仪器分析（大连理工大学） 4.4 液相基本原理与主要分离类型.ppt

2019/5/4,第四章 高效液相色谱法和超临界流体色谱法,4.4.1 液-固吸附色谱 4.4.2 液-液分配色谱 4.4.3 离子交换色谱 4.4.4 离子色谱 4.4.5 离子对色谱 4.4.6 排阻色谱 4.4.7 亲和色谱,第四节 液相色谱中的主要分离类型,main separating types in LC,High performance liquid chromatography and Supercritical fluid chromatography,2019/5/4,4.4.1 液-固吸附色谱,固定相：固体吸附剂，如硅胶、氧化铝等，较常使用的是510m的硅胶吸附剂。 流动相：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； 适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。,2019/5/4,基本原理：,流动相中的溶质分子（X）与溶剂分子（S）在固定相吸附剂上的竞争吸附： Xm + nSa = Xa + nSm 下标m、a分别表示流动相和固定相，n是被吸附的溶剂分子数。达到吸附平衡时，吸附平衡常数（K）可表示为：,K分配系数，但K值大，表明该溶质分子在固定相上被吸附得多，吸附作用强，该组分的保留时间长，分配系数也大。吸附平衡常数K可以由吸附等温线数据求出。,2019/5/4,等温吸附线与色谱峰形：,拖尾峰(凸形等温吸附线)： 被吸附分子首先占据强吸附力的点。低浓度时，主要被强吸附力的点吸附，保留时间长。,浓度高时，较多溶质分子被吸附力弱的点吸附，造成色谱峰中心部分运动速率较快，峰前移，而后沿部分吸附力相对较强，运动速率较慢，形成拖尾峰。 液-固吸附分离模式适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。,2019/5/4,4.4.2 液-液分配色谱,固定相与流动相互不相溶。 基本原理：组分在固定相和流动相上的分配。 流动相：亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性(正相 normal phase)，反之流动相的极性大于固定液的极性(反相 reverse phase)。正相与反相的出峰顺序相反。 固定相：早期涂渍固定液，现已不采用。 化学键合固定相：将基团通过化学反应键合到硅胶（担体）表面的游离羟基上，如C18柱（反相柱）。,2019/5/4,分析实例：,2019/5/4,4.4.3 离子交换色谱,固定相：阴离子交换树脂或阳离子离子交换树脂。 流动相：阴离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶液；阳离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液。,2019/5/4,离子交换基本原理,组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长。 阳离子交换：RSO3H + M+ = RSO3 M + H + 阴离子交换：RNR4OH +X- = RNR4 X + OH-,2019/5/4,基本原理,平衡时，平衡常数为,对于磺酸型阳离子交换树脂，一价阳离子的KB/A值顺序： Cs+Rb+ K+NH4+ Na+H+Li+ 二价阳离子的KB/A值顺序： Ba2+Pb2+ Sr2+Ca2+ Cd2+Cu2+ 对于季胺型阴离子交换树脂，一价阴离子的KB/A值顺序： ClO4- I- HSO4- SCN- NO3- Br- NO2- CN- Cl- BrO3- OH- HCO3- H2PO4- IO3- CH3COO- F-,2019/5/4,离子交换分离实例,2019/5/4,4.4.4 离子色谱 ion chromatography,离子色谱是在20世纪70年代中期发展起来的一种技术，其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换容量的离子交换树脂作为柱填料，并采用淋洗液抑制技术和电导检测器，是测定混合阴离子的有效方法。 有关内容将在本章第五节中讲授。,2019/5/4,4.4.5 离子对色谱 ion pair chromatography,将一种(或多种)与溶质离子电荷相反的离子(对离子或反离子)，加到流动相中与溶质离子结合形成疏水性离子对，能够在两相之间进行分配。 阴离子分离：对离子常用烷基铵类，如氢氧化十六烷基三甲胺。 阳离子分离：对离子常用烷基磺酸(己烷磺酸钠)。 反相离子对色谱：非极性的疏水固定相(C18柱)，含有对离子Y+的甲醇-水或乙腈-水作为流动相，试样离子X-进入流动相后，生成疏水性离子对Y+X-。,2019/5/4,基本原理：,形成的离子对化合物X+Y-，在两相间进行分配： X+水相 + Y-水相 = X+Y-有机相 平衡常数：,溶质在两相间的分配系数DX为：,不同待测离子与反离子形成离子对的能力不同，分配系数存在差异，导致在固定相中滞留时间不同，从而实现色谱分离。,2019/5/4,离子对的容量因子k可表示为：,则组分的保留时间：,保留值随KXY和Y-水相的增大而延长，而KXY取决于对离子和有机相的性质，则控制流动相中加入的对离子特性和浓度可以调整组分保留时间，达到提高色谱分离选择性的目的。,2019/5/4,分析实例：,2019/5/4,4.4.6 排阻色谱 size- exclusion chromatography,固定相：凝胶(具有一定大小孔隙分布)。,原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶剂分子小，故在最后出峰。 全部在死体积前出峰。 相对分子质量在100105范围内的化合物按质量分离。,2019/5/4,基本原理：,色谱柱的总体积为 Vtol = Vm + Vp + Vg Vm为死体积，即对应于完全排斥分子流出体积；Vp为孔体积；Vg为凝胶体积（去除孔体积）。 组分的保留体积为 VR = Vm + KVp,2019/5/4,基本原理：,分配系数：,分子完全排斥时，K = 0； 可自由进入孔道时，K = 1； 部分进入时，K = 0； 保留体积位于： VmVm+Vp,2019/5/4,分析实例：,2019/5/4,4.4.7 亲和色谱(AC) Affinity chromatograph,原理：利用生物大分子和固定相表面存在的某种特异性亲和力，进行选择性分离。,间隔基：环氧、联胺等； 配基：酶、抗原等； 这种固载化的配基将只能和具有亲和力特性吸附的生物大分子作用而被保留。 改变淋