液相色譜法課件

第三章高效液相色譜法

第一節(jié)概述高效液相色譜法是繼氣相色譜之后，70年代初期發(fā)展起來的一種以液體做流動相的新色譜技術(shù)。高效液相色譜是在氣相色譜和經(jīng)典色譜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?，F(xiàn)代液相色譜和經(jīng)典液相色譜沒有本質(zhì)的區(qū)別。不同點僅僅是現(xiàn)代液相色譜比經(jīng)典液相色譜有較高的效率和實現(xiàn)了自動化

操作。經(jīng)典的液相色譜法，流動相在常壓下輸送，所用的固定相柱效低，分析周期長。而現(xiàn)代液相色譜法引用了氣相色譜的理論，流動相改為高壓輸送（最高輸送壓力可達(dá)4.9

107Pa）;色譜柱是以特殊的方法用小粒徑的填料填充而成，從而使柱效大大高于經(jīng)典液相色譜（每米塔板數(shù)可達(dá)幾萬或幾十萬）；同時柱后連有高靈敏度的檢測器，可對流1第一節(jié)概述出物進(jìn)行連續(xù)檢測。因此，高效液相色譜具有分析速度快、分離效能高、自動化等特點。所以人們稱它為高壓、高速、高效或現(xiàn)代液相色譜法。二、液相色譜分離原理及分類和氣相色譜一樣，液相色譜分離系統(tǒng)也由兩相——固定相和流動相組成。液相色譜的固定相可以是吸附劑、化學(xué)鍵合固定相（或在惰性載體表面涂上一層液膜）、離子交換樹脂或多孔性凝膠；流動相是各種溶劑。被分離混合物由流動相液體推動進(jìn)入色譜柱。根據(jù)各組分在固定相及流動相中的吸附能力、分配系數(shù)、離子交換作用或分子尺寸大小的差異進(jìn)行分離。色譜分離的實質(zhì)是樣品分子（以下稱溶質(zhì)）與溶2第一節(jié)概述劑（即流動相或洗脫液）以及固定相分子間的作用，作用力的大小，決定色譜過程的保留行為。根據(jù)分離機(jī)制不同，液相色譜可分為：液固吸附色譜、液液分配色譜、化合鍵合色譜、離子交換色譜以及分子排阻色譜等類型。三、液相色譜與氣相色譜的比較液相色譜所用基本概念：保留值、塔板數(shù)、塔板高度、分離度、選擇性等與氣相色譜一致。液相色譜所用基本理論：塔板理論與速率方程也與氣相色譜基本一致。但由于在液相色譜中以液體代替氣相色譜中的氣體作為流動相，而液體和3第一節(jié)概述氣體的性質(zhì)不相同；此外，液相色譜所用的儀器設(shè)備和操作條件也與氣相色譜不同，所以，液相色譜與氣相色譜有一定差別，主要有以下幾方面：（1）應(yīng)用范圍不同氣相色譜僅能分析在操作溫度下能氣化而不分解的物質(zhì)。對高沸點化合物、非揮發(fā)性物質(zhì)、熱不穩(wěn)定化合物、離子型化合物及高聚物的分離、分析較為困難。致使其應(yīng)用受到一定程度的限制，據(jù)統(tǒng)計只有大約20%的有機(jī)物能用氣相色譜分析；而液相色譜則不受樣品揮發(fā)度和熱穩(wěn)定性的限制，它非常適合分子量較大、難氣化、不易揮發(fā)或?qū)崦舾械奈镔|(zhì)、離子型化合物及高聚物的分離分析，大約占有機(jī)物4第一節(jié)概述

的70~80%。

（2）液相色譜能完成難度較高的分離工作因為：①氣相色譜的流動相載氣是色譜惰性的，不參與分配平衡過程，與樣品分子無親和作用，樣品分子只與固定相相互作用。而在液相色譜中流動相液體也與固定相爭奪樣品分子，為提高選擇性增加了一個因素。也可選用不同比例的兩種或兩種以上的液體作流動相，增大分離的選擇性。②液相色譜固定相類型多，如離子交換色譜和排阻色譜。5第一節(jié)概述等，作為分析時選擇余地大；而氣相色譜并不可能的。③液相色譜通常在室溫下操作，較低的溫度，一般有利于色譜分離條件的選擇。（3）由于液體的擴(kuò)散性比氣體的小105倍，因此，溶質(zhì)在液相中的傳質(zhì)速率慢，柱外效應(yīng)就顯得特別重要；而在氣相色譜中，柱外區(qū)域擴(kuò)張可以忽略不計。（4）液相色譜中制備樣品簡單，回收樣品也比較容易，而且回收是定量的，適合于大量制備。但液相色譜尚缺乏通用的檢測器，儀器比較復(fù)雜，價格昂貴。在實際應(yīng)用中，這兩種色譜技術(shù)是互相補(bǔ)充的。6第二節(jié)高效液相色譜儀

高壓輸液系統(tǒng)由溶劑貯存器、高壓泵、梯度洗脫裝置和壓力表等組成。1.溶劑貯存器溶劑貯存器一般由玻璃、不銹鋼或氟塑料制成，容量為1到2L，用來貯存足夠數(shù)量、符合要求的流動相。2.高壓輸液泵高壓輸液泵是高效液相色譜儀中關(guān)鍵部件之一，其功能是將溶劑貯存器中的流動相以高壓形式連續(xù)不斷地送入液路系統(tǒng)，使樣品在色譜柱中完成分離過程。由于液相色譜儀所用色譜柱徑較細(xì)，所填固定相粒度很小，因此，對流動相的阻力較大，為了使流動相能較快地流過9第二節(jié)高效液相色譜儀色譜柱，就需要高壓泵注入流動相。對泵的要求：輸出壓力高、流量范圍大、流量恒定、無脈動，流量精度和重復(fù)性為0.5%左右。此外，還應(yīng)耐腐蝕，密封性好。高壓輸液泵，按其性質(zhì)可分為恒壓泵和恒流泵兩大類。恒流泵是能給出恒定流量的泵，其流量與流動相粘度和柱滲透無關(guān)。恒壓泵是保持輸出壓力恒定，而流量隨外界阻力變化而變化，如果系統(tǒng)阻力不發(fā)生變化，恒壓泵就能提供恒定的流量。10第二節(jié)高效液相色譜儀3.梯度洗脫裝置

梯度洗脫就是在分離過程中使兩種或兩種以上不同極性的溶劑按一定程序連續(xù)改變它們之間的比例，從而使流動相的強(qiáng)度、極性、pH值或離子強(qiáng)度相應(yīng)地變化，達(dá)到提高分離效果，縮短分析時間的目的。梯度洗脫裝置分為兩類：一類是外梯度裝置（又稱低壓梯度），流動相在常溫常壓下混合，用高壓泵壓至柱系統(tǒng)，僅需一臺泵即可。另一類是內(nèi)梯度裝置（又稱高壓梯度），將兩種溶劑分別用泵增壓后，按電器部件設(shè)置的程序，注入梯度混合室混11第二節(jié)高效液相色譜儀合，再輸至柱系統(tǒng)。

梯度洗脫的實質(zhì)是通過不斷地變化流動相的強(qiáng)度，來調(diào)整混合樣品中各組分的k值，使所有譜帶都以最佳平均k值通過色譜柱。它在液相色譜中所起的作用相當(dāng)于氣相色譜中的程序升溫，所不同的是，在梯度洗脫中溶質(zhì)k值的變化是通過溶質(zhì)的極性、pH值和離子強(qiáng)度來實現(xiàn)的，而不是借改變溫度（溫度程序）來達(dá)到。二、進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣口、注射器和進(jìn)樣閥等，它的作用是把分析試樣有效地送入色譜柱上進(jìn)行分離。12第二節(jié)高效液相色譜儀三、分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)包括色譜柱、恒溫器和連接管等部件。色譜柱一般用內(nèi)部拋光的不銹鋼制成。其內(nèi)徑為2~6mm，柱長為10~50cm，柱形多為直形，內(nèi)部充滿微粒固定相。柱溫一般為室溫或接近室溫。四、檢測器檢測器是液相色譜儀的關(guān)鍵部件之一。對檢測器的要求是：靈敏度高，重復(fù)性好、線性范圍寬、死體積小以及對溫度和流量的變化不敏感等。在液相色譜中，有兩種類型的檢測器，一類是溶質(zhì)性檢13第二節(jié)高效液相色譜儀測器，它僅對被分離組分的物理或物理化學(xué)特性有響應(yīng)。屬于此類檢測器的有紫外、熒光、電化學(xué)檢測器等；另一類是總體檢測器，它對試樣和洗脫液總的物理和化學(xué)性質(zhì)響應(yīng)。屬于此類檢測器有示差折光檢測器等。14第三節(jié)高效液相色譜的固定相

和流動相一、固定相高效液相色譜固定相以承受高壓能力來分類，可分為剛性固體和硬膠兩大類。剛性固體以二氧化硅為基質(zhì)，可承受7.0

108~1.0

109Pa的高壓，可制成直徑、形狀、孔隙度不同的顆粒。如果在二氧化硅表面鍵合各種官能團(tuán)，可擴(kuò)大應(yīng)用范圍，它是目前最廣泛使用的一種固定相。硬膠主要用于離子交換和尺寸排阻色譜中，它由聚苯乙烯與二乙烯苯基交聯(lián)而成?？沙惺軌毫ι舷逓?.5

108Pa。固定相按孔隙深度分類，可分為表面多孔型和全多孔型固定相15第三節(jié)高效液相色譜的固定相

和流動相兩類。1.表面多孔型固定相它的基體是實心玻璃球，在玻璃球外面覆蓋一層多孔活性材料，如硅膠、氧化硅、離子交換劑、分子篩、聚酰胺等。這類固定相的多孔層厚度小、孔淺，相對死體積小，出峰迅速、柱效亦高；顆粒較大，滲透性好，裝柱容易，梯度淋洗時能迅速達(dá)到平衡，較適合做常規(guī)分析。由于多孔層厚度薄，最大允許量受到限制。2.全多孔型固定相由直徑為10nm的硅膠微粒凝聚而成。這類固定相由于顆16第三節(jié)高效液相色譜的固定相

和流動相粒很細(xì)（5~10

m），孔仍然較淺，傳質(zhì)速率快，易實現(xiàn)高效、高速。特別適合復(fù)雜混合物分離及痕量分析。二、流動相由于高效液相色譜中流動相是液體，它對組分有親合力，并參與固定相對組分的競爭，因此，正確選擇流動相直接影響組分的分離度。對流動相溶劑的要求是：（1）溶劑對于待測樣品，必須具有合適的極性和良好的選擇性。（2）溶劑與檢測器匹配。對于紫外吸收檢測器，應(yīng)注意選用檢測器波長比溶劑的紫外截止波長要長。所謂溶劑17第三節(jié)高效液相色譜的固定相

和流動相的紫外截止波長指當(dāng)小于截止波長的輻射通過溶劑時，溶劑對此輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，此時溶劑被看作是光學(xué)不透明的，它嚴(yán)重干擾組分的吸收測量。對于折光率檢測器，要求選擇與組分折光率有較大差別的溶劑作流動相，以達(dá)到最高靈敏度。（3）高純度由于高效液相色譜靈敏度高，對流動相溶劑的純度也要求高。不純的溶劑會引起基線不穩(wěn)，或產(chǎn)生“偽峰”。18第三節(jié)高效液相色譜的固定相

和流動相（4）化學(xué)穩(wěn)定性好（5）低粘度（粘度適中）若使用高粘度溶劑，勢必增高壓力，不利于分離。常用的低粘度溶劑有丙酮、甲醇和乙腈等；但粘度過低的溶劑也不宜采用，例如戊烷和乙醚等，它們?nèi)菀自谏V柱或檢測器內(nèi)形成氣泡，影響分離。19第四節(jié)液—固色譜法液固色譜的固定相是固體吸附劑。吸附劑是一些多孔的固體顆粒物質(zhì)，位于其表面的原子、離子或分子的性質(zhì)是多少不同于在內(nèi)部的原子、離子或分子的性質(zhì)的。表層的鍵因缺乏覆蓋層結(jié)構(gòu)而受到擾動。因此，表層一般處于較高的能級，存在一些分散的具有表面活性的吸附中心

。因此，液固色譜法是根據(jù)各組分在固定相上的吸附能力的差異進(jìn)行分離，故也稱為液固吸附色譜。吸附劑吸附試樣的能力，主要取決于吸附劑的比表面積和理化性質(zhì)，試樣的組成和結(jié)構(gòu)以及洗脫液的性質(zhì)等。組分與吸附劑的性質(zhì)相似時，易被吸附，呈現(xiàn)高的保留值；當(dāng)組分分子結(jié)構(gòu)與吸附劑表面活性中心的剛性幾何結(jié)構(gòu)相適應(yīng)時，20第四節(jié)液—固色譜法易于吸附。從而使吸附色譜成為分離幾何異構(gòu)體的有效手段；不同的官能團(tuán)具有不同的吸附能，因此，吸附色譜可按族分離化合物。吸附色譜對同系物沒有選擇性（即對分子量的選擇性小），不能用該法分離分子量不同的化合物。一、液固色譜法固定相液固色譜法采用的固體吸附劑按其性質(zhì)可分為極性和非極性兩種類型。極性吸附劑包括硅膠、氧化鋁、氧化鎂、硅酸鎂、分子篩及聚酰胺等。非極性吸附劑最常見的是活性炭。極性吸附劑可進(jìn)一步分為酸性吸附劑和堿性吸附劑。酸性吸附劑包括硅膠和硅酸鎂等，堿性吸附劑有氧化鋁、氧化21第四節(jié)液—固色譜法鎂和聚酰胺等。酸性吸附劑適于分離堿，如脂肪胺和芳香胺。堿性吸附劑則適于分離酸性溶質(zhì)，如酚、羧和吡咯衍生物等。各種吸附劑中，最常用的吸附劑是硅膠，其次是氧化鋁。在現(xiàn)代液相色譜中，硅膠不僅作為液固吸附色譜固定相，還可作為液液分配色譜的載體和鍵合相色譜填料的基體。三、液-固吸附色譜流動相液相色譜的流動相必須符合下列要求：（1）能溶解樣品，但不能與樣品發(fā)生反應(yīng)。（2）與固定相不互溶，也不發(fā)生不可逆反應(yīng)。（3）粘度要盡可能小，這樣才能有較高的滲透性和柱效。22第四節(jié)液—固色譜法（4）應(yīng)與所用檢測器相匹配。例如利用紫外檢測器時，溶劑要不吸收紫外光。（5）容易精制、純化、毒性小，不易著火、價格盡量便宜等。在液-固色譜中，選擇流動相的基本原則是極性大的試樣用極性較強(qiáng)的流動相，極性小的則用低極性流動相。為了獲得合適的溶劑極性，常采用兩種、三種或更多種不同極性的溶劑混合起來使用，如果樣品組分的分配比k值范圍很廣則使用梯度洗脫。23第五節(jié)液液色譜法

液液色譜又稱液液分配色譜。在液液色譜中，一個液相作為流動相，而另一個液相則涂漬在很細(xì)惰性載體或硅膠上作為固定相。流動相與固定相應(yīng)互不相溶，兩者之間應(yīng)有一明顯的分界面。分配色譜過程與兩種互不相溶的液體在一個分液漏斗中進(jìn)行的溶劑萃取相類似。以氣液分配色譜法一樣，這種分配平衡的總結(jié)果導(dǎo)致各組分的差速遷移，從而實現(xiàn)分離。分配系數(shù)（K）或分配比（k）小的組分，保留值小，先流出柱。然而與氣相色譜法不同的是，流動相的種類對分配系數(shù)有較大的影響。24第五節(jié)液液色譜法一、固定相液液色譜的固定相由載體和固定液組成。常用的載體有下列幾類：（1）表面多孔型載體（薄殼型微珠載體），由直徑為30~40

m的實心玻璃球和厚度約為1~2m的多孔性外層所組成。（2）全多孔型載體，由硅膠、硅藻土等材料制成，直徑30~50m的多孔型顆粒。（3）全多孔型微粒載體，由nm級的硅膠微粒堆積而成，又稱堆積硅珠。這種載體粒度為5~10m。由于顆粒小，

25第五節(jié)液液色譜法所以柱效高，是目前使用最廣泛的一種載體。由于液相色譜中，流動相參與選擇作用，流動相極性的微小變化，都會使組分的保留值出現(xiàn)較大的差異。因此，液相色譜中，只需幾種不同極性的固定液即可。如，—氧二丙腈（ODPN），聚乙二醇（PEG），十八烷（ODS）和角鯊?fù)楣潭ㄒ旱取６?、流動相在液液色譜中，除一般要求外，還要求流動相對固定相的溶解度盡可能小，因此固定液和流動相的性質(zhì)往往處于兩個極端，例如當(dāng)選擇固定液是極性物質(zhì)時，所選用的流動相26第五節(jié)液液色譜法通常是極性很小的溶劑或非極性溶劑。以極性物質(zhì)作為固定相，非極性溶劑作流動相的液液色譜，稱為正相分配色譜，適合于分離極性化合物；反之，如選用非極性物質(zhì)為固定相，而極性溶劑為流動相的液液色譜稱為反相分配色譜，這種色譜方法適合于分離芳烴、稠環(huán)芳烴及烷烴等化合物。27第六節(jié)化學(xué)鍵合相色譜將固定液機(jī)械地涂漬在擔(dān)體上組成固定相。盡管選用與固定液不互溶的溶劑作流動相，但在色譜過程中固定液仍會有微量溶解。以及流動相經(jīng)過色譜柱的機(jī)械沖擊，固定相會不斷流失，即使將流動相預(yù)先用固定相液體飽和或在色譜柱前加一個前置柱，使流動相先通過前置柱，再進(jìn)入色譜柱，但仍難以完全避免固定液的流失。70年代初發(fā)展了一種新型的固定相—化學(xué)鍵合固定相。這種固定相是通過化學(xué)反應(yīng)把各種不同的有機(jī)基團(tuán)鍵合到硅膠（載體）表面的游離羥基上，代替機(jī)械涂漬的液體固定相。這不僅避免了液體固定相流失的困擾，還大大改善了固定相的功能，提高了分離的選擇性，化學(xué)鍵合色譜適用于分離幾28第六節(jié)化合鍵合色譜法乎所有類型的化合物。

根據(jù)鍵合相與流動相之間相對極性的強(qiáng)弱，可將鍵合相色譜分為極性鍵合相色譜和非極性鍵合相色譜。在極性鍵合相色譜中，由于流動相的極性比固定相極性要小，所以極性鍵合相色譜屬于正相色譜。弱極性鍵合相既可作為正相色譜，也可作為反相色譜。但通常所說的反相色譜系指非極性鍵合色譜。反相色譜在現(xiàn)代液相色譜中應(yīng)用最為廣泛。一、化學(xué)鍵合固定相法化學(xué)鍵合固定相一般都采用硅膠（薄殼型或全多孔微粒型）為基體。在鍵合反應(yīng)之前，要對硅膠進(jìn)行酸洗、中和、29第六節(jié)化合鍵合色譜法干燥活化等處理，然后再使硅膠表面上的硅羥基與各種有機(jī)物或有機(jī)硅化合物起反應(yīng)，制備化學(xué)鍵合固定相。鍵合相可分為四種鍵型：（1）硅酸酯型（=Si-O-C=）鍵合相將醇與硅膠表面的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)，在硅膠表面形成（=Si-O-C=）鍵合相。反應(yīng)生成單分子層鍵合相。一般用極性小的溶劑洗脫，分離極性化合物。（2）硅氮型（=Si-N=）鍵合相如果用SOCl2將硅膠表面的羥基先轉(zhuǎn)化成鹵素（氯化），再與各種有機(jī)胺反應(yīng)，可以得到各種不同極性基因的鍵合相。30第六節(jié)化合鍵合色譜法可用非極性或強(qiáng)極性的溶劑作為流動相。（3）硅碳型（=Si-C=）鍵合相將硅膠表面氯化后，使Si-Cl鍵轉(zhuǎn)化為Si-C鍵。在這類固定相中，有機(jī)基團(tuán)直接鍵合在硅膠表面上。（4）硅氧烷型（=Si-O-Si-C=）鍵合相

將硅膠與有機(jī)氯硅烷或烷氧基硅烷反應(yīng)制備。這類鍵合相具有相當(dāng)?shù)哪蜔嵝院突瘜W(xué)穩(wěn)定性，是目前應(yīng)用最為廣泛的鍵合相。31第六節(jié)化合鍵合色譜法二、反相鍵合相色譜法

在反相色譜中，一般采用非極性鍵合固定相，如硅膠-C18H37（簡稱ODS或C18）硅膠-苯基等，用強(qiáng)極性的溶劑為流動相，如甲醇/水，乙腈/水，水和無機(jī)鹽的緩沖液等。目前，對于反相色譜的保留機(jī)制還沒有一致的看法，大致有兩種觀點：一種認(rèn)為屬于分配色譜，另一種認(rèn)為屬于吸附色譜。分配色譜的作用機(jī)制是假設(shè)混合溶劑（水+有機(jī)溶劑）中極性弱的有機(jī)溶劑吸附于非極性烷基配合基表面，組分分子在流動相中與被非極性烷基配合基所吸附的液相中進(jìn)行分32第六節(jié)化合鍵合色譜法配。吸附色譜的作用機(jī)制是把非極性的烷基鍵合相，看作是在硅膠表面上覆蓋了一層鍵合的十八烷基的“分子毛”，這種“分子毛”有強(qiáng)的疏水特性。當(dāng)用水與有機(jī)溶劑所組成的極性溶劑為流動相來分離有機(jī)化合物時，一方面，非極性組分分子或組分分子的非極性部分，由于疏溶劑的作用，將會從水中被“擠”出來，與固定相上的疏水烷基之間產(chǎn)生締合作用。另一方面，被分離物的極性部分受到極性流動相的作用，使它離開固定相，減少保留值，此即解締過程。顯然，這兩種作用力之差，決定了分子在色譜中的保留行為。一般地，固定相的烷基配合基或分離分子中非極性部分33第六節(jié)化合鍵合色譜法的表面積越大，或者流動相表面張力及介電常數(shù)越大，則締合作用越強(qiáng)，分配比也越大，保留值越大。在反相鍵合相色譜中，極性大的組分先流出，極性小的組分后流出。三、正相鍵合色譜法

在正相色譜中，一般采用極性鍵合固定相，硅膠表面鍵合的是極性的有機(jī)基團(tuán)，鍵合相的名稱由鍵合上去的基團(tuán)而定。最常用的有氰基（-CN）、氨基（-NH2）、二醇基（DIOL）鍵合相。流動相一般用比鍵合相極性小的非極性或弱極性有機(jī)溶劑，如烴類溶劑，或其中加入一定量的極性34第六節(jié)化合鍵合色譜法溶劑（如氯仿、醇、乙腈等），以調(diào)節(jié)流動相的洗脫強(qiáng)度。通常用于分離極性化合物。一般認(rèn)為正相色譜的分離機(jī)制屬于分配色譜。組分的分配比K值，隨其極性的增加而增大，但隨流動相中極性調(diào)節(jié)劑的極性增大（或濃度增大）而降低。同時，極性鍵合相的極性越大，組分的保留值越大。該法主要用于分離異構(gòu)體，極性不同的化合物，特別是用來分離不同類型的化合物。35第六節(jié)化合鍵合色譜法四、離子性鍵合相色譜法當(dāng)以薄殼型或全多孔微粒型硅膠為基質(zhì)化學(xué)各種離子交換基團(tuán)如-SO3H,-CH2NH2,-COOH,-CH2N(CH3)Cl等時，形成了所謂的離子性鍵合色譜。其分離原理與離子交換色譜一樣，只是填料是一種新型的離子交換劑而已?；瘜W(xué)鍵合色譜具有下列優(yōu)點：（1）適用于分離幾乎所有類型的化合物。一方面通過控制化學(xué)鍵合反應(yīng)，可以把不同的有機(jī)基團(tuán)鍵合到硅膠表面上，從而大大提高了分離的選擇性；另一方面可以36第六節(jié)化合鍵合色譜法通過改變流動相的組成合乎種類來有效地分離非極性、極性和離子型化合物。（2）由于鍵合到載體上的基團(tuán)不易被剪切而流失，這不僅解決了由于固定液流失所帶來的困擾，還特別適合于梯度洗脫，為復(fù)雜體系的分離創(chuàng)造了條件。（3）鍵合固定相對不太強(qiáng)的酸及各種極性的溶劑都有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。（4）固定相柱效高，使用壽命長，分析重現(xiàn)性好。37第七節(jié)離子交換色譜法離子交換色譜以離子交換樹脂為固定相，樹脂上具有固定離子基團(tuán)及可交換的離子基團(tuán)。當(dāng)流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團(tuán)進(jìn)行可逆交換，根據(jù)組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。一、固定相離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式：一是常見的純離子交換樹脂；第二種是玻璃珠等硬芯子表面涂一層樹脂薄層構(gòu)成的表面層離子交換樹脂；第三種為大孔徑網(wǎng)絡(luò)型樹脂。38第七節(jié)離子交換色譜法典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯交聯(lián)共聚而成。其中，二乙烯苯起到交聯(lián)和加牢整個結(jié)構(gòu)的作用，其含量決定了樹脂交聯(lián)度的大小。交聯(lián)度一般控制在4~16%范圍內(nèi)，高度交聯(lián)的樹脂較硬而且脆，但選擇性較好。在基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上引入各種不同酸堿基團(tuán)作為可交換的離子基團(tuán)。

按結(jié)合的基團(tuán)不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與陽離子交換的基團(tuán)。陽離子交換樹脂又可分為強(qiáng)酸性和弱酸性樹脂。強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂所帶的基團(tuán)為-SO3-H+

，其中-SO3-和有機(jī)聚合物牢固結(jié)合形成固定部分，H+是可流動的能為其它陽離子所交換的離子。

39第七節(jié)離子交換色譜法陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團(tuán)。陰離子交換樹脂也可分為強(qiáng)堿性和弱堿性樹脂。二、流動相離子交換樹脂的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機(jī)溶劑如甲醇或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提高特殊的選擇性，并改善樣品的溶解度。40第八節(jié)排阻色譜法排阻色譜法也稱空間排阻色譜或凝膠滲透色譜法，是一種根據(jù)試樣分子的尺寸進(jìn)行分離的色譜技術(shù)。排阻色譜的色譜柱的填料是凝膠，它是一種表面惰性，含有許多不同尺寸的孔穴或立體網(wǎng)狀物質(zhì)。凝膠的孔穴僅允許直徑小于孔開度的組分分子進(jìn)入，這些孔對于流動相分子來說是相當(dāng)大的，以致流動相分子可以自由地擴(kuò)散出入。對不同大小的組分分子，可分別滲入到凝膠孔內(nèi)的不同深度，大個的組分分子可以滲入到凝膠的大孔內(nèi)，但進(jìn)不了小孔甚至于完全被排斥。小個的組分分子，大孔小孔都可以滲入，甚至進(jìn)入很深，一時不易洗脫出來。因此，大的組分分子在色譜柱中停留時間較短，很快被洗脫出來，它的洗脫體積很41第八節(jié)排阻色譜法小，小的組分分子在色譜柱中停留時間較長，洗脫體積較大，直到所有孔內(nèi)的最小分子到達(dá)柱出口，完成按分子大小而分離的洗脫過程。

尺寸排阻色譜被廣泛應(yīng)用于大分子的分級，即用來分析大分子物質(zhì)相對分子質(zhì)量的分布。排阻色譜的固定相一般可分為軟性、半剛性和剛性凝膠三類。所謂凝膠，指含有大量液體（一般是水）的柔軟而富有彈性的物質(zhì)，它是一種經(jīng)過交聯(lián)而具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多聚體。42第八節(jié)排阻色譜法（1）軟性凝膠如葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠都具有較小的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其微孔能吸入大量的溶劑，并能溶漲到它干體的許多倍。它們適用于水溶性作流動相，一般用于小分子質(zhì)量物質(zhì)的分析，不適宜在高效液相色譜中。（2）半剛性凝膠如高交聯(lián)度的聚苯乙烯。常以有機(jī)溶劑作流動相。（3）剛性凝膠如多孔硅膠、多孔玻璃等，它們既可用水溶性溶劑，又可用有機(jī)溶劑作流動相，可在較高壓強(qiáng)和較高流速下操作。43第九節(jié)色譜分離方法的選擇

要正確地選擇色譜分離方法，首先必須盡可能多的了解樣品的有關(guān)性質(zhì)，其次必須熟悉各種色譜方法的主要特點及其應(yīng)用范圍。選擇色譜分離方法的主要根據(jù)是樣品的相對分子質(zhì)量的大小，在水中和有機(jī)溶劑中的溶解度，極性和穩(wěn)定程度以及化學(xué)結(jié)構(gòu)等物理、化學(xué)性質(zhì)。一、相對分子質(zhì)量對于相對分子質(zhì)量較低（一般在200以下），揮發(fā)性比較好，加熱又不易分解的樣品，可以選擇氣相色譜法進(jìn)行分析。相對分子質(zhì)量在200~2000的化合物，可用液固吸附、液-液分配和離子交換色譜法。相對分子質(zhì)量高于2000，則44第九節(jié)色譜分離方法的選擇可用空間排阻色譜法。二、溶解度水溶性樣品最好用離子交換色譜法和液液分配色譜法；微溶于水，但在酸或堿存在下能很好電離的化合物，也可用離子交換色譜法；油溶性樣品或相對非極性的混合物，可用液-固色譜法。三、化學(xué)結(jié)構(gòu)若樣品中包含離子型或可離子化的化合物，或者能與離子型化合物相互作用的化合物（例如配位體及有機(jī)螯合劑），可首先考慮用離子交換色譜，但空間排阻和液液分配色譜也45第九節(jié)色譜分離方法的選擇都能順利地應(yīng)用于離子化合物；異構(gòu)體的分離可用液固色譜法；具有不同官能團(tuán)的化合物、同系物可用液液分配色譜法；對于高分子聚合物，可用空間排阻色譜法。46

習(xí)題精粹1.液相色譜中通用型的檢測器是()。A.紫外吸收檢測器

B.熱導(dǎo)池檢測器C.示差折光檢測器D.熒光檢測器2.在液相色譜中,常用作固定相,但又可以用作鍵合相基體的物質(zhì)是()A.分子篩B.氧化鋁C.活性碳D.硅膠3.液相色譜適宜的分析對象是…………….()A.低沸點小分子有機(jī)化合物B.高沸點大分子有機(jī)化合物C.所有有機(jī)化合物D.所有化合物4.HPLC與GC的比較,可忽略縱向擴(kuò)散項,這主要是因為()A.柱前壓力高;B.流速比GC的快;C.流動相黏度較小;D.柱溫低5.液相色譜定量分析法時,不要求混合物中每一個組分都出峰的是()A外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法;B內(nèi)標(biāo)法;C面積歸一化法;D外標(biāo)法Answers:1.C2.D3.B4.C5.ABD47習(xí)題精粹6在液相色譜中,為了給善分離的選擇性,下列措施()是有效的?A改變流動相種類;B改變固定相類型;C增加流速;D改變填料的粒度7在分配色譜法與化學(xué)鍵合相色譜法中,選擇不同類別的溶劑(分子間作用力不同),以改善分離度,主要()A提高分配系數(shù)比;B容量因子增大;C保留時間增長;D色譜柱柱效提高8分離結(jié)構(gòu)異構(gòu)體,在下述四種方法中最適當(dāng)?shù)倪x擇是()A吸附色譜;B反離子對色譜;C親和色譜;D空間排阻色譜9在液相色譜中,梯度洗脫適用于分離()A異構(gòu)體;B沸點相近,官能團(tuán)相同的化合物C沸點相差大的試樣;D極性變化范圍寬的試樣Answers:6.ABD7.A8.A9.D48習(xí)題精粹10吸附作用在下列哪種色譜方法中起主要作用()?A液-液色譜法;B液-固色譜法;C鍵合相色譜法;D離子交換法11