HPLCfinal高效液相色谱分析.pptx
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1、 高高效效液液相相色色谱谱是是在在气气相相色色谱谱和和经经典典色色谱谱的的基基础础上上发发展展起起来来的的。现现代代液液相相色色谱谱和和经经典典液相色谱没有本质的区别。液相色谱没有本质的区别。不不同同点点仅仅是是现现代代液液相相色色谱谱比比经经典典液液相相色色谱谱有较高的有较高的效率效率 和实现了和实现了自动化自动化 操作。操作。高高效效液液相相色色谱谱法法是是继继气气相相色色谱谱之之后后,0年年代代初初期发展起来的一种以期发展起来的一种以液体液体做流动相的新色谱技术。做流动相的新色谱技术。一、概述一、概述HPLC的特点的特点 特点:高压、高速、高效、高灵敏度特点:高压、高速、高效、高灵敏度
2、高沸点、热不稳定的有机及生化试样的高效分离分高沸点、热不稳定的有机及生化试样的高效分离分析方法。析方法。二、高效液相色谱法的特点二、高效液相色谱法的特点影响色谱峰扩展及色谱分离的因素影响色谱峰扩展及色谱分离的因素 高高效效液液相相色色谱谱法法的的基基本本概概念念及及理理论论基基础础,如如保保留留值值、分分配配系系数数、分分配配比比、分分离离度度、塔塔板板理理论论、速速率率理理论论等等与与气气相相色色谱谱法法是是一一致致的的。而两者的而两者的主要区别可归结于流动相的不同主要区别可归结于流动相的不同。高高效效液液相相色色谱谱的的流流动动相相为为液液体体,而而气气相相色谱的流动相为色谱的流动相为气体
3、气体。液液体体的的扩扩散散系系数数只只有有气气体体的的万万分分之之一一至至十十万万分分之之一一;液液体体的的粘粘度度比比气气体体大大一一百百倍倍,而而密密度度为为气气体体的的一一千千倍倍。这这些些差别将对色谱过程产生影响。差别将对色谱过程产生影响。参数参数气体气体液体液体扩散系扩散系Dm/cm2s-1密度密度/gcm-3粘度粘度/g(cms)-110-110-310-410-5110-21.涡流扩散项涡流扩散项He与气相色谱相同。与气相色谱相同。2.纵向(分子)扩散项纵向(分子)扩散项 Hd式中:式中:Cd为一常数;为一常数;Dm为分子在流动相中的扩散系数。为分子在流动相中的扩散系数。高效液相
4、色谱中的速率方程式高效液相色谱中的速率方程式 由由于于分分子子在在液液体体中中的的扩扩散散系系数数比比气气体体中中小小45个个数数量量级级,因因此此在在液液相相色色谱谱中中,当当流流动动相相的的线线速速度度大大于于0.5 cm/s时时,纵纵向向扩扩散散项项对对色色谱谱峰峰的的扩扩展展的的影影响响可可以以忽忽略略。而而气气相相色色谱谱中中这这一项却是重要的。一项却是重要的。3.3.传质阻力项传质阻力项(1 1)固定相传质阻力)固定相传质阻力:发生在液发生在液-液分配色谱中。液分配色谱中。式中:式中:Cs是与容量因子有关的常数;是与容量因子有关的常数;Ds是试样分子在固定液内的扩散系数;是试样分子
5、在固定液内的扩散系数;df是固定液膜的厚度。是固定液膜的厚度。固定相传质:固定相传质:试样分子从流动相进入到固定液内试样分子从流动相进入到固定液内进行质量交换的传质过程进行质量交换的传质过程(2 2)流动相传质阻力)流动相传质阻力a.流动的流动项中的传质阻力项流动的流动项中的传质阻力项 Hm式式中中:Cm是是一一个个与与容容量量因因子子有有关关的的常常数数,其其值值取取决决于于柱柱直直径径、形形状状和和填填充充的的填填料料结结构构。当当柱柱填填料料规规则则排排列列并并紧紧密密填充时,填充时,Cm降低。降低。dp为固定相粒度;为固定相粒度;Dm是试样分子在流动相中的扩散系数是试样分子在流动相中的
6、扩散系数。b.滞留的流动项中的传质阻力项滞留的流动项中的传质阻力项 Hsm式中式中Csm是一与颗粒微孔中被流动相所占据部分的分数及容是一与颗粒微孔中被流动相所占据部分的分数及容量因子有关的常数。量因子有关的常数。高效液相色谱中的速率方程式为:高效液相色谱中的速率方程式为:简写为:简写为:与与气气相相色色谱谱的的速速率率方方程程式式一一致致,其其主主要要区区别别在在于于纵纵向向(分分子子)扩扩散散项项可可以以忽忽略略不不计计,影影响响柱柱效的主要因素是效的主要因素是传质项传质项。GC的的H-u曲曲线线是是一一条条抛抛物物线线,有有一一个个最最低低点点(最最佳佳流流速速);HPLC的的H-u曲曲线
7、线是是一一条条斜斜率率不不大大的的直直线线,这这表表示示分分子子扩扩散散项项对对H基基本本上上没没有有影影响响,这这也也说说明明HPLC分分离离可可以以在在高高的的流流动动相相流速下而不至于使柱效损失太多,从而可以实现快速分离。流速下而不至于使柱效损失太多,从而可以实现快速分离。在在高高效效液液相相色色谱谱中中,液液体体的的扩扩散散系系数数仅仅为为气气体体的的万万分分之之一一,则速率方程中的分子扩散项则速率方程中的分子扩散项B/u较小,可以忽略不计,即:较小,可以忽略不计,即:H=A+C u 故液相色谱故液相色谱H-u曲线与气相色谱的形状不同。曲线与气相色谱的形状不同。液液体体的的粘粘度度比比
8、气气体体大大一一百百倍倍,密密度度为为气气体体的的一一千千倍倍,故故降降低低传质阻力是提高柱效主要途径。传质阻力是提高柱效主要途径。讨论讨论影响分离的因素与提高柱效的途径影响分离的因素与提高柱效的途径 由速率方程,降低固定相粒度可提高柱效。由速率方程,降低固定相粒度可提高柱效。液相色谱中,不可能通过增加柱温来改善传质。液相色谱中,不可能通过增加柱温来改善传质。改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。1.固定相粒度固定相粒度2.2.流速流速 流流速速大大于于0.5 cm/s时时,Hu曲曲线线是是一一段段斜斜率率不不大大的的直直线线。降降低低流流
9、速速,柱柱效效提提高高不不是很大是很大。3.3.固定相及分离柱固定相及分离柱 气相色谱中的固定液原则上都可以用于液相色谱,其选气相色谱中的固定液原则上都可以用于液相色谱,其选用原则与气相色谱一样。用原则与气相色谱一样。但在高效液相色谱中,分离柱的制备是一项技术要求非但在高效液相色谱中,分离柱的制备是一项技术要求非常高的工作,一般很少自行制备。常高的工作,一般很少自行制备。固定相与流动相均为液体(互不相溶);固定相与流动相均为液体(互不相溶);基本原理:组分在固定相和流动相间的分配;基本原理:组分在固定相和流动相间的分配;流流动动相相:对对于于亲亲水水性性固固定定液液,采采用用疏疏水水性性流流动
10、动相相,即即流流动动相相的的极极性性小小于于固固定定液液的的极极性性(正正相相 normal phase),反反之之,流流动动相相的的极极性性大大于于固固定定液液的的极极性性(反反相相 reverse phase)。正正相与反相的出峰顺序相反;相与反相的出峰顺序相反;固定相:固定相:早期涂渍固定液,固定液流失,较少采用;早期涂渍固定液,固定液流失,较少采用;化化学学键键合合固固定定相相:(将将各各种种不不同同基基团团通通过过化化学学反反应应键键合合到硅胶(担体)表面的游离羟基上。到硅胶(担体)表面的游离羟基上。C-18柱(反相柱)。柱(反相柱)。HPLC的主要类型及其分离原理的主要类型及其分离
11、原理一、一、液液-液分配色谱液分配色谱 固固定定相相:为为固固体体吸吸附附剂剂,如如硅硅胶胶、氧氧化化铝铝等等,较较常常使使用用的是的是510m的硅胶吸附剂;的硅胶吸附剂;流动相:流动相:各种不同极性的一元或多元溶剂。各种不同极性的一元或多元溶剂。基本原理:组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸;基本原理:组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸;适适用用于于分分离离相相对对分分子子质质量量中中等等的的油油溶溶性性试试样样,对对具具有有官官能能团的化合物和异构体有较高选择性;团的化合物和异构体有较高选择性;缺点:缺点:非线形等温吸附常引起峰的拖尾;非线形等温吸附常引起峰的拖尾;二、二、液液-固吸附色谱固吸附
12、色谱 固定相:固定相:阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂;阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂;流流动动相相:阴阴离离子子离离子子交交换换树树脂脂作作固固定定相相,采采用用酸酸性性水水溶溶液;阳离子离子交换树脂作固定相,采用碱性水溶液;液;阳离子离子交换树脂作固定相,采用碱性水溶液;基基本本原原理理:组组分分在在固固定定相相上上发发生生反反复复的的离离子子交交换换反反应应;组组分分与与离离子子交交换换剂剂之之间间亲亲和和力力的的大大小小与与离离子子半半径径、电电荷荷、存存在形式等有关。亲和力大,保留时间长;在形式等有关。亲和力大,保留时间长;阳离子交换:阳离子交换:RSO3H +M+=R
13、SO3 M +H+阴离子交换:阴离子交换:RNR4OH +X-=RNR4 X+OH-应用:应用:离子及可离解的化合物,氨基酸、核酸等。离子及可离解的化合物,氨基酸、核酸等。三、三、离子交换色谱离子交换色谱 原原理理:将将一一种种(或或多多种种)与与溶溶质质离离子子电电荷荷相相反反的的离离子子(对对离离子子或或反反离离子子)加加到到流流动动相相中中使使其其与与溶溶质质离离子子结结合合形形成成疏水性离子对化合物,使其能够在两相之间进行分配;疏水性离子对化合物,使其能够在两相之间进行分配;阴阴离离子子分分离离:常常采采用用烷烷基基铵铵类类,如如氢氢氧氧化化四四丁丁基基铵铵或或氢氢氧化十六烷基三甲铵作
14、为对离子;氧化十六烷基三甲铵作为对离子;阳阳离离子子分分离离:常常采采用用烷烷基基磺磺酸酸类类,如如己己烷烷磺磺酸酸钠钠作作为为对对离子;离子;反反相相离离子子对对色色谱谱:非非极极性性的的疏疏水水固固定定相相(C-18柱柱),含含有有对对离离子子Y+的的甲甲醇醇-水水或或乙乙腈腈-水水作作为为流流动动相相,试试样样离离子子X-进进入入流动相后,生成疏水性离子对流动相后,生成疏水性离子对Y+X-后;在两相间分配。后;在两相间分配。四、四、离子对色谱离子对色谱 离离子子色色谱谱是是在在20世世纪纪0年年代代中中期期发发展展起起来来的的一一种种技技术术,其其与与离离子子交交换换色色谱谱的的区区别别
15、是是其其采采用用了了特特制制的的、具具有有极极低低交交换换容容量量的的离离子子交交换换树树脂脂作作为为柱柱填填料料,并并采采用用淋淋洗洗液液抑抑制制技技术术和和电导检测器,是测定混合阴离子的有效方法。电导检测器,是测定混合阴离子的有效方法。五、五、离子色谱离子色谱 离离子子交交换换原原理理,与与传传统统离离子子交交换的不同点:换的不同点:采采用用交交换换容容量量非非常常低低的的特特制制离离子子交换树脂为固定相;交换树脂为固定相;细细颗颗粒粒柱柱填填料料,高高柱柱效效;采采用用高高压输液泵;压输液泵;低低浓浓度度淋淋洗洗液液或或本本底底电电导导抑抑制制(在在分分离离柱柱后后,采采用用抑抑制制柱柱
16、来消除淋洗液的高本底电导);来消除淋洗液的高本底电导);可采用电导检测器,快速分离分析微量无机离子混合物;可采用电导检测器,快速分离分析微量无机离子混合物;各种抑制装置及无抑制方法的出现,发展迅速。各种抑制装置及无抑制方法的出现,发展迅速。1.离子色谱法原理离子色谱法原理(1 1)分析速度快)分析速度快 可可在在数数分分钟钟内内完完成成一一个个试试样样的分析;的分析;(2 2)分离能力高)分离能力高 在在适适宜宜的的条条件件下下,可可使使常常见见的的各各种种阴阴离离子子混混合合物物分分离离;例例:使使用用双双柱柱法法,在在十十几几分分钟钟内内,可可使使七七种种阴离子完全分离。阴离子完全分离。(
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