Chapter20高效液相色谱法.ppt
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1、化学化工学院 杨 睿2014 Spring SemesterChapter 20 High Performance Liquid Chromatography (HPLC)化学化工学院 杨 睿化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 高效液相色谱仪高效液相色谱仪第三部分第三部分 HPLCHPLC的主要类型及色谱分离的主要类型及色谱分离方法的选择方法的选择化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester高效液相色谱法高效液相色谱法 (High Performance Liquid Chromatography, HPLC)
2、:用用高压力高压力输送流动相,输送流动相,采用采用高效固定相高效固定相及及在线检测在线检测等手段的液相色谱等手段的液相色谱法。法。201 概述柱前压:柱前压: 50500 105 Pa; 填充粒径:填充粒径:510 m mm; 13 m mm n: 56 104 ; 13 105 化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester一、一、HPLC的特点:的特点:1. 与经典液相色谱法比较与经典液相色谱法比较 固定相、输液设备、检测手段固定相、输液设备、检测手段2. 与气相色谱法比较与气相色谱法比较分析对象、流动相、操作条件分析对象、流动相、操作条件GC: :气体、:气体、 20%的有
3、机物(低级烃、石油化工)的有机物(低级烃、石油化工)HPLC:80%的有机物;的有机物; 蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、植物色素、药蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、植物色素、药物、药用植物有效成分、高聚物、染料。物、药用植物有效成分、高聚物、染料。 固定相粒径固定相粒径 理论塔板数理论塔板数LCLC : 100 200100 200m mm m 3000 3000HPLCHPLC: 10 10m mm 5 30 m 5 30 万万化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester3. HPLC的特点:的特点:分离效能分离效能高高(n=104m-1,柱效,柱效 一般一般LC)选择性选择性
4、高高 检测灵敏度检测灵敏度高高分析速度分析速度快快 重现性重现性好好应用范围应用范围广广(可分析(可分析80%有机化合物)有机化合物)局限性:缺乏通用检测器;设备费用昂贵;操作局限性:缺乏通用检测器;设备费用昂贵;操作严格严格化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester二、二、HPLC的分类:(按分离机制)的分类:(按分离机制)体积排阻色谱体积排阻色谱吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱离子交换色谱离子交换色谱msmsms- -+ms化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester三、正、反相色谱体系三、正、反相色谱体系流动相是流动相是非极性非极性, 固定相是极性的固定
5、相是极性的 流动相极性流动相极性 固定相极性固定相极性反相反相色谱:色谱:正己烷正己烷 乙醚乙醚 乙酸乙酯乙酸乙酯 甲醇甲醇 乙腈乙腈 四氢呋喃四氢呋喃化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester正相色谱正相色谱反相色谱反相色谱固定相固定相硅胶硅胶(表面修饰表面修饰)、氧化铝、氧化铝非极性烷基健合固定相非极性烷基健合固定相流动相流动相极性比固定相极性比固定相 弱弱极性比固定相极性比固定相 强强保留值保留值随试样极性随试样极性而而随流动相极性随流动相极性而而随试样极性随试样极性而而随流动相极性随流动相极性而而适用对象适用对象异构体(对映异构、空间异构体(对映异构、空间异构)异构)
6、 ;中等极性或极性化合物;中等极性或极性化合物;同系物;同系物;非极性或低极性化合物非极性或低极性化合物操作温度操作温度室温室温最高最高50800C(以降低黏度以降低黏度) 化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester相对分子质量102103104105106吸附吸附色谱色谱正相正相分配色谱分配色谱体积排阻色谱体积排阻色谱离子离子交换色谱交换色谱分配色谱分配色谱反相反相分配色谱分配色谱凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱极性增加极性增加化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester202 高效液相色谱仪化学化工学院 杨 睿2014 Spring Sem
7、ester高效液相色谱仪流程图高效液相色谱仪流程图贮液瓶贮液瓶高压输液泵高压输液泵进样器进样器色谱柱色谱柱检测器检测器记录装置记录装置预柱预柱梯度洗脱梯度洗脱装置装置恒流泵恒压泵溶质型检测器总体检测器防止不溶性颗粒堵塞避免强保留组分污染光电二极管阵列光电二极管阵列化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester2011 Spring Semester1、HPLC的固定相的固定相 按承受高压能力分类按承受高压能力分类:刚性固体:刚性固体:以以SiO2为基质为基质(可承受(可承受7.01081.0109 Pa的高压)的高压) 在在SiO2表面键合各种官能团,可扩大应用表面键合各种官能团
8、,可扩大应用范围,是目前最广泛使用的一种固定相范围,是目前最广泛使用的一种固定相硬胶:硬胶: 由由聚苯乙烯与二乙烯苯基聚苯乙烯与二乙烯苯基交联而成(交联而成(3.5108 Pa) 主要用于离子交换和尺寸排阻色谱中主要用于离子交换和尺寸排阻色谱中20203 HPLC3 HPLC的固定相和流动相的固定相和流动相化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester按孔隙深度分类按孔隙深度分类:表面多孔型表面多孔型:基体为实心玻璃珠,在玻璃球外面覆盖一:基体为实心玻璃珠,在玻璃球外面覆盖一层多孔活性材料(如硅胶、氧化铝、离子交换剂、分子层多孔活性材料(如硅胶、氧化铝、离子交换剂、分子筛、聚酸胺
9、等),常用做保护柱填料筛、聚酸胺等),常用做保护柱填料全多孔型全多孔型:由直径为:由直径为10nm的硅胶微粒,或氧化铝微粒的硅胶微粒,或氧化铝微粒凝聚而。凝聚而。 颗粒很细(颗粒很细(510m),传质速率快,易实),传质速率快,易实现高效、高速。特别适合复杂混合物分离及痕量分析。现高效、高速。特别适合复杂混合物分离及痕量分析。化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester2、HPLC的流动相的流动相(1). HPLC对流动相的基本要求:对流动相的基本要求:(2). 与分离有关的溶剂性质:与分离有关的溶剂性质:溶剂强度溶剂
10、强度 :溶剂对固定相的:溶剂对固定相的亲和力亲和力溶解度参数溶解度参数d d :衡量溶剂对化合物的:衡量溶剂对化合物的洗脱能力洗脱能力极性参数极性参数 P :衡量溶剂:衡量溶剂极性极性大小大小化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester流动相溶剂强度(SiO2)极性指数P环己烷0.030.04n-正己烷0.010.1四氯化碳0.111.6甲苯0.222.4乙醚0.382.8二氯甲烷0.343.1四氢呋喃0.354.0氯仿0.264.1乙醇0.684.3乙酸乙酯0.384.4二氧六环0.494.8甲醇0.735.1乙腈0.505.8水强10.2HPLC常用流动相的性质常用流动相的
11、性质P 越大,溶剂极性越大越大,溶剂极性越大(极性洗脱极性洗脱)正相色谱:正相色谱:反相色谱:反相色谱: 越大,溶剂与越大,溶剂与固定相固定相亲亲和力越强,越容易将样和力越强,越容易将样品从固定相上洗脱(品从固定相上洗脱(强强度洗脱度洗脱)化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester纯溶剂的极性和保留值的关系:纯溶剂的极性和保留值的关系: 实验表明,当流动相的实验表明,当流动相的P 改变改变2个单位时,个单位时,k 值大约值大约变化变化10倍倍:正相色谱正相色谱反相色谱反相色谱2122110PPkk-2122110PPkk-化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semes
12、ter混合溶剂的极性:混合溶剂的极性:BBAAABPPP)/(CBBCPP化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester204 液固(吸附)色谱法 (LSC) LiquidSolid Adsorption Chromatography分离原理分离原理固定相固定相流动相流动相应用实例应用实例化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester205 液液(分配)色谱法 (LLC) LiquidLiquid Partitioning Chromatography分离原理固定相流动相应用实例mSccK mSVqVp kSmVVk 由于固定相易流失,已逐渐为化学键合相色谱法和不要
13、载体的逆流色谱法代替化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester206 化学键合相色谱法 (CBSPC) Bonded Stationary Phases Chromatography化学键合固定相法反相键合相色谱法正相键合相色谱法离子性键合相色谱法手性色谱法采用采用化学键合固定相化学键合固定相进行分离的液相色谱进行分离的液相色谱化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester20207 7 排阻色谱法排阻色谱法大分子物质的分离大分子物质的分离测定聚合物分子量及其分布测定聚合物分子量及其分布主要用途:主要用途:化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semest
14、er(自学)其他的HPLC法化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester208 色谱分离方法的选择选择色谱分离方法的主要根据是试样的相对分子质量的大小、在水中和有机溶剂中的溶解度、极性和稳定程度以及化学结构等物理性质和化学性质化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester色谱体系的选择普通样品的定性定量分析任务排阻色谱高分子量样品水溶性 反相排阻油溶性 正相排阻特异性生物物质 亲和色谱水溶性样品反相色谱油溶性样品正相色谱保证样品在流动相中有良好溶解度不离解分子型键合色谱离子型离子交换色谱离子对色谱可离解或可形成离子液相色谱中等分子量非挥发性样品气相色谱低分子量气体
15、(在液体中溶解度小、k太小)低分子量气固色谱气固色谱气液色谱气液色谱300以下挥发性样品化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester色谱体系的选择对样品进行快速、高分辨的分析任务定量分析为主定量分析为主优先采用液相色谱优先采用液相色谱定性分析为主定性分析为主优先采用毛细管电泳离子型化合物区带电泳DNA/核苷酸等大蛋白质凝胶色谱与凝胶电泳凝胶色谱与凝胶电泳含强疏水基团 电色谱电色谱非离子、倾向疏水化合物离子 胶束电动色谱胶束电动色谱低浓度生物质 浓缩等速电泳浓缩等速电泳两性生物质 等电聚焦电泳等电聚焦电泳手性异构体拆分手性毛细管电泳手性毛细管电泳化学化工学院 杨 睿2014 Sp
16、ring SemesterHPLC的应用的应用 1. 环境中有机氯农药残留量分析环境中有机氯农药残留量分析 固定相:薄壳型硅胶固定相:薄壳型硅胶(37 50m mm) 流动相:正己烷流动相:正己烷 流流 速:速:1.5 mL/min 色谱柱:色谱柱:50cm 2.5mm(内径内径) 检测器:差示折光检测器检测器:差示折光检测器 可对水果、蔬菜中的农药可对水果、蔬菜中的农药残留量进行分析。残留量进行分析。化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester2. 稠环芳烃的分析稠环芳烃的分析 稠环芳烃多为致癌物质。稠环芳烃多为致癌物质。 固定相:十八烷基硅烷化键合相固定相:十八烷基硅烷化键
17、合相 流动相:流动相:20%甲醇甲醇-水水 100%甲甲醇醇 线性梯度淋洗,线性梯度淋洗,2%/min 流流 速:速:1mL/min 柱柱 温:温:50 C 柱柱 压:压:70 104 Pa 检测器:紫外检测器检测器:紫外检测器化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester化学键合固定相法化学键合固定相法优势:优势:键合相非常稳定,适用于梯度洗脱键合相非常稳定,适用于梯度洗脱由于键合到载体表面的官能团可以是不同极性的,由于键合到载体表面的官能团可以是不同极性的,
18、因此适用于种类繁多样品的分离因此适用于种类繁多样品的分离表面吸附和催化作用小,少数几种键合相可以满表面吸附和催化作用小,少数几种键合相可以满足大部分化合物的分离分析要求,目前约足大部分化合物的分离分析要求,目前约80%80%的分离分析是用键合相色谱完成的的分离分析是用键合相色谱完成的化学化工学院 杨 睿2014 Spring Semester键合固定相类型:键合固定相类型:用来制备键合固定相的载体,主要是硅胶,利用硅胶表面的用来制备键合固定相的载体,主要是硅胶,利用硅胶表面的硅醇基硅醇基(Si一一OH)与有机分子反应成键与有机分子反应成键,得到各种性能的固得到各种性能的固定相。一般可分三类:定
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- Chapter20 高效 色谱
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