经典液相色谱法讲稿.ppt
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1、关于经典液相色谱法第一页,讲稿共六十五页哦2 第第1 1节节 液液-固吸附柱色谱法(固吸附柱色谱法(LSCLSC)经典的液经典的液固吸附色谱(固吸附色谱(liquidsolidadsorptionchromatography,LSC)是以吸)是以吸附剂为固定相,有机溶剂为流动相,利用不同组分附剂为固定相,有机溶剂为流动相,利用不同组分在吸附剂上吸附性能的差异,进行分离分析的方法。在吸附剂上吸附性能的差异,进行分离分析的方法。用于分离分析极性至弱极性的化合物,不适用于分离用于分离分析极性至弱极性的化合物,不适用于分离分析强极性的物质。分析强极性的物质。一、基本原理一、基本原理 1 1吸附与吸附平
2、衡吸附与吸附平衡 第二页,讲稿共六十五页哦3 吸吸附附过过程程是是试试样样中中组组分分分分子子与与流流动动相相分分子子争争夺夺吸附剂表面活性中心的过程。吸附剂表面活性中心的过程。图图10-1 10-1 吸附色谱示意图吸附色谱示意图m.m.流流动动相相 a.a.吸吸附附剂剂 Xm.Xm.流流动动相相中中溶溶质质分分子子 Ym.Ym.流流动动相相分分子子 Xa.Xa.被被吸附的溶质分子吸附的溶质分子 第三页,讲稿共六十五页哦4这种吸附平衡过程可表示为这种吸附平衡过程可表示为吸附平衡常数吸附平衡常数:因因为为流流动动相的量很大,相的量很大,近似于常数,而且吸附近似于常数,而且吸附只发生于吸附剂表面,
3、所以,吸附平衡常数可写成只发生于吸附剂表面,所以,吸附平衡常数可写成第四页,讲稿共六十五页哦5CS为溶质在固定相表面的分析浓度,为溶质在固定相表面的分析浓度,Cm为溶质在流动相中的分析浓度为溶质在流动相中的分析浓度 K K与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的 性质及温度有关。性质及温度有关。第五页,讲稿共六十五页哦6 K值小,说明该物质的吸附能力弱,在固定相中值小,说明该物质的吸附能力弱,在固定相中滞留时间短,移动速率快,先流出色谱柱;若滞留时间短,移动速率快,先流出色谱柱;若K值值大,说明该物质大,说明该物质的吸附能力强的吸附能力强,在固定相中滞留时间,在
4、固定相中滞留时间长,移动速率慢,后流出色谱柱。长,移动速率慢,后流出色谱柱。在一定条件下,在一定条件下,不同组分因吸附系数的差异得以分离。不同组分因吸附系数的差异得以分离。2 2吸附等温线吸附等温线 在一定温度下,某一组分在固定相和流动相在一定温度下,某一组分在固定相和流动相 之间达到平衡时,以组分在固定相中的浓度之间达到平衡时,以组分在固定相中的浓度C Cs s为为纵坐标,以组分在流动相中的浓度纵坐标,以组分在流动相中的浓度C Cm m为横坐标得到为横坐标得到的曲线。的曲线。第六页,讲稿共六十五页哦7等温线有三种类型:线性、凸形和凹形。通常在低等温线有三种类型:线性、凸形和凹形。通常在低浓度
5、时,每种等温线均呈线性,而高浓度时,等温浓度时,每种等温线均呈线性,而高浓度时,等温线则呈凸形(常见)或凹形。线则呈凸形(常见)或凹形。吸附等温吸附等温柱柱内内溶溶质质浓度分布浓度分布柱柱内内溶溶质质浓浓度度的的分分布曲线布曲线流出曲线流出曲线 保保留留时时间间与与进进样样量量的关系的关系 第七页,讲稿共六十五页哦8二、二、吸附剂吸附剂1.1.对吸附剂的要求:对吸附剂的要求:(1)表面积大,具有一定的吸附能力。表面积大,具有一定的吸附能力。(2)不应与流动相发生化学反应。不应与流动相发生化学反应。(3)粒度要细,一般为粒度要细,一般为150目左右。目左右。2.2.常用吸附剂常用吸附剂常用吸附剂
6、常用吸附剂有机类有机类 活性炭、淀粉、葡萄糖、聚酰胺、大孔活性炭、淀粉、葡萄糖、聚酰胺、大孔 树脂等树脂等无机类无机类 氧化铝、硅胶、活性炭、碳酸钙、氧化铝、硅胶、活性炭、碳酸钙、硅藻土等硅藻土等(1 1 1 1)硅胶()硅胶(SiOSiOSiOSiO2 2 2 2xHxHxHxH2 2 2 2O O)第八页,讲稿共六十五页哦9结构结构:内部内部硅氧交联结构硅氧交联结构多孔结构多孔结构 表面表面有硅醇基有硅醇基氢键作用氢键作用吸附活性中心吸附活性中心 游离羟基游离羟基(I)键合羟基键合羟基()硅醚结构硅醚结构()硅醚结构硅醚结构()没有吸附活性。没有吸附活性。第九页,讲稿共六十五页哦10由于硅
7、胶具有弱酸性,能与碱起反应,只适用于由于硅胶具有弱酸性,能与碱起反应,只适用于分离酸性和中性化合物。分离酸性和中性化合物。碱性氧化铝碱性氧化铝 pH 9pH 910 10 适于分析碱性、中性物质适于分析碱性、中性物质 中性氧化铝中性氧化铝 pH7.5 pH7.5 适于分析酸性碱性和中性物质适于分析酸性碱性和中性物质 酸性氧化铝酸性氧化铝 pH 4pH 45 5 适于分析酸性、中性物质适于分析酸性、中性物质(2 2)氧化铝)氧化铝(3)(3)聚酰胺聚酰胺由酰胺聚合而成的高分子物质由酰胺聚合而成的高分子物质。第十页,讲稿共六十五页哦11酰胺基中的羰基与酚类、黄酮类、酚类中的酰胺基中的羰基与酚类、黄
8、酮类、酚类中的羟基或羧基形成氢键;酰胺基中的氨基与醌类、羟基或羧基形成氢键;酰胺基中的氨基与醌类、硝基类中的醌基、硝基形成氢键而产生吸附作用。硝基类中的醌基、硝基形成氢键而产生吸附作用。(4 4)大孔吸附树脂)大孔吸附树脂 一种不含交换基团,具有大孔网一种不含交换基团,具有大孔网状结构的高分子吸附剂。理化性质状结构的高分子吸附剂。理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。大孔树脂可分为非极性和中等极性大孔树脂可分为非极性和中等极性两类,在水溶液中吸附力较强且有两类,在水溶液中吸附力较强且有良好的吸附选择性,而在有机溶剂良好的吸附选择性,而在有机溶剂中吸附能力较弱。中吸
9、附能力较弱。第十一页,讲稿共六十五页哦12硅胶含水量硅胶含水量(%)氧化氧化铝铝含水含水量(量(%)活度活度级别级别051525380361015表表10-1 硅胶、氧化铝的含水量与活度级别的关系硅胶、氧化铝的含水量与活度级别的关系2.2.吸附剂的吸附活性:吸附剂的吸附活性:氧氧化化铝铝、硅硅胶胶的的吸吸附附力力的的大大小小,还还与与其其含含水水量量有有较较大大的关系:的关系:第十二页,讲稿共六十五页哦13活度级数活度级数含水量含水量活性活性吸附能力吸附能力小小少少大大强强大大多多小小弱弱加热除水,活性提高,吸附力加强(活化)加热除水,活性提高,吸附力加强(活化)吸水,活性下降,吸附力减弱。吸
10、水,活性下降,吸附力减弱。三、色谱条件的选择三、色谱条件的选择选择色谱分离条件时,必须从吸附剂、被分离物质、选择色谱分离条件时,必须从吸附剂、被分离物质、流动相流动相(洗脱剂洗脱剂)三方面进行综合考虑。三方面进行综合考虑。第十三页,讲稿共六十五页哦141.1.被分离物质的极性被分离物质的极性被分离物质的极性越大被分离物质的极性越大,被吸附剂吸附得越牢被吸附剂吸附得越牢!常见的化合物极性大小顺序常见的化合物极性大小顺序:烷烃烷烃烯烃烯烃醚类醚类硝基化合物硝基化合物二甲胺二甲胺脂类脂类酮类酮类醛类醛类硫醇硫醇胺类胺类酰胺酰胺醇类醇类酚类酚类羧酸羧酸类类被分离物质的极性与结构的关系被分离物质的极性与
11、结构的关系(1)基本母核相同基本母核相同,基团极性愈大基团极性愈大,分子极性愈大。分子极性愈大。基本母核相同基本母核相同,极性基团数目愈多极性基团数目愈多,分子极性愈大。分子极性愈大。(2)分子双键多分子双键多,吸附力吸附力。(3)空间排列空间排列,影响极性。影响极性。例如羟基处于能形成分子内氢键的位置时例如羟基处于能形成分子内氢键的位置时第十四页,讲稿共六十五页哦152.吸附剂的活性吸附剂的活性:吸附剂的活性吸附剂的活性大,对被测组分的吸附能力大,对被测组分的吸附能力强强物质的极性物质的极性吸附剂活性吸附剂活性大大小小防吸附太牢防吸附太牢,难洗脱难洗脱小小大大防防tR太小太小,不易分离不易分
12、离3.3.流动相的极性流动相的极性流动相极性大,对被测组分的洗脱能力强流动相极性大,对被测组分的洗脱能力强第十五页,讲稿共六十五页哦16常用流动相极性强弱顺序常用流动相极性强弱顺序:石石油油醚醚环环己己烷烷四四氯氯化化碳碳苯苯甲甲苯苯乙乙醚醚氯氯仿仿醋醋酸酸乙乙酯酯正正丁丁醇醇丙丙醇醇乙乙醇醇、甲甲醇醇 1,说明B+较牢地结合在树脂上 KB/A 1,说明A+较牢地结合在树脂上 所以KB/A说明了树脂对A+、B+两种离子选择性交换的能力,故也称之为选择性系数选择性系数。第二十一页,讲稿共六十五页哦22 用离子交换树脂分离不同离子时,样品组分离子用离子交换树脂分离不同离子时,样品组分离子与流动相离
13、子在树脂上产生竞争交换,交换能力弱的与流动相离子在树脂上产生竞争交换,交换能力弱的离子易被流动相洗脱。选择性系数大的离子交换能力离子易被流动相洗脱。选择性系数大的离子交换能力强,保留时间长,后流出色谱柱。结果各种离子按选强,保留时间长,后流出色谱柱。结果各种离子按选择性系数的大小顺序被洗脱。择性系数的大小顺序被洗脱。二、离子交换树脂结构与分类二、离子交换树脂结构与分类离子交换树脂是具有网状立体结构的高分子多元酸或离子交换树脂是具有网状立体结构的高分子多元酸或多元碱的聚合物。常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂。多元碱的聚合物。常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构
14、,它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构,聚苯乙烯型磺酸基阳离子交换树脂的制备:聚苯乙烯型磺酸基阳离子交换树脂的制备:第二十二页,讲稿共六十五页哦23磺酸化磺酸化交联剂交联剂如果用其它基团代替磺酸基,就如果用其它基团代替磺酸基,就可以得到一系列阳离子交换树脂。可以得到一系列阳离子交换树脂。例如例如COOH、OH等。这些基等。这些基团上的氢离子可被样品溶液中团上的氢离子可被样品溶液中的阳离子交换。的阳离子交换。RSO RSO3 3-HH+X+X+RSO RSO3 3-X X+H+H+第二十三页,讲稿共六十五页哦24阴离子交换树脂具有与阳离子交换树脂同样的有机骨阴离子交换树脂具有与阳离子交换树
15、脂同样的有机骨架,只是在骨架上引入了可离解的碱性基团,如架,只是在骨架上引入了可离解的碱性基团,如季胺基季胺基(NR3OH)等等,就成为阴离子交换树脂。其交,就成为阴离子交换树脂。其交换反应如下:换反应如下:三、离子交换树脂的性能三、离子交换树脂的性能 1.交联度交联度:交换树脂中交换树脂中,交联剂交联剂(二乙烯苯二乙烯苯)的含量为的含量为交联度交联度,以重量百分比表示。以重量百分比表示。第二十四页,讲稿共六十五页哦25交联度交联度网眼网眼交换速度交换速度离子离子选择性选择性大大小小慢慢小离子小离子好好小小大大快快大小离子大小离子差差阳离子交换树脂一般交联度阳离子交换树脂一般交联度8%阴离子交
16、换树脂一般交联度阴离子交换树脂一般交联度4%2.2.交换容量交换容量:交换容量是指每克干树脂能参加交换反应的活交换容量是指每克干树脂能参加交换反应的活性基团数。一般为性基团数。一般为110mmol/g。它反映了离子交换树脂进行离子交换反应的能力,决定于它反映了离子交换树脂进行离子交换反应的能力,决定于网状结构内所含有的酸性或碱性基团的数目。树脂的结构网状结构内所含有的酸性或碱性基团的数目。树脂的结构与组成、溶液的与组成、溶液的pH等因素都影响交换容量。等因素都影响交换容量。第二十五页,讲稿共六十五页哦26第第4节节空间排阻柱色谱法(空间排阻柱色谱法(SEC)利用被测组分分子大小不同,在固定相上
17、选择性渗利用被测组分分子大小不同,在固定相上选择性渗透,实现分离。透,实现分离。主要用于大分子物质如蛋白质、主要用于大分子物质如蛋白质、多糖等的分离。多糖等的分离。固定相固定相多孔性凝胶多孔性凝胶 流动相流动相水水凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱 流动相流动相有机溶剂有机溶剂凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱 一、基本原理一、基本原理1 1分子筛效应分子筛效应 第二十六页,讲稿共六十五页哦27体积大的组分完全不能进入凝胶颗粒内体积大的组分完全不能进入凝胶颗粒内的孔隙中,只能经过凝胶颗粒之间的间的孔隙中,只能经过凝胶颗粒之间的间隙随流动相最先流出色谱柱;而体积小隙随流动相最先流出色谱柱;而体积小的组分,可渗入凝胶
18、颗粒内的孔隙中,的组分,可渗入凝胶颗粒内的孔隙中,因此在流经凝胶颗粒之间的间隙和全部因此在流经凝胶颗粒之间的间隙和全部凝胶颗粒的孔隙之后,最后流出;介于凝胶颗粒的孔隙之后,最后流出;介于大小分子中间的组分,只能进入一部分大小分子中间的组分,只能进入一部分颗粒内较大的孔隙,在中间时间段流出。颗粒内较大的孔隙,在中间时间段流出。根据溶质分子大小的不同进行分离的现象称为根据溶质分子大小的不同进行分离的现象称为分子筛效应分子筛效应2 2渗透系数渗透系数K KP P 第二十七页,讲稿共六十五页哦28Xm与与Xs分别代表在孔外流动相中和凝胶孔隙中同等分别代表在孔外流动相中和凝胶孔隙中同等大小的溶质分子。平
19、衡时,两者浓度之比为渗透系大小的溶质分子。平衡时,两者浓度之比为渗透系数数根据空间排阻理论,凝胶孔内外同等大小的分子根据空间排阻理论,凝胶孔内外同等大小的分子处于扩散平衡状态处于扩散平衡状态 KpKpKpKp仅仅仅仅取取取取决决决决于于于于待待待待测测测测分分分分子子子子尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和凝凝凝凝胶胶胶胶孔孔孔孔径径径径大大大大小小小小,与与与与流流流流动动动动相的性质无关相的性质无关相的性质无关相的性质无关第二十八页,讲稿共六十五页哦29在凝胶孔径一定时,当分子大到不能进入凝胶所有空在凝胶孔径一定时,当分子大到不能进入凝胶所有空隙时(排斥极限),隙时(排斥极限),XS=0,则,则KP=
20、0;而当分子小到能进入所有空隙时(全渗透),而当分子小到能进入所有空隙时(全渗透),XS=Xm,KP=1;分子尺寸在上述两种分子之间时,能进入部分空隙,分子尺寸在上述两种分子之间时,能进入部分空隙,0KP1.在高分子溶液中,相同成分的分子尺寸大小与分子量在高分子溶液中,相同成分的分子尺寸大小与分子量成比例,因此,在一定范围内,成比例,因此,在一定范围内,KP与分子量相关,与分子量相关,分子量小,分子量小,KP大。大。第二十九页,讲稿共六十五页哦30排斥极限与全渗透之间对应的分子量范围称为排斥极限与全渗透之间对应的分子量范围称为凝胶的分子量范围。选择凝胶时应使试样的分凝胶的分子量范围。选择凝胶时
21、应使试样的分子量落入此范围。子量落入此范围。当组分的分子量在凝胶的分子量范围之内时,其保当组分的分子量在凝胶的分子量范围之内时,其保留体积与渗透系数有如下关系留体积与渗透系数有如下关系:VS为凝胶孔隙的总体积(固定相体积),为凝胶孔隙的总体积(固定相体积),Vm为凝胶的粒间体积(流动相体积)为凝胶的粒间体积(流动相体积)二、二、二、二、固定相和流动相固定相和流动相固定相和流动相固定相和流动相第三十页,讲稿共六十五页哦31固定相固定相常用的凝胶有葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶常用的凝胶有葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶和和.聚苯乙烯凝胶等。聚苯乙烯凝胶等。要要选选择择对对样样品品的的溶溶解解好好,又又能能
22、润润湿湿凝凝胶胶,粘粘度度要要低低的的溶溶剂剂,否否则则,会会限限制制分分子子扩扩散散而而影影响响分分离离效效果果。一一般般水水溶溶性性试试样样选选水水溶溶液液,非非水水溶溶性性试试样样选选四四氢氢呋呋喃、氯仿、甲苯和二甲基甲酰胺等有机溶剂。喃、氯仿、甲苯和二甲基甲酰胺等有机溶剂。流动相流动相第第5 5节节 薄层色谱法(薄层色谱法(TLCTLC)第三十一页,讲稿共六十五页哦32 将固定相均匀地涂铺在具有光洁表面的玻璃、塑将固定相均匀地涂铺在具有光洁表面的玻璃、塑料或金属板上形成薄层,在此薄层上进行色谱分离分料或金属板上形成薄层,在此薄层上进行色谱分离分析的方法称为薄层色谱法(析的方法称为薄层色
23、谱法(TLC)。)。铺有固定相的板子称为薄层板简称薄板。在薄层色铺有固定相的板子称为薄层板简称薄板。在薄层色谱法中使用的流动相又称为展开剂。谱法中使用的流动相又称为展开剂。按分离机制薄层色谱法可分为吸附、离子交换、按分离机制薄层色谱法可分为吸附、离子交换、分配和分子排阻色谱法等。按薄层板的分离效率不分配和分子排阻色谱法等。按薄层板的分离效率不同,又可分为经典薄层色谱法同,又可分为经典薄层色谱法(TLC)及高效薄层色及高效薄层色谱法谱法(HPTLC)。本节主要讨论应用最为广泛的吸。本节主要讨论应用最为广泛的吸附薄层色谱法。附薄层色谱法。操作过程:操作过程:第三十二页,讲稿共六十五页哦33特点:特
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