高效液相色譜儀

關(guān)于高效液相色譜儀第1頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六一、高效液相色譜儀Agilent1100第2頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六Waters2487第3頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六借助氣相色譜的理論演變二、高效液相色譜法的特點經(jīng)典的柱色譜高效液相色譜的模塊第4頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六20世紀(jì)70年代后發(fā)展迅速，它在技術(shù)上采用高壓泵，高效固定相和高靈敏度的檢測器，實現(xiàn)了分析速度快，分離效率高和操作自動化。特點：高壓、高效、高速分離對象：適用高沸點、熱不穩(wěn)定有機及生化試樣分離分析（與GC區(qū)分）第5頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六三、流程及主要部件流程第6頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六2.主要部件

(1)高壓輸液泵單元泵雙元泵第7頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

高壓泵作用：輸送流動相。也即是貯液瓶中的有機溶劑或緩沖溶液靠高壓泵送入色譜柱。由于色譜柱的阻力很大，高壓泵必須克服阻力以恒定流速輸送流動相，這是保證色譜儀精確度的前提。

常用的壓力范圍：150～350×105Pa歐美等國家習(xí)慣使用psi作單位

PSI英文全稱為Poundspersquareinch。定義為英鎊/平方英寸，它們之間的換算關(guān)系為：1bar≈14.5psi=105Pa

，

145psi=1Mpa

1psi=6.895kPa=0.06895bar第8頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

高壓泵應(yīng)具有以下性能流量穩(wěn)定，精度在1%左右輸出壓力高，通常20~30MPa，最高50MPa

流量范圍寬，一般在0.01~10mL/min范圍內(nèi)能抗溶劑腐蝕壓力波動小、更換溶劑方便、容易清洗、具梯度洗脫操作方便、容易維修

第9頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

根據(jù)泵的操作原理不同，分為恒壓泵和恒流泵

氣動放大泵（恒壓泵）

往復(fù)泵（恒流泵）是目前液相色譜使用最普遍的一種高壓泵。其中又分單頭往復(fù)泵和雙頭往復(fù)泵。往復(fù)泵的優(yōu)點是泵頭內(nèi)腔體積小，容易洗凈，故更換溶劑十分方便，尤其適合做色譜條件試驗時使用。

氣動放大泵往復(fù)柱塞泵第10頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六(2)進樣裝置

手動進樣閥通常使用耐高壓的六通閥(美國Rheodyne公司專利技術(shù))，其結(jié)構(gòu)如圖所示：

進樣裝置（正面）

進樣裝置（背面）第11頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六圖中a為進樣閥處于“裝樣load”位置的情況，此時流動相直接進入色譜柱，樣品注入口與樣品環(huán)連接，用微量進樣針將一定體積的樣品溶液從樣品注入口注入，裝于樣品管內(nèi)。當(dāng)將扳手扳至“進樣inject”位時，進樣閥的流路發(fā)生了改變，流動相通過樣品管，將注入的樣品帶入色譜柱進行分析。六通進樣閥具有使用方便，進樣量準(zhǔn)確等優(yōu)點。第12頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

樣品環(huán)(Loop)規(guī)格：有10μL、20μL、50μL等不同容積，可以根據(jù)需要選配。作用：用來貯液，也用來測量樣品溶液的體積。將樣品環(huán)裝滿后進樣，進樣量即為樣品環(huán)的容積，此種進樣方式稱為“滿環(huán)進樣”或“定量環(huán)進樣”。用定量環(huán)進樣精密度好，在使用外標(biāo)法時，應(yīng)使用此種操作方式。

第13頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六自動進樣器第14頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

色譜柱是高效液相色譜的心臟，在HPLC的使用中，保持色譜柱的柱效，延長柱子的使用壽命非常重要。

（3）色譜柱色譜柱流速方向色譜柱的參數(shù)第15頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六色譜柱（Column）結(jié)構(gòu)：柱管多用不銹鋼制成，色譜柱兩端的柱接頭內(nèi)裝有篩板，目的是防止填料漏出。填料：多以硅膠為基質(zhì)，適用PH2～8

粒度多為0.2～20μm(以5～10μm居多)。

發(fā)展趨勢是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。

規(guī)格：常規(guī)分析柱(常量柱)內(nèi)徑2～5mm(常用4.6mm，

3.9mm)，柱長10～30cm(15cm，25cm居多）制備柱（21.2mm、30mm、50mm）半制備柱（〉5mm，7.8mm、9.8mm、10mm）第16頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六C18柱（C8柱）主要是由于修飾到硅膠上的硅烷化試劑不同。C8是修飾的帶8個碳原子的硅烷，C18是修飾的帶18個碳原子的硅烷。C18較C8極性小，C18更適合分析中等到小極性的化合物，C8更適合中等偏大極性化合物。第17頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六C18柱（C8柱）性能影響因素物理性質(zhì)硅膠純度色譜柱尺寸顆粒形狀粒徑表面積孔徑鍵合類型碳覆蓋率封端化學(xué)性質(zhì)第18頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六正相柱：固定相通常為硅膠以及其他具有極性官能團，如胺基(NH2)和氰基(CN)的鍵合相填料。由于硅膠表面的硅羥基(SiOH)或其他極性基團極性較強，因此，分離的次序是依據(jù)樣品中各組分的極性大小，即極性較弱的組份最先被沖洗出色譜柱；正相色譜使用的流動相極性相對比固定相低，如正已烷、氯仿、二氯甲烷等。

反相柱：固定相通常是以硅膠為基質(zhì)，表面鍵合有極性相對較弱官能團的鍵合相。反向色譜所使用的流動相極性較強，通常為水、緩沖液與甲醇，乙腈等的混合物。樣品流出色譜柱的順序是極性較強的組分最先被沖洗出，而極性弱的組分會在色譜柱上有更強的保留。常用的反向填料有:C18(ODS)、C8(MOS)、C4(Butyl)、C6H5(Phenyl)等。

正相柱和反相柱第19頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

預(yù)柱和保護柱從泵來的流動相預(yù)柱進樣口保護柱分析柱檢測器預(yù)柱是針對流動相來保護色譜柱保護柱是針對樣品來保護色譜柱precolumn——預(yù)柱，guardcolumn——保護柱

安裝位置不同：預(yù)柱是泵后進樣口前，途經(jīng)流動相；保護柱是進樣口后分析柱前，途經(jīng)樣品和流動相。

作用不同：預(yù)柱則只能起到過濾顆粒物作用，防止顆粒物堵塞色譜柱篩板引起柱壓升高。保護柱除了可以過濾顆粒物外，因為帶1厘米長的填料，強保留物質(zhì)就先留在保護柱的柱芯填料里面，這樣可以避免色譜柱被強保留物質(zhì)污染。第20頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

(4)液相色譜檢測器

分類

按檢測原理：光學(xué)檢測器（如紫外、熒光、示差折光、蒸發(fā)光散射）熱學(xué)檢測器(如吸附熱）電化學(xué)學(xué)檢測器（如庫倫、安培）電學(xué)檢測器（電導(dǎo)、介電常數(shù)）按測量性質(zhì)：通用型檢測器（如示差折光、蒸發(fā)光散射檢測器）專屬型檢測器（如紫外、熒光檢測器）按檢測方式：濃度型檢測器質(zhì)量型檢測器著重介紹四種檢測器：紫外檢測器（光電二極管陣列檢測器）、示差折光檢測器、熒光檢測器、蒸發(fā)光散射檢測器第21頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六工作原理：基于朗伯-比爾定律。即用特定波長的紫外光照射樣品池，通過檢測透光率的變化來測定樣品濃度的檢測器。它具有波長固定，波長可變和光電二極管陣列三種類型。紫外檢測器(UVD)：應(yīng)用最廣泛的選擇性檢測器。

雙波長紫外檢測器2487第22頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

特點：選擇性檢測器，靈敏度較高（10-9g），噪音低。線性范圍寬，對流速和溫度波動不靈敏，適用于梯度洗脫。光電二極管檢測器（PDA）

缺點：只能檢測有紫外吸收的物質(zhì)。而且對流動相也有一定的限制，即流動相的截止波長應(yīng)小于檢測波長。第23頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六溶劑UV截止波長（nm）乙腈190水190環(huán)己烷195己烷200甲醇210乙醇210乙醚220二氯甲烷220氯仿240四氯化碳265四氫呋喃280（220）甲苯285在使用紫外檢測器時，檢測波長與所用溶劑的截止波長接近（或低于截止波長）時，容易產(chǎn)生噪音干擾，從而影響檢測結(jié)果。所以在使用紫外檢測器時，檢測波長應(yīng)至少比所用溶劑的截止波長大20nm以上。

截止波長第24頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

原理：監(jiān)測參比池和測量池中溶液的折射率之差來測量試樣濃度的檢測器。特點：通用性檢測器；對溫度變化比較敏感，要保持在±0.001℃

（需配柱溫箱使用）；靈敏度低(10-6g)；不能用于梯度洗脫。b.示差折光檢測器

(RID)第25頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

原理:利用某些溶質(zhì)在紫外光激發(fā)后能發(fā)射可見光(熒光)

的性質(zhì)進行檢測。許多藥物和生命活性物質(zhì)(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)具有天然熒光，能直接檢測。

c.熒光檢測器(FLD)第26頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

特點:

選擇性檢測器，靈敏度比紫外檢測器高2-3個數(shù)量級，可達到10-12g；選擇性好，對流量和溫度敏感性低。缺點：只適合于能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)的檢測。

通過熒光衍生化可以使本來沒有熒光的化合物轉(zhuǎn)變成熒光衍生物，從而擴大了熒光檢測器的應(yīng)用范圍。第27頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六工作原理:通過檢測光散射程度而測定溶質(zhì)濃度的檢測器。色譜柱后流出物在通向檢測器途中，被高速載氣(氮氣)噴成霧狀液滴，再進入蒸發(fā)漂移管中，流動相不斷蒸發(fā)，含溶質(zhì)的霧狀液滴形成不揮發(fā)的微小顆粒，被載氣載帶通過檢測器。在檢測器中，光被散射的程度取決于溶質(zhì)顆粒的大小與數(shù)量。d.蒸發(fā)光散射檢測器(evaporativelight-scattingdetector,ELSD)第28頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六適用范圍：適用檢測揮發(fā)性低于流動相的組分，主要用于檢測糖類，高級脂肪酸，磷脂，維生素，氨基酸，甘油三酯及甾體等。特點：通用型檢測器，對各物質(zhì)有幾乎相同的響應(yīng)。消除溶劑的干擾，不受溫度變化影響，靈敏度比較低（尤其對有紫外吸收的組分）流動相必須是揮發(fā)性的，不能含有緩沖鹽等。第29頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六四、液相色譜的流動相流動相特性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，可顯著改變各組分分離狀況。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。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30頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六2.

流動相類別按流動相組成成分：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：正己烷、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、異丙醇、乙腈、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31頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

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)3.流動相選擇

第32頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六4.

選擇流動相時應(yīng)注意的幾個問題液相色譜是樣品組分在柱填料與流動相之間交換而達到分離的目的，因此要求流動相具備以下的特點：

流動相對樣品具有一定的溶解能力，保證樣品組分不會沉淀在柱中(或長時間保留在柱中)。流動相具有一定惰性，與樣品不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)

(特殊情況除外，如配位色譜等)

流動相的黏度要盡量小，以便降低柱壓，延長色譜柱使用的壽命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。

第33頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六流動相的物化性質(zhì)要與使用的檢測器相適應(yīng)。如使用UV

檢測器，最好使用對紫外吸收較低的溶劑配制。流動相沸點不要太低，否則容易產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致實驗無法正常進行。在流動相配制好后，一定要進行脫氣。除去溶解在流動相中的微量氣體既有利于檢測，還可以防止流動相中的微量氧與樣品發(fā)生作用。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。第34頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

溶劑和樣品過濾非常重要，它會對色譜柱、儀器起到作用，消除由于污染對分析結(jié)果的影響。對色譜柱：由于填料顆粒很細，色譜柱內(nèi)腔很小，溶劑和樣品中的細小顆粒會使色譜柱和毛細管容易堵塞。對儀器：溶劑和樣品中的細小顆粒會增加進樣閥的堵塞和磨損，同時也會增加泵頭內(nèi)的藍寶石活塞桿和活塞的磨損。5.流動相過濾

流動相在混合前分別濾過，特別要注意分清有機相濾膜和水相濾膜。有機相濾膜一般用于過濾有機溶劑，過濾水溶液時流速低或濾不動。水相濾膜只能用于過濾水溶液，嚴(yán)禁用于有機溶劑，否則濾膜會被溶解！溶有濾膜的溶劑不得用于HPLC。

第35頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

流動相脫氣的目的使色譜泵的輸液準(zhǔn)確輸液均勻準(zhǔn)確，并且脈動減小保留時間及色譜峰面積的重現(xiàn)性提高提高檢測的性能防止氣泡引起的尖峰基線穩(wěn)定，信噪比增加溶劑的紫外吸收本底降低保護色譜柱減少死體積防止填料的氧化6.流動相的脫氣第36頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六

常用的脫氣方法

氦氣脫氣法：利用液體中氦氣的溶解度比空氣低，連續(xù)吹氦脫氣，效果較好，但成本高。加熱回流法：效果較好，但操作復(fù)雜，且有毒性揮發(fā)污染。抽真空脫氣法：易抽走有機相。超聲脫氣法：流動相放在超聲波容器中，用超聲波振蕩10-15min。在線真空脫氣法（實時在線脫氣，效果好）第37頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六五、HPLC應(yīng)用1.分析方法如何建立？色譜柱和檢測器的選擇

根據(jù)被分離物質(zhì)性質(zhì)選擇；參考文獻類似物質(zhì)疏水性的樣品——反相鍵合色譜；親水性的樣品——正相鍵合色譜；流動相組成,配比,流量,梯度洗脫的選擇

根據(jù)分析樣品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，并查閱相關(guān)文獻確定流動相組成。為達到較好的分離效果，確定流動相配比。當(dāng)樣品中溶質(zhì)組分較多及不同溶質(zhì)的性質(zhì)差別較大時，考慮梯度洗脫。當(dāng)分析弱酸，弱堿性化合物時，可通過采用緩沖溶液及加醋酸、三乙胺等調(diào)節(jié)流動相的pH值來改善峰型。第38頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六樣品組分保留值和容量因子的選擇分析時間最好控制在10～30min容量因子控制在1～10；對于容量因子范圍較寬的通常使用梯度洗脫技術(shù)。相鄰組分分離度的要求：對于難分離的樣品，要求分離度R≥1.0樣品分析方法流動相的準(zhǔn)備過濾：用孔徑為0.22μm（0.45μm)濾膜過濾除去固體顆粒雜質(zhì)。

脫氣：超聲脫氣，吹氦脫氣，抽真空脫氣法，在線真空脫氣法樣品的準(zhǔn)備

稱量，用流動相超聲溶解，過濾或高速離心第39頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六2.應(yīng)用領(lǐng)域目前，HPLC在有機化學(xué)、生化、醫(yī)學(xué)、藥物臨床、化工、食品衛(wèi)生、環(huán)保監(jiān)測、商檢和法檢等方面都有廣泛的用途，而在生物和高分子試樣的分離和分析中更是有明顯優(yōu)勢。在目前已知的有機化合物中，若事先不進行化學(xué)改性，只有20％的化合物用氣相色譜法可以得到較好的分離，而80％的有機化合物需HPLC分析。因此，HPLC具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

第40頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六作為人工合成藥物的精制手段，用于除去少量雜質(zhì)(手性色譜柱以及配位色譜法)從一些復(fù)雜的混合物中排除干擾物質(zhì)，并分析其中微量成分中草藥有效成分的制備和分析環(huán)境監(jiān)測和污染物的分析食品中營養(yǎng)成分和物質(zhì)的分析手性分離技術(shù)目前已成為高效液相色譜十分重要和熱門的應(yīng)用領(lǐng)域第41頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六例1.環(huán)境中有機氯農(nóng)藥殘留量分析

固定相：薄殼型硅膠(37～50m)

流動相：正己烷流速：1.5mL/min

色譜柱：50cm2.5mm(內(nèi)徑)

檢測器：差示折光檢測器

可對水果、蔬菜中的農(nóng)藥殘留量進行分析。第42頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六例2．稠環(huán)芳烴的分析固定相：十八烷基硅烷化鍵合相流動相：20%甲醇-水～100%甲醇線性梯度淋洗，2%/min

流速：1mL/min

柱溫：50oC

柱壓：7105Pa

檢測器：紫外檢測器稠環(huán)芳烴多為致癌物質(zhì)。第43頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六六、儀器保養(yǎng)（1）手柄處于Load和Inject之間時，由于暫時堵住了流路，流路中壓力驟增，再轉(zhuǎn)到進樣位，過高的壓力引起柱頭損壞，所以應(yīng)盡快轉(zhuǎn)動閥，不能停留在中途。（2）在HPLC系統(tǒng)中使用的注射器針頭有別于氣相色譜，是平頭注射器。一方面，針頭外側(cè)緊貼進樣器密封管內(nèi)側(cè)，密封性能好，不漏液，不引入空氣；另一方面，也防止了針頭刺壞密封組件及定子。1.六通閥進樣器的保養(yǎng)第44頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六（3）使用定量環(huán)的定量：六通閥進樣器的進樣方式有部分裝液法和完全裝液法兩種。使用部分裝液法進樣時，進樣量最多為定量環(huán)體積的75%，如20μL的定量環(huán)最多進樣15μL的樣品，并且要求每次進樣體積準(zhǔn)確、相同；使用完全裝液法進樣時，進樣量最少為定量環(huán)體積的3至5倍，即20μL的定量環(huán)最少進樣60至100μL的樣品，這樣才能完全置換樣品定量環(huán)內(nèi)殘留的溶液，達到所要求的精密度及重現(xiàn)性。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六（4）進樣樣品要求無微粒和能阻死針頭及進樣閥的物質(zhì)，樣品溶液均要用0.45μm(0.22μm)

的濾膜過濾。防止微粒阻塞進樣閥和減少對進樣閥的磨損。為防止緩沖鹽和其它殘留物質(zhì)留在進樣系統(tǒng)中，每次結(jié)束后應(yīng)沖洗進樣器，通常用不含鹽的稀釋劑、水或不含鹽的流動相沖洗，在進樣閥的Load和Inject位置反復(fù)沖洗，再用無纖維紙擦凈注射器針頭的外側(cè)。第46頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六（1）色譜柱的平衡

反相色譜柱在經(jīng)過出廠測試后是保存在乙腈/水中的。一定確保所使用的流動相和乙腈/水互溶。由于色譜柱在儲存或運輸過程中可能會干掉，因此在用流動相分析樣品之前，應(yīng)使用10～20倍柱體積的甲醇或乙腈平衡色譜柱；如果您所使用的流動相中含有緩沖鹽，應(yīng)注意用純水“過渡”。切忌直接用甲醇置換緩沖液

2.色譜柱的維護與保養(yǎng)第47頁，共53頁，2022年，5月20日，20點7分，星期六硅膠柱或極性色譜柱在經(jīng)過出廠測試后是保存在正庚烷中的。如果該色譜柱需要使用含水的流動相，請在使用流動相之前用乙醇或異丙醇平衡

每天用足夠的時間來平衡色譜柱，一定要做！！

如何平衡？

平衡過程中，將流速緩慢地提高；用流動相平衡色譜柱直至獲得穩(wěn)定的基線表