将C18 固定相称为可用的*多产的化学物质之一可能更合适。在色谱柱供应商中，这一阶段的不断增长的品种肯定不乏。然而，在我们深入研究手头的主题之前，这里简要回顾一下 C18 固定相是如何产生的。
起初，俄罗斯植物学家米哈伊尔茨维特试图分离和分离植物组织中的天然色素（类胡萝卜素、叶绿素等）。正如人们可能已经猜到的那样，Tsvet 用于他的分离实验的不是高度精制、完全多孔、形状完 美的球形和大小均匀的二氧化硅颗粒，它与 C18 配体键合并紧密地包装在高 级不锈钢管中！他使用大自然为他提供的材料——矿物质和岩盐（钙盐）——作为固定相，并使用乙醇混合物作为流动相。Tsvett 将这种分离技术命名为“色谱法”，如今它已成为分析化学的一个重要分支。
反相色谱
在早期的色谱实验（Tsvet 的设计）中，疏水性分析物首先从色谱柱中洗脱，然后是极性和非常亲水的化合物。这种洗脱顺序称为正相色谱法 (NP)。几十年后，随着更多科学家参与该领域，色谱中引入了额外的分离模式，以分离和纯化许多不同基质中的多种化合物。尽管涵盖所有这些新增功能可能令人兴奋（！！！），但我们将只关注一种反相色谱法 (RP)。
在色谱系统中，离子型和强极性分析物首先从色谱柱中洗脱，然后是疏水性更强的分析物。与 Tsvet 的实验相比，这些化合物以相反的顺序洗脱。因此，该系统被称为“反相”色谱。
RP 技术的*终目标是分离具有不同疏水程度的分析物。简而言之，此任务通过以下方式完成：
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使用疏水固定相来保留分析物。
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修改和优化具有不同能力的多组分溶剂系统，作为目标分析物的良好溶剂。这包括有机溶剂和缓冲溶液（如果适用）。并非所有化合物都是强酸性或强碱性，而是可能具有需要窄 pH 范围来控制其行为的极性基团。
1. 疏水固定相
碳氢化合物是疏水性的完 美例子，实际上是油性物质。更具体地说，直链烷烃非常适合用作良好的固定相。我们应该注意到，随着链中碳原子的增加，碳氢化合物的物理性质也会发生变化——C1 到 C4 是气态的；C5-C17 是液体；C18 和更大的是固体。除了烷烃之外，还有其他候选物，例如芳烃和环状烷烃，在这里也可以作为固定相使用。这些其他固定相将在其他文章中讨论。C18 的流行可能是由于用于键合工艺的起始材料的早期可用性。这个幸运的巧合导致进一步发现 C18 非常适合色谱过程。无论哪种方式，
下一步是将烷烃基团，特别是 C18 或十八烷基，连接到合适的表面上。二氧化硅的性能优于所考虑的所有其他介质，并且二氧化硅颗粒有多种形状（规则球形或不规则）、尺寸（0.9 o 10 µm 和更大）、孔隙率（大至 1000 Å），并且是全多孔或在设计上具有坚实的核心。
键合过程完成后（此过程的许多细节保密），C18 配体在分子水平上附着在二氧化硅上，并在二氧化硅颗粒孔内进行更通用的物理放置，如下图所示。
图 1. 与二氧化硅键合的 C18 配体
图 2. 二氧化硅孔表面上两个 C18 配体分子的一般描述
2. RPC 保留机制
C18 固定相的优点和简单性在于它提供了非常简单的疏水相互作用。当流动相中的溶质穿过二氧化硅孔时，它们可以通过相当弱的疏水（和范德华力）相互作用被烃类吸引和保持。图 3是这种交互的代表。
图 3，C18 配体与化合物之间的简单疏水相互作用。
图 4显示 C18 配体、化合物的苯环和其丙基部分（圆圈内）之间存在疏水相互作用。由于氮上存在正电荷，C18 配体与分子另一侧的胺部分之间的吸引力*小。
表示化合物疏水程度的参数称为log P。该值是化合物置于水和正辛醇的混合物中后的平衡常数。正 log P 值表明目标化合物更易溶于正辛醇，因此具有更强的疏水性。负 log P 表示水溶性分子，因此具有更亲水的性质。图 4显示了具有近似 log P 范围的各类化合物的列表。
图 4. 各类化合物的 log P 标度
有了这些信息，手头的任务就变得相当清晰：要将化合物保留在 C18 色谱柱上，化合物必须尽可能保持中性或疏水。显然，对于已经是中性或不可能带电的分析物，什么也做不了。但是，对于弱酸性和弱碱性化合物，我们可以使用缓冲液来控制其电荷状态的程度。此处使用的另一个化学性质是 pK a（和 pK b）。溶液中的弱酸和弱碱以两种形式存在：一种是中性形式，另一种是去质子化（酸）或质子化（碱）。在特定的 pH 值下，这两种共轭形式的浓度相等。该 pH 值称为 pK a和 pK b. 下面的图表（图 5）说明了 pK 值及其与化合物疏水性随 pH 值的变化而增加或减少的关系。
图 5.弱酸性和碱性结合物随 pH 变化的图形表示。
在一般实践中，建议将流动 pH 设置为分别高于或低于 pK b或 pK a 2 个单位，以确保化合物以一种*有可能保留在柱子上的形式存在。当然，几乎所有事情和每条规则都有例外。
至此，我们只介绍了流动相的一种成分，特别是水性部分。这导致我们使用多种化学特性来帮助提高分析物在 C18 固定相上的保留。现在，自然而然地讨论如何从 C18 固定相中洗脱分析物。
为了克服反相条件下的疏水相互作用，甲醇 (MeOH)、乙腈 (ACN) 和四氢呋喃 (THF) 是主要的溶剂选择。按强度排序，MeOH 被认为是*弱的溶剂，而 THF 是*强的。这种强度转化为每种溶剂洗脱分析物的速度。假设流动相 (MP) 中的比例相同，使用 THF 作为溶剂的单一分析物将比其他分析物快得多。然而，当考虑多于一种分析物时，溶剂强度不会产生成比例的选择性。在下一篇文章中，我们将讨论反相色谱中溶剂选择性的差异。总之，C18 是可用于反相色谱的*简单、*方便的固定相之一。
