基本原理與主要分離類型

基本原理與主要分離類型第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18一、基礎(chǔ)理論熱力學(xué)理論：塔板理論——平衡理論動力學(xué)理論：速率理論——Vander方程1.塔板理論第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18（1）2.速率理論（與GC對比）第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/182）渦流擴(kuò)散項(xiàng)及其影響（2）討論：

1）流動相流速對HPLC板高的影響（與GC對比）第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/183）傳質(zhì)阻抗項(xiàng)及其影響第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18二、影響分離的因素1.第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/181.固定相與裝柱方法的選擇：選粒徑小的、分布均勻的球形固定相（dp≤10μm）首選化學(xué)鍵合相，勻漿法裝柱2.流動相及其流速的選擇：選粘度小、低流速的流動相——甲醇，約1ml/min3.柱溫的選擇：選室溫250C左右三、HPLC法中分離條件的選擇第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/181.液固吸附色譜法（LSC）

(liquid-solidadsorptionchromatography)2.液液分配色譜法（LLC）

(liquid-liquidpartitionchromatography,chemicalbondedphasechromatography3.離子色譜法（IC）（ion-exchangechromatographyandionpairchromatography)4.空間排阻色譜法（SEC）（stericexclusionchromatography四、HPLC法的主要類型第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18一、液-固吸附色譜

liquid-solidadsorptionchromatography1.基本原理：組分在固定相吸附劑上的吸附與解吸；作用機(jī)制：利用溶質(zhì)分子占據(jù)固定相表面吸附活性中心能力的差異

分離前提：K不等第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18

2.

固定相：固體吸附劑為，如硅膠、氧化鋁等，較常使用的是5～10μm的硅膠吸附劑；

流動相：各種不同極性的一元或多元溶劑。適用于分離相對分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對具有官能團(tuán)的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性；

缺點(diǎn)：非線形等溫吸附常引起峰的拖尾；影響K的因素：與固定相性質(zhì)和流動相性質(zhì)有關(guān)溶質(zhì)分子極性↑，洗脫能力↓，K↑，tR↑

溶劑系統(tǒng)極性↑，洗脫能力↑，K↓，tR↓注：調(diào)節(jié)溶劑極性，可以控制組分的保留時間第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18二、液-液分配色譜及化學(xué)鍵合相色譜

liquid-liquidpartitionchromatography

固定相與流動相均為液體（互不相溶）；基本原理：組分在固定相和流動相中溶解度差異；固定相：早期涂漬固定液，固定液流失，較少采用；多用化學(xué)鍵合固定相流動相：對于親水性固定液，采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定液的極性（正相

normalphase），反之，流動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；第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18正相色譜——固定液極性>流動相極性（NLLC）極性小的組分先出柱，極性大的組分后出柱適于分離極性組分。

反相色譜——固定液極性<流動相極性（RLLC）極性大的組分先出柱，極性小的組分后出柱適于分離非極性組分?；瘜W(xué)鍵合固定相：將各種不同基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)鍵合到硅膠（擔(dān)體）表面的游離羥基上。C-18柱（反相柱）。第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/181.常規(guī)化學(xué)鍵合相利用化學(xué)反應(yīng)將固定液的官能團(tuán)鍵合在載體表面

（1）分離機(jī)制：分配+吸附不易流失熱穩(wěn)定性好化學(xué)性能好載樣量大適于梯度洗脫第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/182.反相鍵合相固定相（1）分離機(jī)制：疏溶劑理論正相——流動相與溶質(zhì)排斥力強(qiáng)，作用時間↑，K↑，組分tR↑

反相——流動相與溶質(zhì)排斥力弱，作用時間↓，K↓，組分tR↓（2）固定相：極性小的烷基鍵合相

C8柱，C18柱（ODS柱——HPLC約80%問題）（3）流動相：極性大的甲醇-水或乙腈-水流動相極性>固定相極性底劑+有機(jī)調(diào)節(jié)劑（極性調(diào)節(jié)劑）

例：水+甲醇，乙腈，THF第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18（4）流動相極性與K的關(guān)系：流動相極性↑，洗脫能力↓，K↑，組分tR↑（5）出柱順序：極性大的組分先出柱極性小的組分后出柱（6）適用：非極性~中等極性組分（HPLC80%問題）3.正相鍵合相色譜（1）分離機(jī)制：溶質(zhì)分子與固定相之間定向作用力、誘導(dǎo)力、或氫鍵作用力（2）固定相：極性大的氰基或氨基鍵合相（3）流動相：極性?。ㄍ琇SC）底劑+有機(jī)極性調(diào)節(jié)劑

例：正己烷+氯仿-甲醇，氯仿-乙醇第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18（4）流動相極性與K的關(guān)系：流動相極性↑，洗脫能力↑，組分tR↓，K↓（5）出柱順序：結(jié)構(gòu)相近組分，極性小的組分先出柱極性大的組分后出柱（6）適用：氰基鍵合相與硅膠的柱選擇性相似（極性稍?。┓蛛x物質(zhì)也相似氨基鍵合相與硅膠性質(zhì)差別大，堿性分析極性大物質(zhì)、糖類等第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18現(xiàn)分離一含A和B的試樣，鍵合相有十八硅烷基硅膠和氰基硅膠可供選擇，流動相有60％甲醇－水和1％二氧雜環(huán)己烷－己烷可供選擇。（1）若采用正相色譜法，應(yīng)選用何種固定相和流動相？出峰次序如何？（2）若采用反相色譜法，應(yīng)選用何種固定相和流動相？出峰次序有否變化？（3）何謂正相色譜和反相色譜？

B第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18

正相色譜指固定相的極性大于流動相極性的色譜體系，因此應(yīng)選氰基硅膠作固定相，1％二氧雜環(huán)己烷－己烷作流動相。A后于B出峰。反相色譜法指固定相的極性小于流動相極性的色譜體系，因此應(yīng)選十八烷基硅膠作固定相，60％甲醇－水作流動相。B后于A出峰。第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18三、離子交換色譜

ion-exchangechromatography

固定相：陰離子離子交換樹脂或陽離子離子交換樹脂；流動相：陰離子離子交換樹脂作固定相，采用酸性水溶液；陽離子離子交換樹脂作固定相，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，保留時間長；陽離子交換：R—SO3H+M+=R—SO3M+H+

陰離子交換：R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-

應(yīng)用：離子及可離解的化合物，氨基酸、核酸等。第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18四、離子色譜

ionchromatography

離子色譜是在20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種技術(shù)，其與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了特制的、具有極低交換容量的離子交換樹脂作為柱填料，并采用淋洗液抑制技術(shù)和電導(dǎo)檢測器，是測定混合陰離子的有效方法。第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18離子色譜儀第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18(IonChromatography,簡稱IC)以無機(jī)、特別是無機(jī)陰離子混合物為主要分析對象,在七十年代出現(xiàn)、八十年代迅速發(fā)展。傳統(tǒng)離子交換色譜存在著兩個難于解決的問題：(1)需要高濃度淋洗液洗脫且洗脫時間很長；(2)洗脫后的組分缺乏靈敏、快速的在線檢測方法。1.離子色譜法原理第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18離子交換原理，與傳統(tǒng)離子交換的不同點(diǎn)：采用交換容量非常低的特制離子交換樹脂為固定相；細(xì)顆粒柱填料，高柱效；采用高壓輸液泵；低濃度淋洗液或本底電導(dǎo)抑制（在分離柱后，采用抑制柱來消除淋洗液的高本底電導(dǎo)）；可采用電導(dǎo)檢測器，快速分離分析微量無機(jī)離子混合物；各種抑制裝置及無抑制方法的出現(xiàn)，發(fā)展迅速。第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/182.離子色譜的優(yōu)點(diǎn)（1）分析速度快

可在數(shù)分鐘內(nèi)完成一個試樣的分析；（2）分離能力高在適宜的條件下，可使常見的各種陰離子混合物分離；例：使用雙柱法，在十幾分鐘內(nèi)，可使七種陰離子完全分離。（3）分離混合陰離子的最有效方法（4）耐腐蝕，儀器流路采用全塑件，玻璃柱第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18抑制型：抑制柱型、非抑制型

分離柱中離子交換樹脂的交換容量通常在0.01～0.05毫摩爾/克干樹脂。非抑制型:

當(dāng)進(jìn)一步降低分離柱中樹脂的交換容量(0.007～0.07毫摩爾/克干樹脂),使用低濃度、低電離度的有機(jī)弱酸及弱酸鹽作淋洗液，如苯甲酸、苯甲酸鹽等。檢測器可直接與分離柱相連，不需抑制柱。3.離子色譜裝置類型第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18離子色譜連續(xù)抑制裝置圖第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18在反相色譜中，通過加入緩沖溶液調(diào)節(jié)流動相pH值，抑制組分解離，增加其K和tR，以達(dá)到改善分離的目的1）離子抑制劑：弱酸、弱堿性物質(zhì)

pH一定的緩沖溶液2）K的影響因素：與流動相極性有關(guān)，還與pH值有關(guān)選擇流動相：應(yīng)同時考慮極性及pH值酸性物質(zhì)——加入酸HActR↑，K↑

堿性物質(zhì)——加入堿NH3·H2OtR↑，K↑調(diào)節(jié)pH范圍：3.0~8.0pH>8.0破壞鍵合相與載體的結(jié)合

pH<3.0腐蝕柱子3）適用：極弱酸堿物質(zhì)

pH=3~7弱酸；pH=7~8弱堿；兩性化合物離子抑制色譜第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18對流動相的要求：1）與固定液不反應(yīng)2）對樣品有良好溶解度

K=1~10K=2~5最理想的3）與檢測器匹配：

UV（常用，測定波長應(yīng)大于溶劑的截止波長）熒光，電化學(xué)4）使用粘度小、純度高的流動相（甲醇，乙腈）使用前過濾、脫氣第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18

陰離子分析:雙柱；薄殼型陰離子交換樹脂分離柱(3×250mm),流動相：0.003mol·L-1NaHCO3/0.0024mol·L-1Na2CO3，流量138mL/hr。七種陰離子在20分鐘內(nèi)基本上得到完全分離，各組分含量在3～50ppm。4.離子色譜的應(yīng)用第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18五、離子對色譜

ionpairchromatography

原理：將一種（或多種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（對離子或反離子）加到流動相中使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成疏水性離子對化合物，使其能夠在兩相之間進(jìn)行分配；

陰離子分離：常采用烷基銨類，如氫氧化四丁基銨或氫氧化十六烷基三甲銨作為對離子；

陽離子分離：常采用烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉作為對離子；反相離子對色譜：非極性的疏水固定相(C-18柱)，含有對離子Y+的甲醇-水或乙腈-水作為流動相，試樣離子X-進(jìn)入流動相后，生成疏水性離子對Y+

X-后；在兩相間分配。第三十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2023/6/18反相色譜中，在極性流動相中加入離子對試劑，使被測組分與其中的反離子形成中性離子對，增加K和tR，以改善分離1）離子對試劑：烷基磺酸鈉→分析堿四丁基季胺鹽→分析酸2）影響K的因素a．與m的極性有關(guān)（同反相色譜）b．與R的鏈長有關(guān)：R↑長，極性↓小，t