下列有關層析法之敘述，何者錯誤？

本題觀念：

本題主要考查 高效液相層析法 (HPLC) 的基本原理，特別是 逆相層析 (Reversed-Phase Chromatography, RP-HPLC) 中影響分析物滯留行為的關鍵因素。核心概念包括固定相與動相的極性關係、pH 值對離子化分析物（如鹼性藥物）的影響，以及分配係數（Partition Coefficient）與滯留時間的關聯。

選項分析

• A. 鹼性分析物的滯留時間與動相中緩衝液的pH值無關 (錯誤)

  • 解析：這是本題的錯誤選項。在逆相層析中，分析物的離子化狀態顯著影響其極性及與固定相（通常為非極性的 C18）的親和力。
  • 機制：對於鹼性分析物（例如含胺基的藥物，pKa 通常在 8-10 左右）：
    • pH < pKa (酸性環境)：鹼性藥物會結合質子帶正電 ($BH^+$)，極性增加，與疏水性固定相的作用力變弱，導致滯留時間縮短 (Elute faster)。
    • pH > pKa (鹼性環境)：鹼性藥物呈現去離子化的分子態/中性態 ($B$)，疏水性增加，與固定相作用力增強，導致滯留時間延長。
  • 結論：pH 值是控制可離子化化合物選擇性與滯留時間的最重要參數之一，絕非無關。

• B. 依固定相之極性可分為正相與逆相層析 (正確)

  • 解析：這是層析法的基本分類定義。
    • 正相層析 (Normal Phase)：固定相極性 > 動相極性（例如：矽膠固定相 + 正己烷動相）。
    • 逆相層析 (Reversed Phase)：固定相極性 < 動相極性（例如：C18 烷基鏈固定相 + 水/甲醇動相）。
  • 此分類確實是依據固定相與動相的相對極性而定。

• C. 分配係數會影響其滯留時間 (正確)

  • 解析：分配係數（Partition Coefficient, $K$）定義為平衡時分析物在固定相濃度與動相濃度的比值 ($K = C_s / C_m$)。
  • 滯留因子 ($k$, Capacity factor) 與分配係數成正比 ($k = K \times \frac{V_s}{V_m}$)。滯留時間 ($t_R$) 又與滯留因子直接相關 ($t_R = t_M(1+k)$)。
  • 因此，分配係數越大（代表分析物越喜歡待在固定相），滯留時間就越長。

• D. 逆相層析法可用於分析中極性化合物 (正確)

  • 解析：逆相層析法（RP-HPLC）是目前應用最廣泛的層析技術。
  • 它主要利用疏水性作用力分離。非極性化合物滯留最強，極性極強的化合物（如無機離子）則幾乎不滯留。
  • 中極性化合物（Medium polarity）在逆相層析中通常具有適當的滯留行為，能達到良好的分離效果。對於極性較強的化合物，亦可透過調整動相極性或使用離子配對試劑來分析。

答案解析

正確答案為 A。鹼性分析物的滯留時間高度依賴動相的 pH 值，因為 pH 決定了藥物的離子化比例，進而改變其在逆相管柱中的疏水性滯留行為。

核心知識點

考生應掌握 逆相層析 (RP-HPLC) 中 pH 值對酸鹼性藥物滯留時間的影響規則（口訣：分子態滯留強，離子態跑得快）：

1. 鹼性藥物 (Basic Analyte)：
   • pH 升高 (趨向中性/鹼性) $\rightarrow$ 分子態增加 $\rightarrow$ 疏水性增加 $\rightarrow$ 滯留時間增加 ($t_R \uparrow$)。
   • pH 降低 (酸性) $\rightarrow$ 離子態 ($BH^+$) 增加 $\rightarrow$ 極性增加 $\rightarrow$ 滯留時間減少 ($t_R \downarrow$)。
2. 酸性藥物 (Acidic Analyte)：
   • pH 降低 (酸性) $\rightarrow$ 分子態 ($HA$) 增加 $\rightarrow$ 疏水性增加 $\rightarrow$ 滯留時間增加 ($t_R \uparrow$)。
   • pH 升高 (趨向中性/鹼性) $\rightarrow$ 離子態 ($A^-$) 增加 $\rightarrow$ 極性增加 $\rightarrow$ 滯留時間減少 ($t_R \downarrow$)。
3. 一般原則：為了獲得穩定的滯留時間，動相 pH 值應避開分析物 pKa 的 $\pm 1\sim 2$ 範圍內，以免微小的 pH 變化導致滯留時間劇烈波動。

參考資料

1. Phenomenex: Effect of mobile phase pH on reversed-phase HPLC separations. Link
2. Shimadzu: Effect of mobile phase pH on reversed-phase HPLC separations of ionizable compounds. Link
3. LibreTexts Chemistry: High-Performance Liquid Chromatography - Reversed-Phase Chromatography. Link