HPLC方法建立和优化课件.ppt
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- HPLC 方法 建立 优化 课件
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1、HPLC方法的建立和优化方法的建立和优化 绪论绪论 目目录录 分离的基础分离的基础 2 色谱柱色谱柱3 样品分离的系统方法样品分离的系统方法4 梯度洗脱梯度洗脱 51 定性和定量分析定性和定量分析 目目录录6 方法的完善方法的完善 7 绪 论色谱仪器介绍色谱仪器介绍色谱仪器:色谱仪器:控制器控制器输液泵输液泵储液瓶储液瓶溶剂组织器溶剂组织器进样器进样器色谱柱(柱温箱)色谱柱(柱温箱)检测器检测器色谱仪器介绍色谱仪器介绍原理图:原理图:输液泵输液泵进样器进样器色谱柱色谱柱检测器检测器色谱工作站色谱工作站储液瓶储液瓶HPLCHPLC方法建立的步骤方法建立的步骤HPLCHPLC方法建立的步骤方法建立
2、的步骤HPLCHPLC方法建立的步骤方法建立的步骤样品的性质,确定分离目的样品的性质,确定分离目的v 了解样品的相关情况:了解样品的相关情况:o所含化合物的数目;o化学结构(官能团);o分子量;opKa值;oUV光谱图;o被测组分在样品中的浓度范围;o样品的溶解度、沸点及其稳定性;o可能存在的干扰物质及样品的复杂程度等。o要分离的化合物是极性,弱极性、非极性还是离子化合物、两性化合物1.1 1.1 样品具有什么样的性质?样品具有什么样的性质?v 定量分析?检出某种物质?未知物的确定?纯化制备?光定量分析?检出某种物质?未知物的确定?纯化制备?光谱鉴定?谱鉴定?v 是否分析所有组分?定性?一种条
3、件有困难?分组分析?是否分析所有组分?定性?一种条件有困难?分组分析?v 定量分析的准确度和精密度?(主成分精密度在定量分析的准确度和精密度?(主成分精密度在12)v 不同样品基质对分离的影响(如原料药、粗品、精品、残不同样品基质对分离的影响(如原料药、粗品、精品、残留、环境样品等)留、环境样品等)v 分析的工作量,少数还是大量?时间和效率与分离的选择。分析的工作量,少数还是大量?时间和效率与分离的选择。v 实验室的条件,如实验室的条件,如HPLC仪器的配置和档次;色谱柱系统;仪器的配置和档次;色谱柱系统;是否有恒温?是否可以做梯度?分析成本?实验室人员的是否有恒温?是否可以做梯度?分析成本?
4、实验室人员的操作技能如何?方法是否具有可移植?等等。操作技能如何?方法是否具有可移植?等等。1.2 1.2 明确分析目的明确分析目的v 可直接进样的溶液(注意是否与流动相匹配)可直接进样的溶液(注意是否与流动相匹配)v 需稀释、需稀释、pH缓冲、加内标或其它操作缓冲、加内标或其它操作v 固体样品选择合适的溶剂溶解后进样固体样品选择合适的溶剂溶解后进样v 需提取分离的样品需提取分离的样品v 预处理,除去干扰物尤其对仪器和柱子有损害的物质。预处理,除去干扰物尤其对仪器和柱子有损害的物质。总之,将样品溶于合适的溶剂;或者用合适的溶液提总之,将样品溶于合适的溶剂;或者用合适的溶液提取出来、或者分离处理
5、对测定有干扰的物质,在处理中应取出来、或者分离处理对测定有干扰的物质,在处理中应注意被测组分的稳定性和提取率注意被测组分的稳定性和提取率1.3 1.3 样品的预处理与检测样品的预处理与检测v 按照样品的特性分为以下二类:按照样品的特性分为以下二类:nA 一般样品(分子量2000)可采用基本标准的方法。(中性的、离子的)反相、离子对、非水反相、正相、离子交换nB 特殊样品n 无机离子:离子色谱n异构体:手性分析n对映体、n生物样品:肽类、核苷酸n大分子:蛋白质、核酸、糖类,合成聚合物。需要大孔径色谱柱填料(10nm孔径)等等 1.4 HPLC1.4 HPLC方法建立方法建立1.5 HPLC1.5
6、 HPLC首选方法建立首选方法建立方法方法/特点特点/色谱柱色谱柱适用范围适用范围反相HPLC 流动相:水有机溶剂能溶于水有机溶剂的大部分样品,中性或非离子化合物 色谱柱:C18、C8、苯基、三甲基硅烷 (TMS)、氰基离子对HPLC 流动相:缓冲液(加离子对试剂)有机溶剂离子或可电离化合物,尤其是碱或阳离子样品 色谱柱:C18、C8、氰基正相HPLC 流动相:有机溶剂混合液不溶于水有机溶剂的亲脂样品,异构体等样品 色谱柱:氨基、硅胶、氰基、二醇基方法特性:方法特性:1.5 HPLC1.5 HPLC首选方法建立首选方法建立分离条件分离条件较好的首要选择较好的首要选择色谱柱 尺寸(长度,ID)1
7、504.6mm 粒度5m 固定相C18流动相 溶剂A和B缓冲液乙腈%B80100%缓冲液(化合物、pH、浓度)25mM磷酸钾,2.0pH 1.5样品保留值0.5k20分离时间小于510min较为理想定量一般:2%(RSD)要求不高:5%(RSD)痕量:15%(RSD)压力2000Psi(新柱)2000(理论踏板数)溶剂消耗越少越好目标:目标:1.6 HPLC1.6 HPLC方法优化方法优化v 合理缩短分析时间、提高灵敏度、分离度,成本优化,方合理缩短分析时间、提高灵敏度、分离度,成本优化,方法的稳定性。法的稳定性。v 对出现的各种色谱现象,包括仪器和样品的稳定性等提出对出现的各种色谱现象,包括
8、仪器和样品的稳定性等提出切实可行的办法。切实可行的办法。v 建立合理的数据处理方法等。建立合理的数据处理方法等。1.6 1.6 方法的优化方法的优化1.7 1.7 完善完善HPLCHPLC方法方法v 定性与定量方法的建立及论证。定性与定量方法的建立及论证。v 对方法的检测限、灵敏度、定量重复性、偏差、回收率、对方法的检测限、灵敏度、定量重复性、偏差、回收率、样品的稳定性、方法的稳定性、线性关系等求证。建立可样品的稳定性、方法的稳定性、线性关系等求证。建立可靠的稳定的分析方法。靠的稳定的分析方法。v 解决出现的问题解决出现的问题v 方法的可移植性方法的可移植性 1.7 1.7 完善完善HPLCH
9、PLC方法方法1.7 1.7 完善完善HPLCHPLC方法方法问题问题1、柱效低2、色谱柱寿命短3、保留值变化4、定量精度差5、出现干扰峰6、峰严重拖尾或前趋7、分离度不够,峰不能完全分开经常出现的问题:经常出现的问题:二、色谱柱基础知识二、色谱柱基础知识(一)(一)2.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标1 1、柱效率柱效率:N实际工作中一般取1/2峰高处计算柱效(保留时间):N=5.54(tR/t1/2)2基本理论踏板数计算公式:基本理论踏板数计算公式:N VR/W2WMethod Wtan16切线法W1/2h5.54半峰高 W393w4164w5255VRtRvR50%32.4%
10、13.4%4.4%WW3W1/2hW5W4tR2.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标1 1、柱效率柱效率:NW5W4W5W4从图上可以看出,如果峰拖尾,采用N1/2h和N4的方法测柱效时,拖尾的影响反应不出来,而如果采用N5时,2号图的柱效就可以反应出来W1/2hW1/2h122.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标2 2、死体积死体积V V0 0/保留体积保留体积VR/相对保留体积相对保留体积VR 死时间死时间t t0 0/保留时间保留时间tR/相对保留时间相对保留时间tR :VRvRtRVRtRt0v0V0:包括色谱柱死体积、管路以及接口的死体积。死体积的大小体现了色谱柱
11、和仪器系统的好坏。2.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标2 2、保留因子、保留因子k:VRvRtRVRtRt0v0k:用来描述色谱柱中溶质的迁移速度kVR/V02.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标3 3、分离因子(、分离因子(a a):VRvRtRVRtRt0v0a a:用来描述和表征两种不同的溶质在色谱柱里的分离过程a a k2/k12.1 2.1 色谱柱的性能指标色谱柱的性能指标4 4、峰的对称性(、峰的对称性(A AS):AS:用来描述和表征两种不同的溶质在色谱柱里的分离过程As:0.951.3(一般)1.5好好不好不好很差很差干净样品:溶液均质,其成分在每次进样之
12、间都能完全流出色谱柱2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题1 1、保留值与分离度重复性不好、保留值与分离度重复性不好结果结果原原 因因主主 要要 变变 化化柱间差异基体、键合的不同k 、a使用期间柱变化柱床扰乱N键合相丢失k 、a硅胶基体溶解k 、a非流出物质堆积堵塞k 、a柱外效应进样量大N死体积N分离控制不好流动相组分改变k 、a流速改变N、a温度改变k 、a、N柱平衡慢再平衡时间不足k 、a柱超载样品质量过大k 、N2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题2 2、峰不对称:、峰不对称:导致分离的质量和精密度下降 金属杂质如铁和铝等,会
13、导致硅胶表面活性增加,使碱性化合物和螯合物的色谱峰严重拖尾。2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题2 2、峰拖尾解决方法、峰拖尾解决方法2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题3 3、色谱柱寿命、色谱柱寿命2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题3 3、色谱柱寿命、色谱柱寿命 低pH流动相中寿命缩短的主要原因是键合相在酸性条件下水解,这会导致保留时间和峰形的明显改变2.2 2.2 色谱柱常见问题色谱柱常见问题3 3、色谱柱的维护、色谱柱的维护三、色谱分离基础三、色谱分离基础 3.1 3.1 溶剂的基础知识溶剂的基础知识AcetoneTHFMeOHMeCNEtOHMeOH溶剂粘度溶
14、剂粘度:3.1 3.1 溶剂的基础知识溶剂的基础知识溶剂强度溶剂强度:水乙醇甲醇正己烷异丙醇二氯甲烷四氰呋喃乙酸乙脂非极性非极性极性极性乙腈 3.2 3.2 液相色谱的分离度液相色谱的分离度分离度分离度R Rs s:色谱的根本目的是将混合物分离成单一的化合物!色谱的根本目的是将混合物分离成单一的化合物!v 评价一个评价一个HPLCHPLC方法的标准之一:分离度。方法的标准之一:分离度。v 下面两个图哪个分离更好些?下面两个图哪个分离更好些?3.3 3.3 液相色谱的分离度液相色谱的分离度 3.4 3.4 不同的分离度不同的分离度v 分离度的方程分离度的方程 n k 是保留因子,表达了样品与柱填
15、料的作用强弱。K=(tR-t0)/t0;n a 是分离因子(选择性),描述两化合物分离的好坏程度。是化学因素。受流动相和固定相影响。a=k2 /k1;n N 是理论塔板数(柱效),描述色谱峰的谱带展宽程度。受柱长短和颗粒度大小以及流速影响。3.5 3.5 影响分离的因素影响分离的因素K、a a、N N 初始初始改变改变k增加增加a增加增加N K K、a a、N N 对分离度的影响对分离度的影响v 改变改变k值的方法值的方法 n调节流动相的溶剂强度npH、离子强度、温度等(温度每升高1度,k减少12)n梯度淋洗改变改变K K、a a、N N 的途径的途径HPLC方法方法手段手段结果结果反相有机溶
16、剂比例增加K变小改为溶剂强度更强的溶剂K变小增加温度K变小正相极性有机溶剂增加K变小离子对与反相相反离子交换离子强度增加K变小v 改变改变a a的途径的途径n 改变流动相改变流动相n 改变温度n 改变样品的本身性质n 改变固定相改变改变K K、a a、N N 的途径的途径条件(流动相)条件(流动相)结果结果改变B%(所有)a改变改变有机溶剂(所有)a改变混合有机溶剂(所有)a改变改变PH(离子)a改变改变离子对试剂浓度(离子)a改变改变缓冲液或缓冲液浓度(离子)a改变改变添加剂浓度(离子)a改变加络合试剂(可络合时)a改变v 改变改变a a的途径的途径n 改变流动相改变流动相改变改变K K、a
17、 a、N N 的途径的途径v 改变改变N值的方法值的方法 n减小填料的颗粒度n找到最佳的流速(根据不同内径)n合适的温度:粘度低、温度高n降低溶剂的粘度n增加柱长n减小柱外效应改变改变K K、a a、N N 的途径的途径v 改变改变N值的方法值的方法 n减小填料的颗粒度n找到最佳的流速(根据不同内径)n合适的温度n降低溶剂的粘度n增加柱长改变改变K K、a a、N N 的途径的途径范德米特范德米特(van Deemeter)(van Deemeter)曲线曲线v 体积超载:体积超载:v 质量超载(高浓度)质量超载(高浓度)进样量的影响进样量的影响四、液相色谱的分离机四、液相色谱的分离机理理4.
18、1 4.1 液相色谱的分离机理液相色谱的分离机理4.1.1 4.1.1 吸附色谱吸附色谱4.1.2 4.1.2 分配色谱分配色谱4.1.3 4.1.3 离子色谱离子色谱4.1.4 4.1.4 体积排阻色谱体积排阻色谱4.1.5 4.1.5 亲和色谱亲和色谱色谱柱(二)色谱柱(二)色谱柱色谱柱 4.1 色谱柱填料色谱柱填料3.2色谱柱与塔板数的关系色谱柱与塔板数的关系v 色谱柱的塔板数越高,柱效越高,分离效果越好。色谱柱的塔板数越高,柱效越高,分离效果越好。v 理论塔板数的计算:理论塔板数的计算:v v 3.3好色谱柱应具备的性能好色谱柱应具备的性能v 好的峰形好的峰形 尤其尤其对对于于碱碱性化
19、合物性化合物,可以不加可以不加额额外的流外的流动动相添加相添加剂剂 减减小拖尾因子以提高分离度和定量准确性小拖尾因子以提高分离度和定量准确性v 高的柱效高的柱效 1.8um,3.5um和和5um,不同的粒,不同的粒径径可以可以满满足任何分离的柱效要求足任何分离的柱效要求 柱效柱效N 采用柱效采用柱效进进一步一步优优化分离度化分离度v 好的好的选择选择性性 C18是最受是最受欢欢迎的迎的键键合相,且适用于大部分化合物的分离合相,且适用于大部分化合物的分离v 在在较宽较宽的流的流动动相范相范围内围内均可使用均可使用 简简化方法化方法开发开发;适于更多的适于更多的应应用用v 出色的重出色的重现现性性
20、 不同批次的色不同批次的色谱谱柱都有很好的重柱都有很好的重现现性性v 好的使用好的使用寿寿命命 至少能分析至少能分析1000 个样个样品品 3.4保证柱寿命和性能良好保证柱寿命和性能良好1.1.针对不同的样品选择合适的填充柱针对不同的样品选择合适的填充柱2.2.减小压力波动,避免猛烈撞击减小压力波动,避免猛烈撞击3.3.溶剂和样品严格过滤,使用保护柱和在线过滤片。溶剂和样品严格过滤,使用保护柱和在线过滤片。4.4.间断性地用强溶剂冲洗柱子:正相用氯仿间断性地用强溶剂冲洗柱子:正相用氯仿/异丙醇异丙醇1 1:1 1;反相用甲醇反相用甲醇5.5.复杂样品进行前处理,尽量减少无谓的强滞留成份和微粒复
21、杂样品进行前处理,尽量减少无谓的强滞留成份和微粒6.6.不要超过柱子使用的不要超过柱子使用的PHPH值范围,一般值范围,一般2-72-7,防止键合相流失,防止键合相流失7.7.不用的柱子要冲洗掉里面的缓冲液,用乙睛保存,避免高浓不用的柱子要冲洗掉里面的缓冲液,用乙睛保存,避免高浓度的水和醇类。度的水和醇类。3.5色谱柱问题及解决办法色谱柱问题及解决办法v 保留保留值与值与分离的重分离的重现现性性v 1.1.选择选择色色谱谱柱柱时时,应应考考虑虑其化其化学学性性质质v 2.2.在流在流动动相中用相中用缓缓冲冲剂剂,以除去化,以除去化学学的或硅的或硅羟羟基效基效应应,尽尽量量减减少少谱谱峰拖尾。峰
22、拖尾。v 3.3.保保证温证温度,流速,度,流速,压压力和溶力和溶剂剂成分的恒定。成分的恒定。v 4.4.流流动动相上机要相上机要脱气脱气v 5.5.保保证证上上样样不超不超载载v 谱谱峰拖尾峰拖尾v 柱外效柱外效应应4.样品分离的系统方法样品分离的系统方法v充分用已知样品结构确定以哪种方法开始充分用已知样品结构确定以哪种方法开始n普通反相?离子抑制?离子对?还是其他v观察流动相条件改变时色谱峰的移动观察流动相条件改变时色谱峰的移动n根据变化的方向及大小决定下一步干什么v改变参数时要合理,每次只改动其中一个变量!改变参数时要合理,每次只改动其中一个变量!v色谱柱的改变影响最大色谱柱的改变影响最
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