色谱分析第五章.ppt

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1、色谱分析第五章现在学习的是第1页，共29页一一 色谱系统色谱系统12346578910现在学习的是第2页，共29页1.进样装置进样装置(2)无限直径柱无限直径柱流动相+样品筛板(1)有限柱，可以出现肩峰一一 色谱系统色谱系统现在学习的是第3页，共29页2 梯度淋洗装置梯度淋洗装置溶剂A 混合室高压泵1高压泵2 程 序控制器色谱柱计量泵 (低压)溶剂A溶剂B混合室高压泵色谱柱一一 色谱系统色谱系统现在学习的是第4页，共29页一一 色谱系统色谱系统3.检测器和记录仪器检测器和记录仪器紫外吸收检测器紫外吸收检测器二极管阵列式检测器二极管阵列式检测器示差折光检测器示差折光检测器荧光检测器荧光检测器现在

2、学习的是第5页，共29页 二二 色谱填充柱色谱填充柱（1）液相色谱速率理论方程的特点）液相色谱速率理论方程的特点（2）评价高效液相色谱柱参数的表达）评价高效液相色谱柱参数的表达（3）液相色谱固定相）液相色谱固定相现在学习的是第6页，共29页 二二 色谱填充柱色谱填充柱1.1.柱阻参数和柱渗透性柱阻参数和柱渗透性柱阻参数被定义为柱阻参数被定义为,由下式计算由下式计算.渗透性由以下经验公式定义渗透性由以下经验公式定义现在学习的是第7页，共29页 二二 色谱填充柱色谱填充柱2.2.柱效考察柱效考察分配比 k(tR tm)/tm 理论板数 n 16(tR/tw)2理论板高 H L/n 折合板高 h L

3、/dP折合流速 v(L dP)/(Dmtm)柱阻参数 (P tm dP2)/(L2)对称因子 SI现在学习的是第8页，共29页 二二 色谱填充柱色谱填充柱3.3.正相色谱和反相色谱法正相色谱和反相色谱法正相色谱正相色谱:流动相是非极性流动相是非极性,固定相是极性的固定相是极性的 流动相的极性流动相的极性 固定相的极性固定相的极性（气相色谱法：流动相是惰性气体或双原子气体是非极性的，固定相的极性相对于流动相肯定是极性的）反相色谱反相色谱:流动相是极性流动相是极性,固定相是非极性的固定相是非极性的 流动相的极性流动相的极性 固定相的极性固定相的极性现在学习的是第9页，共29页 三三 液相色谱分离原

4、理液相色谱分离原理现在学习的是第10页，共29页 液固色谱分离原理与色谱固定相液固色谱分离原理与色谱固定相1.液固色谱原理和分离对象液固色谱原理和分离对象 XmnSa =XanSm分配比分配比k与溶质的吸附系数与溶质的吸附系数K的关系为的关系为:k=K(Ws/Wm)液固色谱适用于分离中等分子量液固色谱适用于分离中等分子量(小于小于1000)低挥发性化合物低挥发性化合物,分子是非极分子是非极性或中等极性的性或中等极性的,非离子型的油溶性样品非离子型的油溶性样品.只要它们具有不同的官能团或者只要它们具有不同的官能团或者官能团的数目不同官能团的数目不同,都适用于液固色谱分离分析都适用于液固色谱分离分

5、析.特别适用于分离分析特别适用于分离分析异构体异构体(包括结构异构和空间异构包括结构异构和空间异构).现在学习的是第11页，共29页液固色谱固定相的吸附剂有极性和两类液固色谱固定相的吸附剂有极性和两类.非极性吸附剂主要是活性碳非极性吸附剂主要是活性碳,因机械性能差因机械性能差,已很少使用已很少使用.极性吸附剂有硅胶、聚酰胺、氧化铝、氧化镁和分子筛极性吸附剂有硅胶、聚酰胺、氧化铝、氧化镁和分子筛,常用的常用的是硅胶和氧化铝是硅胶和氧化铝,特别是硅胶用得最多特别是硅胶用得最多硅胶的硅羟基结构硅胶的硅羟基结构现在学习的是第12页，共29页 液液色谱和键合色谱液液色谱和键合色谱化学键合固定相是通过化学

6、反应将固定液键合化学键合固定相是通过化学反应将固定液键合到载体表面到载体表面.用化学键合固定相的液相色谱法称用化学键合固定相的液相色谱法称为化学键合相色谱为化学键合相色谱.适用于分离分子量不太大适用于分离分子量不太大(最大最大3000)3000)的同系物的同系物,苯并系物和齐聚物等苯并系物和齐聚物等正正相相键键合合相相色色谱谱用用极极性性键键合合相相,非非极极性性流流动动相相.色色谱分离类似于液固色谱谱分离类似于液固色谱.反相键合相色谱用非极性键合相反相键合相色谱用非极性键合相(例如例如,C8或或C18键合相等键合相等),极性流动相极性流动相.现在学习的是第13页，共29页化学键合相的合成化学

7、键合相的合成 酯化反应和酰卤氨解反应酯化反应和酰卤氨解反应SiOH HOR SiOR SiOH SOCl2 SiCl NH2R Si-NHR2 硅硅胶胶与与有有机机卤卤硅硅烷烷反反应应或或格格氏氏试试剂剂或或有有机机锂锂化化物反应物反应SiOH Cl-Si-R2(或或R-Si-R2)Si-O-Si-R2现在学习的是第14页，共29页正相键合固定相正相键合固定相弱极性弱极性正正相相弱弱极极性性键键合合固固定定相相的的官官能能团团有有二二醇醇、醚醚基基、三烷胺和硝基等三烷胺和硝基等,结构为结构为:OH OH 二醇:(CH2)3 OCH2CHCH2)醚基:(CH2)3 OCH2CHCH2三烷胺:(C

8、H2)3 N(CH3)2 现在学习的是第15页，共29页中等极性中等极性键键合合的的官官能能团团有有氰氰基基等等,相相也也可可以以用用于于反反相相色色谱谱操作操作.其结构为其结构为:氰基氰基:(CH2)n CN n=2或或3 强极性强极性键键合合的的官官能能团团有有烷烷氨氨基基、氨氨基基和和二二氨氨基基等等,其其结结构为构为:氨基氨基:(CH2)n NH2 n=3或或4 二氨基二氨基:(CH2)3 NH(CH2)2NH2 现在学习的是第16页，共29页反相键合固定相反相键合固定相反反相相键键合合固固定定相相所所键键合合的的烷烷基基可可以以是是长长碳碳链链,也也可可以以是是短短碳碳链链.有有甲甲

9、基基硅硅烷烷、己己基基硅硅烷烷、辛辛基基硅硅烷烷、十十六六硅硅烷烷、十十八八硅硅烷烷、二二十十二二硅硅烷烷等等.其其中中以以十十八八硅硅烷烷(简简称称ODS或或C18)和和辛硅烷辛硅烷(C8)、丁基丁基（C4）等）等影响键合固定相在色谱分离过程的行为影响键合固定相在色谱分离过程的行为硅胶表面表面覆盖度、表面键合相浓度硅胶表面表面覆盖度、表面键合相浓度键合基团的链长（键合基团的链长（链越长极性越弱链越长极性越弱）载体的性质以及温度等因素载体的性质以及温度等因素在选择固定相时，除了按照键合相性质选择之外还要考虑在选择固定相时，除了按照键合相性质选择之外还要考虑被分离组分分子的大小选取恰当孔径大小的

10、固定相载体。被分离组分分子的大小选取恰当孔径大小的固定相载体。现在学习的是第17页，共29页反相键合色谱操作反相键合色谱操作（弱）极性组分的分离（弱）极性组分的分离:选用的流动相应与被分离组分有比较接近结构选用的流动相应与被分离组分有比较接近结构（在样品浓度下可以互溶）（在样品浓度下可以互溶）,并使使k 有适当的值有适当的值.操作温度操作温度pH值的控制与离子抑制技术值的控制与离子抑制技术 以硅胶为载体的化学键合相填料,合适的pH使用范围是27.5.在过低或过高的pH值下使用将导致键合相的脱落或硅胶基体溶解.现在学习的是第18页，共29页流动相中有机溶剂的比例流动相中有机溶剂的比例 由由于于以

11、以硅硅胶胶为为载载体体的的化化学学键键合合相相填填料料有有疏疏水水性性,表表面面张张力力大大的的水水不不易易渗渗入入到到固固定定相相的的空空隙隙之之中中,而而且且,组组分分在在疏疏水水性性表表面面与与水水溶溶液液之之间间的的传传质质和和平平衡衡过过程程慢慢柱柱效效降降低低,从从而而造造成成色色谱谱带带展展宽宽.为为减减小小这这种效应种效应,一般流动相中有机溶剂的比例不宜过小一般流动相中有机溶剂的比例不宜过小,以保证柱效和峰形以保证柱效和峰形.现在学习的是第19页，共29页流动相的离子强度流动相的离子强度 必必要要时时可可以以在在流流动动相相中中加加入入盐盐类类物物质质,溶溶液液离离子子强强度度

12、增增加加,减减轻轻了了组组分分分分子子通通过过离离子子交交换换的的途途径径与与残残留留硅硅醇醇基基的的相相互互作作用用,减减少少拖拖尾尾.对对复复盖盖量量小小的的键键合合相相更更为为有有效效 .所所用用的的盐盐类类可可以以是是无无机机盐盐(例例如如,碳碳酸酸铵铵等等),),也也可可以以是是有有机机胺胺(四四烷烷基基铵铵盐盐,如如四四甲甲基基硝硝酸酸铵铵等等)或或各各种种有有机机阴阴离子离子.加入的盐的浓度约为千分之几加入的盐的浓度约为千分之几.水的纯度水的纯度 水中的杂质和微生物会在柱头积聚浓集水中的杂质和微生物会在柱头积聚浓集,使柱效降低使柱效降低,当流动相合当流动相合适时适时,还有可能被淋

13、洗出来从而影响组分的分离和检测还有可能被淋洗出来从而影响组分的分离和检测.现在学习的是第20页，共29页现在学习的是第21页，共29页现在学习的是第22页，共29页一一 色谱系统色谱系统 二二 色谱填充柱色谱填充柱第五章第五章液相色谱法（液相色谱法（1）正相色谱和反相色谱正相色谱和反相色谱 三三 液相色谱分离原理液相色谱分离原理 液固色谱分离原理与色谱固定相液固色谱分离原理与色谱固定相 液液色谱和键合色谱液液色谱和键合色谱化学键合相的合成化学键合相的合成正相键合固定相正相键合固定相反相键合固定相反相键合固定相反相键合色谱操作反相键合色谱操作分离对象：（弱）极性组分的分离分离对象：（弱）极性组分

14、的分离操作条件：温度、操作条件：温度、pH值值 流动相组成及离子强度流动相组成及离子强度 水纯度水纯度现在学习的是第23页，共29页 离子交换色谱离子交换色谱1.1.原理和分离对象原理和分离对象阴离子交换阴离子交换 R+YX R+XY 阳离子交换阳离子交换 RY+X+RX+Y+离子交换色谱分配比离子交换色谱分配比 k 与流动相中的反离子的浓度成反比与流动相中的反离子的浓度成反比:k1/Y+流动相的pH值对离子交换色谱的分配比k也有影响。现在学习的是第24页，共29页 离子交换色谱首先是用于离子化合物的分离离子交换色谱首先是用于离子化合物的分离(如如盐类盐类),),但现在更多的是用于有机碱但现在

15、更多的是用于有机碱(B)(B)和有机酸和有机酸(HA)(HA)的分离的分离.这是利用有机酸这是利用有机酸(碱碱)存在以下平存在以下平衡衡,因而可以用离子交换色谱来分离因而可以用离子交换色谱来分离:HA H+A BH+HB+糖类在水溶液中不会以离子方式存在糖类在水溶液中不会以离子方式存在.通过下通过下面反应面反应,形成硼酸盐的配合物形成硼酸盐的配合物,也可以用离子也可以用离子交换色谱来分离交换色谱来分离:糖糖BO3 2-糖糖BO3 2-现在学习的是第25页，共29页2.固定相,离子交换剂（1）离子交换剂(强酸型包括：磷酸纤维素(P)、甲基磺酸纤维素(SM)、乙基磺酸纤维素(SE)弱酸型包括：羧甲

16、基纤维素(CM)等)（2）离子交换剂(强碱型包括：三乙基氨基乙基纤维素(TEAE)、弱碱型包括：二乙基氨基乙基纤维素(DEAE)、氨基乙基纤维素(AE)现在学习的是第26页，共29页3.流动相的影响流动相的影响pH值的影响弱酸和弱碱组分在流动相中的分布系数取决于流动相pH值例如样品组分是碱例如样品组分是碱.pH.pH值一定值一定,流动相中有以下平衡流动相中有以下平衡:B H+HB+HB+与交换剂之间又存在以下平衡与交换剂之间又存在以下平衡:HB+R Y+RHB+Y+现在学习的是第27页，共29页离子强度的影响离子强度的影响 流动相的离子强度增大流动相的离子强度增大,组分的保留值减小组分的保留值

17、减小.一般一般kk随离子强度的倒数成正比随离子强度的倒数成正比 增加缓冲溶液总浓度或在流动相中加入某种盐,流动相中阴阳离子的总数增加,它们与组分分子对交换基(R或R+)的竞争能力增强,即组分分子的竞争能力减弱,使组分的k减小,保留值减小。现在学习的是第28页，共29页平衡离子的影响平衡离子的影响离子交换溶剂强度离子交换溶剂强度,直接与流动相中平衡离子的种类有关直接与流动相中平衡离子的种类有关.各种离子与离子交换树脂上的基体离子的亲和力不同各种离子与离子交换树脂上的基体离子的亲和力不同,与组分分子对基体离子竞争的能力也不同与组分分子对基体离子竞争的能力也不同,因而影响组分因而影响组分的保留值的保留值.流动相流速的影响流动相流速的影响由于离子交换树脂上的传质速率很慢，与其他色谱法不同由于离子交换树脂上的传质速率很慢，与其他色谱法不同,离子交换色谱柱效对流速十分敏感。随着流速增加柱效离子交换色谱柱效对流速十分敏感。随着流速增加柱效迅速下降。所以在一般操作条件下，难以实现离子交换色迅速下降。所以在一般操作条件下，难以实现离子交换色谱的高速分析。谱的高速分析。现在学习的是第29页，共29页