистирольный гель, похожий на PRP-1. Материалы DE-613, DM-614 и ДС-613 изготавливают на базе полиметакрилата, гидрофильного сложного полиэфира и полистирола с гидрофильными дестителямя соответственно. Сорбент ДМ-614 по полярности эанимает промежуточное положение между привитыми сорбентами C8 и NH2 и может применяться как в обращенно-фазном, так и в нормально-фазном варианте ВЭЖХ.

Все сорбенты RS-пак серии D устойчивы в диапазоне pH=2–12, характеризуются практически полной адсорбционной инертностью и высокой разделяющей способностью.

Наряду с перечисленными выше материалами выпускаются также некоторые полимерные сорбенты специального назначения. Примером может служить колонка «µ-сферогель – 7,5% карбогидрат», предназначенная для анализа низших олиго-сахаридов и полиолов. Сферический сорбент, которым заполнена эта колонка, представляет собой кальциевую соль сульфированHOГO стирол-дивинилбензольного геля с плотностью сшивки 7,5% и диаметром зерна 8 мкм. Размеры колонки 300Х7,5 мм, рабочая температура 80–90 °С, предел давления 7 МПа, максимальная скорость подвижной фазы (вода, возможна добавка до 30% ацетонитрила) 0,6 мл/мин, гарантированная эффективность 27000 т. т./м. На рис. 3 показана хроматограмма смеси сахаридов на этой колонке.

Последние достижения по использованию полимерных сорбентов в ВЭЖХ рассмотрены работе, где описано их применение для разделения аминокислот и органических кислот, пептидов, белков, углеводов, неорганических ионов и различных полимеров.

Сорбенты для эксклюзионной хроматографии

В эксклюзионной хроматографии разделение происходит на колонках, заполненных пористыми сорбентами (гелями), которые должны иметь большой объем пор, выдерживать достаточно высокие давления и не взаимодействовать с анализируемыми веществами. Эти сорбенты подразделяются на две группы, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки–полужесткие (органические) и жесткие (неорганические) гели. Последний не являются гелями в собственном смысле этого слова, так как их пористая структура сформирована заранее и не связана с набуханием в растворителе. Такие материалы принято называть аэрогелями.

Главной характеристикой сорбентов для эксклюзионной хроматографии является размер пор, определяющий диапазон молекулярных масс, которые можно разделить на данном геле. Этот диапазон определяют по соответствующей калибровочной кривой, построенной в координатах VR–lg M. Сорбенты с очень узким распределением пор по размерам характеризуются высокой разрешающей способностью в небольшом диапазоне молекулярных масс. Напротив, более широкое распределение пор приводит к увеличению диапазона разделения за счет снижения разрешающей способности. Наилучшими характеристиками обладают сорбенты с умеренно узким распределением пор, которые имеют максимальную длину линейного участка калибровки.

В связи с практической важностью данных по диапазонам проницаемости в этом разделе приведены калибровочные кривые для многих наиболее известных материалов. Последние существенно облегчают сравнение и правильный выбор сорбентов для решения конкретных аналитических задач.

Полужесткие гели

Эти органические гели представляют собой сшитые сополимеры с большой плотностью сшивки, способные ограниченно набухать в используемых растворителях.

Гидрофильные гели предназначены для работы в водных растворах, а гидрофобные – в органических средах. Наиболее типичными представителями полужестких гелей являются сшитые сополимеры стирола с дивинилбензолом с размером частиц 10 мкм и менее, предназначенные для работы в органических растворителях. Они выпускаются с широким набором пор, охватывающим весь возможный диапазон разделения по молекулярной массе (от 102 до 108) и выдерживают давление до 10–20 МПа. Эти материалы поступают в продажу только в виде готовых колонок с эффективностью до 20–50 тыс. т.т./м, которые широко применяют для исследования синтетических полимеров и олигомеров. Размер пор стирол-дивинилбензольных гелей нельзя измерить абсолютными методами, к тому же для одного и того же сорбента в разных растворителях он неодинаков, так как набухаемость геля в них различна. Поэтому для этих материалов размер пор оценивают в условных единицах, представляющих собой максимальную длину вытянутой цепи молекулы трансполистирола в ангстремах, которая уже не способна проникать в поры геля, при использовании тетрагидрофурана в качестве подвижной фазы.

Большинство колонок со стирол-дивинилбензольными гелями можно использовать при температурах до 140–150 °С, что позволяет проводить разделение наиболее трудно растворимых димеров, например полипропилена. Ассортимент подвижных раз, совместимых с этими материалами, ограничен главным образом тетрагидрофураном, ароматическими и хлорированными углеводородами. Для ряда полярных полимеров часто применяют диметилформамяд. Нельзя использовать воду, спирты, сложные эфиры, ацетон и другие полярные растворители.

Гели с наиболее мелкими порами, имеющие предел эксклюзии до 5000, часто используют для разделения малых молекул. Диаметр пор самых мелкопористых сорбентов (типа ц-стирогеля 100 А) в набухшем состоянии составляет около 3 нм, степень их набухания является наиболее высокой, а круг пригодных подвижных фаз более узок, чем для гелей с крупными порами.

Большинство современных полужестких гелей выдерживает давление 10–15 МПа. Однако, фирма «Шова Денко» для вы-вускаемых ею колонок Шодекс устанавливает значительно меньшие предельные давления (< 2 МПа для сорбентов с размером зерна около 10 мкм). Авторам не удалось выяснить причину столь жесткого ограничения; к тому же в литературе имеются примеры разделения на наборах колонок Шодекс, где давление как минимум вдвое превышало рекомендованные фирмой пределы.