第三章 液相色谱PPT讲稿.ppt
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1、第三章 液相色谱1第1页,共71页,编辑于2022年,星期二基本计算:基本计算:tR=tRtM2第2页,共71页,编辑于2022年,星期二色谱分离基本方程式色谱分离基本方程式R1.53第3页,共71页,编辑于2022年,星期二第三章第三章 高效液相色谱法高效液相色谱法3-3 液相色谱法的主要类型及分离原理液相色谱法的主要类型及分离原理3-6 液相色谱仪的基本结构及基本概念液相色谱仪的基本结构及基本概念3-10 毛细管电泳毛细管电泳4第4页,共71页,编辑于2022年,星期二 液相色谱仪器液相色谱仪器(high performance liquid chromatography,HPLC)液相色
2、谱仪(液相色谱仪(1)5第5页,共71页,编辑于2022年,星期二液相色谱仪(液相色谱仪(2)6第6页,共71页,编辑于2022年,星期二液相色谱仪(液相色谱仪(3)7第7页,共71页,编辑于2022年,星期二3-1 高效液相色谱法的特点高效液相色谱法的特点(feature of HPLC)特点:高压、高效、高速、特点:高压、高效、高速、高灵敏度高灵敏度。是高沸点、热不稳定有机及。是高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法。生化试样的高效分离分析方法。8第8页,共71页,编辑于2022年,星期二色谱法:利用物质在两相中分配系数的微小差异利用物质在两相中分配系数的微小差异,当两相作相当两
3、相作相对移动时对移动时,使被测物质在两相间进行反复多次分配使被测物质在两相间进行反复多次分配,使得原本小的差异产生大的效果使得原本小的差异产生大的效果,使物质达到分离的一种使物质达到分离的一种方法方法.HPLC:HPLC:在经典液体柱色谱的基础上在经典液体柱色谱的基础上,在色谱理论指引下,在色谱理论指引下,采用采用高压高压输液设备、输液设备、高效高效色谱柱和色谱柱和高灵敏度高灵敏度检测器,检测器,并结合计算机数控技术,具有高度自动化和智能化的一并结合计算机数控技术,具有高度自动化和智能化的一种液相色谱方法。种液相色谱方法。9第9页,共71页,编辑于2022年,星期二现代液相色谱法引用了气相色谱
4、的理论,流动相改为高压输送高压输送(最高输送压力可达4.9107Pa);色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成,从而使柱效柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器有高灵敏度的检测器,可对流出物进行连续检测。因此,高效液相色谱具有分析速度快、分离效能高、自动化等特点。所以人们称它为高压、高速、高效或现代液相色谱法。液相色谱与气相色谱的比较液相色谱与气相色谱的比较:(1)应用范围不同)应用范围不同(2)液相色谱能完成难度较高的分离工作)液相色谱能完成难度较高的分离工作(3)由于液体的扩散性比气体的小105倍,因此,溶质在液相中的传质速率慢,柱外效应柱
5、外效应就显得特别重要;而在气相色谱中,柱外区域扩张可以忽略不计。(4)液相色谱中制备样品简单,回收样品也比较容易,而且回收是定量的,适合于适合于大量制备大量制备。但液相色谱尚缺乏通用的检测器,仪器比较复杂,价格昂贵。在实际应用中,这两种色谱技术是互相补充的。据统计大约据统计大约20%的有机物能用气相色谱分析的有机物能用气相色谱分析 7080%的有机物能用液相色谱分析的有机物能用液相色谱分析10第10页,共71页,编辑于2022年,星期二3-2 影响色谱分离的因素影响色谱分离的因素 (factors influenced separation)1.影响影响分离的因素与提高柱效的途径分离的因素与提
6、高柱效的途径 在高效液相色谱中,液体的扩散系数仅为气体的万分之一,则速率方程中的分子扩散项B/u较小,可以忽略不计,即:H=A+Cu 故液相色谱H-u曲线与气相色谱的形状不同,如图所示。11第11页,共71页,编辑于2022年,星期二1)液体的黏度比气体大一百倍,密度为气体的一千倍,故降低传质降低传质阻力是提高柱效主要途径。阻力是提高柱效主要途径。2)由速率方程,降低固定相粒度降低固定相粒度可提高柱效。3)液相色谱中,不可能通过增加柱温来改善传质,恒温。4)改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。12第12页,共71页,编辑于2022年,星期二3-3 液相色谱主要类型与分离原理液相色谱主
7、要类型与分离原理 分配分配 色谱法色谱法 吸附吸附 色谱法色谱法 按原理分类按原理分类 离子交换色谱法离子交换色谱法 排阻排阻 色谱法色谱法 亲和亲和 色谱法色谱法13第13页,共71页,编辑于2022年,星期二一、液一、液-液分配色谱液分配色谱 (liquid-liquid partition chromatography)固定相与流动相均为液体(互不相溶);固定相与流动相均为液体(互不相溶);化学键合固定相化学键合固定相:(将各种不同基团通过化学反应键合到硅胶 (担体)表面的游离羟基上。C-18柱(反相柱)。固固 定定 相相:早期涂渍固定液,固定液流失,较少采用;流流 动动 相相:对于亲水
8、性固定液,采用疏水性流动相,即流动相的极 性小于固定液的极性(正相正相 normal phase),反之,流 动相的极性大于固定液的极性(反相反相 reverse phase)。基本原理基本原理:组分在固定相和流动相上的分配;14第14页,共71页,编辑于2022年,星期二 正相和反相键合色谱法正相和反相键合色谱法 正相键合正相键合色谱法色谱法固定相极性大固定相极性大 硅胶硅胶-OH(或双或双-OH),硅胶,硅胶-CN 流动相极性小流动相极性小烃类烃类+适量极性溶剂适量极性溶剂(CHCl 3,CH 3 OH,CH 3 CN)分析对象分析对象多用于极性或中等极性化合物的分离。还可多用于极性或中等
9、极性化合物的分离。还可用于分离用于分离 异构体、极性不同的化合物以及异构体、极性不同的化合物以及不同类型的化合物。不同类型的化合物。反相键合反相键合色谱法色谱法固定相极性小固定相极性小如硅胶如硅胶-C18-C18,硅胶,硅胶-苯基;苯基;流动相极性大流动相极性大甲醇甲醇-水、乙腈水、乙腈-水、水和无机盐的缓冲水、水和无机盐的缓冲液。液。分析对象分析对象 多用于多环芳烃多用于多环芳烃(PAHs)(PAHs)等低极性化合物分离;等低极性化合物分离;改变流动相配比,也可分离极性化合物;缓改变流动相配比,也可分离极性化合物;缓冲液可用于易离解的化合物,如有机有机酸、冲液可用于易离解的化合物,如有机有机
10、酸、有机碱和酚类。有机碱和酚类。15第15页,共71页,编辑于2022年,星期二二、二、液液-固吸附色谱固吸附色谱 (liquid-solid adsorption chromatography)固固 定定 相相:固体吸附剂为,如硅胶、氧化:固体吸附剂为,如硅胶、氧化铝等,较常使用的是铝等,较常使用的是5 10m的硅胶吸的硅胶吸附剂。附剂。流流 动动 相相:各种不同极性的一元或多元溶:各种不同极性的一元或多元溶剂。剂。基本原理基本原理:组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸;:组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸;适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样,适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样,对具有官能
11、团的化合物和异构体有较高选择性。对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。FlowFlow流动相流动相流动相流动相活性吸附点活性吸附点活性吸附点活性吸附点固定相固定相固定相固定相16第16页,共71页,编辑于2022年,星期二三、离子交换色谱三、离子交换色谱 (ion-exchange chromatography)固固 定定 相相:阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂;:阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂;基本原理基本原理:组分在固定相上发生的反复离子交换反应;组分与离子交:组分在固定相上发生的反复离子交换反应;组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。换剂之间
12、亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。亲和力大,保留时间长;亲和力大,保留时间长;阳离子交换:阳离子交换:RSO3H+M+=RSO3M+H+阴离子交换:阴离子交换:RNR4OH+X-=RNR4X+OH-应应 用用:离子及可离解的化合物,氨基酸、核酸等。:离子及可离解的化合物,氨基酸、核酸等。17第17页,共71页,编辑于2022年,星期二四、离子对色谱四、离子对色谱 (ion pair chromatography)原理原理:将一种(或多种)与溶质离子电荷相反的离子(:将一种(或多种)与溶质离子电荷相反的离子(对离子对离子 或反离子)加到流动相中使其与溶质离子结合形成疏水或反离子)加到
13、流动相中使其与溶质离子结合形成疏水 性离子对化合物,使其能够在两相之间进行分配;性离子对化合物,使其能够在两相之间进行分配;阴离子分离阴离子分离:常采用烷基铵类,如氢氧化四丁基铵或氢氧化十:常采用烷基铵类,如氢氧化四丁基铵或氢氧化十 六烷基三甲铵作为对离子;六烷基三甲铵作为对离子;阳离子分离阳离子分离:常采用烷基磺酸类,如己烷磺酸钠作为对离子;:常采用烷基磺酸类,如己烷磺酸钠作为对离子;反相离子对色谱反相离子对色谱:非极性的疏水:非极性的疏水固定相固定相(C-18柱柱),含有对离子,含有对离子 Y+的甲醇的甲醇-水或乙腈水或乙腈-水作为水作为流动相流动相,试样离,试样离 子子X-进入流动相后,
14、生成疏水性离子对进入流动相后,生成疏水性离子对Y+X-后;在两相间分配。后;在两相间分配。18第18页,共71页,编辑于2022年,星期二五、离子色谱五、离子色谱 (ion chromatography)离子色谱是在离子色谱是在20世纪世纪70年代中期发展起来的一种技术,年代中期发展起来的一种技术,其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换容量的离子交换树脂作为柱填料,并容量的离子交换树脂作为柱填料,并采用淋洗液抑制技术和采用淋洗液抑制技术和电导检测器电导检测器,是测定混合阴离子的有效方法。,是测定混合阴离子的有效方法。在离子色谱的
15、基本结构组成中,重要的和与其他高效液相色谱不同的就在离子色谱的基本结构组成中,重要的和与其他高效液相色谱不同的就是是抑制器抑制器和和电导检测器电导检测器。19第19页,共71页,编辑于2022年,星期二抑制器的作用抑制器的作用废液Back Ground:Na2CO3/NaHCO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4Back Ground:Na2CO3/NaHCO3(700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO
16、4Retention timeBack Ground:H2CO3(15S)Conductivity20第20页,共71页,编辑于2022年,星期二六、排阻色谱六、排阻色谱 (size-exclusion chromatography)固定相:固定相:凝胶凝胶(具有一定大小孔隙分布具有一定大小孔隙分布);原原 理理:按按分分子子大大小小分分离离。小小分分子子可可以以扩扩散散到到凝凝胶胶空空隙隙,由由其其中中通通过过,出出峰峰 最最慢慢;中中等等分分子子只只能能通通过过部部分分凝凝 胶胶空空隙隙,中中速速通通过过;而而大大分分子子被被 排排斥斥在在外外,出出峰峰最最快快;溶溶剂剂分分子子 小,故在
17、最后出峰。小,故在最后出峰。21第21页,共71页,编辑于2022年,星期二七、亲和色谱七、亲和色谱(AC)(Affinity chromatograph)原理原理:利用生物大分子和固定:利用生物大分子和固定相表面存在的某种特异性亲和相表面存在的某种特异性亲和力,进行选择性分离。力,进行选择性分离。先在载体表面键合上一种先在载体表面键合上一种具有一般反应性能的所谓间隔具有一般反应性能的所谓间隔臂臂(环氧、联胺等环氧、联胺等),再连接上配,再连接上配基基(酶、抗原等酶、抗原等),这种固载化的,这种固载化的配基将只能和具有亲和力特性配基将只能和具有亲和力特性吸附的生物大分子作用而被保吸附的生物大分
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