新型分离技术4 1色谱概论

1,4色谱(Chromatography),2,4.1概述色谱法(chromatography)，是一种物理或物理化学分离分析方法。,人参粗分,MeOH提取,甲醇提取液,回收甲醇，加水,水液,正丁醇萃取,水液,正丁醇液,回收正丁醇,人参总皂苷,人参总皂苷,硅胶H干柱色谱，溶剂系统A冲洗，切割5部分,前沿,（杂质）,R0及色素,硅胶H干柱色谱，溶剂A冲洗,R0,二醇苷,硅胶H干柱色谱，溶剂B冲洗,Ra1Rb2,三醇苷,硅胶H干柱色谱，溶剂A或B冲洗,Re,RdRg,糖，色素,（柱顶）,溶剂系统ACHCl3MeOHH2O(653510下层)溶剂系统Bn-BuOHEtOAcH2O(412上层),固定相CaCO3颗粒流动相石油醚,色谱作为一种快速方便的混合物的分离、分析方法已广泛应用。由于色谱放大存在一定困难，有一段时期用于生产的大型色谱发展缓慢。近十多年来，放大技术的进展，使大型色谱也能做到与小型色谱一样有效，大型色谱重新引起人们的兴趣，成为一种受人注目的分离方法。,8,9,分类：,（1）按两相分子的聚集状态分：流动相固定相类型,（2）按操作方式分：,（3）按分离机制分：,色谱法简单分类,4.2色谱基本理论,定性参数定量参数柱效参数分离参数相平衡参数,色谱参数,4.2.1色谱流出曲线和色谱峰色谱流出曲线是由检测器输出的电信号强度对时间作图所绘制的曲线，又称为色谱图。基线是在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线。,色谱峰是流出曲线上的突起部分。正常色谱峰为对称形正态分布曲线。不正常色谱峰有两种：拖尾峰和前延峰。色谱峰的对称与否可用对称因子fs(symmetryfactor)，或叫拖尾因子(tailingfactor)，来衡量。,对称因子在0.951.05之间的色谱峰为对称峰；小于0.95者为前延峰。大于1.05者为拖尾峰。,4.2.2定性参数,保留时间(retentiontime；tR)从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔，即从进样开始到某个组分的色谱峰顶点的时间间隔。死时间(deadtime；t0)分配系数为零的组分，即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间,调整保留时间(adjustedretentiontime),保留体积(retentionvolume；VR)是从进样开始到某个组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。,调整保留体积(adjustedretentionvolume；)与流动相流速无关相对保留值(relativeretention；r),4.2.3柱效参数,（1）色谱峰区域宽度标准差(standarddeviation；)是正态色谱流出曲线上两拐点间距离之半。越大，组分越分散；反之越集中。,半峰宽(peakwidthathalfheight；W1/2)是峰高一半处的峰宽。W1/2=2.355峰宽(peakwidth；W)是通过色谱峰两侧拐点作切线在基线上所截得的距离。W=4或W=1.699W1/2,理论塔板数和理论塔板高度,理论塔板数,有效板数,理论塔板高度,4.2.4分离参数,若R=1，4分离，两峰基本分开。若R=1.5，6分离，两峰完全分开(基线分离)。,基本分离方程式,（1）柱色谱,a项取决于柱效，n，a项b、c项相关在GC中：b项主要受色谱柱性质影响c项主要受柱温影响在HPLC中：b项主要取决于流动相的种类c项主要取决于流动相的配比,薄层色谱：,讨论：a项为薄层板板效项。n，斑点越集中，R。b项为选择项。选择合适的流动相，提高。c项为容量项。Rf2，R。最佳分离条件：Rf值在0.30.5。调整展开剂极性，使Rf值落入最佳范围。,4.2.5相平衡参数,(1)分配系数分配系数(distributioncoefficient；K)组分在固定相(s)与流动相(m)中的浓度(C)之比。,分配系数与组分浓度大小无关，其色谱峰呈正态分布-线性色谱。非线性色谱体系的K不是常数，K随浓度而变化。分配系数由组分和固定相的热力学性质决定，随柱温而变化，与两相体积无关。在液相色谱法中，还决定于流动相的性质。,分配系数与柱温的关系,Go-相对于标准状态的组分自由能R-气体常数Tc-柱温一般，温度上升20，K值约下降一半。,容量因子(capacityfactor；k)组分在固定相和流动相中的质量(m)之比。,容量因子又称为质量分配系数或分配比。,分离因子（SeparationRatio）,式中KAKB，即溶质A在柱子上有更强的保留。,可以从色谱图上直接测量两个溶质的保留时间或保留体积后计算得到。它与柱子的其它参数并没有直接的相关性，它只取决于溶质在两相中的分配系数以及温度。也就是说当温度相同时，在以相同的填料填装的不同的柱子上某一对物质可以获得相同的分离因子。,4.2.6塔板理论,塔板理论假定：在色谱柱内一小段长度H内，组分可以在两相中瞬间达到分配平衡。H称为理论塔板高度。流动相进入色谱柱不是连续的，而是间歇式的，每次进入一个塔板体积。,试样和新鲜流动相都加在第0号塔板上，且试样的纵向扩散可以忽略。分配系数在各塔板上是常数。,理论塔板数和理论塔板高度,一根柱子的理论塔板数越高，则溶质从柱上流出曲线的方差或峰宽越小，即峰越尖锐，这表明这根柱子对溶质的分离能力高，即柱效高。因此，理论塔板数的大小，可以用以表征柱子柱效的高低。要注意的是，这里计算的n值，只是被测柱的理论塔板值。,H=L/n理论塔板高度越小，则一根柱子中所能达到的理论塔板数就越高。当然，也可以用每米理论塔板数来进行相互比较。,理论塔板高度为：,理论塔板高度和每米理论塔板数之间的关系是N.H=1000mm，N表示每米理论塔板数，H表示理论塔板高度。通常，商品预充填柱多给出每米理论塔板数，如以直径5的键合相硅胶充填的色谱柱，多可达到每米8万理论塔板。,如果用代替tR，为有效塔板数：,例1在柱长2m、5%阿皮松柱、柱温100、记录纸速为2.0cm/min的实验条件下，测定苯的保留时间为1.50min，半峰宽为0.10cm。求理论塔板高度和每米的理论塔板数。,每米理论塔板数为：2.4103/2=1.2103(m1),解,4.2.7速率理论,色谱速率理论方程式VanDeemter方程式：H=A+B/u+CuH-塔板高度A-涡流扩散系数B-纵向扩散系数C-传质阻抗系数u-流动相的线速度(cm/s),VanDeemter方程是一个双曲线函数，即理论塔板高度H是流动相线速度u的函数。双曲线函数是有极值的，也就是说，应该有一个最佳的流速，此时可获得最高的柱效。,填充柱填料的粒径，极大的影响着柱子的柱效，粒径越小柱效越