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1、固相萃取技术与应用l第一章 概论l第二章 固相萃取概述l第三章 固相萃取基本原理与操作l第四章 固相萃取材料与规格l第五章 固相萃取方法的建立与优化l第六章 固相萃取前的样品处理l第七章 基质固相分散萃取与分散固相萃取l第八章 固相萃取的自动化 第一章 概论l 样品前处理在整个分析中所占的位置十分重要。SPE可用于 所有类型的样品前处理。第一章 概论 l样品前处理的目的包括以下几点： 1）将目标化合物从样品基质中分离出来 2）将样品中所含有的对分析仪器有伤害或对目标化合物分析有干扰的成 分除去。 3）将样品转化为适合分析仪器对其进行分析的状态 4）调节样品的酸碱度、离子强度、浓度，以便符合检测
2、仪器的工作要求 。第二章 固相萃取概述l2.1 固相萃取固相萃取是一种基于色谱分离的样品前处理方法，包括固相（有 一定官能团的固体吸附剂）和液相（样品及溶剂）。 2 固相萃取分为两种模式 1）目标化合物吸附模式：SPE（solid phase extracion)柱主要用 于吸附目标化合物。 2）杂质吸附模式：SPE柱主要用于吸附 样品中杂质。第二章 固相萃取概述l步骤 1、固相萃取柱的预处理（活化固相萃取柱） 2、样品过柱（添加样品并使其固相萃取柱） 3、洗涤（除去杂质） 4、干燥（除去水分） 5、洗脱（洗脱目标化合物）第二章 固相萃取概述l目标化合物吸附模式固相萃取第三章 固相萃取基本原理
3、与操作l固相萃取吸附剂与目标化合物之间的作用机 理 1、非极性作用力 2、极性作用力 3、离子作用力 4、共价作用力 5、多种作用力第三章 固相萃取基本原理与操作l1 非极性作用力对于硅胶及聚合物，非极性作用力产生于固相萃 取材料官能团上的碳氢键之间，即范德华引力或散 射力。非极性作用力常常用于从样品基质中吸附分离具 有非极性结构的目标化合物。具有非极性性质的吸 附剂在色谱中一般都成为反相色谱吸附剂。第三章 固相萃取基本原理与操作l固相萃取中非极性作用力第三章 固相萃取基本原理与操作l常见的非极性键合硅胶吸附剂：碳十八（C18）柱：是由十八个碳基连接 在一起的直链烷烃基官能团。除了C18外，常
4、见的非极性键合硅胶吸附 剂还包括C8，C4，C2,CH(环己基），PH（ 苯基）等。第三章 固相萃取基本原理与操作l除了反相键合硅胶，具有非极性的固相萃取 吸附剂还有以有机聚合物为基质的固相萃取 材料，如聚苯乙烯-二乙烯苯（PS-DVB)树脂 ；以无机材料为基质的非极性固相萃取材料 ，如石墨碳黑（GCB）和多孔石墨化碳（ PGC）。第三章 固相萃取基本原理与操作l通过非极性作用力吸附在非极性SPE柱上的 目标化合物，可以用具有非极性的溶剂洗脱 。如氯仿、环己烷、乙酸乙酯等。第三章 固相萃取基本原理与操作l2 极性作用力极性作用力发生在许多固相萃取材料极性表面与样 品中目标化合物的极性官能团之间
5、。常见的具有极 性作用力吸附剂在色谱中一般都称为正相色谱吸附 剂。极性作用力包括：氢键、偶极力/偶极力、诱导偶 极力等。常见的极性官能团：羟基、胺、巯基、羰基、芳香 环以及含氧、氮、硫、磷等杂原子的集团。第三章 固相萃取基本原理与操作l固相萃取中极性作用力第三章 固相萃取基本原理与操作l在采用极性作用力的固相萃取中，样品的基 质多为非极性的，如正己烷、二氯甲烷、菜 油等。l极性环境会导致吸附剂和目标化合物之间的 极性作用力被破坏，在正相萃取中一般要避 免用水。水会在正相萃取材料的活性位置被 牢固的吸附，使得目标化合物不能很好的被 吸附。第三章 固相萃取基本原理与操作碱性化合物在中等酸性的正相萃
6、取柱上的 保留能力强。如硅胶、酸性氧化铝。酸性化合物在碱性正相萃取柱上的保留能 力强。如碱性氧化铝。碳水化合物、氨基化合物等极性特别强的 化合物，会很牢固的吸附在非键合正相萃取 材料，如氧化铝、弗罗里硅土等上而难洗脱 ，此时，可以改用键合硅胶正相柱，如氰基 柱或氨丙基柱。第三章 固相萃取基本原理与操作l常见的极性固相萃取材料：硅胶、氧化铝、弗罗里硅土及含有氰基（CN)、氨基（ NH2）、二醇基（2OH）的键合硅胶。石墨碳黑及多孔石墨化 碳的表面氧化学吸附及碳原子平面六角形结构产生的高电负性 也可以对极性化合物的萃取。l常见的极性洗脱溶剂：甲醇、水、THF、异丙醇、乙酸、乙腈、丙酮、胺类、高离子
7、强度缓冲液或这些溶液的混合液。离子作用力l离子作用力发生在带相反电荷的目标化合物 与固相萃取吸附剂官能团之间。必须具备以 下条件：1）可生成阳离子的官能团（带正电荷）2）可生成阴离子的官能团（带负电荷）常见的阳离子官能团包括伯、仲、叔、丁胺 类。 阴离子官能团包括羰基、磺酸基、磷酸基。其他的作用力还包括共价作用力和多种作用 力。第三章 固相萃取基本原理与操作第三章 固相萃取基本原理与操作l固相萃取的基本模式 1、吸附目标化合物模式通过SPE柱对目标化合物进行吸附，然后 洗脱。 2、吸附杂质模式通过SPE柱对杂质进行吸附，目标化合物 在SPE柱上不保留。第三章 固相萃取基本原理与操作l目标化合物
8、吸附模式：固相萃取柱预处理样品过柱（弃过柱液体）固相萃取柱洗涤（弃过柱液体）固相萃取柱干燥目标物洗脱（收集洗脱溶液）第三章 固相萃取基本原理与操作l杂质吸附模式固相萃取柱预处理样品过柱（收集过柱液体）固相萃取柱洗涤（收集洗涤溶液）第三章 固相萃取基本原理与操作l固相萃取操作 1、重力操作模式 2、手工正压操作模式 3、离心操作模式 4、负压操作模式固相萃取的模式第四章 固相萃取材料与规格l石墨炭黑（GCB）由于有氧复合物的存在，使石墨炭黑表面 带有一些正电荷，具有阴离子交换的功能。石墨炭黑属于疏水性填料，石墨炭黑吸附 剂既适用于萃取非极性至中等极性的化合物 ，也可用于对极性化合物的萃取。第四章
9、 固相萃取材料与规格l多孔石墨化碳（GBC）PGC属于反相SPE材料，既可保留非极性化合 物，又可以保留极性化合物，特别适用于对 水溶性的极性化合物的萃取。第四章 固相萃取材料与规格l4.1 键合硅胶固相萃取材料1）反相键合硅胶的合成化学键合硅胶的合成合成方法使用最多的是利用氯或 烷氧基与硅胶的化学反应进行合成。反应得到的键合硅胶含有一定量的残余硅羟基， 一般对键合硅胶进行封尾处理。通常用三甲基氯硅 烷或六甲基二硅烷等小分子硅烷进行硅烷化处理， 以尽量减少残余硅羟基。第四章 固相萃取材料与规格柱子类型官能团主要作用力第二作用力C18十八烷基非极性极性、阳离子交换C8辛基非极性极性、阳离子交换C
10、2 乙基非极性、极性阳离子交换CH环己基非极性极性、阳离子交换PH苯基非极性极性、阳离子交换CN氰丙基非极性、极性阳离子交换2OH二醇基非极性、极性阴离子交换NH2氨丙基极性、阴离子交换非极性、阳离子交换PSA乙二胺-N-丙基极性、阴离子交换阳离子交换、非极性DEA二乙基胺丙基极性、阴离子交换阳离子交换、非极性SAX三甲基胺丙基阴离子交换非极性、极性、阳离子交换CBA羧甲基阳离子交换非极性、极性PRS丙磺基阳离子交换极性、非极性SCX丙基苯磺酸基非极性、阳离子交换极性第四章 固相萃取材料与规格l4.2 无基基质固相萃取材料 1）活性硅土柱（SI)l活性硅胶是非键合的活性硅土，主要作用力是极性，
11、第二作用 力是阴离子交换。硅胶可以吸水，使用前须干燥。l SI柱高极性，在使用SI吸附剂进行吸附时，一定不能使用极性 溶剂处理SI柱。 2）弗罗里藻土柱l 硅藻土柱，属于极性吸附剂，适用于从非极性基液中萃取极 性化合物。 3）氧化铝柱l氧化铝可以通过铝金属的中心与化合物羟基的氢形成氢键将化 合物吸附，或通过离子交换将带负电荷的化合物吸附。第四章 固相萃取材料与规格酸性氧化铝：用于吸附极性化合物或具有阴离 子官能团的化合物。 中性氧化铝：可以将胺类或芳香族化合物从水 相中吸附。 碱性氧化铝：用于吸附极性化合物或具有阳离 子官能团的化合物。第四章 固相萃取材料与规格l石墨炭黑（GBC）由于有氧复合
12、物的存在，使石墨炭黑表面 带有一些正电荷，具有阴离子交换的功能。石墨炭黑属于疏水性填料，石墨炭黑吸附 剂既适用于萃取非极性至中等极性的化合物 ，也可用于对极性化合物的萃取。第四章 固相萃取材料与规格l多孔石墨化碳（GBC）PGC属于反相SPE材料，既可保留非极性化合 物，又可以保留极性化合物，特别适用于对 水溶性的极性化合物的萃取。第四章 固相萃取材料与规格l4.3 有机聚合物固相萃取材料XAD-2的交联聚苯乙烯树脂（PS） PS-DVB聚苯乙烯-二乙烯苯基等第五章 固相萃取方法的建立与优化l建立初步的固相萃取方法 1、确定需要样品体积 2、固相萃取柱的选择 3、预处理溶剂及参数的选择l对于反
13、相柱或离子交换柱，通常可用甲醇或 极性有机溶剂作为柱子的预处理溶液，水或 缓冲液作为平衡溶液。l对于正相柱的预处理通常可用洗脱溶剂或非 极性有机溶剂。第五章 固相萃取方法的建立与优化4）样品过柱流速的选择样品过柱流速与SPE柱中填料的颗粒的大小 及尺寸分布、填料的装填密度、目标化合物 与样品基质的结合程度、样品的黏度有关。100mg反相硅胶柱，流速210mL/min，对 于离子交换柱，流速1.55mL/min。第五章 固相萃取方法的建立与优化5）洗涤及干燥参数的选择l目标化合物是中性化合物，选用的是疏水性 的非极性填料，用水或柱平衡的缓冲液洗涤 。l目标化合物是阴离子或阳离子，可用柱平衡 所使
14、用的缓冲液进行洗涤。第五章 固相萃取方法的建立与优化l建立初步的固相萃取方法 1、确定需要样品体积 2、固相萃取柱的选择 3、预处理溶剂及参数的选择l对于反相柱或离子交换柱，通常可用甲醇或 极性有机溶剂作为柱子的预处理溶液，水或 缓冲液作为平衡溶液。l对于正相柱的预处理通常可用洗脱溶剂或非 极性有机溶剂。第五章 固相萃取方法的建立与优化4）样品过柱流速的选择样品过柱流速与SPE柱中填料的颗粒的大小 及尺寸分布、填料的装填密度、目标化合物 与样品基质的结合程度、样品的黏度有关。100mg反相硅胶柱，流速210mL/min，对 于离子交换柱，流速1.55mL/min。第五章 固相萃取方法的建立与优
15、化5）洗涤及干燥参数的选择l目标化合物是中性化合物，选用的是疏水性 的非极性填料，用水或柱平衡的缓冲液洗涤 。l目标化合物是阴离子或阳离子，可用柱平衡 所使用的缓冲液进行洗涤。第四章 固相萃取材料与规格第五章 固相萃取方法的建立与优化l6 洗脱溶剂及参数的选择确定目标化合物洗脱相关参数，包括洗脱溶剂 、流速及体积。洗脱溶剂对目标化合物有很好的溶解度， 可以破坏目标化合物与填料之间的主张用力 和副作用力。第五章 固相萃取方法的建立与优化l1）反相固相萃取洗脱液的选择 在反相固相萃取中，一般选择目标化合物的溶 解度高的有机溶解剂作为洗脱溶液。根据目标化合物的机构及官能团，依据相似 相容原理，可以选
16、择极性相似的洗脱溶剂。第五章 固相萃取方法的建立与优化2） 对于强极性的SPE柱，在洗脱时应该选用 非极性强的溶剂。对于弱非极性SPE柱则应该选用非极性弱 的溶剂。第五章 固相萃取方法的建立与优化l考察洗脱溶剂的选择可以从溶剂的极性指数 、溶剂的选择性及洗脱强度入手。溶剂的极性指数越大，对极性化合物的溶 剂能力越强。溶剂的选择性是指溶剂选择性的溶解某一 化合物的能力。第五章 固相萃取方法的建立与优化l在实际应用中，为了更好的洗脱效果，经常 会使用两种或以上的混合溶剂。第五章 固相萃取方法的建立与优化2、离子交换固相萃取柱洗脱溶剂的选择 对于阴离子交换柱，满足下面一个条件都能将 阴离子化合物从阴离子交换柱上洗脱下来。l洗脱溶剂的PH高于吸附剂阴离子交换官能团 的PKa两个单位。l洗脱溶剂的PH低于目标化合物pKa两个单位 。l洗脱溶剂为高阴离子强度的缓冲液。第五章 固相萃取方法的建立与优化d）洗脱液为含高选择性的阴离子。 e)上述几种方法的结合使用也可以达到洗脱阴 离子目标化合物的目的。第五章 固相萃取方法的建立与优化
