液相色谱分析仪法精选课件.ppt
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1、关于液相色谱分析仪法2023/3/12023/3/1第一页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1一、液相色谱仪器一、液相色谱仪器 high performance liquid chromatograph 目前常见的目前常见的HPLC仪生产厂家国仪生产厂家国外有外有Waters公司、公司、Agilent公司公司(原(原HP公司)、岛津公司等,国公司)、岛津公司等,国内有大连依利特公司、上海分析仪内有大连依利特公司、上海分析仪器厂、北京分析仪器厂等。器厂、北京分析仪器厂等。第二页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1液相色谱仪(液相色谱仪(1)high performan
2、ce liquid chromatograph第三页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1液相色谱仪(液相色谱仪(2)第四页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1液相色谱仪(液相色谱仪(3)第五页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1液相色谱仪(液相色谱仪(4)第六页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1二.概论:定义:以液体为流动相的色谱法称为液相色法。以液体为流动相的色谱法称为液相色法。用用常压输送流动相常压输送流动相的方法为经典液相色谱的方法为经典液相色谱法,这种色谱法的柱效能低、分离周长。法,这种色谱法的柱效能低、分离周长。高效液相色谱法
3、(高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,简称,简称HPLC)是在经典)是在经典液相色谱的基础上发展起来的一种色谱方液相色谱的基础上发展起来的一种色谱方法。与经典的液相色谱法相比,高效液相法。与经典的液相色谱法相比,高效液相色谱法具有下列主要优点色谱法具有下列主要优点:第七页,本课件共有66页2023/3/12023/3/11.应用了颗粒极细(一般为应用了颗粒极细(一般为10m以下)规以下)规则均匀的则均匀的固定相固定相,柱效高,分离效率高;,柱效高,分离效率高;2.采用采用高压输液泵高压输液泵输送流动相,流速快,输送流动相,流速快,一般试
4、样的分析需数分钟,复杂试样分一般试样的分析需数分钟,复杂试样分析在数十分钟内即可完成;析在数十分钟内即可完成;3.广泛使用了高灵敏广泛使用了高灵敏检测器检测器,大大提高了,大大提高了灵敏度。目前,已发展了多种固定相,灵敏度。目前,已发展了多种固定相,有多种不同的分离模式,使高效液相色有多种不同的分离模式,使高效液相色谱法的应用范围不断扩大谱法的应用范围不断扩大。第八页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1.色谱法分类色谱法分类 按两相的物理状态可分为:按两相的物理状态可分为:气相色谱法气相色谱法(GC):适用于分离挥发性化合物。有机适用于分离挥发性化合物。有机物质中分子量小于物质中
5、分子量小于400的采用气相色谱法分析,此的采用气相色谱法分析,此范围的物质约占有机物质总数范围的物质约占有机物质总数15%20%.液相色谱法液相色谱法(LC):适用于分离低挥发性或非挥发性、适用于分离低挥发性或非挥发性、热稳定性差的物质。热稳定性差的物质。分子量为分子量为4002000的有机物质可采用液相色谱法分析,的有机物质可采用液相色谱法分析,而分子量大于而分子量大于2000的则须用凝胶色谱法。的则须用凝胶色谱法。第九页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1按固定相性质及外形分类柱色谱柱色谱:固定相装在柱管内的色谱分析法纸色谱纸色谱:固定相为滤纸的色谱分析法薄层色谱薄层色谱:固
6、定相压成或涂成薄膜的色谱分析法第十页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1(三)HPLC的主要分离类型和原理:高效液相色谱法按分离机理的不同主要分为四类:高效液相色谱法按分离机理的不同主要分为四类:1.液液-固吸附色谱(固吸附色谱(liquid-solid adsorption chromatography)固定相固定相:固体吸附剂。如硅胶、氧化铝等,较常使用的是:固体吸附剂。如硅胶、氧化铝等,较常使用的是510m的硅胶吸附剂;的硅胶吸附剂;流动相流动相:主要是非极性的烃类(如己烷、庚烷)并加入少:主要是非极性的烃类(如己烷、庚烷)并加入少量极性溶剂作缓和剂(如水、甲醇)。量极性溶
7、剂作缓和剂(如水、甲醇)。基本原理基本原理:组分在固定相吸附剂表面对不同物质吸附能力不同使:组分在固定相吸附剂表面对不同物质吸附能力不同使混合物分离的;吸附力越强混合物分离的;吸附力越强,保留时间越长保留时间越长,反之反之,保留时间短保留时间短,。适用于分离分子质量中等适用于分离分子质量中等(2001000)的油溶性试样或极)的油溶性试样或极性较小的植物色素等组分,大多数用于非离子型化合物,。性较小的植物色素等组分,大多数用于非离子型化合物,。常用于分离同分异构体不适宜于分离强极性的离子型化和物常用于分离同分异构体不适宜于分离强极性的离子型化和物和同系物。和同系物。缺点缺点:非线形等温吸附常引
8、起峰的拖尾(离子型化合物易产生:非线形等温吸附常引起峰的拖尾(离子型化合物易产生拖尾);拖尾);第十一页,本课件共有66页2023/3/12023/3/12.2.液液-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,固定相与流动相均为液体,流动相与固定相之间应互不相溶(极性不同,避免固定液流失),有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱,溶质在两相间进行分配。达到平衡时,服从于下式:K=式中,Cs溶质在固定相中浓度;Cm-溶质在流动相中的浓度;分离的顺序取决于K值,在同一色谱条件下,样品中K值大的组分保留值大;后流出色谱柱
9、;K值小的组分则滞留时间短,先流出色谱柱。混合物中各组分的分配系数相差越大,越容易分离,因此混合物中各组分的分配系数不同是色谱分离的前提。在HPLC中,固定相确定后,K主要受流动相的性质影响。实践中主要靠调整流动相的组成配比及pH值,以获得组分间的分配系数差异及适宜的保留时间,达到分离的目的。第十二页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1基本原理基本原理:组分在固定相和流动相上的分配;是根:组分在固定相和流动相上的分配;是根据被分离的组分在流动相和固定相中溶解度不同据被分离的组分在流动相和固定相中溶解度不同而分离。分离过程是一个分配平衡过程。而分离。分离过程是一个分配平衡过程。固定
10、相:固定相:将特定的液态物质涂于担体表面,或化学键将特定的液态物质涂于担体表面,或化学键合于担体表面而形成的合于担体表面而形成的 液液色谱法液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法正相色谱法(NPC)和和反相色谱法反相色谱法(RPC);流动相流动相的极性小于固定液的极性(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之,流动相的极性大于固定液的极性(反反相相 reverse phase)。)。正相与反相的出峰顺正相与反相的出峰顺序相反。序相反。第十三页,本课件共有66页2023/3/12023/
11、3/1正相色谱法正相色谱法:由极性固定相由极性固定相(如氨基与腈基键合相如氨基与腈基键合相)和非极性和非极性(或弱极性)流动相(或弱极性)流动相(烷烃类如正已烷、环已烷)烷烃类如正已烷、环已烷)所组成的所组成的HPLC体系。其代表性的固定相是改性硅胶、氰基柱、氨基柱体系。其代表性的固定相是改性硅胶、氰基柱、氨基柱等,代表性的流动相是正己烷。等,代表性的流动相是正己烷。用于分离中等极性和极性较用于分离中等极性和极性较强的化合物(如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等)。吸强的化合物(如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等)。吸附色谱也属于正相色谱附色谱也属于正相色谱反相色谱法反相色谱法;由非极性固定相和极性
12、流动相所组成的由非极性固定相和极性流动相所组成的HPLC体系,体系,与正相与正相HPLC体系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基键体系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基键合硅胶合硅胶(ODS柱、柱、C18、C8),代表性的流动相是甲醇),代表性的流动相是甲醇-水和乙水和乙腈腈-水或水的缓冲液或水的缓冲液。是当今液相色谱的最主要分离模式。是当今液相色谱的最主要分离模式。适用于分离非极性和极性较弱的化合物。为控制样品在分析过程适用于分离非极性和极性较弱的化合物。为控制样品在分析过程的解离,常用缓冲液控制流动相的的解离,常用缓冲液控制流动相的pH值。但需要注意的是,值。但需要注意的是,C18和和C
13、8使用的使用的pH值通常为值通常为2.57.5(28),太高的),太高的pH值会使值会使硅胶溶解,太低的硅胶溶解,太低的pH值会使键合的烷基脱落。值会使键合的烷基脱落。第十四页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1液液-液分配色谱固定相的液体往往容易溶解到流动相液分配色谱固定相的液体往往容易溶解到流动相中去,所以重现性很差,后来在此基础上发展了中去,所以重现性很差,后来在此基础上发展了一种新型固定相一种新型固定相-化学键合固定相化学键合固定相。化学键合固定相化学键合固定相:通过化学反应将固定液(各种不同基团):通过化学反应将固定液(各种不同基团)键合到硅胶(担体)表面的游离羟基上。
14、在键合到硅胶(担体)表面的游离羟基上。在HPLC整个应用整个应用中占中占80%以上。以上。键合固定相的载体主要是硅胶,根据在硅胶表面(具有键合固定相的载体主要是硅胶,根据在硅胶表面(具有-Si-OH基团)化学反应不同可制成四种键合相:基团)化学反应不同可制成四种键合相:(1)硅氧碳型()硅氧碳型(SiOC=,硅胶与醇类发生酯化反应)。,硅胶与醇类发生酯化反应)。(2)硅碳型()硅碳型(SiC=,硅胶与卤代烷反应)。,硅胶与卤代烷反应)。(3)硅氮型()硅氮型(SiN=,硅胶与胺类反应)。,硅胶与胺类反应)。(4)硅氧烷型()硅氧烷型(Si OSiC=,硅胶与有机硅烷反应)。,硅胶与有机硅烷反应
15、)。稳稳定,耐水、耐光、耐有机溶剂,应用最广定,耐水、耐光、耐有机溶剂,应用最广第十五页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1化学键合色谱与液液分配色谱一样,也可分为正相化学键合色谱与液液分配色谱一样,也可分为正相和反相色谱。和反相色谱。反相键合色谱采用非极性固定相,键合的基团反相键合色谱采用非极性固定相,键合的基团有有C2、C4、C6、C8、C18、C22烷基和苯基。其中烷基和苯基。其中最常用的是最常用的是C18,又称,又称ODS一十八烷基硅烷键合一十八烷基硅烷键合相。所用的流动相为极性溶剂,以水为底溶剂相。所用的流动相为极性溶剂,以水为底溶剂,再加入有机溶剂再加入有机溶剂,最常
16、用的是甲醇最常用的是甲醇-水、乙腈水、乙腈-水和水和四腈呋喃四腈呋喃-水。水。正相键合色谱采用极性固定相,如氨基、腈基等正相键合色谱采用极性固定相,如氨基、腈基等极性基团;非极性或弱极性流动相,一般为烃类极性基团;非极性或弱极性流动相,一般为烃类溶剂,如己烷、庚烷等。溶剂,如己烷、庚烷等。第十六页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1(1)传质快传质快,表面无深凹陷,比一般液体固定相传质快;(2)寿命长寿命长,化学键合,无固定液流失,耐流动相冲击;耐水、耐光、耐有机溶剂,稳定;(3)选择性好选择性好,可键合不同官能团,提高选择性;(4)有利于梯度洗脱;有利于梯度洗脱;化学键合固定相
17、的特点化学键合固定相的特点第十七页,本课件共有66页2023/3/12023/3/1正相色谱法与反相色谱法比较表正相色谱法与反相色谱法比较表 正相色谱法 反相色谱法固定相极性 高中 中低流动相极性 低中 中高组分洗脱次序 极性小的先洗出 极性大的先洗出从上表可看出,当极性为中等时正相色谱法与反相色谱法没有明显的界线(如氨基键合固定相)第十八页,本课件共有66页2023/3/12023/3/13.3.离子交换色谱离子交换色谱(ion-exchange chromatography)固定相固定相:阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂;流动相流动相:阴离子离子交换树脂作固定相,采用酸性水溶液;阳离
18、子离子交换树脂作固定相,采用碱性水溶液;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;组分与离子交换剂之间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;阳离子交换:RSO3H +M+=RSO3 M +H+阴离子交换:RNR4OH +X-=RNR4 X+OH-应用应用:碱金属、碱土金属等离子混合物的分离;食品中添加剂和污染物的分离;生物大分子如氨基酸、核酸等。第十九页,本课件共有66页2023/3/12023/3/14.4.体积体积排阻色谱排阻色谱(size-exclusion chromatography)凝胶凝胶(具有一定大小孔隙分布具有一定大小孔隙分布)固定
19、相:固定相:化学惰性的多孔性材料,如聚苯乙烯凝胶、化学惰性的多孔性材料,如聚苯乙烯凝胶、亲水凝胶、无机多孔材料亲水凝胶、无机多孔材料,是有一定孔径的多孔是有一定孔径的多孔性填料。性填料。流动相:流动相:在凝胶色谱中,流动相的作用不是为了控在凝胶色谱中,流动相的作用不是为了控制分离,而是为了溶解样品或减小流动相粘度。制分离,而是为了溶解样品或减小流动相粘度。凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱(gel filtration chromatography,GFC):以水或缓冲溶液作流动相的凝胶色谱):以水或缓冲溶液作流动相的凝胶色谱法。主要适合于水溶性高分子的分离。法。主要适合于水溶性高分子的分离。凝胶渗透色
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