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關(guān)于液相色譜分析儀法2023/3/23第一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23一、液相色譜儀器
highperformanceliquidchromatograph
目前常見(jiàn)的HPLC儀生產(chǎn)廠家國(guó)外有Waters公司、Agilent公司(原HP公司)、島津公司等,國(guó)內(nèi)有大連依利特公司、上海分析儀器廠、北京分析儀器廠等。第二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23液相色譜儀(1)
highperformanceliquidchromatograph
第三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23液相色譜儀(2)第四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23液相色譜儀(3)第五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23液相色譜儀(4)第六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23二.概論:
㈠定義:以液體為流動(dòng)相的色譜法稱為液相色法。用常壓輸送流動(dòng)相的方法為經(jīng)典液相色譜法,這種色譜法的柱效能低、分離周長(zhǎng)。高效液相色譜法(highperformanceliquidchromatography,簡(jiǎn)稱HPLC)是在經(jīng)典液相色譜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種色譜方法。與經(jīng)典的液相色譜法相比,高效液相色譜法具有下列主要優(yōu)點(diǎn):第七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/231.應(yīng)用了顆粒極細(xì)(一般為10μm以下)規(guī)則均勻的固定相,柱效高,分離效率高;2.采用高壓輸液泵輸送流動(dòng)相,流速快,一般試樣的分析需數(shù)分鐘,復(fù)雜試樣分析在數(shù)十分鐘內(nèi)即可完成;3.廣泛使用了高靈敏檢測(cè)器,大大提高了靈敏度。目前,已發(fā)展了多種固定相,有多種不同的分離模式,使高效液相色譜法的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。第八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23㈡.色譜法分類
按兩相的物理狀態(tài)可分為:氣相色譜法(GC):適用于分離揮發(fā)性化合物。有機(jī)物質(zhì)中分子量小于400的采用氣相色譜法分析,此范圍的物質(zhì)約占有機(jī)物質(zhì)總數(shù)15%~20%.液相色譜法(LC):適用于分離低揮發(fā)性或非揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)。分子量為400~2000的有機(jī)物質(zhì)可采用液相色譜法分析,而分子量大于2000的則須用凝膠色譜法。第九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23按固定相性質(zhì)及外形分類柱色譜:固定相裝在柱管內(nèi)的色譜分析法紙色譜:固定相為濾紙的色譜分析法薄層色譜:固定相壓成或涂成薄膜的色譜分析法第十頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(三)HPLC的主要分離類型和原理:
高效液相色譜法按分離機(jī)理的不同主要分為四類:1.
液-固吸附色譜(liquid-solidadsorptionchromatography)固定相:固體吸附劑。如硅膠、氧化鋁等,較常使用的是5~10μm的硅膠吸附劑;流動(dòng)相:主要是非極性的烴類(如己烷、庚烷)并加入少量極性溶劑作緩和劑(如水、甲醇)?;驹恚航M分在固定相吸附劑表面對(duì)不同物質(zhì)吸附能力不同使混合物分離的;吸附力越強(qiáng),保留時(shí)間越長(zhǎng),反之,保留時(shí)間短,。適用于分離分子質(zhì)量中等(200~1000)的油溶性試樣或極性較小的植物色素等組分,大多數(shù)用于非離子型化合物,。常用于分離同分異構(gòu)體不適宜于分離強(qiáng)極性的離子型化和物和同系物。
缺點(diǎn):非線形等溫吸附常引起峰的拖尾(離子型化合物易產(chǎn)生拖尾);第十一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/232.液-液分配色譜
(liquid-liquidpartition
chromatography)
固定相與流動(dòng)相均為液體,流動(dòng)相與固定相之間應(yīng)互不相溶(極性不同,避免固定液流失),有一個(gè)明顯的分界面。當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱,溶質(zhì)在兩相間進(jìn)行分配。達(dá)到平衡時(shí),服從于下式:
K=式中,Cs—溶質(zhì)在固定相中濃度;Cm--溶質(zhì)在流動(dòng)相中的濃度;分離的順序取決于K值,在同一色譜條件下,樣品中K值大的組分保留值大;后流出色譜柱;K值小的組分則滯留時(shí)間短,先流出色譜柱?;旌衔镏懈鹘M分的分配系數(shù)相差越大,越容易分離,因此混合物中各組分的分配系數(shù)不同是色譜分離的前提。在HPLC中,固定相確定后,K主要受流動(dòng)相的性質(zhì)影響。實(shí)踐中主要靠調(diào)整流動(dòng)相的組成配比及pH值,以獲得組分間的分配系數(shù)差異及適宜的保留時(shí)間,達(dá)到分離的目的。
第十二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23基本原理:組分在固定相和流動(dòng)相上的分配;是根據(jù)被分離的組分在流動(dòng)相和固定相中溶解度不同而分離。分離過(guò)程是一個(gè)分配平衡過(guò)程。固定相:將特定的液態(tài)物質(zhì)涂于擔(dān)體表面,或化學(xué)鍵合于擔(dān)體表面而形成的
液液色譜法按固定相和流動(dòng)相的極性不同可分為正相色譜法(NPC)和反相色譜法(RPC);
流動(dòng)相的極性小于固定液的極性(正相
normalphase),反之,流動(dòng)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。第十三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23正相色譜法:由極性固定相(如氨基與腈基鍵合相)和非極性(或弱極性)流動(dòng)相(烷烴類如正已烷、環(huán)已烷)所組成的HPLC體系。其代表性的固定相是改性硅膠、氰基柱、氨基柱等,代表性的流動(dòng)相是正己烷。用于分離中等極性和極性較強(qiáng)的化合物(如酚類、胺類、羰基類及氨基酸類等)。吸附色譜也屬于正相色譜反相色譜法;由非極性固定相和極性流動(dòng)相所組成的HPLC體系,與正相HPLC體系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基鍵合硅膠(ODS柱、C18、C8),代表性的流動(dòng)相是甲醇-水和乙腈-水或水的緩沖液。是當(dāng)今液相色譜的最主要分離模式。適用于分離非極性和極性較弱的化合物。為控制樣品在分析過(guò)程的解離,常用緩沖液控制流動(dòng)相的pH值。但需要注意的是,C18和C8使用的pH值通常為2.5~7.5(2~8),太高的pH值會(huì)使硅膠溶解,太低的pH值會(huì)使鍵合的烷基脫落。
第十四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23液-液分配色譜固定相的液體往往容易溶解到流動(dòng)相中去,所以重現(xiàn)性很差,后來(lái)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一種新型固定相---化學(xué)鍵合固定相?;瘜W(xué)鍵合固定相:通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將固定液(各種不同基團(tuán))鍵合到硅膠(擔(dān)體)表面的游離羥基上。在HPLC整個(gè)應(yīng)用中占80%以上。鍵合固定相的載體主要是硅膠,根據(jù)在硅膠表面(具有--≡Si--OH基團(tuán))化學(xué)反應(yīng)不同可制成四種鍵合相:(1)硅氧碳型(≡Si—O—C=,硅膠與醇類發(fā)生酯化反應(yīng))。(2)硅碳型(≡Si—C=,硅膠與鹵代烷反應(yīng))。(3)硅氮型(≡Si—N=,硅膠與胺類反應(yīng))。(4)硅氧烷型(≡Si
—O—Si—C=,硅膠與有機(jī)硅烷反應(yīng))。穩(wěn)定,耐水、耐光、耐有機(jī)溶劑,應(yīng)用最廣第十五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23化學(xué)鍵合色譜與液液分配色譜一樣,也可分為正相和反相色譜。反相鍵合色譜采用非極性固定相,鍵合的基團(tuán)有C2、C4、C6、C8、C18、C22烷基和苯基。其中最常用的是C18,又稱ODS一十八烷基硅烷鍵合相。所用的流動(dòng)相為極性溶劑,以水為底溶劑,再加入有機(jī)溶劑,最常用的是甲醇-水、乙腈-水和四腈呋喃-水。正相鍵合色譜采用極性固定相,如氨基、腈基等極性基團(tuán);非極性或弱極性流動(dòng)相,一般為烴類溶劑,如己烷、庚烷等。第十六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(1)傳質(zhì)快,表面無(wú)深凹陷,比一般液體固定相傳質(zhì)快;(2)壽命長(zhǎng),化學(xué)鍵合,無(wú)固定液流失,耐流動(dòng)相沖擊;耐水、耐光、耐有機(jī)溶劑,穩(wěn)定;(3)選擇性好,可鍵合不同官能團(tuán),提高選擇性;(4)有利于梯度洗脫;化學(xué)鍵合固定相的特點(diǎn)第十七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23正相色譜法與反相色譜法比較表
正相色譜法反相色譜法固定相極性高~中中~低流動(dòng)相極性低~中中~高組分洗脫次序
極性小的先洗出極性大的先洗出從上表可看出,當(dāng)極性為中等時(shí)正相色譜法與反相色譜法沒(méi)有明顯的界線(如氨基鍵合固定相)第十八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/233.離子交換色譜
(ion-exchange
chromatography)固定相:陰離子離子交換樹(shù)脂或陽(yáng)離子離子交換樹(shù)脂;
流動(dòng)相:陰離子離子交換樹(shù)脂作固定相,采用酸性水溶液;陽(yáng)離子離子交換樹(shù)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(shí)間長(zhǎng);陽(yáng)離子交換:R—SO3H+M+=R—SO3M+H+陰離子交換:R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-
應(yīng)用:堿金屬、堿土金屬等離子混合物的分離;食品中添加劑和污染物的分離;生物大分子如氨基酸、核酸等。第十九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/234.體積排阻色譜
(size-exclusionchromatography)
凝膠(具有一定大小孔隙分布)
固定相:化學(xué)惰性的多孔性材料,如聚苯乙烯凝膠、親水凝膠、無(wú)機(jī)多孔材料,是有一定孔徑的多孔性填料。流動(dòng)相:在凝膠色譜中,流動(dòng)相的作用不是為了控制分離,而是為了溶解樣品或減小流動(dòng)相粘度。凝膠過(guò)濾色譜(gelfiltrationchromatography,GFC):以水或緩沖溶液作流動(dòng)相的凝膠色譜法。主要適合于水溶性高分子的分離。凝膠滲透色譜(gelpermeationchromatography,GPC):以有機(jī)溶劑作流動(dòng)相的凝膠色譜法。主要適合于脂溶性高分子的分離。如甲苯和四氫呋喃能很好地溶解合成高分子,所以GPC主要用于合成高分子的分子量(分布)的測(cè)定。
第二十頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23基本原理:按分子大小分離。小分子可以擴(kuò)散到凝膠空隙,由其中通過(guò),出峰最慢;中等分子只能通過(guò)部分凝膠空隙,中速通過(guò);而大分子被排斥在外,出峰最快;溶劑分子小,故在最后出峰。常用的流動(dòng)相為水、四腈呋喃等可對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量在2000以上范圍內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離,如多肽、蛋白質(zhì)、核酸等。第二十一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23分離類型選擇
choiceofseparationtypes第二十二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23基本概念和術(shù)語(yǔ):色譜峰(peak)——組分流經(jīng)檢測(cè)器時(shí)響應(yīng)的連續(xù)信號(hào)產(chǎn)生的曲線。流出曲線上的突起部分。正常色譜峰近似于對(duì)稱形正態(tài)分布曲線(高斯Gauss曲線)。不對(duì)稱色譜峰有兩種:前延峰(leadingpeak)和拖尾峰(tailingpeak)。前者少見(jiàn)色譜圖(chromatogram)——樣品流經(jīng)色譜柱和檢測(cè)器,所得到的信號(hào)-時(shí)間曲線,又稱色譜流出曲線(elutionprofile)。基線(baseline)——經(jīng)流動(dòng)相沖洗,柱與流動(dòng)相達(dá)到平衡后,檢測(cè)器測(cè)出一段時(shí)間的流出曲線。一般應(yīng)平行于時(shí)間軸。第二十三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23噪音(noise)——基線信號(hào)的波動(dòng)。通常因電源接觸不良或瞬時(shí)過(guò)載、檢測(cè)器不穩(wěn)定、流動(dòng)相含有氣泡或色譜柱被污染所致。漂移(drift)——基線隨時(shí)間的緩緩變化。主要由于操作條件如電壓、溫度、流動(dòng)相及流量的不穩(wěn)定所引起,柱內(nèi)的污染物或固定相不斷被洗脫下來(lái)也會(huì)產(chǎn)生漂移。拖尾因子(tailingfactor,T)—T=,用以衡量色譜峰的對(duì)稱性。也稱為對(duì)稱因子(symmetryfactor)或不對(duì)稱因子(asymmetryfactor)?!吨袊?guó)藥典》規(guī)定T應(yīng)為0.95~1.05。T<0.95為前延峰,T>1.05為拖尾峰。第二十四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23保留時(shí)間(retentiontime,tR)——從進(jìn)樣開(kāi)始到某個(gè)組分在柱后出現(xiàn)濃度極大值的時(shí)間。分配系數(shù)(distributioncoefficient,K)——在一定溫度下,化合物在兩相間達(dá)到分配平衡時(shí),在固定相與流動(dòng)相中的濃度之比。
K=
式中Cs、Cm分別是組分在固定相和流動(dòng)相中溶質(zhì)的濃度。第二十五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23分配系數(shù)與組分、流動(dòng)相和固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān),也與溫度、壓力有關(guān)。在不同的色譜分離機(jī)制中,K有不同的概念:吸附色譜法為吸附系數(shù);離子交換色譜法為選擇性系數(shù)(或稱交換系數(shù));凝膠色譜法為滲透參數(shù)。但一般情況可用分配系數(shù)來(lái)表示。理論塔板數(shù)(theoreticalplatenumberN)——用于定量表示色譜柱的分離效率(簡(jiǎn)稱柱效)。第二十六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23三.高效液相色譜法的特點(diǎn)
featureofHPLC
特點(diǎn):高壓、高效、高速高靈敏度流動(dòng)相選擇范圍廣。是高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定有機(jī)及生化試樣的高效分離分析方法。第二十七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23高壓——壓力可達(dá)150~420Kg/cm2。色譜柱每米降壓為75Kg/cm2以上。高速——流速為0.1~10.0ml/min。高效——可達(dá)5000塔板每米。在一根柱中同時(shí)分離成份可達(dá)100種。高靈敏度——紫外檢測(cè)器靈敏度可達(dá)0.01ng。同時(shí)消耗樣品少。流動(dòng)相選擇范圍廣-------大部分的有機(jī)溶劑以及水和有機(jī)溶劑的混合物均可用。第二十八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23四.HPLC的系統(tǒng)組成和工作原理:(一)系統(tǒng)組成:高效液相色譜儀由高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)五大部分組成。
1.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。
2.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。
3.分離系統(tǒng):包括色譜柱、恒溫器和連接管等部件。
4.檢測(cè)系統(tǒng):檢測(cè)器是液相色譜儀的關(guān)鍵部件之一。對(duì)檢測(cè)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(duì)溫度和流量的變化不敏感等。
5.記錄系統(tǒng);紀(jì)錄儀、積分儀、色譜工作站第二十九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(二)工作原理儲(chǔ)液器中的流動(dòng)相被高壓泵打入系統(tǒng),樣品溶液經(jīng)進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相,被流動(dòng)相載入色譜柱(固定相)內(nèi),由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數(shù),
在兩相中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的吸附-解吸的分配過(guò)程,各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別,
被分離成單個(gè)組分依次從柱內(nèi)流出,通過(guò)檢測(cè)器時(shí),樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到記錄儀,數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來(lái)。第三十頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23五.流程及主要部件
processandmainassemblyofHPLC1.工作流程:高壓泵將樣品由流動(dòng)相帶入色譜柱分離后,經(jīng)檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并放大,最后以圖譜的形式顯示在工作站熒屏上。第三十一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/232.主要部件(1)高壓輸液泵:有恒流泵和恒壓泵兩種。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),當(dāng)液體的流動(dòng)相高速通過(guò)時(shí),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(diǎn)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(動(dòng)畫)第三十二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23泵的使用和維護(hù)注意事項(xiàng)
①防止任何固體微粒進(jìn)入泵體
:過(guò)濾流動(dòng)相②流動(dòng)相不應(yīng)含有任何腐蝕性物質(zhì),含有緩沖液的流動(dòng)相不應(yīng)保留在泵內(nèi)過(guò)夜或更長(zhǎng)時(shí)間。否則由于溶液的靜置,可能析出鹽的微細(xì)晶體,損壞密封環(huán)和柱塞等③泵工作時(shí)要留心防止溶劑瓶?jī)?nèi)的流動(dòng)相被用完,否則空泵運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)磨損柱塞、缸體或密封環(huán),最終產(chǎn)生漏液。④輸液泵的工作壓力決不要超過(guò)規(guī)定的最高壓力,否則會(huì)使高壓密封環(huán)變形,產(chǎn)生漏液。⑤流動(dòng)相必須先脫氣,以免在泵內(nèi)產(chǎn)生氣泡,影響流量的穩(wěn)定性第三十三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(2)梯度淋洗裝置梯度洗脫就是在分離過(guò)程中使用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(dòng)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(shí)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)。一類是內(nèi)梯度裝置(又稱高壓梯度)。相當(dāng)于氣相色譜中的程序升溫。第三十四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23內(nèi)梯度(高壓):
利用兩臺(tái)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(jìn)入色譜柱。外梯度(低壓):一臺(tái)高壓泵,通過(guò)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。第三十五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23梯度洗脫裝置是通過(guò)兩個(gè)輸液泵流速的變化,改變流動(dòng)相的洗脫能力,其作用與氣相色譜的程序升溫類似。ABABCC第三十六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(3)進(jìn)樣裝置流路中為高壓力工作狀態(tài)。包括進(jìn)樣口、注射器和進(jìn)樣閥等,其作用是將試樣有效地送入色譜柱上進(jìn)行分離。通常使用耐高壓的六通閥進(jìn)樣裝置和自動(dòng)進(jìn)樣器,其結(jié)構(gòu)如圖所示:
第三十七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23六通閥使用和維護(hù)注意事項(xiàng):①樣品溶液進(jìn)樣前必須用0.45μm濾膜過(guò)濾,以減少微粒對(duì)進(jìn)樣閥的磨損。②轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯時(shí)不能太慢,更不能停留在中間位置,否則流動(dòng)相受阻,使泵內(nèi)壓力劇增,甚至超過(guò)泵的最大壓力;再轉(zhuǎn)到進(jìn)樣位時(shí),過(guò)高的壓力將使柱頭損壞。③為防止緩沖鹽和樣品殘留在進(jìn)樣閥中,每次分析結(jié)束后應(yīng)沖洗進(jìn)樣閥。
第三十八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(4)高效分離柱色譜柱是實(shí)現(xiàn)分離的核心部件,要求柱效高、柱容量大和性能穩(wěn)定。柱性能與柱結(jié)構(gòu)、填料特性、填充質(zhì)量和使用條件有關(guān)。
1.構(gòu)造:色譜柱由柱管、壓帽、卡套(密封環(huán))、篩板(濾片)、接頭、螺絲等組成。柱體為直型不銹鋼管,內(nèi)徑1~6mm,柱長(zhǎng)5~40cm。發(fā)展趨勢(shì)是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。
2.分類:色譜柱按用途可分為分析型和制備型兩類
①常規(guī)分析柱(常量柱),內(nèi)徑常用4.6mm,柱長(zhǎng)15或25cm;②毛細(xì)管柱(又稱微柱,內(nèi)徑0.2~0.5mm;③實(shí)驗(yàn)室制備柱,內(nèi)徑20~40mm,柱長(zhǎng)10~30cm第三十九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23柱的使用和維護(hù)注意事項(xiàng)
1.避免壓力和溫度的急劇變化及任何機(jī)械動(dòng)
2.應(yīng)逐漸改變?nèi)軇┑慕M成,3.色譜柱不能反沖,只有生產(chǎn)者指明該柱可以反沖時(shí),才可以反沖,除去留在柱頭的雜質(zhì)。4.選擇適宜的流動(dòng)相(尤其是pH),以避免固定相被破壞。太高的pH值會(huì)使硅膠溶解,太低的pH值會(huì)使鍵合的烷基脫落
5.避免將基質(zhì)復(fù)雜的樣品尤其是生物樣品直接注入柱內(nèi)
6.經(jīng)常用強(qiáng)溶劑沖洗色譜柱,清除保留在柱內(nèi)的雜質(zhì)
7.保存色譜柱時(shí)應(yīng)將柱內(nèi)充滿乙腈或甲醇,絕對(duì)禁止將緩沖溶液留在柱內(nèi)靜置過(guò)夜或更長(zhǎng)時(shí)間。
通常色譜柱壽命在正確使用時(shí)可達(dá)2年以上。以硅膠為基質(zhì)的填料如C18柱,只能在pH2~9范圍內(nèi)使用。第四十頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23(5)液相色譜檢測(cè)器它是色譜儀的的“眼睛”,是測(cè)量色譜柱流出組分濃度變化的裝置。分為兩類;1.通用型檢測(cè)器,它是連續(xù)測(cè)定柱后流出液(流動(dòng)相加溶質(zhì))總的物理性質(zhì)的變化,如示差折光檢測(cè)器和電導(dǎo)檢測(cè)器;近年來(lái)出現(xiàn)了新興的通用型檢測(cè)器----蒸發(fā)散射光檢測(cè)器。適合于無(wú)紫外吸收、無(wú)電活性和不發(fā)熒光的樣品的檢測(cè)。2.選擇性檢測(cè)器(溶質(zhì)性檢測(cè)器),它是測(cè)定流出液中溶質(zhì)(待測(cè)組分)的物理性質(zhì)的變化,對(duì)流動(dòng)相無(wú)信號(hào),如紫外檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器。目前最常用的主要有紫外--可見(jiàn)光光度檢測(cè)器,熒光光度檢測(cè)器和示差折光檢測(cè)器。第四十一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23檢測(cè)器的性能指標(biāo):1)噪音和漂移:在儀器穩(wěn)定之后,記錄基線1小時(shí),基線帶寬為噪音,基線在1小時(shí)內(nèi)的變化為漂移。
2)靈敏度(sensitivity):表示一定量的樣品物質(zhì)通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所給出的信號(hào)大小。3)檢測(cè)限(detectionlimit)
:指恰好產(chǎn)生可辨別的信號(hào)(通常用2倍或3倍噪音表示)時(shí)進(jìn)入檢測(cè)器的某組分的量。檢測(cè)限是檢測(cè)器的一個(gè)主要性能指標(biāo),其數(shù)值越小,檢測(cè)器性能越好4)線性范圍(linearrange):指檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)與組分量成直線關(guān)系的范圍,即在固定靈敏度下,最大與最小進(jìn)樣量(濃度型檢測(cè)器為組分在流動(dòng)相中的濃度)之比。。5)池體積:除制備色譜外,大多數(shù)HPLC檢測(cè)器的池體積都小于10μl。
第四十二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23a.紫外-可見(jiàn)光檢測(cè)器是應(yīng)用最廣的一種選擇性檢測(cè)器,對(duì)大部分有機(jī)化合物有響應(yīng)。作用原理:是待測(cè)組分對(duì)特定波長(zhǎng)的紫外或可見(jiàn)光有選擇性吸收,適合于紫外或可見(jiàn)光區(qū)有吸收的物質(zhì)的測(cè)定。檢測(cè)器輸出信號(hào)的大小即吸光度與待測(cè)組分的濃度之間服從郎伯-比爾定律。按波長(zhǎng)可分為固定波長(zhǎng)和可變波長(zhǎng)兩類。固定波長(zhǎng)中用的最多的是UV-254,其次是UV-280,采用低壓汞燈為光源,可檢測(cè)許多有機(jī)化合物。可變波長(zhǎng)檢測(cè)器多采用氘燈或鎢燈為光源,提供200~800nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的紫外、可見(jiàn)光,可按樣品的吸收特征任意選擇工作波長(zhǎng)。其靈敏度小于固定波長(zhǎng)檢測(cè)器第四十三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23
紫外檢測(cè)器的特點(diǎn):
①靈敏度高(10-9g);②線性范圍寬(105);③流通池很?。?mm×10mm容積5--8μL)④對(duì)流動(dòng)相的流速和溫度變化不敏感;⑤波長(zhǎng)可選,易于操作;⑥可用于梯度洗脫。
第四十四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23b.光電二極管陣列檢測(cè)器紫外檢測(cè)器的重要進(jìn)展;光電二極管陣列檢測(cè)器:1024個(gè)二極管陣列,各檢測(cè)特定波長(zhǎng),計(jì)算機(jī)快速處理,三維立體譜圖,如圖所示。第四十五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23第四十六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23光電二極管陣列檢測(cè)器第四十七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23c.示差折光檢測(cè)器
(differentialrefractiveindexdetector)除紫外檢測(cè)器之外應(yīng)用最多的檢測(cè)器;可連續(xù)檢測(cè)參比池和樣品池中流動(dòng)相之間的折光指數(shù)差值。差值與濃度呈正比;通用型檢測(cè)器(每種物質(zhì)具有不同的折光指數(shù));靈敏度低、對(duì)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;第四十八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23示差折光檢測(cè)器第四十九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23d.熒光檢測(cè)器(fluorescencedetector)高靈敏度(10-11g)、高選擇性;線性范圍不如UV檢測(cè)器,僅為103。適合于有л-л共軛體系的大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜并能產(chǎn)生強(qiáng)熒光的化合物。對(duì)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)。其結(jié)構(gòu)和原理與一般的熒光光度儀基本相似,不同處在于其樣品池是一種體積極小和無(wú)液體擾動(dòng)的在線樣品池。第五十頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23六.固定相和流動(dòng)相㈠固定相: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兩類。⒈
表面多孔型固定相(薄殼型填料)
它的基體是實(shí)心玻璃球,在球外面覆蓋一層多孔活性材料,如硅膠、氧化硅、氧化鋁等。這類固定相出峰迅速、柱效亦高;顆粒較大,滲透性好,梯度淋洗時(shí)能迅速達(dá)到平衡,較適合做常規(guī)分析。第五十一頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23⒉全多孔型固定相
由直徑為3~10nm的全孔硅膠、氧化鋁、硅藻土微粒凝聚而成。這類固定相由于顆粒很細(xì)(5~10um),傳質(zhì)速率快,特點(diǎn)是柱效高,分離能力強(qiáng),易實(shí)現(xiàn)高效、高速。特別適合復(fù)雜混合物分離及痕量分析。
⒊化學(xué)鍵和相固定相它是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型固定相,是用化學(xué)反應(yīng)的方法通過(guò)化學(xué)鍵把有機(jī)分子結(jié)合到載體表面。如烷基(C18、C8)、氨基、氰基等。第五十二頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23㈡流動(dòng)相
由于高效液相色譜中流動(dòng)相是液體,它對(duì)組分有親合力,并參與固定相對(duì)組分的競(jìng)爭(zhēng),因此,正確選擇流動(dòng)相直接影響組分的分離度。液相色譜的流動(dòng)相又稱為:淋洗液,洗脫劑。⒈對(duì)流動(dòng)相溶劑的基本要求是:(1)溶劑對(duì)于待測(cè)樣品,必須具有合適的極性和良好的選擇性。(2)溶劑與檢測(cè)器匹配。(3)高純度:有機(jī)溶劑一般為色譜純?cè)噭?,水為高純水。?)化學(xué)穩(wěn)定性好(5)低粘度溶劑,如甲醇、乙腈等。(6)配好的流動(dòng)相必須超濾(0.45um)
(7)使用前還需脫氣(真空、通N2、超聲波)
第五十三頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/232.流動(dòng)相類別按流動(dòng)相組成分:?jiǎn)谓M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、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、水。若采用二元或多元組合溶劑作為流動(dòng)相可以靈活調(diào)節(jié)流動(dòng)相的極性或增加選擇性,以改進(jìn)分離或調(diào)整出峰時(shí)間。第五十四頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/233.流動(dòng)相選擇在選擇溶劑時(shí),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(shí):首先選擇中等極性溶劑,若組分的保留時(shí)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(shí)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)第五十五頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23七.最常用的色譜定性定量分析方法
㈠
定性分析在色譜分析中最常用的簡(jiǎn)便可靠的定性方法是用已知物(標(biāo)準(zhǔn)樣)定性法(即保留時(shí)間定性法)。這個(gè)方法的依據(jù)是:在一定的固定相和一定的操作條件下(如柱長(zhǎng)、柱填料、流速),任何物質(zhì)都有確定的保留值(保留時(shí)間)。測(cè)定時(shí)只要在相同的操作條件下,分別進(jìn)樣,測(cè)定已知物和未知組分的保留值。如果保留值相同,可認(rèn)為是同一化合物。
第五十六頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23㈡
定量方法:
⒈歸一化法:指將所有出峰組分的含量之和按100%計(jì)算的定量方法。如果樣品中所有組分都能流出并有響應(yīng)信號(hào)可用此法。
歸一化法的優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確,不必準(zhǔn)確稱量和進(jìn)樣操作條件對(duì)結(jié)果影響較小。此法不適用于痕量分析。第五十七頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/232.內(nèi)標(biāo)法:⑴內(nèi)標(biāo)物要滿足以下要求:a.試樣中不含有該物質(zhì);b.與被測(cè)組分性質(zhì)比較接近;c.不與試樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng);d.出峰位置應(yīng)位于被測(cè)組分附近,且無(wú)組分峰影響。第五十八頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/23⑵內(nèi)標(biāo)法特點(diǎn)(a)內(nèi)標(biāo)法的準(zhǔn)確性較高,操作條件和進(jìn)樣量的稍許變動(dòng)對(duì)定量結(jié)果的影響不大。(b)每個(gè)試樣的分析,都要進(jìn)行兩次稱量,不適合大批量試樣的快速分析。第五十九頁(yè),共六十六頁(yè),編輯于2023年,星期二2023/3/233.外標(biāo)法:以與待測(cè)組分同質(zhì)的物質(zhì)作為參比物(標(biāo)準(zhǔn)物),根據(jù)樣品量和標(biāo)準(zhǔn)物的量,以及待測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)物的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行定量的方法。外標(biāo)法又稱標(biāo)準(zhǔn)曲線法和單點(diǎn)校正法等。⑴
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