儀器分析高效液相色譜2023/4/1922．高效液相色譜法與氣相色譜法

（l）氣相色譜法分析對(duì)象只限于分析氣體和沸點(diǎn)較低的化合物，它們僅占有機(jī)物總數(shù)的20％。對(duì)于占有機(jī)物總數(shù)近80％的那些高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、摩爾質(zhì)量大的物質(zhì)，目前主要采用高效液相色譜法進(jìn)行分離和分析。

(2)氣相色譜采用流動(dòng)相是惰性氣體，它對(duì)組分沒有親和力，即不產(chǎn)生相互作用力，僅起運(yùn)載作用。而高效液相色譜法中流動(dòng)相可選用不同極性的液體，選擇余地大，它對(duì)組分可產(chǎn)生一定親和力，并參與固定相對(duì)組分作用的劇烈競爭。因此，流動(dòng)相對(duì)分離起很大作用，相當(dāng)于增加了一個(gè)控制和改進(jìn)分離條件的參數(shù)，這為選擇最佳分離條件提供了極大方便。

(3)氣相色譜一般都在較高溫度下進(jìn)行的，而高效液相色譜法則經(jīng)?？稍谑覝貤l件下工作。P296從色譜分析的發(fā)展來看，HPLC比GC更為有用、更具發(fā)展前途2023/4/193總之，高效液相色譜法是吸取了氣相色譜與經(jīng)典液相色譜優(yōu)點(diǎn)，并用現(xiàn)代化手段加以改進(jìn)，因此得到迅猛的發(fā)展。目前高效液相色譜法已被廣泛應(yīng)用于分析對(duì)生物學(xué)和醫(yī)藥上有重大意義的大分子物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸、多糖類、植物色素、高聚物、染料及藥物等物質(zhì)的分離和分析。1、樣品不必氣化2、分離溫度低3、選擇性好4、樣品回收容易5、分離效果好塔板數(shù)達(dá)到104~105/m6、采用高壓輸液泵，高效微粒固定相和高靈敏度檢測(cè)器

7、儀器設(shè)備費(fèi)用昂貴，操作嚴(yán)格。3.HPLC的特點(diǎn)2023/4/194廣義地講，除柱色譜外，薄層色譜（液—固色譜）和紙色譜（液—液色譜）也屬于LC。狹義的LC指柱色譜。按分離機(jī)理，柱色譜法可分為液—固吸附色譜、液—液分配色譜、鍵合相色譜、離子色譜等。

§6.1HPLC的主要類型及選擇2023/4/195液—固吸附色譜法

液---固吸附色譜是以固體吸附劑作為固定相，吸附劑通常是些多孔的固體顆粒物質(zhì)（如硅膠、氧化鋁等），在它們的表面存在吸附中心。液固色譜實(shí)質(zhì)是根據(jù)物質(zhì)在固定相上的吸附作用不同來進(jìn)行分離的。1．分離原理當(dāng)流動(dòng)相通過固定相（吸附劑）時(shí)，吸附劑表面的活性中心就要吸附流動(dòng)相分子。同時(shí)，當(dāng)試樣分子（X）被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)，只要它們?cè)诠潭ㄏ嘤幸欢ǔ潭鹊谋Ａ艟鸵〈鷶?shù)目相當(dāng)?shù)囊驯晃降牧鲃?dòng)相溶劑，于是，在固定相表面發(fā)生競爭吸附:X+nSad=Xad+nS達(dá)平衡時(shí),有其中Kad為吸附平衡常數(shù)，值大表示組分在吸附劑上保留強(qiáng)，難于洗脫。Kad值小,則保留值弱，易于洗脫。試樣中各組分據(jù)此得以分離。2023/4/1962.固定相

液---固吸附色譜所用固定相多是一些吸附活性強(qiáng)弱不等的吸附劑，如硅膠、氧化鋁、聚酸膠等。由于硅膠的優(yōu)點(diǎn)較多，如線性容量較高，機(jī)械性能好，不溶脹，與大多數(shù)試樣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，因此，以硅膠用得最多。

3.流動(dòng)相

把吸附色譜中流動(dòng)相稱作洗脫劑。在吸附色譜中對(duì)極性大的試樣往往采用極性強(qiáng)的洗脫劑；對(duì)極性弱的試樣宜用極性弱的洗脫劑。洗脫劑的極性強(qiáng)弱可用溶劑強(qiáng)度參數(shù)（ε0）來衡量。ε0越大，表示洗脫劑的極性越強(qiáng)。2023/4/197在液---液色譜中，流動(dòng)相和固定相都是液體，它能適用于各種樣品類型的分離和分析，無論是極性的和非極性的，水溶性和油溶性的，離子型的和非離子型的化合物。1.分離原理

液液分配色譜的分離原理基本與液液萃取相同，都是根據(jù)物質(zhì)在兩種互不相溶的液體中溶解度的不同，具有不同的分配系數(shù)。所不同的是液液色譜的分配是在柱中進(jìn)行的，使這種分配平衡可反復(fù)多次進(jìn)行，造成各組分的差速遷移，提高了分離效率，從而能分離各種復(fù)雜組分。液---液分配色譜法2.固定相

為了更好解決固定液在載體上流失問題。產(chǎn)生了化學(xué)鍵合固定相。它是將各種不同有機(jī)基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)鍵合到載體表面的一種方法。它代替了固定液的機(jī)械涂漬，因此它的產(chǎn)生對(duì)液相色譜法迅速發(fā)展起著重大作用，可以認(rèn)為它的出現(xiàn)是液相色譜法的一個(gè)重大突破。最常用的強(qiáng)極性固定液β,β′---氧二丙睛，中等極性的聚乙二醇，非極性的角鯊?fù)榈取?023/4/1983．流動(dòng)相

在液液色譜中為了避免固定液的流失，對(duì)流動(dòng)相的一個(gè)基本要求是流動(dòng)相盡可能不與固定相互溶，而且流動(dòng)相與固定相的極性差別越顯著越好。根據(jù)所使用的流動(dòng)相和固定相的極性程度，將其分為正相分配色譜和反相分配色譜。如果采用流動(dòng)相的極性小于固定相的極性，稱為正相分配色譜，它適用于極性化合物的分離。其流出順序是極性小的先流出，極性大的后流出。如果采用流動(dòng)相的極性大于固定相的極性，稱為反相分配色譜，它適用于非極性化合物的分離，其流出順序與正相色譜恰好相反。2023/4/199正相色譜法反相色譜法1.極性固定相

聚乙二醇、氨基與腈基鍵合相2.相對(duì)非極性流動(dòng)相

正已烷、環(huán)已烷

3.極性調(diào)節(jié)劑

乙醇、四氫呋喃、三氯甲烷4.分離中等極性和極性較強(qiáng)化合物.

酚類、胺類、羰基類及氨基酸類

5.組分流出順序

極性小先洗出1.非極性固定相

C18（簡稱ODS）、C82.極性流動(dòng)相

水或緩沖液3.極性調(diào)節(jié)劑

甲醇、乙腈、四氫呋喃4.分離非極性和極性較弱化合物

占整個(gè)HPLC應(yīng)用的80%左右5.組分流出順序

極性大先洗出

液液分配色譜2023/4/1910化學(xué)鍵合相色譜法

采用化學(xué)鍵合相的液相色譜稱為化學(xué)鍵合相色譜法，簡稱鍵合相色譜。由于鍵合固定相非常穩(wěn)定，在使用中不易流失，適用于梯度淋洗，特別適用于分離容量因子k值范圍寬的樣品。由于鍵合到載體表面的官能團(tuán)可以是各種極性的，因此它適用于種類繁多樣品的分離。用來制備鍵合固定相的載體(基體），幾乎都用硅膠。鍵合相色譜的最大優(yōu)點(diǎn)是：通過改變流動(dòng)相的組成和種類，可有效地分離各種類型化合物（非極性、極性和離子型）。2023/4/1911鍵合在硅膠表面的非極性或弱極性基團(tuán)具有較強(qiáng)的疏水特性，當(dāng)用極性溶劑為流動(dòng)相來分離含有極性官能團(tuán)的有機(jī)化合物時(shí)：3.被分離物極性部分受到極性流動(dòng)相的作用（或流動(dòng)相極性減小時(shí)），這種疏溶劑斥力下降，會(huì)發(fā)生解締，并把溶質(zhì)分子釋放而被洗脫下來，促使它離開固定相。

顯然，鍵合固定相對(duì)每一種溶質(zhì)分子締合和解締能力的差異，決定了溶質(zhì)分子在色譜分離過程中的保留值。1、溶質(zhì)分子進(jìn)入極性流動(dòng)相后，即占據(jù)流動(dòng)相中相應(yīng)的空間，而排擠一部分溶劑分子；2、當(dāng)溶質(zhì)分子被流動(dòng)相推動(dòng)和固定相接觸時(shí)，溶質(zhì)分子的非極性部分(或非極性分子）會(huì)將非極性固定相上附著的溶劑膜排擠開，直接和非極性固定相上的烷基官能團(tuán)相結(jié)合形成締合物，構(gòu)成吸附層，保留在固定相中；2023/4/1912

2023/4/19136.1.4凝膠色譜法凝膠色譜又稱分子排阻色譜法主要用于較大分子的分離。與其他液相色譜方法原理不同，它不具有吸附、分配和離子交換作用機(jī)理，而是基于試樣分子的尺寸和形狀不同來實(shí)現(xiàn)分離的。尺寸排阻色譜被廣泛應(yīng)用于大分子的分級(jí)，即用來分析大分子物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的分布。它具有其他液相色譜所沒有的特點(diǎn)：（1）保留時(shí)間是分子尺寸的函數(shù)，有可能提供分子結(jié)構(gòu)的某些信息。(2)保留時(shí)間短，譜峰窄，易檢測(cè)，可采用靈敏度較低的檢測(cè)器（3）固定相與分子間作用力極弱，趨于零。由于柱子不能很強(qiáng)保留分子，因此柱壽命長。（4）不能分辨分子大小相近的化合物，相對(duì)分子質(zhì)量差別必須大于10％才能得以分離。2023/4/1914

以凝膠(gel)為固定相，它類似于分子篩，但凝膠的孔徑比分子篩要大得多。凝膠內(nèi)具有一定大小的孔穴，小分子量的化合物可以進(jìn)入孔中，滯留時(shí)間長；中等體積的分子部分滲透；大分子量的化合物不能進(jìn)入孔中，直接隨流動(dòng)相流出。樣品分子基本上按其分子大小，排阻先后由柱中流出。常用于分離高分子化合物，如組織提取物、多肽、蛋白質(zhì)、核酸等。分離原理

尺寸排阻色譜是按分子大小順序進(jìn)行分離的一種色譜方法。2023/4/1915親和色譜法

親和色譜是利用生物大分子和固定相表面存在某種特異性親和力，進(jìn)行選擇性分離的一種方法。它通常是在載體（無機(jī)或有機(jī)填料）表面先鍵合一種具有一般反應(yīng)性能的所謂間隔臂（如環(huán)氧、聯(lián)氨等）；隨后，再連接上配基（酶、抗原或激素等）。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相互作用而被保留，沒有這種作用的分子不被保留。2023/4/1916離子交換色譜法固定相:離子交換樹脂，常用苯乙烯與二乙烯交聯(lián)形成的聚合物骨架，在表面未端芳環(huán)上接上羧基、磺酸基陽離子交換樹脂在表面未端芳環(huán)上接上季胺基陰離子交換樹脂流動(dòng)相：電解質(zhì)溶液、有機(jī)弱酸或有機(jī)弱酸鹽溶液6.1.6離子交換色譜法ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋Ｃｌ－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－2023/4/1917離子交換色譜法分離原理

樹脂上可電離離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的離子及被測(cè)組分的離子進(jìn)行可逆交換而分離。應(yīng)用

離子交換色譜法主要用于分析陰，陽離子，凡是在溶劑中能夠電離的物質(zhì)通常都可以用離子交換色譜法來進(jìn)行分離。分析物質(zhì)有機(jī)酸、氨基酸、多肽及核酸。

離子交換色譜法分離機(jī)理2023/4/1918分離類型的選擇

1．根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量選擇

相對(duì)分子質(zhì)量十分低的樣品，其揮發(fā)性好，適用于氣相色譜。標(biāo)準(zhǔn)液相色譜類型（液一固、液一液、及離子交換色譜）最適合的相對(duì)分子質(zhì)量范圍是20O～2000。對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量大于2000的樣品，則用尺寸排阻法為最佳。

2．根據(jù)溶解度選擇

弄清樣品在水、異辛烷、苯、四氯化碳、異丙醇中的溶解度是很有用的。如果樣品可溶于水并屬于能離解物質(zhì)，以采用離子交換色譜為佳；如樣品可溶于烴類（如苯或異辛烷），則可采用液一固吸附色譜；如樣品溶解于四氯化碳，則多采用常規(guī)的分配和吸附色譜分離；如樣品既溶于水又溶于異丙醇時(shí)，常用水和異丙醇的混合液作液一液分配色譜的流動(dòng)相，以憎水性化合物作固定相。

3．根據(jù)分子結(jié)構(gòu)選擇

用紅外光譜法，可預(yù)先簡單地判斷樣品中存在什么官能團(tuán)。然后，確定采用什么方法合適。例如，酸、堿化合物用離子交換色譜；脂肪族或芳香族用液一液分配色譜、液一固吸附色譜；異構(gòu)體用液一固吸附色譜；同系物不同官能團(tuán)及強(qiáng)氫鍵的用液一液分配色譜。2023/4/1919色譜類型選擇2023/4/1920§6.2高效液相色譜儀基本構(gòu)成和工作過程

1.基本構(gòu)成高效液相色譜儀的結(jié)構(gòu)示意見，一般可分為5個(gè)主要部分：高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器和工作站（數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）。此外還配有輔助裝置：如梯度淋洗，自動(dòng)進(jìn)樣等。2.工作過程其工作過程如下：高壓輸液泵將儲(chǔ)液器中的流動(dòng)相以穩(wěn)定的流速（或壓力）輸送到分析系統(tǒng)，在色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入，流動(dòng)相將樣品依次帶入預(yù)柱、色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動(dòng)相流至檢測(cè)器，檢測(cè)器的信號(hào)送至工作站記錄、處理和保存，由此得到液相色譜圖。2023/4/1921高壓泵流動(dòng)相溶劑廢液色譜柱進(jìn)樣口檢測(cè)器2023/4/1922

1．高壓輸液系統(tǒng)

由于高效液相色譜所用固定相顆粒極細(xì)，因此對(duì)流動(dòng)相阻力很大，為使流動(dòng)相較快流動(dòng)，必須配備有高壓輸液系統(tǒng)。它是高效液相色譜儀最重要的部件，一般由儲(chǔ)液罐、高壓輸液泵、過濾器、梯度洗脫裝置等組成，其中高壓輸液泵是核心部件。6.2.2儀器基本結(jié)構(gòu)

貯液器材質(zhì)：玻璃、不銹鋼、氟塑料或特種塑料聚醚醚酮（PEEK）容積：0.5～2.0L

放置位置：高于泵體，保持一定的輸液靜壓差注意：密封、過濾2023/4/1923高壓輸液泵

要求：泵體材料能耐化學(xué)腐蝕；能在高壓（30～60MPa）下連續(xù)工作；輸出流量穩(wěn)定（±1%），無脈沖，重復(fù)性高（±0.5%），而且輸出流量范圍寬；適用于梯度洗脫。

類型：一般可分為恒壓泵和恒流泵兩大類恒流泵特點(diǎn)是在一定操作條件下，輸出流量保持恒定而與色譜柱引起阻力變化無關(guān)；恒壓泵是指能保持輸出壓力恒定，但其流量則隨色譜系統(tǒng)阻力而變化，故保留時(shí)間的重視性差。目前恒流泵正逐漸取代恒壓泵。2023/4/1924梯度洗脫裝置梯度洗脫裝置——類似于GC中的程序升溫。已成為現(xiàn)代高效液相色譜中部缺少的部分。作用是使保留值相差很大的多種組分在合理的時(shí)間內(nèi)全部洗脫并達(dá)到相互分離。所謂梯度洗脫，就是載液中含有兩種（或更多）不同極性的溶劑，在分離過程中按一定的程序連續(xù)改變載液中溶劑的配比和極性，通過載液中極性的變化來改變被分離組分的分離因素，以提高分離效果。它可以分為兩種：

低壓梯度（也叫外梯度）：在常壓下，預(yù)先按一定程序?qū)煞N或多種不同極性的溶劑混合后，再用一臺(tái)高壓泵輸入色譜柱。高壓梯度(或稱內(nèi)梯度系統(tǒng))：利用兩臺(tái)高壓輸液泵，將兩種不同極性的溶劑按設(shè)定的比例送入梯度混合室，混合后，進(jìn)入色譜柱。2023/4/1925梯度洗脫裝置低壓梯度高壓梯度通過改變流動(dòng)相的組成來調(diào)整組分的k值，改變分離因子α值，以達(dá)到最短時(shí)間內(nèi)得到最佳分離的目的。梯度洗脫2023/4/1926等度洗脫與梯度洗脫2023/4/1927梯度洗脫的特點(diǎn)改善分離,加快分析速度；改善峰形,減少拖尾;可能引起基線漂移分配比變化范圍寬的復(fù)雜樣品應(yīng)采取梯度洗脫方式分離2023/4/19282．進(jìn)樣系統(tǒng)

高效液相色譜柱比氣相色譜柱短得多（約5～30cm），所以柱外展寬（又稱柱外效應(yīng)）較突出。柱外展寬是指色譜柱外的因素所引起的峰展寬，主要包括進(jìn)樣系統(tǒng)、連接管道及檢測(cè)器中存在死體積。柱外展寬可分柱前和柱后展寬。進(jìn)樣系統(tǒng)是引起往前展寬的主要因素，因此高效液相色譜法中對(duì)進(jìn)樣技術(shù)要求較嚴(yán)。

液相色譜進(jìn)樣針：類似于氣相色譜進(jìn)樣針，只是其針頭為平頭，以免扎破六通閥管路。用于可變體積進(jìn)樣2023/4/1929六通閥進(jìn)樣器：用于固定體積進(jìn)樣2023/4/19303分離系統(tǒng)——色譜柱

色譜柱是液相色譜的心臟部件，它包括柱管與固定相兩部分。柱管材料有玻璃、不銹鋼、鋁、銅及內(nèi)襯光滑的聚合材料的其他金屬。玻璃管耐壓有限，故金屬管用得較多。一般色譜柱長5～30cm，內(nèi)徑為4～5mm，凝膠色譜柱內(nèi)徑3～12mm，制備往內(nèi)徑較大，可達(dá)25mm以上。一般在分離前備有一個(gè)前置柱，前置柱內(nèi)填充物和分離柱完全一樣，這樣可使淋洗溶劑由于經(jīng)過前置柱為其中的固定相飽和，使它在流過分離柱時(shí)不再洗脫其中固定相，保證分離技的性能不受影響。

2023/4/19314．檢測(cè)系統(tǒng)

在液相色譜中，有兩種基本類型的檢測(cè)器。一類是溶質(zhì)性檢測(cè)器，它僅對(duì)被分離組分的物理或化學(xué)特性有響應(yīng)，屬于這類檢測(cè)器的有紫外、熒光、電化學(xué)檢測(cè)器等。另一類是總體檢測(cè)器，它對(duì)試樣和洗脫液總的物理或化學(xué)性質(zhì)有響應(yīng)，屬于這類檢測(cè)器的有示差折光，電導(dǎo)檢測(cè)器等。1）紫外檢測(cè)器其檢測(cè)原理和UV-Vis方法一樣。只是此時(shí)所采用的吸收池為微量吸收池，通常其光程為2-10mm,體積約為1~10L。

HPLC分析中，約有80%的物質(zhì)可以在254nm或280nm處產(chǎn)生紫外吸收。因此該類檢測(cè)器應(yīng)用很廣。

在選擇測(cè)量波長時(shí)注意：溶劑必須能讓所選擇的光透過，即所選波長