液相色谱分析仪法.pptVIP

2020/6/7,高效液相色谱分析法,一、高效液相色谱仪HPLC二、高效液相色谱法的特点featureofHPLC三、流程及主要部件generalprocessandmainassemblyofHPLC四。固定相和流动相,主讲:王庆俐,highperformanceliquidchromatograph,featureandinstrumentofHPLC,2020/6/7,一、液相色谱仪器highperformanceliquidchromatograph,目前常见的HPLC仪生产厂家国外有Waters公司、Agilent公司（原HP公司）、岛津公司等，国内有大连依利特公司、上海分析仪器厂、北京分析仪器厂等。,2020/6/7,液相色谱仪（1）highperformanceliquidchromatograph,2020/6/7,液相色谱仪（2）,2020/6/7,液相色谱仪（3）,2020/6/7,液相色谱仪（4）,2020/6/7,二.概论：定义：,以液体为流动相的色谱法称为液相色法。用常压输送流动相的方法为经典液相色谱法，这种色谱法的柱效能低、分离周长。高效液相色谱法（highperformanceliquidchromatography，简称HPLC）是在经典液相色谱的基础上发展起来的一种色谱方法。与经典的液相色谱法相比，高效液相色谱法具有下列主要优点：,2020/6/7,1.应用了颗粒极细（一般为10m以下）规则均匀的固定相，柱效高，分离效率高；2.采用高压输液泵输送流动相，流速快，一般试样的分析需数分钟，复杂试样分析在数十分钟内即可完成；3.广泛使用了高灵敏检测器，大大提高了灵敏度。目前，已发展了多种固定相，有多种不同的分离模式，使高效液相色谱法的应用范围不断扩大。,2020/6/7,.色谱法分类,按两相的物理状态可分为：气相色谱法(GC):适用于分离挥发性化合物。有机物质中分子量小于400的采用气相色谱法分析，此范围的物质约占有机物质总数15%20%.液相色谱法(LC):适用于分离低挥发性或非挥发性、热稳定性差的物质。分子量为4002000的有机物质可采用液相色谱法分析，而分子量大于2000的则须用凝胶色谱法。,2020/6/7,按固定相性质及外形分类,柱色谱:固定相装在柱管内的色谱分析法纸色谱:固定相为滤纸的色谱分析法薄层色谱:固定相压成或涂成薄膜的色谱分析法,2020/6/7,（三）HPLC的主要分离类型和原理：,高效液相色谱法按分离机理的不同主要分为四类：1.液-固吸附色谱（liquid-solidadsorptionchromatography）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：主要是非极性的烃类（如己烷、庚烷）并加入少量极性溶剂作缓和剂（如水、甲醇）。基本原理：组分在固定相吸附剂表面对不同物质吸附能力不同使混合物分离的；吸附力越强,保留时间越长,反之,保留时间短,。适用于分离分子质量中等（2001000）的油溶性试样或极性较小的植物色素等组分，大多数用于非离子型化合物，。常用于分离同分异构体不适宜于分离强极性的离子型化和物和同系物。缺点：非线形等温吸附常引起峰的拖尾（离子型化合物易产生拖尾）；,2020/6/7,2.液-液分配色谱（liquid-liquidpartitionchromatography）,固定相与流动相均为液体，流动相与固定相之间应互不相溶（极性不同，避免固定液流失），有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配。达到平衡时，服从于下式：K=式中，Cs溶质在固定相中浓度；Cm-溶质在流动相中的浓度；分离的顺序取决于K值，在同一色谱条件下，样品中K值大的组分保留值大；后流出色谱柱；K值小的组分则滞留时间短，先流出色谱柱。混合物中各组分的分配系数相差越大，越容易分离，因此混合物中各组分的分配系数不同是色谱分离的前提。在HPLC中，固定相确定后，K主要受流动相的性质影响。实践中主要靠调整流动相的组成配比及pH值，以获得组分间的分配系数差异及适宜的保留时间，达到分离的目的。,2020/6/7,基本原理：组分在固定相和流动相上的分配；是根据被分离的组分在流动相和固定相中溶解度不同而分离。分离过程是一个分配平衡过程。固定相：将特定的液态物质涂于担体表面，或化学键合于担体表面而形成的液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法(NPC)和反相色谱法(RPC);流动相的极性小于固定液的极性（正相normalphase），反之，流动相的极性大于固定液的极性（反相reversephase）。正相与反相的出峰顺序相反。,2020/6/7,正相色谱法：由极性固定相(如氨基与腈基键合相)和非极性（或弱极性）流动相(烷烃类如正已烷、环已烷）所组成的HPLC体系。其代表性的固定相是改性硅胶、氰基柱、氨基柱等，代表性的流动相是正己烷。用于分离中等极性和极性较强的化合物（如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等）。吸附色谱也属于正相色谱反相色谱法；由非极性固定相和极性流动相所组成的HPLC体系，与正相HPLC体系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基键合硅胶(ODS柱、C18、C8），代表性的流动相是甲醇-水和乙腈-水或水的缓冲液。是当今液相色谱的最主要分离模式。适用于分离非极性和极性较弱的化合物。为控制样品在分析过程的解离，常用缓冲液控制流动相的pH值。但需要注意的是，C18和C8使用的pH值通常为2.57.5（28），太高的pH值会使硅胶溶解，太低的pH值会使键合的烷基脱落。,2020/6/7,液-液分配色谱固定相的液体往往容易溶解到流动相中去，所以重现性很差，后来在此基础上发展了一种新型固定相-化学键合固定相。化学键合固定相：通过化学反应将固定液（各种不同基团）键合到硅胶（担体）表面的游离羟基上。在HPLC整个应用中占80%以上。键合固定相的载体主要是硅胶，根据在硅胶表面（具有-Si-OH基团）化学反应不同可制成四种键合相：（1）硅氧碳型（SiOC=，硅胶与醇类发生酯化反应）。（2）硅碳型（SiC=，硅胶与卤代烷反应）。（3）硅氮型（SiN=，硅胶与胺类反应）。（4）硅氧烷型（SiOSiC=，硅胶与有机硅烷反应）。稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广,2020/6/7,化学键合色谱与液液分配色谱一样，也可分为正相和反相色谱。反相键合色谱采用非极性固定相，键合的基团有C2、C4、C6、C8、C18、C22烷基和苯基。其中最常用的是C18，又称ODS一十八烷基硅烷键合相。所用的流动相为极性溶剂，以水为底溶剂,再加入有机溶剂,最常用的是甲醇-水、乙腈-水和四腈呋喃-水。正相键合色谱采用极性固定相，如氨基、腈基等极性基团；非极性或弱极性流动相，一般为烃类溶剂，如己烷、庚烷等。,2020/6/7,（1）传质快，表面无深凹陷，比一般液体固定相传质快；（2）寿命长，化学键合，无固定液流失，耐流动相冲击；耐水、耐光、耐有机溶剂，稳定；（3）选择性好，可键合不同官能团，提高选择性；（4）有利于梯度洗脱；,化学键合固定相的特点,2020/6/7,正相色谱法与反相色谱法比较表,正相色谱法反相色谱法固定相极性高中中低流动相极性低中中高组分洗脱次序极性小的先洗出极性大的先洗出从上表可看出，当极性为中等时正相色谱法与反相色谱法没有明显的界线（如氨基键合固定相）,2020/6/7,3.离子交换色谱（ion-exchangechromatography）,固定相：阴离子离子交换树脂或阳离子离子交换树脂；流动相：阴离子离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液；阳离子离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶液；基本原理：组分在固定相上发生的反复离子交换反应；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+=RSO3M+H+阴离子交换：RNR4OH+X-=RNR4X+OH-应用：碱金属、碱土金属等离子混合物的分离；食品中添加剂和污染物的分离；生物大分子如氨基酸、核酸等。,2020/6/7,4.体积排阻色谱（size-exclusionchromatography）,凝胶(具有一定大小孔隙分布)固定相：化学惰性的多孔性材料，如聚苯乙烯凝胶、亲水凝胶、无机多孔材料,是有一定孔径的多孔性填料。流动相：在凝胶色谱中，流动相的作用不是为了控制分离，而是为了溶解样品或减小流动相粘度。凝胶过滤色谱（gelfiltrationchromatography,GFC）：以水或缓冲溶液作流动相的凝胶色谱法。主要适合于水溶性高分子的分离。凝胶渗透色谱（gelpermeationchromatography,GPC）：以有机溶剂作流动相的凝胶色谱法。主要适合于脂溶性高分子的分离。如甲苯和四氢呋喃能很好地溶解合成高分子，所以GPC主要用于合成高分子的分子量（分布）的测定。,2020/6/7,基本原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙，由其中通过，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。常用的流动相为水、四腈呋喃等可对相对分子质量在2000以上范围内的化合物按质量分离,如多肽、蛋白质、核酸等。,2020/6/7,分离类型选择choiceofseparationtypes,2020/6/7,基本概念和术语：,色谱峰(peak)组分流经检测器时响应的连续信号产生的曲线。流出曲线上的突起部分。正常色谱峰近似于对称形正态分布曲线（高斯Gauss曲线）。不对称色谱峰有两种：前延峰(leadingpeak)和拖尾峰(tailingpeak)。前者少见色谱图(chromatogram)样品流经色谱柱和检测器，所得到的信号-时间曲线，又称色谱流出曲线(elutionprofile)。基线(baseline)经流动相冲洗，柱与流动相达到平衡后，检测器测出一段时间的流出曲线。一般应平行于时间轴。,2020/6/7,噪音(noise)基线信号的波动。通常因电源接触不良或瞬时过载、检测器不稳定、流动相含有气泡或色谱柱被污染所致。漂移(drift)基线随时间的缓缓变化。主要由于操作条件如电压、温度、流动相及流量的不稳定所引起，柱内的污染物或固定相不断被洗脱下来也会产生漂移。拖尾因子(tailingfactor，T)T，用以衡量色谱峰的对称性。也称为对称因子(symmetryfactor)或不对称因子(asymmetryfactor)。中国药典规定T应为0.951.05。T0.95为前延峰，T1.05为拖尾峰。,2020/6/7,保留时间(retentiontime，tR)从进样开始到某个组分在柱后出现浓度极大值的时间。分配系数(distributioncoefficient，K)在一定温度下，化合物在两相间达到分配平衡时，在固定相与流动相中的浓度之比。K式中Cs、Cm分别是组分在固定相和流动相中溶质的浓度。,2020/6/7,分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数；离子交换色谱法为选择性系数(或称交换系数)；凝胶色谱法为渗透参数。但一般情况可用分配系数来表示。理论塔板数(theoreticalplatenumberN)用于定量表示色谱柱的分离效率（简称柱效）。,2020/6/7,三.高效液相色谱法的特点featureofHPLC,特点：高压、高效、高速高灵敏度流动相选择范围广。是高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法。,2020/6/7,高压压力可达150420Kg/cm2。色谱柱每米降压为75Kg/cm2以上。高速流速为0.110.0ml/min。高效可达5000塔板每米。在一根柱中同时分离成份可达100种。高灵敏度紫外检测器灵敏度可达0.01ng。同时消耗样品少。流动相选择范围广-大部分的有机溶剂以及水和有机溶剂的混合物均可用。,2020/6/7,四.HPLC的系统组成和工作原理：,（一）系统组成：高效液相色谱仪由高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统五大部分组成。1.高压输液系统：由溶剂贮存器、高压泵、梯度洗脱装置和压力表等组成。2.进样系统：包括进样口、注射器和进样阀等，它的作用是把分析试样有效地送入色谱柱上进行分离。3.分离系统：包括色谱柱、恒温器和连接管等部件。4.检测系统：检测器是液相色谱仪的关键部件之一。对检测器的要求是：灵敏度高，重复性好、线性范围宽、死体积小以及对温度和流量的变化不敏感等。5.记录系统；纪录仪、积分仪、色谱工作站,2020/6/7,（二）工作原理,储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来。,2020/6/7,五.流程及主要部件processandmainassemblyofHPLC,1.工作流程：高压泵将样品由流动相带入色谱柱分离后，经检测器将光信号转变为电信号并放大，最后以图谱的形式显示在工作站荧屏上。,2020/6/7,2.主要部件,(1)高压输液泵：有恒流泵和恒压泵两种。主要部件之一，压力：150350105Pa。为了获得高柱效而使用粒度很小的固定相（甲酰胺乙腈甲醇乙醇丙醇丙酮二氧六环四氢呋喃甲乙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚异丙醚二氯甲烷氯仿溴乙烷苯四氯化碳二硫化碳环己烷己烷煤油(最小),2020/6/7,七.最常用的色谱定性定量分析方法,定性分析在色谱分析中最常用的简便可靠的定性方法是用已知物（标准样）定性法（即保留时间定性法）。这个方法的依据是：在一定的固定相和一定的操作条件下（如柱长、柱填料、流速），任何物质都有确定的保留值（保留时间）。测定时只要在相同的操作条件下，分别进样，测定已知物和未知组分的保留值。如果保留值相同，可认为是同一化合物。,2020/6/7,定量方法：,归一化法：指将所有出峰组分的含量之和按100%计算的定量方法。如果样品中所有组分都能流出并有响应信号可用此法。归一化法的优点:简便、准确，不必准确称量和进样操作条件对结果影响较小。此法不适用于痕量分析。,2020/6/7,2.内标法：,内标物要满足以下要求：a.试样中不含有该物质；b.与被测组分性质比较接近；c.不与试样发生化学反应；d.出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。,2020/6/7,内标法特点,(a)内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。(b)每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。,2020/6/7,3.外标法：,以与待测组分同质的物质作为参比物（标准物），根据样品量和标准物的量，以及待测组分和标准物的响应信号进行定量的方法。外标法又称标准曲线法和单点校正法等。标准曲线法：用标准物配成浓度递增的标准溶液系列，在一定操作条件下分别定量进样，测得各峰面积A或峰高hi，绘制Ai-C或C-hi标准曲线。分析时，按同一操作条