溶劑系統(tǒng)優(yōu)化

關(guān)于溶劑系統(tǒng)優(yōu)化第1頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目的要求了解溶劑的Snyder分類、強(qiáng)度及選擇；熟悉溶劑系統(tǒng)的優(yōu)化參數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)的確定；掌握HPLC、薄層色譜溶劑系統(tǒng)的優(yōu)化方法及溶劑系統(tǒng)配比的選擇。第2頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概述優(yōu)化目的：控制各組分的保留及洗脫順序；在盡可能短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)各組分的最優(yōu)分離。氣相色譜：H2、N2

可供選擇的余地不大液相色譜：固定相和流動(dòng)相均可選擇流動(dòng)相有優(yōu)化的必要。第3頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)條件的選擇分離方程式：

a為柱效項(xiàng)：柱性能b為柱選擇性項(xiàng)：α=K2/K1=k2/k1

，固定液c為柱容量因子項(xiàng)：柱溫、固定液量、Kabc第4頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)HPLC：

n由固定相及色譜柱填充質(zhì)量決定。

主要受溶劑種類的影響。

k

受溶劑配比的影響。不同種類的溶劑，分子間的作用力不同，有可能使被分離的兩個(gè)組分的分配系數(shù)不等，即≠1。改變流動(dòng)相中各種溶劑的配比，能改變其洗脫能力，組分的k也改變。增加流動(dòng)相中強(qiáng)溶劑的比例，其洗脫能力增強(qiáng)，使k變小。第5頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月n、α、k對(duì)分離度的影響第6頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溶劑的分類及選擇斯奈德(Snyder)溶劑分類：以乙醇(質(zhì)子給予體)、二氧六環(huán)(質(zhì)子受體)、硝基四烷(強(qiáng)偶極體)等三種極性溶質(zhì)為參考物質(zhì)計(jì)算溶劑的極性參數(shù)P。第7頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

質(zhì)子受體溶劑

質(zhì)子給予體溶劑

偶極作用力溶劑第8頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溶劑強(qiáng)度：溶劑強(qiáng)度指的是溶劑對(duì)樣品組分的洗脫能力。樣品組分的k值越小，溶劑的洗脫能力越強(qiáng)。即溶劑強(qiáng)度越大。正相色譜中：溶劑的P值越大，其洗脫強(qiáng)度越大。反相色譜中：溶劑的S值越大，其洗脫能力越大。第9頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溶劑的選擇：

對(duì)正相色譜(NP-bondedphasechromatography)

溶劑一般以己烷為底劑（指洗脫強(qiáng)度最弱的溶劑）。加入一定量的可與己烷互溶的強(qiáng)溶劑（Ⅰ、Ⅷ、Ⅴ組）組成二元溶劑系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)節(jié)二元溶劑的配比來(lái)改變?nèi)軇┫到y(tǒng)的洗脫強(qiáng)度。通過(guò)改用其他組別的溶劑（與己烷組成具有相似洗脫強(qiáng)度的溶劑）組成二元溶劑系統(tǒng)，則有可能改善分離選擇性。第10頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溶劑的選擇：

對(duì)反相色譜(RP-bondedphasechromatography)

溶劑一般以水為底劑。加入一定量的可與水互溶的強(qiáng)溶劑（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組）組成二元溶劑系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)節(jié)二元溶劑的配比來(lái)改變?nèi)軇┫到y(tǒng)的洗脫強(qiáng)度。通過(guò)改用其他組別的溶劑（與水組成具有相似洗脫強(qiáng)度的溶劑）組成二元溶劑系統(tǒng)，則有可能改善分離選擇性。

對(duì)正相和反相：若二元溶劑系統(tǒng)難以達(dá)到所需要的分離效果，也可以使用三元或多元溶劑系統(tǒng)。第11頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)化策略優(yōu)化參數(shù)：各種色譜參數(shù)中，用以待優(yōu)化的參數(shù)稱為優(yōu)化參數(shù)。進(jìn)行色譜分離優(yōu)化時(shí)，應(yīng)選擇對(duì)樣品具有顯著影響的條件參數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)（各參數(shù)對(duì)色譜分離的影響大小與所選用的色譜技術(shù)有關(guān)）。通過(guò)正交設(shè)計(jì)或均勻設(shè)計(jì)進(jìn)行因素試驗(yàn)；通過(guò)方差分析或多元回歸分析確定各因素的主次效應(yīng)。第12頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)化指標(biāo)：是指在優(yōu)化的過(guò)程中用來(lái)衡量試驗(yàn)效果的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。又稱目標(biāo)函數(shù)。

單指標(biāo)優(yōu)化多指標(biāo)優(yōu)化對(duì)建立優(yōu)化指標(biāo)的要求：

1、樣品中有盡可能多的組分被檢測(cè)；

2、樣品中各組分能得到比較滿意的分離；

3、分析時(shí)間盡可能短。第13頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最優(yōu)化方法的建立：最優(yōu)化方法：

1、“解析式”法在優(yōu)化指標(biāo)和優(yōu)化參數(shù)間建立起函數(shù)關(guān)系式（數(shù)學(xué)模型），通過(guò)數(shù)值法計(jì)算來(lái)進(jìn)行優(yōu)化點(diǎn)的確定的方法。又稱“間接尋優(yōu)法”。2、“黑箱式”法不研究數(shù)學(xué)模型，僅通過(guò)試驗(yàn)以優(yōu)化指標(biāo)指導(dǎo)優(yōu)化進(jìn)行的方向，直至尋找到最優(yōu)點(diǎn)的方法。又稱“直接尋優(yōu)法”。第14頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最優(yōu)化方法的建立：最優(yōu)化方法：

1、并行（simultaneous）優(yōu)化通過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)有關(guān)因素的水平規(guī)劃后同時(shí)進(jìn)行諸因素各水平的試驗(yàn)，并由實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接計(jì)算最優(yōu)化條件。2、序貫（sequential）優(yōu)化即序貫地進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析已取得的試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)優(yōu)化的可能方向，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，重復(fù)該步驟至最佳。第15頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HPLC溶劑系統(tǒng)的優(yōu)化

在高效液相色譜實(shí)際工作中流動(dòng)相的選擇是關(guān)鍵，選擇合適與否及選擇的速度代表著色譜工作者的經(jīng)驗(yàn)水平。對(duì)于組成簡(jiǎn)單的試樣：可以根據(jù)流動(dòng)相和試樣的極性較快地找到合適的流動(dòng)相。對(duì)于組成復(fù)雜的試樣：則需要通過(guò)溶劑系統(tǒng)的優(yōu)化才能選擇到最佳分離條件。第16頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用溶劑的強(qiáng)度因子

水甲醇乙腈丙酮03.03.23.4

二惡烷乙醇異丙醇四氫呋喃3.53.64.24.5第17頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Glajch三角形法：

1、選擇具有顯著選擇性差異的溶劑。反相鍵合相色譜常選甲醇、乙腈、四氫呋喃，以水為底劑；正相鍵合相色譜常選乙醚、氯仿和二氯甲烷，以己烷或戊烷為底劑。2、以其中一種溶劑與底劑組成的二元基礎(chǔ)溶劑系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)整溶劑配比，使組分的k值在適宜范圍（2~5），求出溶劑強(qiáng)度。第18頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Glajch三角形法：

3、計(jì)算確定具有等洗脫強(qiáng)度的另外兩個(gè)二元溶劑乙腈(2)和四氫呋喃(3)的組成。即（2）為37.5%的乙腈水溶液，（3）為26.7%的四氯呋喃水溶液。其中（1）（2）（3）三種二元溶劑的洗脫強(qiáng)度等，但選擇性不同。第19頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Glajch三角形法：4、以溶劑(1)(2)(3)為溶劑選擇三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形各點(diǎn)的洗脫強(qiáng)度均相等。在三角形三邊上的任何一點(diǎn)，都可組成三元混合溶劑流動(dòng)相。在三角形內(nèi)的任何一點(diǎn)，都可組成四元溶劑流動(dòng)相。第20頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單純形法：?jiǎn)渭冃畏ㄊ且环N應(yīng)用較為廣泛的多因素優(yōu)化方法。

單純形：指在一定空間中由直線組成的最簡(jiǎn)單的封閉圖形。

首先按照起始單純形的n+1個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)安排個(gè)試驗(yàn)，通過(guò)比較這些試驗(yàn)結(jié)果，淘汰其中指標(biāo)值最差的點(diǎn)，以新的點(diǎn)代之。從而構(gòu)成新的單純形，如此不斷取代，逐步調(diào)向最優(yōu)點(diǎn)。第21頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單純形法：?jiǎn)渭冃畏▋?yōu)點(diǎn)：不受因素限制，當(dāng)因素增多時(shí)，試驗(yàn)次數(shù)不增加很多。不要求對(duì)峰組分進(jìn)行覽別，可用于未知樣品的色譜分離優(yōu)化。單純形法缺點(diǎn)：