第十一章色谱法基本概念及经典液相色谱法精选文档.ppt
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1、第十一章色谱法基本概念及经典液相色谱法本讲稿第一页,共六十三页2学习目的学习目的u通过学习色谱法基本概念、基本类型、分离机制以及各种经典液相色谱法的固定相、流动相及其选择等相关知识,了解色谱法的特点及其应用,会利用吸附色谱、分配色谱等经典柱色谱法和薄层色谱法对试样进行分离分析。为气相色谱法和高效液相色谱法的学习奠定基础,同时也为学习药物分析、天然药物化学、药物分离检测技术等专业课程奠定基础。本讲稿第二页,共六十三页3知识要求知识要求1掌握色谱法的基本概念,吸附色谱法和分配色谱法的分离机制,薄层色谱法的基本原理及其应用。2熟悉色谱法的分类,离子交换色谱法和空间排阻色谱法的分离机制,各种经典的柱色
2、谱法和纸色谱法基本原理及其应用。3了解色谱法的由来,高效薄层色谱法及薄层扫描法的基本原理及应用。本讲稿第三页,共六十三页4能力要求能力要求u熟熟练练掌掌握握薄薄层层色色谱谱法法、柱柱色色谱谱法法及及纸纸色色谱谱法法的的操操作作技技术术,学学会会应应用用薄薄层层色色谱谱法法、纸纸色色谱谱法法等等对对物物质质进进行行分分离和鉴定。离和鉴定。本讲稿第四页,共六十三页5第一节概 述 第一节第一节 概概 述述 u色谱法(色谱法(chromatography)是一种根据物质的物理或物理)是一种根据物质的物理或物理化学性质不同而进行分离分析的方法。化学性质不同而进行分离分析的方法。本讲稿第五页,共六十三页6
3、第一节概 述一、一、色谱法的发展概况色谱法的发展概况 u色谱法的创始人是俄国植物学家色谱法的创始人是俄国植物学家Tsweet。u20世纪世纪30与与40年代相继出现了薄层色谱和纸色谱,与柱色谱年代相继出现了薄层色谱和纸色谱,与柱色谱一起统称为经典的液相色谱法,使色谱法成为一门分离技术。一起统称为经典的液相色谱法,使色谱法成为一门分离技术。u20世纪世纪 50年代气相色谱的兴起,使色谱法在理论、仪器年代气相色谱的兴起,使色谱法在理论、仪器以及分离与以及分离与“在线在线”分析等方面得到长足发展,奠定了分析等方面得到长足发展,奠定了现代色谱法的基础。现代色谱法的基础。本讲稿第六页,共六十三页7第一节
4、概 述u20世纪世纪 70年代高效液相色谱的崛起,弥补了气相色谱不能直接用年代高效液相色谱的崛起,弥补了气相色谱不能直接用于分析难挥发、对热不稳定及高分子试样等方面的不足,拓宽了于分析难挥发、对热不稳定及高分子试样等方面的不足,拓宽了色谱法的应用范围,成为色谱发展史上又一个里程碑色谱法的应用范围,成为色谱发展史上又一个里程碑。u20世纪世纪 80年代是色谱迅猛发展的重要时期,相继出现了液年代是色谱迅猛发展的重要时期,相继出现了液相色谱的各种联用技术相色谱的各种联用技术。u经过一个多世纪的发展,色谱法已成为重要的分离分析方法。经过一个多世纪的发展,色谱法已成为重要的分离分析方法。本讲稿第七页,共
5、六十三页8第一节概 述二、色谱法的分类二、色谱法的分类(一)按两相的分子聚集状态分类(一)按两相的分子聚集状态分类 u液相色谱法(液相色谱法(LC):流动相为液体的色谱法。):流动相为液体的色谱法。u气相色谱法(气相色谱法(GC):流动相为气体的色谱法。):流动相为气体的色谱法。u超临界流体色谱法(超临界流体色谱法(SFC):是以超临界流体作为流动相的):是以超临界流体作为流动相的一种色谱法。一种色谱法。本讲稿第八页,共六十三页9第一节概 述(二)按操作形式分类 u柱色谱法(CC):将固定相装于柱管内构成色谱柱,色谱过程在色谱柱内进行的色谱法,称为柱色谱。u平面色谱法:色谱过程在固定相构成的平
6、面层内进行的色谱法,称为平面色谱。本讲稿第九页,共六十三页10第一节概 述(三)按色谱过程的分离机制分类 u吸附色谱法(adsorption chromatography,AC)u分配色谱法(distribution chromatography,DC)u离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)u空间排阻色谱法(steric exclusion chromatography,SEC)本讲稿第十页,共六十三页11课堂互动课堂互动请您阐述色谱法的分类方法?第一节概 述本讲稿第十一页,共六十三页12第一节概 述三、色谱过程三、色谱过程 u色谱法具有相对运动的两
7、相,其一色谱法具有相对运动的两相,其一是固定不动的,称为固定相是固定不动的,称为固定相(stationary phase);而另一相则);而另一相则是携带试样向前移动的,称为流动相是携带试样向前移动的,称为流动相(mobile phase)。)。u色谱过程是物质在相对运动的固定相色谱过程是物质在相对运动的固定相和流动相之间达到分配平衡的过程。和流动相之间达到分配平衡的过程。例:顺式与反式偶氮苯的色谱过程。例:顺式与反式偶氮苯的色谱过程。顺式与反式偶氮苯的顺式与反式偶氮苯的色谱过程示意图色谱过程示意图a.加样加样 b.洗脱洗脱 c.继续洗脱继续洗脱1.顺式偶氮苯顺式偶氮苯 2.反式偶氮苯反式偶氮
8、苯本讲稿第十二页,共六十三页13第二节第二节 色谱法的基本概念色谱法的基本概念 一、色谱图一、色谱图 u色谱流出曲线色谱流出曲线(一)基线(一)基线:是在操作条件下,仅有流动相通过检测系统时所产生:是在操作条件下,仅有流动相通过检测系统时所产生的信号曲线。的信号曲线。(二)色谱峰(二)色谱峰:色谱流出曲线上的突起部分。分为对称峰与不对:色谱流出曲线上的突起部分。分为对称峰与不对称峰,后者又分为前延峰和拖尾峰。称峰,后者又分为前延峰和拖尾峰。第二节色谱法的基本概念 本讲稿第十三页,共六十三页14第二节色谱法的基本概念 色谱流出曲线和色谱峰区域宽度色谱流出曲线和色谱峰区域宽度 本讲稿第十四页,共六
9、十三页15第二节色谱法的基本概念ufs处处于于0.951.05之之间间为为对对称称峰峰;小小于于0.95者者为为前前延延峰峰;大大于于1.05者为拖尾峰。者为拖尾峰。u色色谱谱流流出出曲曲线线上上,一一个个组组分分的的色色谱谱峰峰可可用用峰峰位位、峰峰高高或或峰峰面面积积及及色色谱谱峰峰的的区区域域宽宽度度等等三三项项参参数数描描述述,分分别别作作为为定定性性、定量及衡量柱效的依据。定量及衡量柱效的依据。峰高(峰高(h):色谱峰顶至基线的垂直距离。):色谱峰顶至基线的垂直距离。峰面积(峰面积(A):色谱峰与基线所包围的面积。):色谱峰与基线所包围的面积。本讲稿第十五页,共六十三页16第二节色谱
10、法的基本概念 标准差(标准差():正态分布曲线上两拐点间距离的一半。):正态分布曲线上两拐点间距离的一半。半峰宽(半峰宽(W1/2):峰高一半处的峰宽称为半峰宽。):峰高一半处的峰宽称为半峰宽。W1/2=2.355 峰宽(峰宽(W):通过色谱峰两侧拐点作切线,在基线上):通过色谱峰两侧拐点作切线,在基线上 所截得的距离称为峰宽。所截得的距离称为峰宽。W =4 或或W=1.699 W1/2 色谱峰的区域宽度色谱峰的区域宽度 色谱峰的区域宽度用于衡量色谱柱的柱效,区域宽度越小,色色谱峰的区域宽度用于衡量色谱柱的柱效,区域宽度越小,色谱柱的柱效越高。谱柱的柱效越高。本讲稿第十六页,共六十三页17第二
11、节色谱法的基本概念u对对称称峰峰与与不不对对称称峰峰可可用用对对称称因因子子(fs)或或拖拖尾尾因因子子(T)来来衡量。衡量。对称因子计算示意图对称因子计算示意图 本讲稿第十七页,共六十三页18第二节色谱法的基本概念二、保留值二、保留值u保留时间(保留时间(tR):进样开始到某组分色谱峰顶点的时间间):进样开始到某组分色谱峰顶点的时间间隔。隔。u死时间(死时间(tM或或t0):分配系数为零的组分(即不被固定相吸附):分配系数为零的组分(即不被固定相吸附或溶解的组分)的保留时间或溶解的组分)的保留时间。u调整保留时间(调整保留时间(t R):组分的保留时间与死时间之差。亦可):组分的保留时间与死
12、时间之差。亦可认为是组分在固定相中的滞留时间。认为是组分在固定相中的滞留时间。t R =tR-tM 本讲稿第十八页,共六十三页19第二节色谱法的基本概念u保留体积(保留体积(VR):某组分在保留时间内流动相流经色谱:某组分在保留时间内流动相流经色谱柱的体积柱的体积。VR=tRFc u死体积(死体积(VM或或V0):由进样器至检测器的流路中未被固定相占):由进样器至检测器的流路中未被固定相占据的空间称为死体积。据的空间称为死体积。VM=tMFc 死体积大,色谱峰扩展,色谱柱的柱效降低死体积大,色谱峰扩展,色谱柱的柱效降低。本讲稿第十九页,共六十三页20第二节色谱法的基本概念u调整保留体积(调整保
13、留体积(V R):):保留体积与死体积之差。保留体积与死体积之差。V R=VR-VM=t R Fc 问题问题您能说出色谱法定性、定量以您能说出色谱法定性、定量以及衡量柱效的依据吗?及衡量柱效的依据吗?本讲稿第二十页,共六十三页21第二节色谱法的基本概念三、分配系数和容量因子三、分配系数和容量因子 u分配系数(分配系数(distribution coefficient,K)容量因子(容量因子(capacity factor,k)本讲稿第二十一页,共六十三页22第二节色谱法的基本概念分配系数与容量因子的关系分配系数与容量因子的关系u分配系数比(分配系数比()本讲稿第二十二页,共六十三页23第二节色
14、谱法的基本概念分配系数、容量因子与保留值的关系分配系数、容量因子与保留值的关系 分分配配系系数数(或或容容量量因因子子)越越小小,组组分分的的迁迁移移速速度度越越快快,保保留留时间越短,即先流出色谱柱;反之亦然。时间越短,即先流出色谱柱;反之亦然。分配系数(或容量因子)不等是组分分离的前提。分配系数(或容量因子)不等是组分分离的前提。问题问题为什么说为什么说“分配系数不等是组分分离的前提分配系数不等是组分分离的前提”?本讲稿第二十三页,共六十三页24第二节色谱法的基本概念四、分离参数四、分离参数u分离度(分离度(resolution,R)中国药典中国药典2005年版规定:作定量分析时,为了获得
15、较好年版规定:作定量分析时,为了获得较好的精密度和准确度,应使的精密度和准确度,应使R1.5。问题问题两相邻色谱峰完全分离的判断依据是什么?两相邻色谱峰完全分离的判断依据是什么?本讲稿第二十四页,共六十三页25第三节基本色谱法的分离机制 第三节第三节 基本色谱法的分离机制基本色谱法的分离机制 一、吸附色谱法分离机制一、吸附色谱法分离机制u吸附色谱法是以吸附剂为固定相,液体(或气体)为流动相,利吸附色谱法是以吸附剂为固定相,液体(或气体)为流动相,利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异进行分离的色谱法。用吸附剂对不同组分的吸附能力差异进行分离的色谱法。u吸附是指溶质在液吸附是指溶质在液-固(或气固(
16、或气-固)两相的交界面上集中浓缩固)两相的交界面上集中浓缩的现象。的现象。本讲稿第二十五页,共六十三页26第三节基本色谱法的分离机制u吸附色谱过程就是组分不断被吸附、解吸附,再吸附、再吸附色谱过程就是组分不断被吸附、解吸附,再吸附、再解吸附,解吸附,如此反复多次的过程。,如此反复多次的过程。u吸附平衡常数吸附平衡常数组分的吸附平衡常数越大,组分越容易被吸附,保留时间越长,组分的吸附平衡常数越大,组分越容易被吸附,保留时间越长,迁移速度就越慢,即后流出色谱柱。迁移速度就越慢,即后流出色谱柱。本讲稿第二十六页,共六十三页27第三节基本色谱法的分离机制 二、分配色谱法分离机制二、分配色谱法分离机制
17、u分配色谱法是利用混合物中的不同组分在固定相和流动相中的分配色谱法是利用混合物中的不同组分在固定相和流动相中的溶解度不同,即在两相中的分配系数不同而实现分离的。溶解度不同,即在两相中的分配系数不同而实现分离的。u分离机制:流动相携带样品流经固定相时,各组分在两相间不分离机制:流动相携带样品流经固定相时,各组分在两相间不断地进行溶解、萃取,再溶解、再萃取,断地进行溶解、萃取,再溶解、再萃取,如此多次后,如此多次后,使分配系数稍有差异的组分得以分离。使分配系数稍有差异的组分得以分离。本讲稿第二十七页,共六十三页28第三节基本色谱法的分离机制三、离子交换色谱法分离机制三、离子交换色谱法分离机制u离子
18、交换色谱法是利用被分离组分离子交换能力的差别而离子交换色谱法是利用被分离组分离子交换能力的差别而实现分离的。实现分离的。u分离机制:被分离的离子随流动相流经离子交换树脂时,与离分离机制:被分离的离子随流动相流经离子交换树脂时,与离子交换树脂上可被交换的离子连续进行竞争交换,因不同离子子交换树脂上可被交换的离子连续进行竞争交换,因不同离子与交换树脂的竞争交换能力不同,其迁移的速度亦不同,交换与交换树脂的竞争交换能力不同,其迁移的速度亦不同,交换能力弱的离子,迁移速度快,保留时间短,先流出色谱柱。能力弱的离子,迁移速度快,保留时间短,先流出色谱柱。本讲稿第二十八页,共六十三页29第三节基本色谱法的
19、分离机制u离子交换反应:离子交换反应:R-B+A+R-A+B+离子交换反应的选择性系数(离子交换反应的选择性系数(KA/B)用于衡量离子对树脂的亲和)用于衡量离子对树脂的亲和能力,能力,KA/B越大,说明越大,说明A的交换能力大,保留时间长,则的交换能力大,保留时间长,则A比比B后流出色谱柱;若后流出色谱柱;若KA/B较小(较小(KA/B1),说明),说明B离子离子的交换能力大,保留时间长,则的交换能力大,保留时间长,则A比比B先流出色谱柱。先流出色谱柱。本讲稿第二十九页,共六十三页30第三节基本色谱法的分离机制四、空间排阻色谱法分离机制四、空间排阻色谱法分离机制空空间间排排阻阻色色谱谱法法是
20、是利利用用被被分分离离组组分分分分子子的的大大小小或或渗渗透透系系数数的的大大小小而而进进行行分分离离分分析析的的色谱法。色谱法。分分离离机机制制:类类似似于于反反分分子子筛筛的作用(见右图)。的作用(见右图)。凝胶色谱分离机制示意图凝胶色谱分离机制示意图O:凝胶颗粒:凝胶颗粒o:大分子组分:大分子组分:小分子组分:小分子组分本讲稿第三十页,共六十三页31第三节基本色谱法的分离机制 u各组分在流经凝胶表面时,由于小分子能完全渗透进入凝各组分在流经凝胶表面时,由于小分子能完全渗透进入凝胶内部孔穴而被滞留,中等分子可以部分进入较大的一些胶内部孔穴而被滞留,中等分子可以部分进入较大的一些孔穴,大分子
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- 第十一 色谱 基本概念 经典 精选 文档
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