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115年:藥學二(第1次)

有關逆相 HPLC之固定相敘述，下列何者錯誤？

A胺丙基矽膠（ aminopropyl silica gel ）為中度極性固定相，可用於界面活性劑的分析
B氰丙基矽膠（ cyanopropyl silica gel ）為中度極性固定相，可提供偶極－偶極的交互作用力
CODS為常用固定相，可用於胜肽的分析
D辛基矽膠（ C8）碳鏈長度較 ODS短，因此分析物滯留時間一定比較長

詳細解析

本題觀念：

本題主要考查 逆相高效液相層析 (Reverse Phase HPLC, RP-HPLC) 中固定相 (Stationary Phase) 的特性、極性及其對滯留時間 (Retention Time) 的影響。核心概念包括：

  1. 固定相的極性與分離機制：逆相層析使用非極性固定相（如 C18, C8）與極性移動相。
  2. 碳鏈長度對滯留時間的影響：碳鏈越長（如 C18 vs C8），疏水性越強，對非極性分析物的滯留力通常越強。
  3. 特殊固定相的特性：如胺丙基 (NH2) 與氰丙基 (CN) 的極性與交互作用力。

選項分析

  • A. 胺丙基矽膠（ aminopropyl silica gel ）為中度極性固定相，可用於界面活性劑的分析

    • 分析：正確。
    • 理由：胺丙基 (NH2) 固定相屬於極性鍵結相 (Polar-bonded phase)，其極性介於無修飾矽膠（高極性）與 C18（非極性）之間，有時被歸類為中等或較高極性。它具有氫鍵結合能力與弱陰離子交換性質 (Weak Anion Exchange)，常用於分析極性化合物（如醣類）以及界面活性劑 (Surfactants)，特別是陰離子界面活性劑，因為胺基在酸性環境下帶正電，可與帶負電的界面活性劑產生離子交互作用。

  • B. 氰丙基矽膠（ cyanopropyl silica gel ）為中度極性固定相，可提供偶極－偶極的交互作用力

    • 分析：正確。
    • 理由：氰丙基 (CN) 固定相具有 -CN 基團，屬於中度極性固定相 (Intermediate polarity)。它既可作為正相也可作為逆相使用。其主要特性是能提供強烈的偶極－偶極交互作用 (Dipole-dipole interaction)，對於分離含有雙鍵、極性官能基或π電子系統的化合物特別有效。

  • C. ODS為常用固定相，可用於胜肽的分析

    • 分析：正確。
    • 理由：ODS (Octadecylsilane) 即 C18 固定相，是逆相層析中最常用的非極性固定相。由於其高疏水性與穩定性，是分析與純化胜肽 (Peptides) 和蛋白質的標準首選管柱 (Peptide mapping)。

  • D. 辛基矽膠（ C8）碳鏈長度較 ODS短，因此分析物滯留時間一定比較長

    • 分析：錯誤。
    • 理由：這是本題的錯誤選項。
      1. 碳鏈長度與疏水性：C8 (辛基, Octyl) 的碳鏈長度確實比 ODS (C18, 十八烷基) 短。
      2. 滯留機制：在逆相層析中，固定相的碳鏈越長，疏水性表面積越大，對非極性分析物的凡德瓦力 (Van der Waals forces) 作用越強。
      3. 結論：因此，對於相同的非極性分析物，C18 的滯留時間通常比 C8 長。C8 由於疏水性較弱，通常用於當 C18 滯留太強導致分析時間過長時的替代品，能縮短滯留時間。選項敘述「滯留時間一定比較長」與逆相層析的基本原理相反。

答案解析

答案：D 在逆相 HPLC 中，固定相的疏水性 (Hydrophobicity) 是決定滯留行為的關鍵。ODS (C18) 具有 18 個碳的長鏈，比具有 8 個碳的 C8 固定相提供更強的疏水性交互作用。因此，對於大部分有機化合物（非極性至中等極性），在相同移動相條件下，使用 C18 管柱的滯留時間會長於使用 C8 管柱。選項 D 聲稱 C8 碳鏈短導致滯留時間「一定比較長」，邏輯與事實完全相反。

核心知識點

考生應複習以下 HPLC 固定相重點：

  1. 逆相鍵結相 (Reverse Phase Bonded Phases)：
    • C18 (ODS)：高疏水性、最通用、長滯留時間 (Long RT)、適合胜肽/藥物分析。
    • C8 (Octyl)：中高疏水性、滯留時間較 C18 短 (Shorter RT)、適合疏水性太強導致在 C18 洗不出來的樣品。
    • Phenyl (苯基)：提供 π-π 交互作用，具獨特選擇性。
  2. 中/高極性鍵結相 (Polar Bonded Phases)：
    • CN (Cyanopropyl)：中度極性、偶極-偶極作用 (Dipole-dipole)、可作正/逆相。
    • NH2 (Aminopropyl)：極性、氫鍵/弱陰離子交換、適合醣類 (HILIC mode) 與界面活性劑。

參考資料

  1. Difference between C18 and C8 HPLC Columns - Hawach (確認 C18 滯留力強於 C8)
  2. Separation Science: C8 vs C18 Columns (確認 C8 用於縮短滯留時間)
  3. Waters: HPLC Separation Modes & Columns (確認 ODS 用於胜肽分析)
  4. LCMS: Cyanopropyl and Aminopropyl Phases (確認 CN 提供偶極力、NH2 之應用)
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