第二章液相色譜

第二章液相色譜第1頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15色譜法的用途用途：色譜法已廣泛用于各個領(lǐng)域，是多組分混合物首選的分離分析方法。以《中國藥典》2005版為例，一部收載中藥1146個品種，用薄層色譜進行鑒別或含量測定的有1523項，用高效液相色譜進行定量分析的有479種518項，用氣相色譜進行檢測的有47種。二部收載的有1967個品種，采用高效液相色譜法的品種有848種?，F(xiàn)在色譜法已形成一門專門的科學(xué)。

第2頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15第3頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15色譜柱

第4頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15RichardLaurenceMillingtonSynge

ArcherJohnPorterMartin

"fortheirinventionofpartitionchromatography".

1952年諾貝爾化學(xué)獎得主

第5頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15一、高效液相色譜法的特點

featureofHPLC

特點：高壓、高效、高速、高靈敏度高沸點、熱不穩(wěn)定有機及生化試樣的高效分離分析方法。第6頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15三、流程及主要部件

processandmainassemblyofHPLC1.流程第7頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15二、液相色譜儀器

highperformanceliquidchromatograph第8頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15液相色譜儀（2）第9頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15液相色譜儀（3）安捷侖公司1100

agilent1100Hplc

瓦里安Varian----Prostar230/325/363

第10頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15液相色譜儀（4）第11頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/152.主要部件(1)高壓輸液泵主要部件之一，壓力：150～350×105

Pa。為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相（<10μm），液體的流動相高速通過時，將產(chǎn)生很高的壓力，因此高壓、高速是高效液相色譜的特點之一。應(yīng)具有壓力平穩(wěn)、脈沖小、流量穩(wěn)定可調(diào)、耐腐蝕等特性第12頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15單向閥第13頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15(2)梯度淋洗裝置外梯度:利用兩臺高壓輸液泵，將兩種不同極性的溶劑按一定的比例送入梯度混合室，混合后進入色譜柱。內(nèi)梯度:一臺高壓泵,通過比例調(diào)節(jié)閥,將兩種或多種不同極性的溶劑按一定的比例抽入高壓泵中混合。第14頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15(3)進樣裝置

流路中為高壓力工作狀態(tài)，通常使用耐高壓的六通閥進樣裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示：第15頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15(4)高效分離柱

柱體為直型不銹鋼管，內(nèi)徑1～6mm，柱長5～40cm。發(fā)展趨勢是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。第16頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15(5)液相色譜檢測器

a.紫外檢測器應(yīng)用最廣，對大部分有機化合物有響應(yīng)。特點：靈敏度高；線形范圍高；流通池可做的很小（1mm×10mm，容積8μL）；

對流動相的流速和溫度變化不敏感；波長可選，易于操作；可用于梯度洗脫。

第17頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15b.光電二極管陣列檢測器

紫外檢測器的重要進展；光電二極管陣列檢測器：1024個二極管陣列，各檢測特定波長，計算機快速處理，三維立體譜圖，如圖所示。第18頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15第19頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15光電二極管陣列檢測器第20頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15c.示差折光檢測器

（differentialrefractiveindexdetector）

除紫外檢測器之外應(yīng)用最多的檢測器；可連續(xù)檢測參比池和樣品池中流動相之間的折光指數(shù)差值。差值與濃度呈正比；

通用型檢測器（每種物質(zhì)具有不同的折光指數(shù)）；靈敏度低、對溫度敏感、不能用于梯度洗脫；偏轉(zhuǎn)式、反射式和干涉型三種；第21頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15d.熒光檢測器

（fluorescencedetector）

高靈敏度、高選擇性；對多環(huán)芳烴，維生素B、黃曲霉素、卟啉類化合物、農(nóng)藥、藥物、氨基酸、甾類化合物等有響應(yīng)；第22頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15e.電導(dǎo)檢測器屬電化學(xué)檢測器,廣泛應(yīng)用于離子色譜.一對鍍鉑黑的鉑電極,構(gòu)成電橋的測量臂第23頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15f.發(fā)光散射檢測器(ELSD)

ELSD適用揮發(fā)性低于流動相的待測物分離。事實上，新一代ELSD檢測器在操作上提供更低的溫度，允許半揮發(fā)性被分析物的定量，即使檢測器的靈敏度可能較低。不揮發(fā)溶質(zhì)，在分析柱的檢測極限可以達(dá)到毫微克(ng)水平。澳大利亞的UnionCarbide研究實驗室

ELSD最大的優(yōu)越性在于能檢測不含發(fā)色團的化合物，如：碳水化合物、脂類、聚合物、未衍生脂肪酸和氨基酸、表面活性劑、藥物，并在沒有標(biāo)準(zhǔn)品和化合物結(jié)構(gòu)參數(shù)未知的情況下檢測未知化合物。

ELSD檢測只要分為三個步驟：（1）用惰性氣體霧化脫洗液（2）流動相在加熱管（漂移管）中蒸發(fā)（3）樣品顆粒散射光后得到檢測。

ELSD檢測DAD不能檢測到的氨基酸分析。

EvaporativeLight-scatteringDetector

第24頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15第二章

高效液相色譜分析法一、液-液分配色譜liquid-solidadsorptionchromatograph二、液-固吸附色譜liquid-liquidpartitionchromatograph三、離子交換色譜ion-exchange

chromatograph四、離子對色譜ionchromatograph五、離子色譜ion-pairchromatograph六、排阻色譜size-exclusionchromatograph七、親和色譜(AC)Affinity

chromatograph第二節(jié)

主要分離類型與原理highperformanceliquidchromatographbasicprincipleandmainseparatingtypes第25頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15一、液-液分配色譜

liquid-liquidpartitionchromatography

固定相與流動相均為液體（互不相溶）；

基本原理：組分在固定相和流動相上的分配；

流動相：對于親水性固定液，采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定液的極性（正相

normalphase），反之，流動相的極性大于固定液的極性（反相

reversephase）。正相與反相的出峰順序相反；

固定相：早期涂漬固定液，固定液流失，較少采用；

化學(xué)鍵合固定相：（將各種不同基團通過化學(xué)反應(yīng)鍵合到硅膠（擔(dān)體）表面的游離羥基上。C-18柱（反相柱）。第26頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15二、液-固吸附色譜

liquid-solidadsorptionchromatography

固定相：固體吸附劑為，如硅膠、氧化鋁等，較常使用的是5～10μm的硅膠吸附劑；

流動相：各種不同極性的一元或多元溶劑。

基本原理：組分在固定相吸附劑上的吸附與解吸；

第27頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15Xm+nSaXa+nSm適用于分離相對分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對具有官能團的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性；

缺點：非線形等溫吸附常引起峰的拖尾；第28頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15三、離子交換色譜

ion-exchangechromatography

固定相：陰離子離子交換樹脂或陽離子離子交換樹脂；

流動相：陰離子離子交換樹脂作固定相，采用酸性水溶液；陽離子離子交換樹脂作固定相，采用堿性水溶液；

基本原理：組分在固定相上發(fā)生的反復(fù)離子交換反應(yīng)；組分與離子交換劑之間親和力的大小與離子半徑、電荷、存在形式等有關(guān)。親和力大，保留時間長；陽離子交換：R—SO3Na+M+=R—SO3M+Na+陰離子交換：R—NR4Cl+X-=R—NR4X+Cl-

第29頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15陰離子交換：R—NR4Cl+X-=R—NR4X+Cl-應(yīng)用：離子及可離解的化合物，氨基酸、核酸等。第30頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15四、離子對色譜

ionpairchromatography

原理：將一種（或多種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（對離子或反離子）加到流動相中使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成疏水性離子對化合物，使其能夠在兩相之間進行分配；

Aw++Bw-(A+·B-)o

第31頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15陰離子分離：常采用烷基銨類，如氫氧化四丁基銨或氫氧化十六烷基三甲銨作為對離子；

陽離子分離：常采用烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉作為對離子；反相離子對色譜：非極性的疏水固定相(C-18柱)，含有對離子Y+的甲醇-水或乙腈-水作為流動相，試樣離子X-進入流動相后，生成疏水性離子對Y+X-后；在兩相間分配。第32頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15五、離子色譜

ionchromatography

離子色譜是在20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一中技術(shù)，其與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了特制的、具有極低交換容量的離子交換樹脂作為柱填料，并采用淋洗液抑制技術(shù)和電導(dǎo)檢測器，是測定混合陰離子的有效方法。

第33頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15離子色譜儀第34頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15一、離子色譜法原理

principleofIC(IonChromatography,簡稱IC)

以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象,在七十年代出現(xiàn)、八十年代迅速發(fā)展。

傳統(tǒng)離子交換色譜存在著兩個難于解決的問題：(1)需要高濃度淋洗液洗脫且洗脫時間很長；(2)洗脫后的組分缺乏靈敏、快速的在線檢測方法。第35頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/151.離子色譜法原理

離子交換原理，與傳統(tǒng)離子交換的不同點：采用交換容量非常低的特制離子交換樹脂為固定相；細(xì)顆粒柱填料，高柱效；采用高壓輸液泵；低濃度淋洗液或本底電導(dǎo)抑制（在分離柱后，采用抑制柱來消除淋洗液的高本底電導(dǎo)）；可采用電導(dǎo)檢測器，快速分離分析微量無機離子混合物；各種抑制裝置及無抑制方法的出現(xiàn)，發(fā)展迅速。第36頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/152.離子色譜具有以下優(yōu)點（1）分析速度快可在數(shù)分鐘內(nèi)完成一個試樣的分析；（2）分離能力高在適宜的條件下，可使常見的各種陰離子混合物分離；例：使用雙柱法，在十幾分鐘內(nèi)，可使七種陰離子完全分離。（3）分離混合陰離子的最有效方法（4）耐腐蝕，儀器流路采用全塑件，玻璃柱第37頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15Br-為例(電導(dǎo)型檢測器)R-OH+NaBrR-Br+NaOH通常再用NaOH洗脫,Br-進入NaOH洗脫液后,電導(dǎo)變化很小,檢測不靈敏.抑制柱(含高容量的H+陽離子交換樹脂)R-H+NaOHR-Na+H2O(電導(dǎo)小)R-H+NaBrR-Na+HBr(H+淌度大)M+為例(電導(dǎo)型檢測器)R-H+M+ClR-M+HCl抑制柱(含高容量的OH-陰離子交換樹脂)R-OH+HClR-Cl+H2O(電導(dǎo)小)R-OH+M+Cl-R-Cl+M+OH-第38頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15二、離子色譜裝置類型

suppressedapparatusofIC抑制型：抑制柱型、連續(xù)抑制型分離柱中離子交換樹脂的交換容量通常在0.01～0.05毫摩爾/克干樹脂。非抑制型:當(dāng)進一步降低分離柱中樹脂的交換容量(0.007～0.07毫摩爾/克干樹脂),使用低濃度、低電離度的有機弱酸及弱酸鹽作淋洗液，如苯甲酸、苯甲酸鹽等。檢測器可直接與分離柱相連，不需抑制柱。第39頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15離子色譜連續(xù)抑制裝置圖第40頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15離子色譜連續(xù)抑制原理圖第41頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15三、離子色譜的應(yīng)用

applicationofIC

陰離子分析:雙柱；薄殼型陰離子交換樹脂分離柱(3×250mm),流動相：0.003mol·L-1NaHCO3/0.0024mol·L-1Na2CO3，流量138mL/hr。七種陰離子在20分鐘內(nèi)基本上得到完全分離，各組分含量在3～50ppm。第42頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15六、排阻色譜色譜

size-exclusionchromatography

固定相：凝膠(具有一定大小孔隙分布)；

原理：按分子大小分離。小分子可以擴散到凝膠空隙，由其中通過，出峰最慢；中等分子只能通過部分凝膠空隙，中速通過；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶劑分子小，故在最后出峰。全部在死體積前出峰；可對相對分子質(zhì)量在100-10^5范圍內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離第43頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15七、親和色譜(AC)

Affinitychromatograph

原理：利用生物大分子和固定相表面存在的某種特異性親和力，進行選擇性分離。

先在載體表面鍵合上一種具有一般反應(yīng)性能的所謂間隔臂(環(huán)氧、聯(lián)胺等)，再連接上配基(酶、抗原等)，這種固載化的配基將只能和具有親和力特性吸附的生物大分子作用而被保留。改變淋洗液后洗脫。第44頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15第二章

液相色譜分析法一、液相色譜固定相stationaryphaseofHPLC二、液相色譜流動相mobilephaseofHPLC第三節(jié)

液相色譜的固定相與流動相highperformanceliquidchromatographstationaryphaseandmobilephaseofHPLC第45頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15一、液相色譜固定相

stationaryphasesofLC

1.液-液分配及離子對分離固定相（1）全多孔型擔(dān)體

由氧化硅、氧化鋁、硅藻土等制成的多孔球體；早期采用100μm的大顆粒，表面涂漬固定液，性能不佳已不多見；現(xiàn)采用10μm以下的小顆粒，化學(xué)鍵合制備柱填料；（2）表面多孔型擔(dān)體（薄殼型微珠擔(dān)體）30～40μm的玻璃微球，表面附著一層厚度為1～2μm的多孔硅膠。表面積小，柱容量底；第46頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15（3）化學(xué)鍵合固定相

化學(xué)鍵合固定相:目前應(yīng)用最廣、性能最佳的固定相；

a.硅氧碳鍵型：≡Si—O—C

b.硅氧硅碳鍵型：≡Si—O—Si—C

穩(wěn)定，耐水、耐光、耐有機溶劑，應(yīng)用最廣；

c.硅碳鍵型：≡Si—C

d.硅氮鍵型：≡Si—N第47頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15化學(xué)鍵合固定相的特點（1）傳質(zhì)快，表面無深凹陷(無液坑)，比一般液體固定相傳質(zhì)快；（2）壽命長，化學(xué)鍵合，無固定液流失，耐流動相沖擊；

耐水、耐光、耐有機溶劑，穩(wěn)定；

（4）選擇性好，可鍵合不同官能團，提高選擇性；（5）有利于梯度洗脫；

存在著雙重分離機制：(鍵合基團的覆蓋率決定分離機理)高覆蓋率：分配為主；低覆蓋率：吸附為主；

第48頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15

2.液-固吸附分離固定相

種類：硅膠、氧化鋁、分子篩、聚酰胺等；結(jié)構(gòu)類型：全多孔型和薄殼型；粒度：5～10μm；

第49頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/153.離子交換色譜分離固定相結(jié)構(gòu)類別：（1）薄殼型離子交換樹脂薄殼玻璃珠為擔(dān)體，表面涂約1%的離子交換樹脂；（2）離子交換鍵合固定相薄殼鍵合型；微粒硅膠鍵合型（鍵合離子交換基團）

樹脂類別：（1）陽離子交換樹脂（強酸性、弱酸性）（2）陰離子交換樹脂（強堿性、弱堿性）第50頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15

4.空間排阻分離固定相（1）軟質(zhì)凝膠葡聚糖凝膠、瓊脂凝膠等。多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；水為流動相。適用于常壓排阻分離。（2）半硬質(zhì)凝膠苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)共聚物，有機凝膠；非極性有機溶劑為流動相，不能用丙酮、乙醇等極性溶劑（3）硬質(zhì)凝膠多孔硅膠、多孔玻珠等；化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好、機械強度大，流動相性質(zhì)影響小，可在較高流速下使用。可控孔徑玻璃微球，具有恒定孔徑和窄粒度分布。第51頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15二、液相色譜的流動相

mobilephasesofLC

1.流動相特性

（1）液相色譜的流動相又稱為：淋洗液，洗脫劑。流動相組成改變，極性改變，可顯著改變組分分離狀況；（2）親水性固定液常采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定相的極性，稱為正相液液色譜法，極性柱也稱正相柱。（3）若流動相的極性大于固定液的極性，則稱為反相液液色譜，非極性柱也稱為反相柱。組分在兩種類型分離柱上的出峰順序相反。第52頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/152.流動相類別

按流動相組成分：單組分和多組分；按極性分：極性、弱極性、非極性；按使用方式分：固定組成淋洗和梯度淋洗。常用溶劑：己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、甲醇、水。采用二元或多元組合溶劑作為流動相可以靈活調(diào)節(jié)流動相的極性或增加選擇性，以改進分離或調(diào)整出峰時間。第53頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/153.流動相選擇

在選擇溶劑時，溶劑的極性是選擇的重要依據(jù)。采用正相液-液分配分離時：首先選擇中等極性溶劑，若組分的保留時間太短，降低溶劑極性，反之增加。也可在低極性溶劑中，逐漸增加其中的極性溶劑，使保留時間縮短。常用溶劑的極性順序：水(最大)>甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六環(huán)>四氫呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>異丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>環(huán)己烷>己烷>煤油(最小)第54頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/154.選擇流動相時應(yīng)注意的幾個問題（1）盡量使用高純度試劑作流動相，防止微量雜質(zhì)長期累積損壞色譜柱和使檢測器噪聲增加。（2）避免流動相與固定相發(fā)生作用而使柱效下降或損壞柱子。如使固定液溶解流失；酸性溶劑破壞氧化鋁固定相等。（3）試樣在流動相中應(yīng)有適宜的溶解度，防止產(chǎn)生沉淀并在柱中沉積。（4）流動相同時還應(yīng)滿足檢測器的要求。當(dāng)使用紫外檢測器時，流動相不應(yīng)有紫外吸收。第55頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15第二章

液相色譜分析法一、影響分離的因素factorsinfluencedseparation二、分離類型的選擇choiceofseparationtypes三、液相色譜的應(yīng)用applicationofHPLC四、液相制備色譜preparativeliquidchromatography第四節(jié)

影響分離的因素與操作條件的選擇highperformanceliquidchromatograph

factorsinfluencedseparationandchoiceofoperationcondition第56頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15一、影響分離的因素

factorsinfluencedseparation1.影響分離的因素與提高柱效的途徑

在高效液相色譜中,液體的擴散系數(shù)僅為氣體的萬分之一，則速率方程中的分子擴散項B/U較小，可以忽略不計，即：

H=A+Cu

故液相色譜H-u曲線與氣相色譜的形狀不同，如圖所示。第57頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15

液體的黏度比氣體大一百倍，密度為氣體的一千倍，故降低傳質(zhì)阻力是提高柱效主要途徑。由速率方程，降低固定相粒度可提高柱效。

液相色譜中，不可能通過增加柱溫來改善傳質(zhì)。恒溫改變淋洗液組成、極性是改善分離的最直接的因素。第58頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15圖示第59頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/15

2.流速

流速大于0.5cm/s時,H～u曲線是一段斜率不大的直線。降低流速，柱效提高不是很大。但在實際操作中，流量仍是一個調(diào)整分離度和出峰時間的重要可選擇參數(shù)。

3.固定相及分離柱

氣相色譜中的固定液原則上都可