仪器分析课件-高效液相色谱法3-考研试题文档资料系列.ppt
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1、第三章第三章高效液相色谱法高效液相色谱法HighPerformanceLiquidChromatographyHighPerformanceLiquidChromatography(HPLC)一、高效液相色谱法的特点一、高效液相色谱法的特点1.1.高效液相色谱法概述高效液相色谱法概述高效液相色谱法概述高效液相色谱法概述2.高效液相色高效液相色谱谱与气相色与气相色谱谱的比的比较较GCHPLC应用范围应用范围热稳定、低沸点的热稳定、低沸点的物质物质热不稳定、高沸点、热不稳定、高沸点、离子型的物质离子型的物质热力学理论热力学理论较成熟较成熟正在发展中正在发展中分析成分析成本本低低高高分离能力分离能力
2、与柱的类型有关与柱的类型有关较高较高3.高效液相色谱法与经典液相色谱法的比较高效液相色谱法与经典液相色谱法的比较经典液相色谱法经典液相色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法粒径粒径(m)75-6003-50(常用(常用5-10)柱前压力柱前压力(atm)0.01-1.020-300分析时间分析时间(h)1-200.05-1.0色谱柱长度色谱柱长度(cm)50-2002-30柱效柱效(块块/m)2-50104-105样品用量样品用量(g)1-1010-6-10-24.高效液相色谱法的特点高效液相色谱法的特点n n高压高压n n高速高速n n高效高效n n高灵敏度高灵敏度5.应用举例应用举例丹参Rad
3、ix Salviae Miltiorrhizae丹参的HPLC指纹图谱二、高效液相色谱理论基础二、高效液相色谱理论基础n nH=A+B/H=A+B/u+Cuu+Cun nA=2A=2 dpdpn nB0B0n nC=?C=?1.高效液相色谱中的速率方程高效液相色谱中的速率方程 迁移的流动相的传质阻力迁移的流动相的传质阻力 滞留的流动相的传质阻力滞留的流动相的传质阻力高效液相色谱中的速率方程高效液相色谱中的速率方程涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项 纵向扩散纵向扩散纵向扩散纵向扩散 流动相传质流动相传质流动相传质流动相传质 滞留区传质滞留区传质滞留区传质滞留区传质 固定相内传质固定相内传质
4、固定相内传质固定相内传质2.对速率方程的讨论对速率方程的讨论n n选用选用选用选用细颗粒细颗粒细颗粒细颗粒填料可获高柱效填料可获高柱效填料可获高柱效填料可获高柱效n n流动相流速低,有利于达到高柱效流动相流速低,有利于达到高柱效流动相流速低,有利于达到高柱效流动相流速低,有利于达到高柱效n n选用选用选用选用黏度小的流动相黏度小的流动相黏度小的流动相黏度小的流动相有利于提高柱效有利于提高柱效有利于提高柱效有利于提高柱效n n温度的影响温度的影响温度的影响温度的影响n n液膜厚度的影响液膜厚度的影响液膜厚度的影响液膜厚度的影响3.柱外效应柱外效应n n由由由由于于于于色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱之之
5、之之外外外外的的的的因因因因素素素素引引引引起起起起的的的的色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰的的的的展展展展宽宽宽宽,例例例例如如如如进进进进样样样样系系系系统统统统、连连连连接接接接管管管管路路路路及及及及检检检检测测测测器器器器的的的的死体积等。死体积等。死体积等。死体积等。三、高效液相色谱仪三、高效液相色谱仪1.高效液相色谱仪流程高效液相色谱仪高效液相色谱仪2.高压输液系统高压输液系统 往复泵原理示意图往复泵原理示意图 往复泵往复泵n n 梯度洗提梯度洗提n n梯度洗提 即程序控制流动相的组成,使在整个分离过程中,溶剂即程序控制流动相的组成,使在整个分离过程中,溶剂强度按照特定的变化规律增加。强
6、度按照特定的变化规律增加。优点:优点:优点:优点:分离复杂混合物,使所有组分都处在最佳的分离复杂混合物,使所有组分都处在最佳的k k值范值范围内。围内。缺点:缺点:缺点:缺点:检测器的使用受到限制,分析结果的重复性取决检测器的使用受到限制,分析结果的重复性取决于流速的稳定性。柱子需进行再生处理。于流速的稳定性。柱子需进行再生处理。溶剂溶剂A溶剂B电磁阀A电磁阀B混合室泵溶剂A溶剂B高压泵A高压泵B混合室低压溶剂梯度方框图高压溶剂梯度方框图n 梯度洗提流程应用举例应用举例3.进样系统进样系统 六通进样阀结构示意图4.分离系统分离系统色谱柱色谱柱 包括柱管与固定相两部分包括柱管与固定相两部分一般色
7、谱柱长一般色谱柱长5 530cm30cm,内径为内径为4 45mm5mm凝胶色谱柱内径凝胶色谱柱内径3 312mm12mm微柱内径微柱内径1-2mm1-2mm,长长1-5cm1-5cm制备往内径较大,可达制备往内径较大,可达25mm 25mm 以上以上5检测系统检测系统 n紫外检测器n示差折光检测器n荧光检测器n电导检测器(1)紫外检测器n n固定波长的紫外检测器固定波长的紫外检测器n n可变波长的紫外检测器可变波长的紫外检测器n n二极管阵列检测器二极管阵列检测器固定波长的紫外检测器固定波长的紫外检测器Z Z型流通池结构型流通池结构型流通池结构型流通池结构 可变波长的紫外检测器可变波长的紫外
8、检测器 二极管阵列检测器二极管阵列检测器二极管阵列检测器之三维图二极管阵列检测器之三维图二极管阵列检测器之三维图二极管阵列检测器之三维图二极管阵列检测器之二极管阵列检测器之二极管阵列检测器之二极管阵列检测器之IsoabsorbanceIsoabsorbance Plot Plot 响应特性响应特性n n选择性检测器,如芳烃类化合物的检测选择性检测器,如芳烃类化合物的检测选择性检测器,如芳烃类化合物的检测选择性检测器,如芳烃类化合物的检测n n灵敏度高,可检测灵敏度高,可检测灵敏度高,可检测灵敏度高,可检测1010-9-9g/mLg/mL的物质的物质的物质的物质n n线性范围宽,线性范围宽,线性
9、范围宽,线性范围宽,10104 4-10-105 5n n对温度及流动相的改变不敏感对温度及流动相的改变不敏感对温度及流动相的改变不敏感对温度及流动相的改变不敏感n n适合梯度洗提适合梯度洗提适合梯度洗提适合梯度洗提n nHPLCHPLC常规检测器常规检测器常规检测器常规检测器应用举例应用举例波长的选择(2)示差折光检测器结构结构响应特性响应特性n n通用性检测器通用性检测器通用性检测器通用性检测器n n低灵敏度低灵敏度低灵敏度低灵敏度n n基线易受温度的影响基线易受温度的影响基线易受温度的影响基线易受温度的影响n n不适合梯度洗提不适合梯度洗提不适合梯度洗提不适合梯度洗提荧光检测器荧光检测器
10、结构结构响应特性响应特性n n选择性检测器。如选择性检测器。如选择性检测器。如选择性检测器。如PAHPAH,蛋白质,蛋白质,蛋白质,蛋白质n n高灵敏度,比紫外高约高灵敏度,比紫外高约高灵敏度,比紫外高约高灵敏度,比紫外高约10001000倍倍倍倍n n适合梯度洗提适合梯度洗提适合梯度洗提适合梯度洗提应用举例应用举例电导检测器电导检测器结构结构响应特性响应特性n n选择性检测器,对离子型化合物有响应选择性检测器,对离子型化合物有响应选择性检测器,对离子型化合物有响应选择性检测器,对离子型化合物有响应n n灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高n n受温度的影响受温度的影响受温度的影响受温度的影响n
11、n不能梯度洗提不能梯度洗提不能梯度洗提不能梯度洗提讨论:液相色谱检测器的选择讨论:液相色谱检测器的选择1.1.葡萄糖产品的含量测定2.2.地下水中酚类化合物的分析3.3.矿泉水中无机阴离子的测定4.4.痕量氨基酸的分析5.5.去痛片中有效成分的分析6.6.链烷基磺酸盐的测定7.7.蛋白质的分子量测定(5)几种检测器特性比较)几种检测器特性比较 示差折光示差折光紫外紫外荧光荧光电导电导应用范围应用范围通用通用选择性选择性高选择高选择性性选择性选择性可否梯度淋洗可否梯度淋洗不可不可可可可可不可不可线性范围线性范围104105103104最小检测量最小检测量gngpgng对温度敏感度对温度敏感度敏感
12、敏感低低低低敏感敏感溶剂使用情况溶剂使用情况无限制无限制受限制受限制受限制受限制受限制受限制四、四、HPLCHPLC主要类型及其选择主要类型及其选择 n n化学键合相色谱法化学键合相色谱法化学键合相色谱法化学键合相色谱法 n n液固色谱法液固色谱法液固色谱法液固色谱法 n n离子对色谱法离子对色谱法离子对色谱法离子对色谱法 n n离子色谱法离子色谱法离子色谱法离子色谱法 n n体积排阻色谱法体积排阻色谱法体积排阻色谱法体积排阻色谱法 1.化学键合相色谱法(1 1)分离机理)分离机理n n正正正正相相相相键键键键合合合合相相相相色色色色谱谱谱谱法法法法:固固定定相相的的极极性性大大大大于于于于流
13、流动动相相的的极极性性,适适适适用用用用于于于于分分分分离离离离油油油油溶溶溶溶性性性性或或或或水水水水溶溶溶溶性性性性的的的的极极极极性性性性或或或或强强强强极极极极性性性性化化化化合物。合物。合物。合物。分配机理:分配系数分配机理:分配系数 x x为为溶溶质质,M M为为溶溶剂剂 n n反反反反相相相相键键键键合合合合相相相相色色色色谱谱谱谱法法法法:固固定定相相的的极极性性小小小小于于于于流流动动相相的的极极性性,适适于于分分离离非非极极性性、极极性性和和离离子子性性化化合合物物。应应应应用用用用最广泛最广泛最广泛最广泛反反反反相相相相键键键键合合合合相相相相色色色色谱谱谱谱法法法法的的
14、的的疏疏疏疏溶溶溶溶剂剂剂剂机理机理机理机理:溶溶溶溶质质质质进进进进入入入入极极极极性性性性流流流流动动动动相相相相后后后后,排排排排挤挤挤挤部部部部分分分分溶溶溶溶质质质质分分分分子子子子,其其其其疏疏疏疏水水水水基基基基团团团团由由由由于于于于流流流流动动动动相相相相的的的的斥斥斥斥力力力力推推推推动动动动而而而而直直直直接接接接与与与与非非非非极极极极性性性性固固固固定定定定相相相相上上上上的的的的烷烷烷烷基基基基缔缔缔缔合合合合,构构构构成成成成单单单单分分分分子子子子吸吸吸吸附附附附层层层层,这这这这种种种种作作作作用用用用时时时时可可可可逆逆逆逆的的的的。当当当当流流流流动动动动
15、相相相相极极极极性性性性减减减减小小小小时时时时,这种疏溶剂斥力下降。这种疏溶剂斥力下降。这种疏溶剂斥力下降。这种疏溶剂斥力下降。(2 2)固定相)固定相 疏水基团疏水基团 如不同链长的烷烃(如不同链长的烷烃(C C8 8和和C C C C18181818)和苯基等和苯基等极性基团极性基团 如氨丙基,氰乙基、醚和醇等。如氨丙基,氰乙基、醚和醇等。类类类类型型型型分离方式分离方式分离方式分离方式 应应应应用特点用特点用特点用特点C-18C-18C-18C-18反相、离子反相、离子反相、离子反相、离子对对对对普适性好,保留普适性好,保留普适性好,保留普适性好,保留值值值值大。溶于水的高极性化合大。
16、溶于水的高极性化合大。溶于水的高极性化合大。溶于水的高极性化合物、中等极性化合物物、中等极性化合物物、中等极性化合物物、中等极性化合物C-8C-8C-8C-8反相、离子反相、离子反相、离子反相、离子对对对对与与与与C-18C-18C-18C-18类类类类似,保留似,保留似,保留似,保留值值值值略小略小略小略小C-3,C-4C-3,C-4C-3,C-4C-3,C-4反相反相反相反相保留保留保留保留值值值值小,适合小,适合小,适合小,适合肽类肽类肽类肽类和蛋白和蛋白和蛋白和蛋白质质质质苯基苯基苯基苯基反相反相反相反相保留适中,保留适中,保留适中,保留适中,选择选择选择选择性不同。非极性、中等极性性
17、不同。非极性、中等极性性不同。非极性、中等极性性不同。非极性、中等极性化合物化合物化合物化合物-CN-CN-CN-CN反相、正相反相、正相反相、正相反相、正相选择选择选择选择性与硅胶性与硅胶性与硅胶性与硅胶类类类类似,保留小,用途广似,保留小,用途广似,保留小,用途广似,保留小,用途广-NH-NH-NH-NH2 2 2 2反相、正相反相、正相反相、正相反相、正相分离糖分离糖分离糖分离糖类类类类、核苷酸、固醇等、核苷酸、固醇等、核苷酸、固醇等、核苷酸、固醇等二醇基二醇基二醇基二醇基正相正相正相正相分离有机酸、排阻分蛋白分离有机酸、排阻分蛋白分离有机酸、排阻分蛋白分离有机酸、排阻分蛋白质质质质等等
18、等等醚醚醚醚基基基基反相、正相反相、正相反相、正相反相、正相分离酚分离酚分离酚分离酚类类类类、芳硝基化合物,保留比、芳硝基化合物,保留比、芳硝基化合物,保留比、芳硝基化合物,保留比C-18C-18C-18C-18强强强强聚苯乙聚苯乙聚苯乙聚苯乙烯烯烯烯基基基基反相反相反相反相pHpHpHpH使用范使用范使用范使用范围围围围广,广,广,广,对对对对部分分离峰形好,寿命部分分离峰形好,寿命部分分离峰形好,寿命部分分离峰形好,寿命长长长长常用固定相应用举例应用举例(3 3)流动相)流动相n n表征溶剂特性的重要参数n n溶溶溶溶剂剂剂剂强强强强度度度度:溶溶剂剂分分子子与与吸吸附附剂剂的的亲亲合合程
19、程度度,越大,亲合力约大。越大,亲合力约大。n n溶溶解解度度参参数数:衡衡量量溶溶剂剂极极性性强强度度的的指指标标,越越大大,极极性性越越强强。是是溶溶剂剂和和溶溶质质分分子子间间色色散散力力、偶偶极极力力、接接受受质质子子或或给给予予质质子子能能力力的的总总和和。所所以以相相近近的的混混合合溶溶剂,它的选择性剂,它的选择性不同。不同。n n极极性性参参数数P P:溶溶剂剂与与乙乙醇醇、二二氧氧六六环环、硝硝基基甲甲烷烷相相互作用的度量,比较全面的反映了溶剂的性质。互作用的度量,比较全面的反映了溶剂的性质。n n粘度粘度:溶剂溶剂EPxexdxn正己烷正己烷1.880.300.017.30.
20、1四氢呋喃四氢呋喃7.60.460.579.14.00.380.200.42乙腈乙腈37.50.340.6511.85.80.310.270.42甲醇甲醇32.70.540.9512.95.10.480.220.31水水78.50.892110.20.370.370.25n n 溶剂的选择原则n n溶剂具有稳定的化学性质溶剂具有稳定的化学性质n n溶溶剂剂的的选择选择与使用的与使用的检测检测器要有相容性器要有相容性n n溶溶剂剂的粘度要小的粘度要小n n溶溶剂剂的沸点不能太低的沸点不能太低n n溶溶剂剂的的纯纯度要高且价格便宜度要高且价格便宜 n n正正正正相相相相:正正正正己己己己烷烷烷烷、
21、正正正正庚庚庚庚烷烷烷烷、乙乙乙乙醚醚醚醚、二二二二氯氯氯氯甲甲甲甲烷烷烷烷、氯氯氯氯仿仿仿仿等等等等,己己己己烷烷烷烷为为为为主主主主体体体体,加加加加入入入入质质质质子子子子接接接接受受受受体体体体乙乙乙乙醚醚醚醚或或或或甲甲甲甲基基基基叔叔叔叔丁丁丁丁基基基基醚醚醚醚,质质质质子子子子给给给给予予予予体体体体氯氯氯氯仿仿仿仿,偶偶偶偶极极极极溶溶溶溶剂二氯甲烷剂二氯甲烷剂二氯甲烷剂二氯甲烷 n n反反反反相相相相:水水水水、甲甲甲甲醇醇醇醇、乙乙乙乙腈腈腈腈、四四四四氢氢氢氢呋呋呋呋喃喃喃喃、乙乙乙乙醇醇醇醇及及及及其其其其混混混混合合合合物物物物等等等等,以以以以水水水水为为为为主主主
22、主体体体体,加加加加入入入入质质质质子子子子接接接接受受受受体体体体甲醇,质子给予体乙腈,偶剂溶剂四氢呋喃。甲醇,质子给予体乙腈,偶剂溶剂四氢呋喃。甲醇,质子给予体乙腈,偶剂溶剂四氢呋喃。甲醇,质子给予体乙腈,偶剂溶剂四氢呋喃。应用举例应用举例2.液固色谱法(1 1)分离机理)分离机理 以以固固体体吸吸附附剂剂为为固固定定相相的的液液相相色色谱谱法法。由由于于溶溶质质分分子子和和流流动动相相分分子子在在吸吸附附剂剂表表面面的的吸吸附附活活性性中中心心上上进进行行竞竞争争吸吸附附,这这种种竞竞争争吸吸附附形形成成不不同同溶溶质质在在吸吸附附剂剂表表面面的的吸吸附附、解解吸吸平平衡衡。平平衡衡常常
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