溶剂系统优化

关于溶剂系统优化目的要求

了解溶剂的Snyder分类、强度及选择；

熟悉溶剂系统的优化参数及优化指标的确定；

掌握HPLC、薄层色谱溶剂系统的优化方法及溶剂系统配比的选择。第2页,共24页，2024年2月25日，星期天概述优化目的：控制各组分的保留及洗脱顺序；在尽可能短的时间内实现各组分的最优分离。气相色谱：H2、N2

可供选择的余地不大液相色谱：固定相和流动相均可选择流动相有优化的必要。第3页,共24页，2024年2月25日，星期天实验条件的选择分离方程式：

a为柱效项：柱性能b为柱选择性项：α=K2/K1=k2/k1

，固定液c为柱容量因子项：柱温、固定液量、Kabc第4页,共24页，2024年2月25日，星期天对HPLC：

n由固定相及色谱柱填充质量决定。

主要受溶剂种类的影响。

k

受溶剂配比的影响。不同种类的溶剂，分子间的作用力不同，有可能使被分离的两个组分的分配系数不等，即≠1。改变流动相中各种溶剂的配比，能改变其洗脱能力，组分的k也改变。增加流动相中强溶剂的比例，其洗脱能力增强，使k变小。第5页,共24页，2024年2月25日，星期天n、α、k对分离度的影响第6页,共24页，2024年2月25日，星期天溶剂的分类及选择斯奈德(Snyder)溶剂分类：以乙醇(质子给予体)、二氧六环(质子受体)、硝基四烷(强偶极体)等三种极性溶质为参考物质计算溶剂的极性参数P

。第7页,共24页，2024年2月25日，星期天

质子受体溶剂

质子给予体溶剂

偶极作用力溶剂第8页,共24页，2024年2月25日，星期天溶剂强度：溶剂强度指的是溶剂对样品组分的洗脱能力。样品组分的k值越小，溶剂的洗脱能力越强。即溶剂强度越大。正相色谱中：溶剂的P值越大，其洗脱强度越大。反相色谱中：溶剂的S值越大，其洗脱能力越大。第9页,共24页，2024年2月25日，星期天溶剂的选择：

对正相色谱(NP-bondedphasechromatography)

溶剂一般以己烷为底剂（指洗脱强度最弱的溶剂）。加入一定量的可与己烷互溶的强溶剂（Ⅰ、Ⅷ、Ⅴ组）组成二元溶剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。通过改用其他组别的溶剂（与己烷组成具有相似洗脱强度的溶剂）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。第10页,共24页，2024年2月25日，星期天溶剂的选择：

对反相色谱(RP-bondedphasechromatography)

溶剂一般以水为底剂。加入一定量的可与水互溶的强溶剂（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组）组成二元溶剂系统。通过调节二元溶剂的配比来改变溶剂系统的洗脱强度。通过改用其他组别的溶剂（与水组成具有相似洗脱强度的溶剂）组成二元溶剂系统，则有可能改善分离选择性。

对正相和反相：若二元溶剂系统难以达到所需要的分离效果，也可以使用三元或多元溶剂系统。第11页,共24页，2024年2月25日，星期天优化策略优化参数：各种色谱参数中，用以待优化的参数称为优化参数。进行色谱分离优化时，应选择对样品具有显著影响的条件参数作为优化参数（各参数对色谱分离的影响大小与所选用的色谱技术有关）。通过正交设计或均匀设计进行因素试验；通过方差分析或多元回归分析确定各因素的主次效应。第12页,共24页，2024年2月25日，星期天优化指标：是指在优化的过程中用来衡量试验效果的质量标准。又称目标函数。

单指标优化多指标优化对建立优化指标的要求：

1、样品中有尽可能多的组分被检测；

2、样品中各组分能得到比较满意的分离；

3、分析时间尽可能短。第13页,共24页，2024年2月25日，星期天最优化方法的建立：最优化方法：

1、“解析式”法在优化指标和优化参数间建立起函数关系式（数学模型），通过数值法计算来进行优化点的确定的方法。又称“间接寻优法”。2、“黑箱式”法不研究数学模型，仅通过试验以优化指标指导优化进行的方向，直至寻找到最优点的方法。又称“直接寻优法”。第14页,共24页，2024年2月25日，星期天最优化方法的建立：最优化方法：

1、并行（simultaneous）优化通过实验技术对有关因素的水平规划后同时进行诸因素各水平的试验，并由实验结果直接计算最优化条件。2、序贯（sequential）优化即序贯地进行一系列实验，通过实验分析已取得的试验结果，预测优化的可能方向，在此基础上设计新的实验，重复该步骤至最佳。第15页,共24页，2024年2月25日，星期天HPLC溶剂系统的优化

在高效液相色谱实际工作中流动相的选择是关键，选择合适与否及选择的速度代表着色谱工作者的经验水平。对于组成简单的试样：可以根据流动相和试样的极性较快地找到合适的流动相。对于组成复杂的试样：则需要通过溶剂系统的优化才能选择到最佳分离条件。第16页,共24页，2024年2月25日，星期天常用溶剂的强度因子

水甲醇乙腈丙酮03.03.23.4

二恶烷乙醇异丙醇四氢呋喃3.53.64.24.5第17页,共24页，2024年2月25日，星期天Glajch三角形法：

1、选择具有显著选择性差异的溶剂。反相键合相色谱常选甲醇、乙腈、四氢呋喃，以水为底剂；正相键合相色谱常选乙醚、氯仿和二氯甲烷，以己烷或戊烷为底剂。2、以其中一种溶剂与底剂组成的二元基础溶剂系统进行试验，调整溶剂配比，使组分的k值在适宜范围（2~5），求出溶剂强度。第18页,共24页，2024年2月25日，星期天Glajch三角形法：

3、计算确定具有等洗脱强度的另外两个二元溶剂乙腈(2)和四氢呋喃(3)的组成。即（2）为37.5%的乙腈水溶液，（3）为26.7%的四氯呋喃水溶液。其中（1）（2）（3）三种二元溶剂的洗脱强度等，但选择性不同。第19页,共24页，2024年2月25日，星期天Glajch三角形法：4、以溶剂(1)(2)(3)为溶剂选择三角形的三个顶点，三角形各点的洗脱强度均相等。在三角形三边上的任何一点，都可组成三元混合溶剂流动相。在三角形内的任何一点，都可组成四元溶剂流动相。第20页,共24页，2024年2月25日，星期天单纯形法：单纯形法是一种应用较为广泛的多因素优化方法。

单纯形：指在一定空间中由直线组成的最简单的封闭图形。

首先按照起始单纯形的n+1个顶点的坐标安排个试验，通过比较这些试验结果，淘汰其中指标值最差的点，以新的点代之。从而构成新的单纯形，如此不断取代，逐步调向最优点。第21页,共24页，2024年2月25日，星期天单纯形法：单纯形法优点：不受因素限制，当因素增多时，试验次数不增加很多。不要求对峰组分进行览别，可用于未知样品的色谱分离优化。单纯形法缺点：较多用于无约束条件下的寻优，当遇有边界限制