高效液相色譜操作步驟

高效液相色譜操作步驟第一頁，共六十六頁，2022年，8月28日

1.概述-發(fā)展關(guān)于色譜分離方法的研究始于1901年，俄國植物學(xué)家Tswett（茨維特）在研究植物葉子的組成時，用碳酸鈣填充豎立的玻璃管，以石油醚洗脫植物色素的提取液，經(jīng)過一段時間洗脫之后，植物色素在碳酸鈣柱中實現(xiàn)分離，由一條色帶分散成三種顏色的6個色帶。兩年后他發(fā)表了他的研究成果“一種新型吸附現(xiàn)象及其在生化分析上的應(yīng)用”，提出了應(yīng)用吸附原理分離植物色素的新方法，在這一方法中把玻璃管叫做“色譜柱”，碳酸鈣叫做“固定相”，石油醚叫做“流動相”。三年后，他將這種方法命名為色譜法（Chromatography）。第二頁，共六十六頁，2022年，8月28日色譜法于二十世紀(jì)五十年代之后飛速發(fā)展，并發(fā)展出一個獨立的三級學(xué)科-色譜學(xué)。1952年英國科學(xué)家阿切爾·馬丁、理查德·辛格因發(fā)明了分配色譜法而共同獲得諾貝爾化學(xué)獎，此外色譜分析方法還在12項獲得諾貝爾化學(xué)獎的研究工作中起到關(guān)鍵作用。第三頁，共六十六頁，2022年，8月28日

1.概述-色譜分離的特點應(yīng)用范圍廣復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物，異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。氣相色譜：沸點低于400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。分離效率高若用塔板理論數(shù)來表示色譜柱的效率，每米柱長可達(dá)幾千至幾十萬的塔板數(shù)，特別適用于極復(fù)雜混合物的分離，且通常收率、產(chǎn)率、和純度都較高。操作模式多樣可通過選擇不同的操作模式，以適應(yīng)不同樣品的分離。靈敏度高可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。第四頁，共六十六頁，2022年，8月28日色譜分離的幾個概念所有的色譜分離操作均分為：裝柱、上樣、層析、洗脫。其中的固定不動的相，稱為固定相；攜帶試樣混合物流過此固定相的流體，稱為流動相；作為流動相的液體或氣體，稱為洗脫劑；洗脫時從柱中流出的溶液，稱為洗脫液；加入洗脫劑使各組分分層的操作，叫層析，也叫展開。第五頁，共六十六頁，2022年，8月28日分離原理

色譜過程的本質(zhì)是待分離物質(zhì)分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程，不同的物質(zhì)在兩相之間的分配會不同，這使其隨流動相運動速度各不相同，隨著流動相的運動，混合物中的不同組分在固定相上相互分離。不同組分在色譜分離過程中分離情況取決于各組分在兩相間的分配系數(shù)、吸附能力、親和力等的差異。第六頁，共六十六頁，2022年，8月28日常用的固定相（色譜柱填料）硅膠活性炭離子交換樹脂大孔吸附樹脂氧化鋁凝膠纖維素衍生物環(huán)糊精聚丙烯酰胺第七頁，共六十六頁，2022年，8月28日硅膠：應(yīng)用廣泛，適合各類成分氧化鋁：主要用于堿性或中性親脂性成分，如生物堿、甾體、萜類等活性炭:用于水溶性氨基酸、糖類及苷類聚酰胺：主用于酚類、醌類如黃酮類、蒽醌類及鞣質(zhì)等成分第八頁，共六十六頁，2022年，8月28日吸附色譜凝膠過濾色譜離子交換色譜大孔樹脂色譜分配色譜色譜分離法第九頁，共六十六頁，2022年，8月28日吸附色譜物理吸附：硅膠、氧化鋁、活性炭為吸附劑進(jìn)行的吸附色譜；化學(xué)吸附：黃酮等酚酸性物質(zhì)被氧化鋁吸附、生物堿被酸性硅膠吸附等；半化學(xué)吸附：聚酰胺與黃酮類、醌類等酚性化合物之間的氫鍵吸附，吸附力較弱，介于物理吸附與化學(xué)吸附之間。常用的極性吸附劑：硅膠、氧化鋁。常用的非極性吸附劑：活性炭。第十頁，共六十六頁，2022年，8月28日凝膠過濾色譜（凝膠滲透色譜、分子篩濾過色譜、排阻色譜）原理：分子篩作用葡聚糖凝膠（sephadexG）羥丙基葡聚糖凝膠(sephadexLH-20)凝膠過濾色譜第十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日第十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日離子交換樹脂法原理：可交換離子與樹脂上的交換基團(tuán)進(jìn)行離子交換，并被吸附，用適當(dāng)?shù)娜軇闹舷疵撓聛恚瑢崿F(xiàn)物質(zhì)的分離。吸附規(guī)律陽離子交換樹脂—分離堿性成分陰離子交換樹脂—分離酸性成分第十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日大孔吸附樹脂吸附性和分子篩原理相結(jié)合以苯乙烯為母體，二乙烯苯為交聯(lián)劑（非極性）吸附力：范德華力或氫鍵工藝流程：樹脂預(yù)處理→樹脂上柱→藥液上柱→樹脂的解吸→樹脂的清洗、再生。第十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日分配色譜原理：被分離成分在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同。正相分配色譜：流動相極性<固定相極性反相分配色譜：流動相極性>固定相極性第十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日正相色譜：固定相為極性，流動相為非極性。反相色譜：固定相為非極性，流動相為極性。用的最多，約占60～70％。液相色譜類型第十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日高效液相色譜儀的應(yīng)用1.環(huán)境污染物分析：大氣、水、土壤和食品中的多環(huán)芳烴、多環(huán)聯(lián)苯，陰離子表面活性劑，有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥，除草劑，酚類胺類，黃曲霉毒素等污染物的分離與鑒定。2.精細(xì)化工：在精細(xì)化工生產(chǎn)中使用的具有較高分子量和較高沸點的有機(jī)化合物，如高碳數(shù)脂肪族或芳香族的醇、藥物、燃料，工業(yè)產(chǎn)品的醛、酮、醚、酸、酯等化工原料，以及各種表面活性物質(zhì)的分離與測定。3.食品、藥品質(zhì)量分析：藥物殘留，防腐劑、抗氧化劑、人工合成色素等食品添加劑的分離與測定，保健食品中的功效成分檢測，真菌毒素分析等。第十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日色譜柱簡介正相柱------固定相通常為硅膠以及其他具有極性官能團(tuán)胺基團(tuán)，如（NH2）和氰基團(tuán)（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(tuán)極性較強(qiáng)，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(tuán)的鍵合相。反向色譜所使用的流動相極性較強(qiáng)，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(qiáng)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(qiáng)的保留。

常用的反向填料有：C18（ODS）、C8（MOS）、C4（Butyl）、C6H5（Phenyl）等。第十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日化學(xué)鍵合相利用化學(xué)反應(yīng)將不同的有機(jī)官能團(tuán)通過共價鍵鍵合到載體硅膠表面的游離羥基上而形成的固定相。種類非極性鍵合相：如鍵合C18、C8、苯基等，其中十八烷（ODS或C18）鍵合相是常用的代表，可完成HPLC分析任務(wù)的80%。中等極性鍵合相：如鍵合醚基，可分離能形成氫鍵的化合物（如酚類）第十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日流動相反相色譜最常用的流動相及其沖洗強(qiáng)度

H2O＜甲醇＜乙腈＜乙醇＜丙醇＜異丙醇＜四氫呋喃

正相色譜常用的流動相及其沖洗強(qiáng)度的順序正己烷＜乙醚＜乙酸乙酯＜異丙醇第二十頁，共六十六頁，2022年，8月28日流動相的選擇原則①樣品易溶，且溶解度盡可能大。②化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不損壞柱子。③不妨礙檢測器檢測，紫外波長處無吸收。④粘度低，流動性好。⑤易于從其中回收樣品。⑥無毒或低毒，易于操作。⑦易于制成高純度，即色譜純。⑧廢液易處理，不污染環(huán)境

第二十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日色譜分離過程理論基礎(chǔ)塔板理論由馬?。∕artin）和欣革（Synge）最早提出將色譜柱比作蒸餾塔，把一根連續(xù)的色譜柱設(shè)想成由許多小段組成。在每一小段內(nèi)，一部分空間被固定相占據(jù)，而另一部分空間充滿流動相。組分隨流動相進(jìn)入色譜柱后，就在兩相間進(jìn)行分配。在每一個塔板內(nèi)組分分子在固定相和流動相之間形成平衡，隨著流動相的流動，組分分子不斷從一個塔板移動到下一個塔板，并不斷形成新的平衡。一個色譜柱的塔板數(shù)越多，其分離效果就越好。第二十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日柱效率實際工作中，塔板數(shù)的計算用下列公式：

而理論塔板數(shù)的計算公式為：

n=L/H

其中L為色譜柱的柱長；H為理論板高度。第二十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日

考慮到組分在死時間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配，用調(diào)整保留時間代替保留時間，得有效塔板數(shù)和有效塔板高度：第二十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日保留時間（tR）：從進(jìn)樣到某個組分的色譜峰頂點之間的時間間隔死時間（tM）：不被固定相滯留的組分從進(jìn)樣開始、通過色譜柱、到出現(xiàn)峰最大值所需要的時間。調(diào)整保留時間（tR＇）：tR＇=tR－tM保留值是色譜過程的基本熱力學(xué)參數(shù)之一。在相同的操作條件下，不同的物質(zhì)有各自固有的保留時間，因此它也是色譜定性的基本依據(jù)。第二十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日液相色譜圖相關(guān)術(shù)語(1)色譜圖相關(guān)術(shù)語:色譜峰(Peak):色譜柱流出組分通過檢測器時產(chǎn)生的響應(yīng)信號的微分曲線峰底(PeakBase):峰的起點與終點之間連接的直線峰高(PeakHeight):峰最大值到峰底的距離峰寬(PeakWidth):在峰兩側(cè)拐點處所作切線與峰底相交兩點之間的距離半(高)峰寬(PeakWidthatHalfHeight):通過峰高的中點作平行于峰底的直線,其與峰兩側(cè)相交兩點之間的距離第二十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日HPLC的圖形結(jié)果

--色譜圖(Chromatogram)色譜圖:色譜柱流出物通過檢測器時所產(chǎn)生的響應(yīng)信號對時間的曲線圖,其縱坐標(biāo)為信號強(qiáng)度,橫坐標(biāo)為保留時間.←色譜峰時間(分)基線↓峰高峰寬響應(yīng)值第二十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日峰寬Wb：色譜峰拐點處的兩條切線與基線的兩個交點之間的距離；半峰寬Y1/2：峰高一半處對應(yīng)的峰寬，為2.35

；相鄰色譜峰峰頂之間的距離除以此二色譜峰的平均寬度。用R表示：分離度第二十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日定性時要求：R=1.0（相鄰兩峰分離程度98%）定量時要求：R=1.5（相鄰兩峰分離程度99.7%，基線分離，作為完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。一般將R≥1作為色譜能較好分離的判據(jù)。第二十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日液相色譜圖相關(guān)術(shù)語(2)色譜圖相關(guān)術(shù)語:峰面積(PeakArea):峰與峰底之間的面積,又稱響應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)(StandardError):0.607倍峰高處所對應(yīng)峰寬的一半拖尾峰(TailingPeak):后沿較前沿平緩的不對稱峰前伸峰(LeadingPeak):前沿較后沿平緩的不對稱峰鬼峰(GhostPeak):并非由試樣所產(chǎn)生的峰,亦稱假峰

第三十頁，共六十六頁，2022年，8月28日拖尾

前伸

AB

1/10h

h第三十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日拖尾因子Tf不對稱因子(As)=BAA拖尾因子(Tf)=A+B2A10%峰高5%峰高第三十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日液相色譜圖相關(guān)術(shù)語(3)色譜圖相關(guān)術(shù)語:基線(Baseline):在正常操作條件下,僅由流動相所產(chǎn)生的響應(yīng)信號的曲線基線飄移(BaselineDrift):基線隨時間定向的緩慢變化基線噪聲(N)(BaselineNoise):由各種因素所引起的基線波動保留時間(tR)(Retentiontime)：組分從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰最大值所需的時間第三十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日噪聲和漂移噪聲（N）：在沒有樣品進(jìn)入檢測器時，基線在短期內(nèi)發(fā)生的波動。噪聲的來源：固定液的流失、載氣的不純，電子元件不穩(wěn)定、溫度變化、外磁場干擾等?；€漂移：基線在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的單向、緩慢移動。良好的檢測器其噪聲與漂移都應(yīng)很小。第三十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日流動相脫氣的方法超聲波振蕩脫氣惰性氣體鼓泡吹掃脫氣在線（真空）脫氣第三十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日HPLC用水專門的純水機(jī)或超純水機(jī)；二次或三次重蒸水；市場上瓶裝的純凈水或蒸餾水；其它途徑；第三十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日流動相溶劑的要求溶劑對于待測樣品必須具有合適的極性和良好的選擇性。溶劑要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。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)最高靈敏度。高純度由于高效液相靈敏度高，對流動相溶劑的純度也要求高?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好低粘度若使用高粘度溶劑，勢必增高壓力，不利于分離。常用的低粘度溶劑有丙酮、乙醇、乙腈等。第三十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日洗脫方式等度洗脫用恒定配比的溶劑系統(tǒng)洗脫梯度洗脫在一個分析周期內(nèi)，按一定程序不斷改變流動相的濃度配比。第三十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日化學(xué)鍵合相利用化學(xué)反應(yīng)將不同的有機(jī)官能團(tuán)通過共價鍵鍵合到載體硅膠表面的游離羥基上而形成的固定相。種類非極性鍵合相：如鍵合C18、C8、苯基等，其中十八烷（ODS或C18）鍵合相是常用的代表，可完成HPLC分析任務(wù)的80%。中等極性鍵合相：如鍵合醚基，可分離能形成氫鍵的化合物（如酚類）第三十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日評價色譜柱好壞的標(biāo)準(zhǔn)1）理論塔板數(shù)n2）拖尾因子Tf3)色譜柱批與批之間的重現(xiàn)性4）pH值的適用范圍5）使用壽命第四十頁，共六十六頁，2022年，8月28日對理想檢測器的要求高靈敏度；適用范圍廣，對所有組分都有響應(yīng)；溫度、流動相流速的變化對響應(yīng)沒有影響；可梯度洗脫，響應(yīng)與流動相的組成無關(guān)；死體積小；使用方便、可靠、耐用；線性范圍寬；響應(yīng)時間快；第四十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日紫外檢測器（UV）配置最普遍；主要用于檢測具有π-π、p–π共軛結(jié)構(gòu)的化合物，如芳烴、稠環(huán)芳烴等；靈敏度高；可用于梯度洗脫

缺點：只能檢測有紫外吸收的樣品；（衍生化解決）對流動相的選擇有一定的限制；（截止波長）第四十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日熒光檢測器（FD）適用于能產(chǎn)生熒光的化合物；主要用于氨基酸、多環(huán)芳烴等樣品；靈敏度極高（比紫外高1~3個數(shù)量級），適用于痕量分析；可梯度洗脫

缺點：許多化合物不產(chǎn)生熒光（可衍生化解決）；第四十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日示差折光檢測器（RID）通用性好；對糖類分析靈敏度尚可；缺點：靈敏度低（比紫外低3個數(shù)量級）；不能梯度洗脫（否則，基線會漂移）第四十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日蒸發(fā)光散射檢測器（ELSD）20世紀(jì)90年代新開發(fā)；是示差折光檢測器的理想替代品，對葡萄糖最小檢出量5ng；高靈敏；可梯度洗脫；缺點：對有紫外吸收的樣品，檢測靈敏度較低；第四十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日檢測器比較

紫外

熒光示差折光蒸發(fā)光散射測量參數(shù)吸光度熒光強(qiáng)度折射率質(zhì)量類型選擇型選擇型通用型通用型梯度洗脫可以可以不可以可以最小檢出量約1ng約1pg約1μg0.1~10ng第四十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日HPLC定性、定量分析定性分析利用保留值定性；色譜-光譜聯(lián)用定性；

利用餾分收集器收集后，再用光譜定性；定量分析歸一化少用外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法第四十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日常用的定量方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法,分為外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法:外標(biāo)法在液相色譜中用得最多內(nèi)標(biāo)法準(zhǔn)確，但是麻煩在標(biāo)準(zhǔn)方法中用得最多第四十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日外標(biāo)法定量（一）配制一系列已知濃度的標(biāo)樣第四十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日外標(biāo)法定量（二）采集不同濃度標(biāo)樣的色譜圖積分,按外標(biāo)法定量計算,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線第五十頁，共六十六頁，2022年，8月28日內(nèi)標(biāo)法定量（一）配制一系列濃度的標(biāo)樣，其中加有內(nèi)標(biāo)樣第五十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日內(nèi)標(biāo)法定量（二）采集不同濃度標(biāo)樣的色譜圖積分,按內(nèi)標(biāo)法定量計算,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線第五十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日內(nèi)標(biāo)法定量（三）對內(nèi)標(biāo)物的要求化學(xué)結(jié)構(gòu)與待測組分相似(同系物、異構(gòu)體)在樣品中不存在不與樣品中組份發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)保留值與待測組分接近濃度（響應(yīng)值）與待測組分相當(dāng)其色譜峰與其它色譜峰分離好第五十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日校正曲線的檢測范圍校正曲線只有在建立這條曲線的濃度范圍內(nèi)有效，高或低于這些點都可能引起計算錯誤第五十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日液相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)脫氣裝置高壓泵進(jìn)樣閥檢測器流動相色譜柱第五十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日液相色譜的基本流程圖第五十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日保護(hù)柱一般在分析柱前裝上較短的保護(hù)柱，不僅可除去溶劑中的顆粒雜質(zhì)和污染物，而且可除去樣品中含有與固定相不可逆結(jié)合的組分，以保護(hù)較昂貴的分析柱，延長使用壽命。第五十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日一、