第三章高效液相色谱分析课件.ppt
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- 第三 高效 色谱 分析 课件
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1、3.1高效液相色谱分析法的特点高效液相色谱分析法的特点1. 高压高压 采用高压泵使流动液能迅速通过色谱柱,采用高压泵使流动液能迅速通过色谱柱,一般达一般达150105 350 105 Pa。2. 高速高速 高压带来高速,分析时间一般少于高压带来高速,分析时间一般少于lh。3. 高效高效 柱效能约可达柱效能约可达3万塔板万塔板/米(米(GC的柱效约为的柱效约为2000/米)。米)。4. 高灵敏度高灵敏度 由于采用了高灵敏度的检测器,最小由于采用了高灵敏度的检测器,最小检测量可达检测量可达10-9 g,甚至甚至10-11 g。5. 可用于高沸点的、不能气化的、热不稳定的以及可用于高沸点的、不能气化
2、的、热不稳定的以及具有生理活性物质的分析具有生理活性物质的分析 高效液相色谱法高效液相色谱法二、二、HPLCHPLC与与GCGC差别差别 1 1分析对象的区别分析对象的区别 GCGC: 适于能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品; 但对高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型 及高聚物的样品,尤其对大多数生化样品不可 检测。(占有机物的20%) HPLC HPLC: 适于溶解后能制成溶液的样品(包括有机介质溶 液),不受样品挥发性和热稳定性的限制,对分 子量大、难气化、热稳定性差的生化样品及高分 子和离子型样品均可检测用途广泛。(占有机物 的80%)2 2流动相的区别流动相的区别GCGC:流动相为惰
3、性,气体组分与流动相无亲合作用流动相为惰性,气体组分与流动相无亲合作用 力,只与固定相有相互作用力,只与固定相有相互作用。 HPLCHPLC:流动相为液体,流动相与组分间有亲合作用流动相为液体,流动相与组分间有亲合作用 力,力,能提高柱的选择性、改善分离度,对分离起能提高柱的选择性、改善分离度,对分离起 正向作用。正向作用。且流动相种类较多且流动相种类较多,选择余地广,改,选择余地广,改 变流动相极性和变流动相极性和pHpH值也对分离起到调控作用,当值也对分离起到调控作用,当 选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相 也可以增大分离选择性。也可以增大
4、分离选择性。3 3操作条件差别操作条件差别GCGC:加温操作:加温操作HPLCHPLC:室温;高压(液体粘度大,峰展宽小):室温;高压(液体粘度大,峰展宽小) application of HPLC 固定相:薄壳型硅胶固定相:薄壳型硅胶(37 50 m) 流动相:正己烷流动相:正己烷 流流 速:速:1.5 mL/min 色谱柱:色谱柱:50cm 2.5mm(内径内径) 检测器:差示折光检测器检测器:差示折光检测器 可对水果、蔬菜中的农可对水果、蔬菜中的农药残留量进行分析。药残留量进行分析。 稠环芳烃多为致癌物质。稠环芳烃多为致癌物质。 固定相:十八烷基硅烷化键合相固定相:十八烷基硅烷化键合相
5、流动相:流动相:20%甲醇甲醇-水水100%甲甲醇醇 线性梯度淋洗,线性梯度淋洗,2%/min 流流 速:速:1mL/min 柱柱 温:温:50 C 柱柱 压:压:70 104 Pa 检测器:紫外检测器检测器:紫外检测器第二节第二节 影响色谱峰扩展及色谱分离的因素影响色谱峰扩展及色谱分离的因素 影响分离的主要因素影响分离的主要因素有流动相的流量、有流动相的流量、性质和极性。性质和极性。 在高效液相色谱中在高效液相色谱中, 速率方程中的分子速率方程中的分子扩散项扩散项B/U较小,可以忽略不计,而只有两较小,可以忽略不计,而只有两项,即:项,即: H = A + C u 故液相色谱故液相色谱H-u
6、曲线与气相色谱的形状不曲线与气相色谱的形状不同,如图所示:同,如图所示:(1)流速:)流速:流速大于流速大于0.5 cm/s时时, Hu曲线是曲线是一段斜率不大的直线。一段斜率不大的直线。降低流速,柱效提高不降低流速,柱效提高不是很大。但在实际操作是很大。但在实际操作中,流量仍是一个调整中,流量仍是一个调整分离度和出峰时间的重分离度和出峰时间的重要可选择参数。要可选择参数。(2) 液体的粘度比气体大一百倍液体的粘度比气体大一百倍,密度为气体的一千倍密度为气体的一千倍,故降低传质阻力是故降低传质阻力是LC中提高柱效的主要途径中提高柱效的主要途径。 由速率方程,降低固定相粒度可提高柱效。由速率方程
7、,降低固定相粒度可提高柱效。液相色谱中,不可能通过增加柱温来改善传质。恒温液相色谱中,不可能通过增加柱温来改善传质。恒温 改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。1分离原理:利用组分分子占据固定相表面吸附分离原理:利用组分分子占据固定相表面吸附 活性中心能力的差异活性中心能力的差异 分离前提:分离前提:K不等或不等或k不等不等一、液固吸附色谱法(一、液固吸附色谱法(LSC)流动相为液体,固定相为固体吸附剂流动相为液体,固定相为固体吸附剂2 2固定相固定相分为分为极性极性和和非极性非极性两类两类极性固定相极性固定相: 硅胶、氧化铝和氧化镁、硅酸
8、镁分子筛等,其硅胶、氧化铝和氧化镁、硅酸镁分子筛等,其 中中极性硅胶极性硅胶应用最普遍。应用最普遍。非极性固定相非极性固定相: 多孔微粒活性碳、多孔石墨化炭黑,以及高分多孔微粒活性碳、多孔石墨化炭黑,以及高分 子多孔微球等。子多孔微球等。1 1)硅胶:)硅胶: 无定型硅胶无定型硅胶 最早使用,传质慢、柱效低最早使用,传质慢、柱效低薄壳型硅胶薄壳型硅胶 直径为直径为3040m3040m的玻璃珠表面涂布一层的玻璃珠表面涂布一层12m12m 厚的硅胶微粒,孔径均一、渗透性好、传质厚的硅胶微粒,孔径均一、渗透性好、传质 快,但柱容量有限。快,但柱容量有限。全多孔球型硅胶全多孔球型硅胶 粒度一般为粒度一
9、般为510m510m,颗粒和孔径的均一性都比,颗粒和孔径的均一性都比 前两种好,柱容量大,为当今液固色谱固定相前两种好,柱容量大,为当今液固色谱固定相 的主体,也是键合固定相的主要基质。的主体,也是键合固定相的主要基质。原理原理- -吸附吸附 特点特点- -峰易拖尾峰易拖尾 适用适用- -分离极性化合物分离极性化合物2 2)高分子多孔小球:)高分子多孔小球: 特点:柱选择性好,峰形好,柱效低特点:柱选择性好,峰形好,柱效低 适用:分离弱极性化合物适用:分离弱极性化合物3 3流动相流动相 除了最基本的要求之外,主要考虑溶剂除了最基本的要求之外,主要考虑溶剂强强度度,溶解度参数溶解度参数及及极性参
10、数极性参数等。等。1 1分离原理:利用组分在两相中溶解度的差异分离原理:利用组分在两相中溶解度的差异2 2固定相:载体固定相:载体+ +固定液(物理或机械涂渍法)缺固定液(物理或机械涂渍法)缺 点是固定液层的耐溶剂冲刷性能差,固点是固定液层的耐溶剂冲刷性能差,固 定液易流失,从而导致柱效降低,被键定液易流失,从而导致柱效降低,被键 合相填料所取代。合相填料所取代。3 3正相色谱正相色谱- -固定液极性固定液极性 流动相极性(流动相极性(NLLCNLLC) 极性小的组分先出柱,极性大的组分后出柱,极性小的组分先出柱,极性大的组分后出柱,适于分离极性组分。适于分离极性组分。 反相色谱反相色谱- -
11、固定液极性固定液极性 流动相极性(流动相极性(RLLCRLLC) 极性大的组分先出柱,极性小的组分后出柱适极性大的组分先出柱,极性小的组分后出柱适于分离非极性组分。于分离非极性组分。二、液液分配色谱法二、液液分配色谱法LLC 键合相色谱基本上属于分配色谱,与液液分配色谱键合相色谱基本上属于分配色谱,与液液分配色谱固定相不同的是固定相不同的是“固定液固定液”以化学键的形式与载体结合以化学键的形式与载体结合在一起的。在一起的。常规化学键合相常规化学键合相利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面 1 1分离机制:分配分离机制:分配+ +吸附(吸附(以以LL
12、C为基础为基础) 2 2特点:特点: 不易流失不易流失 热稳定性好热稳定性好 化学性能好化学性能好 载样量大载样量大 适于梯度洗脱适于梯度洗脱4.4.化学键合相色谱(化学键合相色谱(CPCCPC)三、离子色谱法(三、离子色谱法(IC)1. 1. 离子交换色谱离子交换色谱 凡在溶液中能够电离的物质,通常都可以用离子交换色谱法进行分离,其主要根据固定相对待测离子对的亲和力的差异来实现分离。固定相类型:强阳离子交换剂(如磺酸基) 强阴离子交换剂(如季胺基) 弱阳离子交换剂(如羧基) 弱阴离子交换剂(如氨基)流动相以水相缓冲液为主,有时加少量有机改性剂。 离子色谱是在离子色谱是在20世纪世纪70年代中
13、期发展起来的一中技术,年代中期发展起来的一中技术,其与离子交换色谱的区别是其采用了其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换特制的、具有极低交换容量的离子交换树脂作为柱填料容量的离子交换树脂作为柱填料,并采用,并采用淋洗液抑制技术和淋洗液抑制技术和电导检测器电导检测器,是测定混合阴离子的有效方法。,是测定混合阴离子的有效方法。2. 2. 离子色谱法离子色谱法是由离子交换色谱法派生出来的一种分离方法。是由离子交换色谱法派生出来的一种分离方法。3. 3. 离子对色谱离子对色谱 离子对色谱是一种分离离子型化合物的特殊分离模式。 采用非极性固定相分离弱酸或弱碱等可离子化的物质时,因其在固定相
14、上的保留作用很弱,不易分离。故在流动相中加一种与被分析物极性相反的离子(离子对试剂),使其与被分析物形成缔合物,从而增加保留,提高分离度。四、排阻色谱色谱四、排阻色谱色谱size- exclusion chromatography 固定相:固定相:凝胶凝胶(具有一定大小孔隙分布具有一定大小孔隙分布); 原理原理:按分子大小分离。:按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙,小分子可以扩散到凝胶空隙,由其中通过,出峰最慢;中等由其中通过,出峰最慢;中等分子只能通过部分凝胶空隙,分子只能通过部分凝胶空隙,中速通过;而大分子被排斥在中速通过;而大分子被排斥在外,出峰最快;溶剂分子小,外,出峰最快;溶剂
15、分子小,故在最后出峰。故在最后出峰。 全部在死体积前出峰;全部在死体积前出峰; 可对相对分子质量在可对相对分子质量在100-105范围内的化合物按质量分离范围内的化合物按质量分离 五、五、 亲和色谱亲和色谱(AC) Affinity chromatograph 原理原理:利用生物大分子和固定相表面存在的某种特异性:利用生物大分子和固定相表面存在的某种特异性亲和力,进行选择性分离。亲和力,进行选择性分离。 先在载体表面键合上一先在载体表面键合上一种具有一般反应性能的所谓种具有一般反应性能的所谓间隔臂间隔臂(环氧、联胺等环氧、联胺等),再,再连接上配基连接上配基(酶、抗原等酶、抗原等),这种固载化
16、的配基将只能和这种固载化的配基将只能和具有亲和力特性吸附的生物具有亲和力特性吸附的生物大分子作用而被保留。改变大分子作用而被保留。改变淋洗液后洗脱。淋洗液后洗脱。六、分离类型选择六、分离类型选择 choice of separation types 首先高压泵将贮液器中流动相溶剂经过进样器送入色首先高压泵将贮液器中流动相溶剂经过进样器送入色谱柱,然后从控制器的出口流出。当注入欲分离的样品时,谱柱,然后从控制器的出口流出。当注入欲分离的样品时,流经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色谱柱进行分流经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色谱柱进行分离,然后依先后顺序进入离,然后依先后顺序进入检测器,记
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