LabAlliace高效液相色谱系统培训教材(增加).docx
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1、天津兰博实验仪器设备有限公司LabAAlliiacee高效液液相色谱谱系统培培训教材材一、液相相色谱系系统的基基本原理理 1、色谱法法分类按两相的的物理状状态可分分为:气气相色谱谱法(GGC)和和液相色色谱法(LC)。气相相色谱法法适用于于分离挥挥发性化化合物。GC根根据固定定相不同同又可分分为气固固色谱法法(GSSC)和和气液色色谱法(GLCC),其其中以GGLC应应用最广广。液相相色谱法法适用于于分离低低挥发性性或非挥挥发性、热稳定定性差的的物质。LC同同样可分分为液固固色谱法法(LSSC)和和液液色色谱法(LLCC)。此此外还有有超临界界流体色色谱法(SFCC),它它以超临临界流体体(界
2、于于气体和和液体之之间的一一种物相相)为流流动相(常常用COO2),因因其扩散散系数大大,能很很快达到到平衡,故故分析时时间短,特特别适用用于手性性化合物物的拆分分。按原理分分为吸附附色谱法法(ACC)、分分配色谱谱法(DDC)、离子交交换色谱谱法(IIEC)、排阻阻色谱法法(ECC,又称称分子筛筛、凝胶胶过滤(GFCC)、凝凝胶渗透透色谱法法(GPPC)和和亲和色色谱法。(此外外还有电电泳)。按操作形形式可分分为纸色色谱法(PC)、薄层层色谱法法(TLLC)、柱色谱谱法。2、液相相色谱理理论发展展简况色谱法的的分离原原理是:溶于流流动相(mobbilee phhasee)中的的各组分分经过固
3、固定相时时,由于于与固定定相(sstattionnaryy phhasee)发生生作用(吸吸附、分分配、离离子吸引引、排阻阻、亲和和)的大大小、强强弱不同同,在固固定相中中滞留时时间不同同,从而而先后从从固定相相中流出出。又称称为色层层法、层层析法。色谱法最最早是由由俄国植植物学家家茨维特特(Tsswettt)在在19006年研研究用碳碳酸钙分分离植物物色素时时发现的的,色谱谱法(CChroomattogrraphhy)因因之得名名。后来来在此基基础上发发展出纸纸色谱法法、薄层层色谱法法、气相相色谱法法、液相相色谱法法。液相色谱谱法开始始阶段是是用大直直径的玻玻璃管柱柱在室温温和常压压下用液液
4、位差输输送流动动相,称称为经典典液相色色谱法,此此方法柱柱效低、时间长长(常有有几个小小时)。高效液液相色谱谱法(HHighh peerfoormaancee Liiquiid CChroomattogrraphhy,HHPLCC)是在在经典液液相色谱谱法的基基础上,于于60年年代后期期引入了了气相色色谱理论论而迅速速发展起起来的。它与经经典液相相色谱法法的区别别是填料料颗粒小小而均匀匀,小颗颗粒具有有高柱效效,但会会引起高高阻力,需需用高压压输送流流动相,故故又称高高压液相相色谱法法(Hiigh Preessuure Liqquidd Chhrommatoograaphyy,HPPLC)。又
5、因因分析速速度快而而称为高高速液相相色谱法法(Hiigh Speeed Liqquidd Chhrommatoograaphyy,HSSLP)。也称称现代液液相色谱谱。3、HPPLC的的特点和和优点HPLCC有以下下特点:高压压压力可达达15003000kg/ccm2。色谱谱柱每米米降压为为75 kg/ccm2以上。高速流流速为00.1100.00 mll/miin。高效可可达50000塔塔板每米米。在一一根柱中中同时分分离成份份可达1100种种。高灵敏度度紫外外检测器器灵敏度度可达00.011ng。同时消消耗样品品少。HPLCC与经典典液相色色谱相比比有以下下优点:速度快通常分分析一个个样品
6、在在1530 minn,有些些样品甚甚至在55 miin内即即可完成成。分辨率高高可选选择固定定相和流流动相以以达到最最佳分离离效果。灵敏度高高紫外外检测器器可达00.011ng,荧荧光和电电化学检检测器可可达0.1pgg。柱子可反反复使用用用一一根色谱谱柱可分分离不同同的化合合物。样品量少少,容易易回收样品经经过色谱谱柱后不不被破坏坏,可以以收集单单一组分分或做制制备。4、高效效液相色色谱分离离原理高效液相相色谱法法按分离离机制的的不同分分为液固固吸附色色谱法、液液分分配色谱谱法(正正相与反反相)、离子交交换色谱谱法、离离子对色色谱法及及分子排排阻色谱谱法。a液固固色谱法法使用用固体吸吸附剂
7、,被被分离组组分在色色谱柱上上分离原原理是根根据固定定相对组组分吸附附力大小小不同而而分离。分离过过程是一一个吸附附解吸吸附的平平衡过程程。常用用的吸附附剂为硅硅胶或氧氧化铝,粒粒度510m。适适用于分分离分子子量2000110000的组分分,大多多数用于于非离子子型化合合物,离离子型化化合物易易产生拖拖尾。常常用于分分离同分分异构体体。b液液液色谱法法使用用将特定定的液态态物质涂涂于担体体表面,或或化学键键合于担担体表面面而形成成的固定定相,分分离原理理是根据据被分离离的组分分在流动动相和固固定相中中溶解度度不同而而分离。分离过过程是一一个分配配平衡过过程。涂布式固固定相应应具有良良好的惰惰
8、性;流流动相必必须预先先用固定定相饱和和,以减减少固定定相从担担体表面面流失;温度的的变化和和不同批批号流动动相的区区别常引引起柱子子的变化化;另外外在流动动相中存存在的固固定相也也使样品品的分离离和收集集复杂化化。由于于涂布式式固定相相很难避避免固定定液流失失,现在在已很少少采用。现在多多采用的的是化学学键合固固定相,如如C188、C8、氨基基柱、氰氰基柱和和苯基柱柱。液液色谱谱法按固固定相和和流动相相的极性性不同可可分为正正相色谱谱法(NNPC)和反相相色谱法法(RPPC)。正相色谱谱法采采用极性性固定相相(如聚聚乙二醇醇、氨基基与腈基基键合相相);流流动相为为相对非非极性的的疏水性性溶剂
9、(烷烃类类如正已已烷、环环已烷),常常加入乙乙醇、异异丙醇、四氢呋呋喃、三三氯甲烷烷等以调调节组分分的保留留时间。常用于于分离中中等极性性和极性性较强的的化合物物(如酚酚类、胺胺类、羰羰基类及及氨基酸酸类等)。反相色谱谱法一一般用非非极性固固定相(如如C188、C8);流流动相为为水或缓缓冲液,常常加入甲甲醇、乙乙腈、异异丙醇、丙酮、四氢呋呋喃等与与水互溶溶的有机机溶剂以以调节保保留时间间。适用用于分离离非极性性和极性性较弱的的化合物物。RPPC在现现代液相相色谱中中应用最最为广泛泛,据统统计,它它占整个个HPLLC应用用的800%左右右。随着柱填填料的快快速发展展,反相相色谱法法的应用用范围
10、逐逐渐扩大大,现已已应用于于某些无无机样品品或易解解离样品品的分析析。为控控制样品品在分析析过程的的解离,常常用缓冲冲液控制制流动相相的pHH值。但但需要注注意的是是,C118和CC8使用的的pH值值通常为为2.557.5(228),太太高的ppH值会会使硅胶胶溶解,太太低的ppH值会会使键合合的烷基基脱落。有报告告新商品品柱可在在pH 1.55100范围操操作。正相色谱谱法与反反相色谱谱法比较较表正相色谱谱法 反反相色谱谱法固定相极极性高中 中低低流动相极极性低中 中高高组分洗脱脱次序极极性小先先洗出 极性性大先洗洗出从上表可可看出,当当极性为为中等时时正相色色谱法与与反相色色谱法没没有明显
11、显的界线线(如氨氨基键合合固定相相)。c离子子交换色色谱法固定相相是离子子交换树树脂,常常用苯乙乙烯与二二乙烯交交联形成成的聚合合物骨架架,在表表面未端端芳环上上接上羧羧基、磺磺酸基(称称阳离子子交换树树脂)或或季氨基基(阴离离子交换换树脂)。被分离离组分在在色谱柱柱上分离离原理是是树脂上上可电离离离子与与流动相相中具有有相同电电荷的离离子及被被测组分分的离子子进行可可逆交换换,根据据各离子子与离子子交换基基团具有有不同的的电荷吸吸引力而而分离。缓冲液常常用作离离子交换换色谱的的流动相相。被分分离组分分在离子子交换柱柱中的保保留时间间除跟组组分离子子与树脂脂上的离离子交换换基团作作用强弱弱有关
12、外外,它还还受流动动相的ppH值和和离子强强度影响响。pHH值可改改变化合合物的解解离程度度,进而而影响其其与固定定相的作作用。流流动相的的盐浓度度大,则则离子强强度高,不不利于样样品的解解离,导导致样品品较快流流出。离子交换换色谱法法主要用用于分析析有机酸酸、氨基基酸、多多肽及核核酸。d离子子对色谱谱法又又称偶离离子色谱谱法,是是液液色色谱法的的分支。它是根根据被测测组分离离子与离离子对试试剂离子子形成中中性的离离子对化化合物后后,在非非极性固固定相中中溶解度度增大,从从而使其其分离效效果改善善。主要要用于分分析离子子强度大大的酸碱碱物质。分析碱性性物质常常用的离离子对试试剂为烷烷基磺酸酸盐
13、,如如戊烷磺磺酸钠、辛烷磺磺酸钠等等。另外外高氯酸酸、三氟氟乙酸也也可与多多种碱性性样品形形成很强强的离子子对。分析酸性性物质常常用四丁丁基季铵铵盐,如如四丁基基溴化铵铵、四丁丁基铵磷磷酸盐。离子对色色谱法常常用ODDS柱(即即C188),流流动相为为甲醇-水或乙乙腈-水水,水中中加入33100 mool/LL的离子子对试剂剂,在一一定的ppH值范范围内进进行分离离。被测测组分保保时间与与离子对对性质、浓度、流动相相组成及及其pHH值、离离子强度度有关。e排阻阻色谱法法固定定相是有有一定孔孔径的多多孔性填填料,流流动相是是可以溶溶解样品品的溶剂剂。小分分子量的的化合物物可以进进入孔中中,滞留留
14、时间长长;大分分子量的的化合物物不能进进入孔中中,直接接随流动动相流出出。它利利用分子子筛对分分子量大大小不同同的各组组分排阻阻能力的的差异而而完成分分离。常常用于分分离高分分子化合合物,如如组织提提取物、多肽、蛋白质质、核酸酸等。5、固定定相和流流动相在色谱分分析中,如如何选择择最佳的的色谱条条件以实实现最理理想分离离,是色色谱工作作者的重重要工作作,也是是用计算算机实现现HPLLC分析析方法建建立和优优化的任任务之一一。本节节着重讨讨论填料料基质、化学键键合固定定相和流流动相的的性质及及其选择择。(1)基基质(担担体)HPLCC填料可可以是陶陶瓷性质质的无机机物基质质,也可可以是有有机聚合
15、合物基质质。无机机物基质质主要是是硅胶和和氧化铝铝。无机机物基质质刚性大大,在溶溶剂中不不容易膨膨胀。有有机聚合合物基质质主要有有交联苯苯乙烯-二乙烯烯苯、聚聚甲基丙丙烯酸酯酯。有机机聚合物物基质刚刚性小、易压缩缩,溶剂剂或溶质质容易渗渗入有机机基质中中,导致致填料颗颗粒膨胀胀,结果果减少传传质,最最终使柱柱效降低低。A基质的的种类1)硅胶胶硅胶是HHPLCC填料中中最普遍遍的基质质。除具具有高强强度外,还还提供一一个表面面,可以以通过成成熟的硅硅烷化技技术键合合上各种种配基,制制成反相相、离子子交换、疏水作作用、亲亲水作用用或分子子排阻色色谱用填填料。硅硅胶基质质填料适适用于广广泛的极极性和
16、非非极性溶溶剂。缺缺点是在在碱性水水溶性流流动相中中不稳定定。通常常,硅胶胶基质的的填料推推荐的常常规分析析pH范范围为228。硅胶的主主要性能能参数有有:平均粒粒度及其其分布。平均孔孔径及其其分布。与比表表面积成成反比。比表面面积。在在液固吸吸附色谱谱法中,硅硅胶的比比表面积积越大,溶溶质的kk值越大大。含碳量量及表面面覆盖度度(率)。在反相相色谱法法中,含含碳量越越大,溶溶质的kk值越大大。含水量量及表面面活性。在液固固吸附色色谱法中中,硅胶胶的含水水量越小小,其表表面硅醇醇基的活活性越强强,对溶溶质的吸吸附作用用越大。端基封封尾。在在反相色色谱法中中,主要要影响碱碱性化合合物的峰峰形。几
17、何形形状。硅硅胶可分分为无定定形全多多孔硅胶胶和球形形全多孔孔硅胶,前前者价格格较便宜宜,缺点点是涡流流扩散项项及柱渗渗透性差差;后者者无此缺缺点。硅胶纯纯度。对对称柱填填料使用用高纯度度硅胶,柱柱效高,寿寿命长,碱碱性成份份不拖尾尾。2)氧化化铝具有与硅硅胶相同同的良好好物理性性质,也也能耐较较大的ppH范围围。它也也是刚性性的,不不会在溶溶剂中收收缩或膨膨胀。但但与硅胶胶不同的的是,氧氧化铝键键合相在在水性流流动相中中不稳定定。不过过现在已已经出现现了在水水相中稳稳定的氧氧化铝键键合相,并并显示出出优秀的的pH稳稳定性。3)聚合合物以高交联联度的苯苯乙烯-二乙烯烯苯或聚聚甲基丙丙烯酸酯酯为
18、基质质的填料料是用于于普通压压力下的的HPLLC,它它们的压压力限度度比无机机填料低低。苯乙乙烯-二二乙烯苯苯基质疏疏水性强强。使用用任何流流动相,在在整个ppH范围围内稳定定,可以以用NaaOH或或强碱来来清洗色色谱柱。甲基丙丙烯酸酯酯基质本本质上比比苯乙烯烯-二乙乙烯苯疏疏水性更更强,但但它可以以通过适适当的功功能基修修饰变成成亲水性性的。这这种基质质不如苯苯乙烯-二乙烯烯苯那样样耐酸碱碱,但也也可以承承受在ppH133下反复复冲洗。所有聚合合物基质质在流动动相发生生变化时时都会出出现膨胀胀或收缩缩。用于于HPLLC的高高交联度度聚合物物填料,其其膨胀和和收缩要要有限制制。溶剂剂或小分分子
19、容易易渗入聚聚合物基基质中,因因为小分分子在聚聚合物基基质中的的传质比比在陶瓷瓷性基质质中慢,所所以造成成小分子子在这种种基质中中柱效低低。对于于大分子子像蛋白白质或合合成的高高聚物,聚聚合物基基质的效效能比得得上陶瓷瓷性基质质。因此此,聚合合物基质质广泛用用于分离离大分子子物质。B基质质的选择择硅胶基质质的填料料被用于于大部分分的HPPLC分分析,尤尤其是小小分子量量的被分分析物,聚聚合物填填料用于于大分子子量的被被分析物物质,主主要用来来制成分分子排阻阻和离子子交换柱柱。硅胶氧化铝苯乙烯-二乙烯烯苯甲基丙烯烯酸酯耐有机溶溶剂+适用pHH范围+抗膨胀/收缩+耐压+表面化学学性质+效能+注:+
20、好+一般般+差(2)化化学键合合固定相相将有机官官能团通通过化学学反应共共价键合合到硅胶胶表面的的游离羟羟基上而而形成的的固定相相称为化化学键合合相。这这类固定定相的突突出特点点是耐溶溶剂冲洗洗,并且且可以通通过改变变键合相相有机官官能团的的类型来来改变分分离的选选择性。A键合合相的性性质目前,化化学键合合相广泛泛采用微微粒多孔孔硅胶为为基体,用用烷烃二二甲基氯氯硅烷或或烷氧基基硅烷与与硅胶表表面的游游离硅醇醇基反应应,形成成Si-O-SSi-CC键形的的单分子子膜而制制得。硅硅胶表面面的硅醇醇基密度度约为55个/nnm2,由由于空间间位阻效效应(不不可能将将较大的的有机官官能团键键合到全全部
21、硅醇醇基上)和和其它因因素的影影响,使使得大约约有400500%的硅硅醇基未未反应。残余的硅硅醇基对对键合相相的性能能有很大大影响,特特别是对对非极性性键合相相,它可可以减小小键合相相表面的的疏水性性,对极极性溶质质(特别别是碱性性化合物物)产生生次级化化学吸附附,从而而使保留留机制复复杂化(使使溶质在在两相间间的平衡衡速度减减慢,降降低了键键合相填填料的稳稳定性。结果使使碱性组组分的峰峰形拖尾尾)。为为尽量减减少残余余硅醇基基,一般般在键合合反应后后,要用用三甲基基氯硅烷烷(TMMCS)等进行行钝化处处理,称称封端(或或称封尾尾、封顶顶,ennd-ccapppingg),以以提高键键合相的的
22、稳定性性。另一一方面,也也有些OODS填填料是不不封尾的的,以使使其与水水系流动动相有更更好的“湿湿润”性性能。由于不同同生产厂厂家所用用的硅胶胶、硅烷烷化试剂剂和反应应条件不不同,因因此具有有相同键键合基团团的键合合相,其其表面有有机官能能团的键键合量往往往差别别很大,使使其产品品性能有有很大的的不同。键合相相的键合合量常用用含碳量量(C%)来表表示,也也可以用用覆盖度度来表示示。所谓谓覆盖度度是指参参与反应应的硅醇醇基数目目占硅胶胶表面硅硅醇基总总数的比比例。pH值对对以硅胶胶为基质质的键合合相的稳稳定性有有很大的的影响,一一般来说说,硅胶胶键合相相应在ppH=228的的介质中中使用。B键
23、合合相的种种类化学键合合相按键键合官能能团的极极性分为为极性和和非极性性键合相相两种。常用的极极性键合合相主要要有氰基基(-CCN)、氨基(-NHH2)和和二醇基基(DIIOL)键合相相。极性性键合相相常用作作正相色色谱,混混合物在在极性键键合相上上的分离离主要是是基于极极性键合合基团与与溶质分分子间的的氢键作作用,极极性强的的组分保保留值较较大。极极性键合合相有时时也可作作反相色色谱的固固定相。常用的非非极性键键合相主主要有各各种烷基基(C11C118)和和苯基、苯甲基基等,以以C188应用最最广。非非极性键键合相的的烷基链链长对样样品容量量、溶质质的保留留值和分分离选择择性都有有影响,一一
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