溶剂系统优化精选PPT.ppt

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1、关于溶剂系统优化第1页，讲稿共24张，创作于星期二目的要求目的要求了解溶剂的了解溶剂的Snyder分类、强度及选择；分类、强度及选择；熟悉溶剂系统的优化参数及优化指标的确定；熟悉溶剂系统的优化参数及优化指标的确定；掌握掌握HPLC、薄层色谱溶剂系统的优化方法及、薄层色谱溶剂系统的优化方法及溶剂系统配比的选择。溶剂系统配比的选择。第2页，讲稿共24张，创作于星期二概概 述述优化目的优化目的：控制各组分的保留及洗脱顺序；控制各组分的保留及洗脱顺序；在尽可能短的时间内实现各组分的最优分离。在尽可能短的时间内实现各组分的最优分离。气相色谱：气相色谱：H2、N2 可供选择的余地不大可供选择的余地不大液相

2、色谱：固定相和流动相均可选择液相色谱：固定相和流动相均可选择 流动相有优化的必要。流动相有优化的必要。第3页，讲稿共24张，创作于星期二实验条件的选择实验条件的选择v分离方程式：分离方程式：a为柱效项：柱性能为柱效项：柱性能b为柱选择性项：为柱选择性项：=K K2 2/K K1 1=k k2/2/k k1 1 ，固定液，固定液c为柱容量因子项为柱容量因子项：柱温、：柱温、固定液量、固定液量、K Ka b c第4页，讲稿共24张，创作于星期二对对HPLC：n 由固定相及色谱柱填充质量决定。由固定相及色谱柱填充质量决定。主要受溶剂种类的影响。主要受溶剂种类的影响。k 受溶剂配比的影响。受溶剂配比的

3、影响。不同种类的溶剂，分子间的作用力不同，有可能使被不同种类的溶剂，分子间的作用力不同，有可能使被分离的两个组分的分配系数不等，即分离的两个组分的分配系数不等，即 1。改变流动相中。改变流动相中各种溶剂的配比，能改变其洗脱能力，组分的各种溶剂的配比，能改变其洗脱能力，组分的k也改变。增加也改变。增加流动相中强溶剂的比例，其洗脱能力增强，使流动相中强溶剂的比例，其洗脱能力增强，使k变小。变小。第5页，讲稿共24张，创作于星期二vn n、k k 对分离度的影响对分离度的影响第6页，讲稿共24张，创作于星期二溶剂的分类及选择溶剂的分类及选择斯奈德斯奈德(Snyder)溶剂分类溶剂分类：以以乙乙醇醇(

4、质质子子给给予予体体)、二二氧氧六六环环(质质子子受受体体)、硝硝基基四四烷烷(强偶极体强偶极体)等三种极性溶质为参考物质计算溶剂的极性参数等三种极性溶质为参考物质计算溶剂的极性参数P。第7页，讲稿共24张，创作于星期二 质子受体溶剂 质子给予体溶剂 偶极作用力溶剂第8页，讲稿共24张，创作于星期二溶剂强度溶剂强度：溶剂强度指的是溶剂对样品组分的洗脱能力。溶剂强度指的是溶剂对样品组分的洗脱能力。样样品品组组分分的的k值值越越小小，溶溶剂剂的的洗洗脱脱能能力力越越强强。即即溶溶剂剂强强度度越越大。大。正相色谱中：溶剂的正相色谱中：溶剂的P 值越大，其洗脱强度越大。值越大，其洗脱强度越大。反相色谱

5、中：溶剂的反相色谱中：溶剂的S值越大，其洗脱能力越大。值越大，其洗脱能力越大。第9页，讲稿共24张，创作于星期二溶剂的选择溶剂的选择：对正相色谱对正相色谱(NP-bonded phase chromatography)溶剂一般以己烷为底剂（指洗脱强度最弱的溶剂）。溶剂一般以己烷为底剂（指洗脱强度最弱的溶剂）。加加入入一一定定量量的的可可与与己己烷烷互互溶溶的的强强溶溶剂剂（、组组）组组成成二二元元溶剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。溶剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。通通过过改改用用其其他他组组别别的的溶溶剂剂（与与己己烷烷组组成成具具有有相相似似洗

6、洗脱脱强强度的溶剂）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。度的溶剂）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。第10页，讲稿共24张，创作于星期二溶剂的选择溶剂的选择：对反相色谱对反相色谱(RP-bonded phase chromatography)溶剂一般以水为底剂。溶剂一般以水为底剂。加加入入一一定定量量的的可可与与水水互互溶溶的的强强溶溶剂剂（、组组）组组成成二二元元溶溶剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。通通过过改改用用其其他他组组别别的的溶溶剂剂（与与水水组组成成具具有有相相似似洗洗脱脱强强度度的的溶剂

7、）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。溶剂）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。对对正正相相和和反反相相：若若二二元元溶溶剂剂系系统统难难以以达达到到所所需需要要的的分分离离效效果，也可以使用三元或多元溶剂系统。果，也可以使用三元或多元溶剂系统。第11页，讲稿共24张，创作于星期二优优 化化 策策 略略优化参数：优化参数：各种色谱参数中，用以待优化的参数称为优化参数。各种色谱参数中，用以待优化的参数称为优化参数。进进行行色色谱谱分分离离优优化化时时，应应选选择择对对样样品品具具有有显显著著影影响响的的条条件件参参数数作作为为优优化化参参数数（各各参参数数对对色色谱谱分分离离的的影影

8、响响大大小小与与所选用的色谱技术有关）。所选用的色谱技术有关）。通过通过正交设计正交设计或或均匀设计均匀设计进行因素试验；进行因素试验；通过通过方差分析方差分析或或多元回归分析多元回归分析确定各因素的主次效应。确定各因素的主次效应。第12页，讲稿共24张，创作于星期二优化指标：优化指标：是是指指在在优优化化的的过过程程中中用用来来衡衡量量试试验验效效果果的的质质量量标标准准。又称目标函数。又称目标函数。单指标优化单指标优化 多指标优化多指标优化对建立优化指标的要求：对建立优化指标的要求：1、样品中有尽可能多的组分被检测；、样品中有尽可能多的组分被检测；2、样品中各组分能得到比较满意的分离；、样

9、品中各组分能得到比较满意的分离；3、分析时间尽可能短。、分析时间尽可能短。第13页，讲稿共24张，创作于星期二最优化方法的建立：最优化方法的建立：最优化方法：最优化方法：1、“解析式解析式”法法 在在优优化化指指标标和和优优化化参参数数间间建建立立起起函函数数关关系系式式（数数学学模模型型），通通过过数数值值法法计计算算来来进进行行优优化化点点的的确确定定的的方方法法。又又称称“间间接寻优法接寻优法”。2、“黑箱式黑箱式”法法 不不研研究究数数学学模模型型，仅仅通通过过试试验验以以优优化化指指标标指指导导优优化化进进行行的的方方向向，直直至至寻寻找找到到最最优优点点的的方方法法。又又称称“直直

10、接接寻寻优法优法”。第14页，讲稿共24张，创作于星期二最优化方法的建立：最优化方法的建立：最优化方法：最优化方法：1、并行（、并行（simultaneous）优化）优化 通通过过实实验验技技术术对对有有关关因因素素的的水水平平规规划划后后同同时时进进行行诸诸因因素各水平的试验，并由实验结果直接计算最优化条件。素各水平的试验，并由实验结果直接计算最优化条件。2、序贯（、序贯（sequential）优化）优化 即即序序贯贯地地进进行行一一系系列列实实验验，通通过过实实验验分分析析已已取取得得的的试试验验结结果果，预预测测优优化化的的可可能能方方向向，在在此此基基础础上上设设计计新新的的实实验验，

11、重重复复该该步步骤骤至最佳。至最佳。第15页，讲稿共24张，创作于星期二HPLC溶剂系统的优化溶剂系统的优化 在在高高效效液液相相色色谱谱实实际际工工作作中中流流动动相相的的选选择择是是关关键键，选选择择合适与否及选择的速度代表着色谱工作者的经验水平。合适与否及选择的速度代表着色谱工作者的经验水平。对对于于组组成成简简单单的的试试样样：可可以以根根据据流流动动相相和和试试样样的的极性较快地找到合适的流动相。极性较快地找到合适的流动相。对对于于组组成成复复杂杂的的试试样样：则则需需要要通通过过溶溶剂剂系系统统的的优优化化才才能能选择到最佳分离条件。选择到最佳分离条件。第16页，讲稿共24张，创作

12、于星期二常用溶剂的强度因子常用溶剂的强度因子 水 甲醇 乙腈 丙酮 0 3.0 3.2 3.4 二恶烷 乙醇 异丙醇 四氢呋喃 3.5 3.6 4.2 4.5第17页，讲稿共24张，创作于星期二Glajch三角形法：三角形法：1、选选择择具具有有显显著著选选择择性性差差异异的的溶溶剂剂。反反相相键键合合相相色色谱谱常常选选甲甲醇醇、乙乙腈腈、四四氢氢呋呋喃喃，以以水水为为底底剂剂；正正相相键键合合相相色色谱谱常常选选乙乙醚、氯仿和二氯甲烷，以己烷或戊烷为底剂。醚、氯仿和二氯甲烷，以己烷或戊烷为底剂。2、以以其其中中一一种种溶溶剂剂与与底底剂剂组组成成的的二二元元基基础础溶溶剂剂系系统统进进行行

13、试试验验，调调整整溶剂配比，使组分的溶剂配比，使组分的k值在适宜范围（值在适宜范围（25），求出溶剂强度。），求出溶剂强度。第18页，讲稿共24张，创作于星期二Glajch三角形法：三角形法：3、计计算算确确定定具具有有等等洗洗脱脱强强度度的的另另外外两两个个二二元元溶溶剂剂乙乙腈腈(2)和和四四氢氢呋喃呋喃(3)的组成。的组成。即（即（2）为）为37.5%的乙腈水溶液，（的乙腈水溶液，（3）为）为26.7%的四氯呋喃水溶液。的四氯呋喃水溶液。其中（其中（1）（）（2）（）（3）三种二元溶剂的洗脱强度等，但选择性不同。）三种二元溶剂的洗脱强度等，但选择性不同。第19页，讲稿共24张，创作于星期

14、二Glajch三角形法：三角形法：4、以以溶溶剂剂(1)(2)(3)为为溶溶剂剂选选择择三三角角形形的的三三个个顶顶点点，三三角角形形各各点点的的洗洗脱脱强强度度均均相相等等。在在三三角角形形三三边边上上的的任任何何一一点点，都都可可组组成成三三元元混混合合溶溶剂剂流流动动相相。在在三三角角形形内内的的任任何何一一点点，都都可可组成四元溶剂流动相。组成四元溶剂流动相。第20页，讲稿共24张，创作于星期二单纯形法：单纯形法：单纯形法是一种应用较为广泛的多因素优化方法。单纯形法是一种应用较为广泛的多因素优化方法。单纯形：指在一定空间中由直线组成的最简单的封闭图形。单纯形：指在一定空间中由直线组成的

15、最简单的封闭图形。首首先先按按照照起起始始单单纯纯形形的的n+1个个顶顶点点的的坐坐标标安安排排个个试试验验，通通过过比比较较这这些些试试验验结结果果，淘淘汰汰其其中中指指标标值值最最差差的的点点，以以新新的的点点代代之。从而构成新的单纯形，如此不断取代，逐步调向最优点。之。从而构成新的单纯形，如此不断取代，逐步调向最优点。第21页，讲稿共24张，创作于星期二单纯形法：单纯形法：单纯形法优点：单纯形法优点：不受因素限制，当因素增多时，试验次数不增加很多。不受因素限制，当因素增多时，试验次数不增加很多。不要求对峰组分进行览别，可用于未知样品的色谱分离优化。不要求对峰组分进行览别，可用于未知样品的色谱分离优化。单纯形法缺点：单纯形法缺点：较较多多用用于于无无约约束束条条件件下下的的寻寻优优，当当遇遇有有边边界界限限制制需需撤撤销销不不可行顶点时，容易导致多面体的退化甚至可行顶点时，容易导致多面体的退化甚至“崩溃崩溃”。当响应面有多个极值时，有时只能找到局部优化点。当响应面有多个极值时，有时只能找到局部优化点。第22页，讲稿共24张，创作于星期二TLC溶剂系统的优化溶剂系统的优化-均匀设计法均匀设计法溶剂系统组分的选择溶剂系统组分的选择第23页，讲稿共24张，创作于星期二感谢大家观看第24页，讲稿共24张，创作于星期二