色譜與色譜分析

1、 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大多常見的分離方法和技術(shù)，主要解決單元分離或二組分分離（二個(gè)元素，二個(gè)化合物，二組物質(zhì)等）。 分離性質(zhì)差異越大，分離越容易進(jìn)行 分離和分析分開進(jìn)行的 對(duì)于分離性質(zhì)差異小或多組分混合物分離怎么辦？ 能否利用分離提供的信息直接進(jìn)行分析呢？多級(jí)結(jié)晶；craig 萃??；電泳；色譜1色譜法：采用多級(jí)化、層析化的高效分離技術(shù)。它不僅是復(fù)雜混合物的多組分分離技術(shù)，而且是色譜分析的基礎(chǔ)。 色譜法與色譜分析色譜分析：采用分離分析一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多組分測(cè)定的現(xiàn)代儀器分析方法。對(duì)于色譜法與色譜分析，你了解多少？2色譜文獻(xiàn) 分析化學(xué)手冊(cè)（2nd）第五分冊(cè)，李浩春：氣相色譜分析第六分冊(cè)，張玉奎：液相色譜分析

2、 色譜，分析化學(xué)，藥物分析雜志。 J of Chromatography Chromatographia J of Liquid Chromatography & related techniques Anal. Chem. Etc 儀器廠商的技術(shù)資料31）什么是色譜技術(shù)？它哪幾種形式？2）色譜分離過程中，柱內(nèi)樣品組分分子運(yùn)動(dòng)具有那些基本特征？3）試比較色譜分離與萃取、蒸餾等分離之間的區(qū)別？4）根據(jù)你所掌握的分析化學(xué)知識(shí)，比較色譜分析法與其他分析方法（化學(xué)分析、電分析、光譜分析等）的區(qū)別，說明色譜分析法在分析化學(xué)中的地位和作用。 5）從分離效率、分離速度、靈敏度、樣品容量、操作技術(shù)等方面，列表

3、比較經(jīng)典液體柱色譜、氣相色譜、高效液相色譜的異同點(diǎn)。49 色譜緒論 色譜歷史 色譜與色譜分析 色譜圖與色譜參數(shù) 色譜法分類 色譜應(yīng)用與局限 色譜文獻(xiàn)5色譜歷史古羅馬人分析混合染料（類似輻射紙色譜）1903（1906）年，Michael Tswett提出色譜法1931年，Kuhn采用柱色譜分離了類胡蘿卜素1941年，Martin和Synge提出分配色譜法 1944年，Martin等又提出紙色譜法 1952年，Martin和James發(fā)明了氣液色譜法1955年，第一臺(tái)商品氣相色譜問世，標(biāo)志著現(xiàn)代色譜分析的建立1956年，Stahl系統(tǒng)研究了薄層色譜法61958年，Stein和Moore研制出氨基酸

4、分析儀，確定了核糖核酸的分子結(jié)構(gòu)1967年，Horvvath和Huber等研制了高效液相色譜儀1975年，Small等提出離子色譜 20世紀(jì)80年代，超臨界色譜20世紀(jì)90年代，毛細(xì)管電泳（1809年Ress第一次電泳實(shí)驗(yàn)）21世紀(jì)，聯(lián)用技術(shù)、大分子色譜分離、制備色譜可望取得更大的發(fā)展7把菊根粉或白堊粉（CaCO3）裝在玻璃管中，將植物葉子的石油醚提取液倒入管中，然后加入石油醚淋洗。隨著淋洗進(jìn)行，樣品中各種色素向下移動(dòng)的速度不同，逐漸形成一圈圈的連續(xù)色帶。茨維特在當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)中觀察到6個(gè)色帶，它們分別是胡蘿卜素、葉黃素和葉綠素A和B。提取液色帶Chromatographic columnStat

5、ionary phaseMobile phase or eluent 8 1903年3月21日俄國(guó)植物學(xué)家茨維特（Michael Tswett，1872-1919）在華沙自然科學(xué)學(xué)會(huì)生物學(xué)會(huì)議上發(fā)表了“一種新型吸附現(xiàn)象及其在生化分析上的應(yīng)用”研究論文，介紹了一種應(yīng)用吸附原理分離植物色素的新方法，并首先認(rèn)識(shí)到這種層析現(xiàn)象在分離分析方面有重大價(jià)值。1906年他在德國(guó)植物學(xué)雜志發(fā)表文章，首次命名上述分離后色帶為色譜圖，稱此方法為色譜法（Chromatography）。1907年在德國(guó)生物學(xué)會(huì)年會(huì)上，展示過帶有色帶的分離柱管和純化過的植物色素溶液。茨維特被世人公認(rèn)為色譜創(chuàng)始人。9茨維特工作的主要貢獻(xiàn)（

6、采用吸附色譜）成功分離了葉綠素a和葉綠素b 提出/發(fā)明了色譜法 1931年，Kuhn采用柱色譜分離了類胡蘿卜素，進(jìn)一步確定了-和-胡蘿卜素的同分異構(gòu)體，以及分別從植物葉片和蛋黃中分離得到葉黃素，才使色譜法引起科學(xué)界的重視。 Kuhn實(shí)驗(yàn)不僅證明了蛋黃葉黃素是氧化類胡蘿卜素的混合物，而且證實(shí)了色譜法可以用來進(jìn)行制備分離。10 獲得1952年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Martin和Synge的主要工作： 采用水分飽和的硅膠作固定相，以含有乙醇的氯仿作流動(dòng)相，甲基橙作顯色劑（指示氨基酸的位置）分離苯丙氨酸、亮氨酸、異-亮氨酸和脯氨酸-纈氨酸-蛋氨酸等三組氨基酸。首次提出分離過程的塔板理論，這是在色譜柱操作參數(shù)

7、基礎(chǔ)上模擬蒸餾理論，以理論塔板來表示分離效率，定量地描述、評(píng)價(jià)分離過程；11 在色譜過程中最早引入分配平衡取代吸附平衡，即采用分配色譜進(jìn)行分離。該方法是針對(duì)逆流液-液萃取難題而發(fā)明的。即將一種液體固定在適當(dāng)?shù)妮d體上，使第二種液體流過前者而實(shí)現(xiàn)分離，這也是一個(gè)很重要的成就。 提出了色譜法進(jìn)一步發(fā)展最有遠(yuǎn)見的預(yù)言：一是“流動(dòng)相可用氣體來代替，對(duì)分離更有好處”；二是“使用非常細(xì)顆粒的填料和柱兩端施加較大的壓差，應(yīng)能得到最小的理論塔板”。12 1952年，Martin和James發(fā)表第一篇?dú)庖荷V論文，首次用氣體作流動(dòng)相，配合微量酸堿滴定，發(fā)明了氣相色譜，它給揮發(fā)性化合物的分離測(cè)定帶來了劃時(shí)代的革命。

8、Van Deeter、Giddings等人對(duì)色譜理論的研究極大地促使色譜技術(shù)的發(fā)展。 1955年，第一臺(tái)商品氣相色譜問世，標(biāo)志著現(xiàn)代色譜分析的建立。 1957年戈雷(Golay)發(fā)表“涂壁毛細(xì)管氣液分配色譜理論和實(shí)踐”論文，首先提出毛細(xì)管速率方程，并第一次實(shí)現(xiàn)了毛細(xì)管氣相色譜分離。 1979年彈性石英毛細(xì)管應(yīng)用于氣相色譜, 將毛細(xì)管氣相色譜推上高潮。80年代將固定液固載化是毛細(xì)管色譜技術(shù)的又一個(gè)重要發(fā)展。它大大提高了色譜柱的穩(wěn)定性, 延長(zhǎng)了柱壽命, 并使液膜進(jìn)一步增厚, 提高了色譜性能 (如可在高溫下使用)。 13 Horvvath(1967)、Huber(1967)、Kirkland(196

9、9)分別研制高效液相色譜儀，他們的主要貢獻(xiàn)主要是技術(shù)上的突破： 高效填料：細(xì)顆粒、耐壓；特別是鍵合固定相 高壓泵:克服細(xì)填料帶來的流速慢的缺點(diǎn)，加快了傳質(zhì)過程 儀器檢測(cè)：高靈敏度連續(xù)檢測(cè) 高效液相色譜的重要特征是由“開放柱液相色譜”向“密閉柱液相色譜”方向發(fā)展。 1975年，Small, Stevens 和Baumen發(fā)表“Novel Ion Exchange Chromatographic Method Using Conductimetric Detection” 一文，采用離子抑制柱-電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，標(biāo)志著離子色譜法的誕生。14色譜與色譜分析 色譜法是一種分離方法，它利用物質(zhì)在兩相中分配

10、系數(shù)的微小差異，當(dāng)兩相作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，使被測(cè)物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行反復(fù)多次分配，這樣原來微小的分配差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分分離，以達(dá)到分離、分析及測(cè)定一些物理化學(xué)常數(shù)的目的。分離性質(zhì)差異：在兩相間的分配差異多次反復(fù)分配：分離效果被擴(kuò)大15 分配系數(shù)是廣義的，包括溶解、吸附、離子交換、親和力和分子體積等分離特性。物質(zhì)能否分離取決于它們之間是否存在分配差異，這是一切分離的必要條件，色譜也不能例外。與其它分離法相比，色譜法的高效率在于獨(dú)特的“動(dòng)態(tài)分離過程” ，即反復(fù)多次分配，它大大擴(kuò)大了原來分配系數(shù)的差異，從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離。16 由于色譜（包括電泳）分離的宏觀特征之一是“差速遷移” ，即樣品同時(shí)

11、進(jìn)入色譜柱或在同一起始位置，經(jīng)過“一定時(shí)空”的分離： 內(nèi)色譜：固定分離時(shí)間，各組分處在色譜或電泳分離通道上不同位置（如TLC的斑點(diǎn)位置）。 外色譜：固定分離路程，各組分以不同時(shí)間流出色譜柱或到達(dá)檢測(cè)器（色譜圖）。 距離和時(shí)間的測(cè)定是簡(jiǎn)便的和準(zhǔn)確的。17 色譜分析法是一種十分重要和應(yīng)用廣泛的儀器分析方法。它采用色譜分離和連續(xù)測(cè)定方式相結(jié)合方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜體系中的多組分（包括價(jià)態(tài)、性質(zhì)相盡的元素或化合物）分析。可見，色譜分析的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)分離分析系統(tǒng)化/一體化。 現(xiàn)代色譜分析包括GC、HPLC、SFC、HPTLC、CE及聯(lián)用技術(shù)。 色譜分析屬于化學(xué)分析，還是物理分析？為什么？18色譜圖與色譜參數(shù)

12、色譜圖（色譜流出曲線）是柱后流出物通過檢測(cè)器產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)對(duì)時(shí)間或流動(dòng)相流出體積的關(guān)系曲線圖。它反映分離的各組分從色譜柱洗出濃度隨時(shí)間的變化，從一個(gè)側(cè)面記錄組分在柱內(nèi)運(yùn)行的情況。 分離過程研究或分離制備，關(guān)注被分離物在柱上的位置；“譜帶，Band” 分析測(cè)定關(guān)注分離信號(hào)；“色譜峰，Peak” 19色譜峰的個(gè)數(shù)、位置、大小和形狀？20l色譜峰個(gè)數(shù)：與樣品組分?jǐn)?shù)有關(guān)l色譜峰大?。骸岸俊?峰高和峰面積l色譜峰形狀：“高斯峰” ，峰寬 “柱效”：標(biāo)準(zhǔn)偏差、半峰高寬度、峰（底）寬 W0.607h = 2 Wh/2 = 2.354 W = 4l色譜峰位置：“定性” 保留時(shí)間或保留體積；死時(shí)間或死體積；計(jì)

13、算容量因子等參數(shù)21 保留值定性的依據(jù)：兩個(gè)相同的物質(zhì)在相同的色譜條件下應(yīng)該有相同的保留值。但相反的結(jié)論不一定成立，即在相同的色譜條件下，具有相同的保留值的兩個(gè)物質(zhì)不一定是同一物質(zhì)。這就使得使用保留值定性時(shí)必須十分慎重。實(shí)驗(yàn)方法：在相同的色譜條件(色譜柱、流動(dòng)相組成、柱溫、流速等不變)下分別測(cè)定被測(cè)化合物與標(biāo)準(zhǔn)樣的保留值，如果保留值相等, 就可初步認(rèn)為被測(cè)化合物為標(biāo)準(zhǔn)樣化合物。22 利用保留值定性方法簡(jiǎn)便, 除了要求提供標(biāo)準(zhǔn)化合物（對(duì)照品）、控制相同色譜條件外，更重要的是要對(duì)樣品組分要有足夠的了解, 同時(shí)相關(guān)組分的分辨率要足夠高。 由于某些組分的保留值可能相同或非常接近, 可采用不同(特別是性

14、質(zhì)相差較大)的色譜體系, 如多次改變流動(dòng)相組成后, 若被測(cè)化合物的保留值與標(biāo)準(zhǔn)物的保留值均保持一致, 則能進(jìn)一步證明被測(cè)化合物與標(biāo)準(zhǔn)物一致。 其他色譜定性方法（自學(xué)） 。如何提高保留值定性方法的可靠性？23色譜峰形狀與峰寬 在等溫線性的色譜條件下，色譜峰一般呈對(duì)稱的正態(tài)分布（高斯，Gaussian）曲線。 色譜流出曲線方程為：3a）為什么大多數(shù)色譜圖不是對(duì)稱的高斯峰？3b）增大進(jìn)樣量，色譜峰增大，半高峰寬會(huì)變大嗎？為什么？3c）峰寬與柱效的關(guān)系24 色譜峰的區(qū)域?qū)挾扰c組分的保留時(shí)間一般呈線性關(guān)系，即峰半高寬度或峰低寬度隨組分保留時(shí)間呈線性增加。 254）影響色譜峰大小的因素4a）峰高可以定量嗎

15、？為什么？4b) 對(duì)于同一樣品中的A和B兩個(gè)組分，能否直接用峰大小判斷它們的含量大?。?c) 為什么高效液相色譜分析中，較少采用歸一化定量法？ 進(jìn)樣量: m = CV 檢測(cè)器靈敏度，如波長(zhǎng)選擇、燈能量 流速 記錄儀參數(shù)（紙速、靈敏度）26（1）色譜定量分析的基本公式 與其他儀器分析一樣，色譜定量分析是一種相對(duì)定量方法。任何色譜分析的定量基礎(chǔ)是： Ai = fiCi0V0 或 hi = fiCi0V0 建立定量分析方法都必須驗(yàn)證A（h） m（C）的線性范圍。（2）定量校正因子的測(cè)定l同一種物質(zhì)在不同類型檢測(cè)器上有不同的響應(yīng)靈敏度l同一種檢測(cè)器對(duì)不同類型物質(zhì)有不同的響應(yīng)值27 色譜圖是色譜分析的主

16、要技術(shù)資料。色譜圖除了樣品（化合物）名稱，還應(yīng)注明色譜柱（固定相）、流動(dòng)相（載氣）、操作條件（柱溫等）、檢測(cè)器的類型和操作參數(shù)，樣品類型及有關(guān)說明等。色譜圖提供的分析信息l直觀分離情況 l混合試樣中的最低組分?jǐn)?shù) l柱效 l定性 l定量28色譜法分類 按兩相物理狀態(tài)分類l流動(dòng)相：GC、LC、SFCl固定相與流動(dòng)相組合：GSC、GLC、LSC、LLC按固定相形態(tài)分類 l柱色譜 l平板色譜： * 紙色譜 * 薄層色譜29按色譜過程的機(jī)理分類吸附色譜：利用各組分在吸附劑與洗脫劑之間的吸附和溶解（解吸）能力的差異而達(dá)到分離的。分配色譜：利用各組分在兩種互不混溶溶劑間的溶解度差異來達(dá)到分離的。離子交換色譜

17、：利用不同組分對(duì)離子交換劑親和力的不同而達(dá)到分離的一種色譜方法?？臻g排阻色譜：利用惰性多孔物，如凝膠，對(duì)不同組分分子的大小而產(chǎn)生不同的滯留作用，以達(dá)到分離的色譜方法。親和色譜：利用生物大分子和固定相表面存在某種特異親和力，進(jìn)行選擇性分離的一種方法。30其他分類方式 按色譜動(dòng)力學(xué)過程分類 迎頭法、頂替法和洗脫法 按應(yīng)用目的分類 分析型色譜和制備型色譜 按色譜過程的特殊物理化學(xué)原理或特殊的操作方式分類，如： * 化學(xué)鍵合相色譜 * 裂解色譜 * 二維色譜等等 * 手性色譜31色譜應(yīng)用與局限 色譜法與經(jīng)典化學(xué)分析的比較 色譜法與光譜、質(zhì)譜分析法的比較 色譜分析的特點(diǎn) 色譜分析的局限性： 定性能力？（

18、未知樣品） 色譜數(shù)據(jù)的“漂移”？ （對(duì)比光譜數(shù)據(jù)） 32 色譜法與經(jīng)典化學(xué)分析的比較 化學(xué)分析根據(jù)物質(zhì)具有某種獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行測(cè)定, 而色譜分析能使許多化學(xué)性質(zhì)相同/相似的復(fù)雜組分相互分離后測(cè)定。 色譜法與光譜、質(zhì)譜分析法*的比較 光譜、質(zhì)譜主要是定性分析工具, 色譜是分離分析的工具。色譜法的最大優(yōu)越性在于它最擅長(zhǎng)分離分析多組分的復(fù)雜體系。*從分離科學(xué)角度分析，色譜法、電泳法和質(zhì)譜法有哪些異同點(diǎn)？33 色譜法與分餾法的比較 色譜分離比分餾快，得到的物質(zhì)純度比分離法高。石油化學(xué)家采用分餾法花了20多年才鑒別出石油中的200余種組分，而當(dāng)今采用毛細(xì)管GC僅需數(shù)小時(shí)即可完成。苯和環(huán)己烷的bp僅差0.6，如用分離柱進(jìn)行分離是不可能的。（？）0 5 10 15 20 25 30 tR/sec苯環(huán)己烷圖 苯和環(huán)己烷氣相色譜圖50cm0.5cm(id)，5%丁二酸乙二醇聚酯/Celite載體（100-120目），柱溫9034色譜分析的特點(diǎn)(1)高選擇性 對(duì)于那些性質(zhì)極為相似的組分, 如同位素、同分異構(gòu)體, 采用高選擇性固定相，使它們之間的分配系數(shù)產(chǎn)生足夠大的差異, 從而實(shí)現(xiàn)良好分離。（色譜的熱力學(xué)性質(zhì)） (2)高柱效 在良好的操作條件下，色譜柱