項(xiàng)目簡(jiǎn)介：  

本項(xiàng)目創(chuàng)立的計(jì)量置換理論（Stoichiometric displacement theory，SDT），揭示了發(fā)生在液-固界面上的一個(gè)普遍現(xiàn)象－溶質(zhì)和溶劑之間的計(jì)量置換，用數(shù)學(xué)公式描述了組分之間固有的定量關(guān)系，并應(yīng)用到許多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。

（1）提出了液-固界面上溶質(zhì)和溶劑之間的計(jì)量置換概念，建立了液－固界面上吸附的物理圖象，考慮了體系中存在的各種分子間相互作用，在后推導(dǎo)出不同于馬丁-辛格分配色譜理論和蒂塞留斯的吸附色譜理論的計(jì)量置換保留模型（SDM-R）。還考慮了強(qiáng)溶劑和弱溶劑之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，推導(dǎo)出了液相色譜（LC）中溶質(zhì)的統(tǒng)一保留模型。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，該SDM－R適用于多種LC模式中小分子和生物大分子溶質(zhì)的分離。（2）依據(jù)計(jì)量置換概念，將應(yīng)用了一個(gè)多世紀(jì)的，一直成為大學(xué)教材中重要內(nèi)容的，描述液－固吸附體系的經(jīng)驗(yàn)弗侖德利希公式和朗格謬爾公式從理論上推導(dǎo)出來(lái)；并稱之為計(jì)量置換吸附模型（SDM-A）；（3）用SDT將描述組分在液－固吸附體系中的吸附機(jī)理和LC中溶質(zhì)的保留機(jī)理統(tǒng)一起來(lái)。（4）提出了可用于表征LC和液－固吸附體系特性的11個(gè)新的表征參數(shù)，并且成功地運(yùn)用于溶質(zhì)、溶劑、固定相和吸附劑性質(zhì)以及蛋白質(zhì)分子構(gòu)象變化的表征。

該成果受到了美國(guó)《分析化學(xué)》評(píng)論卷和國(guó)際上知名專家Snyder博士等的正面評(píng)價(jià)，并用其支撐他們所發(fā)表論文中的關(guān)鍵論點(diǎn)，獲得了國(guó)內(nèi)外同行的公認(rèn)，并寫(xiě)入教育部推薦的研究生教材《現(xiàn)代分離科學(xué)理論導(dǎo)引》中。在SDT指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā)了用于蛋白復(fù)性與同時(shí)純化的色譜餅，并成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。該項(xiàng)目發(fā)表論文150余篇，專著兩部，發(fā)明專利1項(xiàng)，國(guó)際大會(huì)報(bào)告10余次，其中被SCI收錄93篇，EI收錄27篇，ISTP收錄4篇。據(jù)SCI提供的數(shù)據(jù)，他引為376次。項(xiàng)目成果成功地應(yīng)用于化學(xué)、化工、生物和藥學(xué)等領(lǐng)域。

該項(xiàng)目曾獲2006年陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)壹等獎(jiǎng)。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

（1）發(fā)現(xiàn)組分在液-固界面上的吸附和解吸附是以計(jì)量置換方式進(jìn)行的。該過(guò)程表示為：當(dāng)溶劑化溶質(zhì)（或組分1）被溶劑化固定相（或吸附劑）吸附時(shí)，必然從液-固界面上釋放出一定計(jì)量的溶劑分子（或組分2）。(色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）；

（2）發(fā)現(xiàn)液-固體系中存在的每一種組分都影響溶質(zhì)的吸附。研究體系中分子之間的所有作用，如溶質(zhì)在雙組分溶液中被吸附時(shí)的5種和在多組分溶液中被吸附時(shí)的6種作用以及蛋白質(zhì)分子構(gòu)象變化，都會(huì)對(duì)溶質(zhì)的吸附有貢獻(xiàn)，并用物理圖象表示了該相互作用的中間和最終狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)用熱力學(xué)平衡方法，可將發(fā)生在液－固體系中分子之間的每種作用力及表征蛋白分子構(gòu)象變化的平衡用分步平衡常數(shù)表示，其總的平衡常數(shù)包含了每步平衡常數(shù)，而分子之間所有作用對(duì)溶質(zhì)吸附的貢獻(xiàn)都可以用該一個(gè)總平衡常數(shù)表示。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）；

（3）從理論上推導(dǎo)出了LC中的計(jì)量置換保留模型(SDM-R)和表面物理化學(xué)中描述液－固吸附的計(jì)量置換吸附模型（SDM-A）以及他們的數(shù)學(xué)表達(dá)式。每個(gè)表達(dá)式表達(dá)了各種相互作用的定量關(guān)系。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）；

（4）在反相色譜（RPLC）中有機(jī)溶劑是置換劑，而在疏水相互作用色譜（HIC）中，水是置換劑，改變了鹽是改變流動(dòng)相表面張力的固有觀念。（色譜分析；代表作1,3,4,5,10）；

（5）除離子交換色譜（IEC）和親合色譜（AFC）是由其他科學(xué)家完成外，我們完成了RPLC、HIC、正相色譜（NPC）、紙色層(PC)和薄層色譜(TLC)及在表面物理化學(xué)中多種吸附體系中的SDM。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）；

（6）該SDM是我們所知的唯一一個(gè)不僅能分別統(tǒng)一上述兩種領(lǐng)域中的多個(gè)保留和吸附模型，而且能統(tǒng)一該兩種領(lǐng)域中的保留和吸附模型的一個(gè)理論。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）；（7）發(fā)現(xiàn)在SDT中的11個(gè)新的參數(shù)不僅可用于表示溶質(zhì)吸附和保留的本質(zhì)特征，而且還可用來(lái)表示溶質(zhì)、吸附劑和液相各自的特征。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,9）。（8）用SDT建立了收斂點(diǎn)的方程，從理論上解釋液相色譜中的收斂現(xiàn)象。（色譜分析；代表作8, 9）；（9）依據(jù)SDT，研究了生物大分子的色譜熱力學(xué)量；提出了蛋白折疊機(jī)理。（色譜分析；代表作6，8）；（10）發(fā)現(xiàn)在液、固吸附體系中的一個(gè)規(guī)律，即無(wú)論溶質(zhì)和吸附劑之間的不同，也無(wú)論在吸附劑表面上多么的不均勻，其溶質(zhì)更為合理的吸附機(jī)理是溶質(zhì)對(duì)溶劑的計(jì)量置換。（色譜分析，膠體化學(xué)與界面化學(xué)；代表作1,2,3,4,5,10）

主要完成人：

1.  耿信篤

（1）他在美國(guó)普度大學(xué)擔(dān)任客座教授期間與Fred E Regnier 教授合作發(fā)表的兩篇論文（代表作（4，5））中，提出計(jì)量置換概念，設(shè)計(jì)和完成了在RPLC中二元流動(dòng)相體系中的全部實(shí)驗(yàn)，從理論推導(dǎo)出SDM-R并撰寫(xiě)論文初稿（論文3，4）。（2）在1984年他回國(guó)后，他作為他在西北大學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)的帶頭人，花了20余年的時(shí)間帶領(lǐng)他的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)將其研究和發(fā)展到適用范圍更寬，系統(tǒng)組成更復(fù)雜的HPLC中多組成的流動(dòng)相體系的統(tǒng)一的SDM-R，以及適用于液－固吸附的SDM-A，提出11個(gè)新的表征參數(shù)并將SDM-R與SDM-A統(tǒng)一起來(lái)，他設(shè)計(jì)總體研究思路、參與制定實(shí)驗(yàn)方案，解決科學(xué)和技術(shù)難題、理論處理、撰寫(xiě)論文等，除做實(shí)驗(yàn)以外的所有工作。工作量為60%

2.  白泉

本人對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(8)和（9）作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。從1994年，本人一直研究小分子溶質(zhì)和生物大分子的色譜熱力學(xué)。用SDT研究了生物大分子在HIC中的溫度收斂以及蛋白在HIC中的折疊機(jī)理，并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。（代表作8和6）。工作量為55%

3.  衛(wèi)引茂

本人對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)（7）和（8）作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。從1994年，本人一直用小分子研究HIC中的保留機(jī)理。以小分子溶質(zhì)驗(yàn)證了HIC中的SDM-R，研究了參數(shù)Z和logI與溶質(zhì)結(jié)構(gòu)、van der Waal表面面積、van der Waal體積、疏水片段指數(shù)和溫度的關(guān)系，以及HIC中的濃度收斂和碳數(shù)收斂，并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，他還合成了多種支持SDT的HIC色譜填料。（代表作9）。工作量為55%

4.  郭立安

本人對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)（5）作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是疏水色譜中的計(jì)量置換保留模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證者（代表作1和7）。

10篇代表性論文：

1.   Study of the Retention Mechanism of Proteins in Hydrophobic Interaction Chromatography/ J. Chromatogr.

2.   A Stoichiometric Displacement Model of Solute Adsorption in Liquid-solid System/ Science in China(Ser.B)

3.   Retention Model for Proteins in Reversed-phase Liquid Chromatography/ J. Chromatogr

4.   Stoichiometric Displacement of Solvent by Non-polar Solutes in Reversed-phase Liquid Chromatography/ J. Chromatogr.

5.   A Stoichiometric Dispacement Model for Retention of Solute in Liquid Chromatogrpahy with Multi-component System/ Science in China (Ser. B)

6.   Mechanism of simultaneously refolding and purification of proteins by hydrophobic interaction chromatographic unit and applications/ Science in China (Ser. B)

7.   Studies on the correlation of chromatographic behavior of biopolymers between reversed-phase and hydrophobic interaction chromatography - testing the stoichiometric displacement between biopolymer and

8.   The temperature convergence of biopolymers in reversed-phase liquid chromatography/ Chromatographia

9.   Influences of the Mobile Phase Composition and Temperature on the Retention Behavior of Aromatic Alcohol Homologues in Hydrophobic Interaction Chromatography/ Chromatographia

10.  A unified retention model of solute in liquid chromatography /Chinese Chemical Letters