《有机分析中的样品制备方法简介教学材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机分析中的样品制备方法简介教学材料（150页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,有机分析中的样品制备方法简介,理化中心室 张 潜,2,概 述,一个完整的分析过程，通常包括样品采集、样品处理、分析测定、数据处理和报告结果五大步骤。统计结果表明2，上述各步所需分析时间的百分率大致为：样品采集6.0%；样品处理61.0%；分析测试6.0%数据处理和报告结果27.0%。其中样品处理所需时间占去整个分析时间的60%以上。 2 许春向等。现代卫生化学 人民卫生出版社 2000年2月.,3,样品制备的目的,1. 分离把被测组分从样品基体中分离出来 2. 富集把微量或痕量的被测组分富集 3. 去干扰把基体中的干扰的物质除去 4. 衍生化把方法无法测定的组分转化成可以测定的衍生物,5,
2、样品制备的现状,由于：1 样品数量多 2 待测组分含量越来越低 3 基体越来越复杂 4 要求高通量、高选择性、高效率的在线样品前处理技术。 所以样品制备是目前分析化学的瓶颈。,6,有机组分的样品制备方法,1. 各种萃取方法 2. 各种分离方法 3. 溶解方法 4. 热裂解方法,7,39 种常用的样品前处理方法,LCGC, NORTH AMERICA , 2002, 20 (12 ) :1098,秤量,过滤,柱色谱,液液萃取,固相萃取,基质固相萃取,顶空萃取,吹扫捕集,8,一个分析使用的样品处理方法个数的百分数,9,不同领域样品制备的多少,制药,环境,农业-食品,有机化学品,10,无溶剂样品制备
3、方法,气相萃取,吸附剂萃取,顶空,膜萃取,超临界萃取,固相萃取,固相微萃取,11,样品预处理 中的各种萃 取技术,12,萃取是将样品中欲测组分提取到另一相中，使其与干扰组分分离，并可同时进行富集。可分为： 液相萃取将固体、液体或气体样品中欲测组分提取到溶剂中。,萃取的类型,13,萃取的类型,固相萃取将液体或气体样品中欲测组分吸附在固体上； 气相萃取（顶空技术）将固体或液体样品中欲测组分提取到气体中； 超临界流体萃取将固体样品中欲测组分提取到超临界流体中。,14,萃取的各种模式,溶剂萃取 快速溶剂萃取 超临界流体萃取 微波溶剂萃取 超声波溶剂萃取 气相萃取 固相萃取 固相微萃取,15,溶剂萃取,
4、16,目前,在分离和浓缩各种固体和液体样品中的痕量半挥发性和不挥发性有机物方面，溶剂萃取仍然是一种强有力的、其他无溶剂萃取技术不能完全替代的色谱分析样品前处理技术 主要有液-液萃取,液-固萃取和液-气萃取(溶液吸收)等,它们都属于两相间的传质过程,即物质从一相转入另一相的过程。,17,液-液溶剂萃取,18,连续液-液溶剂萃取,19,芯片上的液-液萃取,水相,有机相,Fe-络合物,放空,毛细管,毛细管,注射泵,20,经典索氏萃取器,A被萃取的样品 B萃取浸泡管 C萃取溶剂 D冷凝器 E溶剂蒸发管 F溶剂回流管,21,全自动索氏萃取器,北京市海淀区上地四街一号中西集团公司,22,快速（加压高温）
5、溶剂萃取,23,快速溶剂萃取的原理,快速溶剂萃取（ASE）的原理是利用提高温度和增加压力来提高萃取的效率，使用常规的溶剂对固体或半固体样品进行萃取。其结果大大加快了萃取的时间并明显降低萃取溶剂的使用量。,24,提高温度和压力的作用,提高温度可降低样品基质对被分析物的作用或减弱基质与被分析物间的作用力，加快被分析物从基质中解析并快速进入溶剂，同时，降低溶剂粘度有利于溶剂分子向基质中扩散; 增加压力则使溶剂的沸点升高，确保溶剂在萃取过程中一直保持液态。,25,ASE 的流程示意图,26,带有溶剂控制器的快速溶剂萃取仪,27,几种萃取方法的对比,样品量大，用溶剂少,28,利用快速溶剂萃取ASE)法
6、检测水果和蔬菜中有机氯农药残留 常春艳 口岸卫生控制 第九卷第六期,29,30,萃取程序,温度 100 压力 10 Mpa(1 500 psi) 加热时间 5 min 静态萃取时间 5 min 冲洗体积 60% 吹扫时间 180s 循环次数 1-2,31,微波辅助萃取、超声辅助萃取,利用微波、超声波提供的能量可以加快溶剂萃取速度、提高萃取效率，常与SPE、SMPE技术联用。,32,气体萃取 (顶空进样技术),33,顶空气相色谱,顶空气相色谱(GC headspace Analysis，GC-HS analysis ) 是对液体或固体中的挥发性成分进行气相色谱分析的一种间接测定法，它是在热力学平
7、衡的蒸气相与被分析样品同时存在于一个密闭系统中进行的。,34,顶空色谱分析的起源,Ettre 首次用原始的顶空技术分析马铃薯中的发酵气体,用注射器针刺穿马铃薯片袋子吸取其中的0.51 mL 气体，注射到气相色谱仪中,35,静态和动态顶空气相色谱,一般顶空气相色谱分为静态和动态顶空气相色谱，所谓静态顶空气相色谱是在一个密闭恒温体系中，液汽或固汽达到平衡时用气相色谱法分析蒸气相中的被测组分,36,静态顶空的装置,1注射器； 2密封隔垫；3螺帽； 4容器； 5样品； 6恒温浴； 7温度计。,37,自动化的顶空气相色谱系统,顶空气相色谱进样必须从密闭的样品瓶的顶空取样到气相色谱仪中，要控制取样的重复性
8、是至关重要的，使用惰性气体往恒温的密闭样品瓶中加压，然后让受压的顶空气体在一定的时间里膨胀到色谱柱中。依靠控制压力和时间可以很精确地从样品瓶中吸取一定容积的顶空气体样品。这一方法叫做“平衡压力进样”,38,加压顶空进样系统示意图,恒温样品瓶 进样针,通入气体加压,顶空中的气体膨胀到色谱柱中,39,第一台 F-40 顶空进样系统,P-E 公司,40,成都科林分析技术有限公司AutoHS型动态静态双模式自动顶空进样器,41,动态顶空气相色谱,也叫做吹扫-捕集(Purge-Tramp)分析法，实质上是一种连续气体萃取技术，吹扫气（一般使用氮气）通过液体或固体样品，将样品中的可挥发组分（其中包括欲测组
9、分）带出，然后用冷冻或固体吸附剂吸附的方法，将欲测组分捕集下来，再通过热解吸的方法，将欲测组分解吸下来，进行分析。,42,动态顶空装置,1捕集管； 2冷却水； 3样品管； 4水浴； 5洗气瓶,43,吹扫捕集法的特点,吹扫捕集法作为样品的前处理方式，以其取样量少、富集效率高、受基体干扰小、容易实现在线检测等优点，自1974年首次发表有关吹扫捕集色谱法测定水中挥发性有机物论文以来，一直受到环境科学与分析化学界的重视。美国 EPA601，602，603， 624，501.1与524.2 等标准方法均采用吹扫捕集技术 。,44,吹扫捕集仪器,美国OI公司的仪器,4660型吹扫捕集样品浓缩器的设计符合美
10、国EPA的方法标准，它将水、空气、土壤/固体/软泥中易挥发的有机物吹扫并浓缩到一个富集管中，然后热脱附与GC或GC/MS联机分析。,45,超临界萃取技术,46,超临界流体 的概念,所谓超临界流体是指在高于临界压力和临界温度时的一种物质的状态，如下图所示，它既不是气体，也不是液体，但是它兼有气体和液体的某些性质，即兼有气体的低黏度、液体的高密度以及介于气、液之间较高的扩散系数等特征 。,47,超临界流体相图,48,超临界流体和气体某些物理性质的比较,49,SFE 流程示意图,50,超临界流体的选择,必须稳定、安全、易于操作，对欲萃取溶质有足够大的溶解能力，同时又有良好的选择性，通常以临界条件较低
11、的物质优先考虑。 实际应用中最常见的是CO2 ，由于极性很低，对低极性和非极性化合物萃取效果好，对极性化合物的溶解能力很低，可以通过加入极性改性剂，如甲醇，来增加对极性化合物的溶解能力。,51,CO2作为超临界流体的优点,1、SFE可以在接近室温及CO2气氛中进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化。 2、SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质。 3、萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的CO2流体进入分离器时，使得CO2与萃取物迅速成为两相而立即分开,52,4、CO2是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒、安全性非
12、常好。 5、CO2气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中可以重复循环使用，从而有效地降低了成本；6、压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的，因此工艺简单容易掌握，而且萃取的速度快。,53,SFE-GC 应用举例,超临界流体萃取气相色谱法测定鱼肉中的毒死蜱残留 徐敦明等，分析化学 ，2005,33(4):451,54,超临界流体萃取条件,利用离线超临界流体萃取气相色谱测定鱼肌肉中毒死蜱残留量的分析方法。超临界流体萃取鱼肌肉中毒死蜱的适宜条件为：温度 100，压力 41.370 MPa, 流量为 1 mL/min ，动态萃取 30 min, 静态萃取时间 15
13、 min，调节剂甲醇（添加量0.5 mL ），收集液丙酮。最小检出量为0.01ng,55,SFE 调节剂的选择,56,固相萃取技术,57,固相萃取法(SPE)作为样品前处理的手段,58,什么是SPE？,固体Solid(S)，状态或相Phase(P)，萃取Extraction(E) 样品在分析前的预处理 基于液相色谱原理将被分析物与杂质分开 浓缩样品,59,HPLC与SPE比较,60,为什么用SPE？,从基质中消除干扰物 保护色谱柱 减少样品与溶剂使用量 缩短处理时间 提高回收率,61,固相萃取技术要点,1。准确了解样品物理及化学特性 2。选择合适的样品净化机理 -保留被分析物，洗脱污染物 -保
14、留污染物，洗脱被分析物 3。选择适当的 SPE 产品 -填料类型、柱容量、配套附件 4。选择活化及洗脱溶剂,62,吸附剂的选择性是SPE的关键，常用的固体吸附剂有：GDX系列、XAD系列和新型化学键合固相吸附剂,化学键合固相吸附剂多以硅胶作为载体 19。化学键合硅胶中，正相的有氨基、氰基、二醇基等；反相的有C1、C2、C6、C8、C18、环己基、苯基等；离子交换的有季胺、二氨基、苯磺基、羧基等。 19 陈宪华.中国公共卫生，1997，13：562.,63,SPE产品选择指导,64,使用SPE填料类型的比例,65,吸附剂基质硅胶结构,66,AccuBONDII C18 SPE,67,限进性SPE
15、的ODS填料,用作样品预处理的 Shim-packMAYI-ODS 柱，在硅胶细孔内键合十八烷基团，而在硅胶外表面键合甲基纤维素，构成吸附药物小分子，排除生物大分子的限进性填料。,68,限进性SPE的填料,69,限进性SPE的ODS填料,十,十八烷基,甲基纤维素,药物,蛋白质,70,免疫SPE吸附剂,71,SPE 的吸附量,硅胶型填料都具有约 1% 的吸附能力，如一个 500mg 的 C18 小柱可以保留 5mg 的 化合物。要注意的是 C18 吸附的并不只是所期望的分析物而是样品中所有的非极性物质 。,72,SPE的冲洗剂和洗脱溶剂,一般来说： 反相填料：以极性溶剂冲洗，用非极性溶剂洗脱 正
16、相填料：以非极性溶剂冲洗，用极性溶剂洗脱 离子交换填料：以低离子强度缓冲液冲洗，用高离子强度缓冲液洗脱,73,SPE 溶剂洗脱强度,74,通用SPE萃取程序,反相填料 A。活化 1。用3-5ml甲醇冲洗填料 2。用3-5ml水或缓冲液冲洗，上样前勿让填料流干。 B。上样 3。样品加到柱床上，以1-5ml/min.低流速通过填料。若所需样品不会被保留，此时应收集样品作分析。 C。冲洗 4。如果样品被保留，使用约5ml极性溶剂(如水、缓冲液或有机溶剂/水混合液)将弱保留干扰物洗出。 D。用1-2ml非极性溶剂将所需物质洗脱，收集用于分析。,75,Extract-Clean萃取小柱,20um多孔聚乙烯筛板 多种柱床填料 -50mg,100mg,200mg, 500mg,1g,2g,5g,10g 多种容量 聚丙烯管体 -1ml,2.8ml,3ml,6ml, 10ml,20ml,6
