高效液相色谱法讲解

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1、高效液相色谱法高效液相色谱法HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY中山大学公共卫生学院中山大学公共卫生学院肖肖 琴琴 高效液相色高效液相色谱法（法（high performance liquid chromatography, HPLC）又称高）又称高压液相色液相色谱法法 与与经典液相色典液相色谱法相比法相比较，HPLC优点：点：(1) 高高 效效 分离效率高分离效率高 (2) 高高 速速 流流动相流相流动速度快、分析速度快速度快、分析速度快 (3) 高灵敏度高灵敏度 10-910-11 g (4) 高自高自动化化 自自动采集和采集和处理数据，理数据，优化

2、化选择和和 控制分离操作条件控制分离操作条件 第一节第一节 概概 述述 缺点：缺点：(1) 仪器复器复杂、价格昂、价格昂贵(2) 使用有机溶使用有机溶剂 (费用用较高，有害健康、高，有害健康、污染染环境境) 与与GC相比相比较，HPLC的的优点点:(1) 应用范用范围广广突出突出优点点(2) 不受不受样品品挥发性和性和热稳定性的影响定性的影响(3) 流流动相可相可选用不同极性的液体，参与用不同极性的液体，参与对组分的分分的分 (4) 配作用，分离效率配作用，分离效率(5)(4) HPLC分离分析后的分离分析后的样品品馏分易于收集分易于收集第二节第二节 液相色谱法的分类液相色谱法的分类一、吸附柱

3、色谱法一、吸附柱色谱法 (adsorption chromatography)二、分配柱色谱法二、分配柱色谱法 (partition chromatography)三、离子交换色谱法三、离子交换色谱法 (ion-exchange chromatography)四、尺寸排阻色谱法四、尺寸排阻色谱法 (size exclusion chromatography) 一、吸附柱色谱法一、吸附柱色谱法 (adsorption chromatography)吸附柱色谱示意图吸附柱色谱示意图Tswett色谱分离示意图色谱分离示意图又称液固色谱又称液固色谱又称液固色谱又称液固色谱(1) 分离原理分离原理 吸附

4、色谱的实质就是根据组分在吸附剂上吸附能力吸附色谱的实质就是根据组分在吸附剂上吸附能力的不同来进行分离的不同来进行分离 吸附剂通常吸附剂通常是多孔的固体颗是多孔的固体颗粒物质，在它的粒物质，在它的表面存在分散的表面存在分散的吸附活性位点吸附活性位点 1001003003002000200050005000吸附吸附吸附吸附解吸解吸解吸解吸再解吸再解吸再解吸再解吸再吸附再吸附再吸附再吸附竞争吸附竞争吸附 Xm + nMsXs + nMm Xm: 在流动相中的组分分子在流动相中的组分分子 Xs : 在吸附剂表面的组分分子在吸附剂表面的组分分子Ms : 在吸附剂表面的流动相分子在吸附剂表面的流动相分子

5、Mm: 在流动相中的流动相分子在流动相中的流动相分子 n : 组分分子被吸附而从吸附剂表面顶替出来的溶剂分子数组分分子被吸附而从吸附剂表面顶替出来的溶剂分子数 吸附柱色谱分离原理吸附柱色谱分离原理吸附剂表面被吸附剂表面被吸附剂表面被吸附剂表面被吸附保留的吸附保留的吸附保留的吸附保留的极性组分分子极性组分分子极性组分分子极性组分分子X X吸附剂表面的非极吸附剂表面的非极吸附剂表面的非极吸附剂表面的非极性流动相分子性流动相分子性流动相分子性流动相分子MM固体吸附剂固体吸附剂固体吸附剂固体吸附剂表面吸附活性位点表面吸附活性位点表面吸附活性位点表面吸附活性位点n nK Ka a 的大小取决于组分分子和

6、吸附剂之间以及组分分子的大小取决于组分分子和吸附剂之间以及组分分子的大小取决于组分分子和吸附剂之间以及组分分子的大小取决于组分分子和吸附剂之间以及组分分子和流动相之间作用力的强弱和流动相之间作用力的强弱和流动相之间作用力的强弱和流动相之间作用力的强弱 n nK Ka a 值大，表示组分在吸附剂上保留强，难以洗脱值大，表示组分在吸附剂上保留强，难以洗脱值大，表示组分在吸附剂上保留强，难以洗脱值大，表示组分在吸附剂上保留强，难以洗脱n nK Ka a 值小，表示组分在吸附剂上保留弱，易于洗脱值小，表示组分在吸附剂上保留弱，易于洗脱值小，表示组分在吸附剂上保留弱，易于洗脱值小，表示组分在吸附剂上保留

7、弱，易于洗脱 吸附平衡常数吸附平衡常数 Ka ( adsorption equilibrium constant ) Ka =Xs Mm nXm Ms n平衡时，平衡时，通常，吸附等温线分为以下三种：通常，吸附等温线分为以下三种：通常，吸附等温线分为以下三种：通常，吸附等温线分为以下三种： (1) (1) 直线形等温线直线形等温线直线形等温线直线形等温线(2) (2) 凸形等温线凸形等温线凸形等温线凸形等温线 (3) (3) 凹形等温线凹形等温线凹形等温线凹形等温线 吸吸 附附 等等 温温 线线 一定温度下，组分在固定相中的浓度一定温度下，组分在固定相中的浓度cS随组分在流动相随组分在流动相中

8、的浓度中的浓度cm的变化曲线的变化曲线 三种吸附等温线和对应的色谱峰形状三种吸附等温线和对应的色谱峰形状吸附较牢固吸附较牢固吸附较牢固吸附较牢固导致延迟导致延迟导致延迟导致延迟发生其他反应发生其他反应发生其他反应发生其他反应（如氢键作用）（如氢键作用）（如氢键作用）（如氢键作用）扩散分布扩散分布扩散分布扩散分布中间密，两侧疏中间密，两侧疏中间密，两侧疏中间密，两侧疏 对吸附剂的基本要求：对吸附剂的基本要求：对吸附剂的基本要求：对吸附剂的基本要求：n n不与流动相和被测组分发生化学反应不与流动相和被测组分发生化学反应不与流动相和被测组分发生化学反应不与流动相和被测组分发生化学反应n n有高的吸附

9、容量有高的吸附容量有高的吸附容量有高的吸附容量n n不溶于流动相等不溶于流动相等不溶于流动相等不溶于流动相等 (2) 固定相固定相 极性吸附剂极性吸附剂 非极性吸附剂非极性吸附剂 酸性吸附剂酸性吸附剂 碱性吸附剂碱性吸附剂 包括包括硅胶硅胶和硅酸镁等和硅酸镁等包括包括氧化铝氧化铝和氧化镁等和氧化镁等 最常见的是活性炭最常见的是活性炭 吸附剂的吸附剂的表面结构表面结构是决定色谱柱性能的重要因素，同时是决定色谱柱性能的重要因素，同时它的它的粒度大小粒度大小、分布范围分布范围、装柱技术装柱技术等对柱效也有很大影响等对柱效也有很大影响 硅胶是最常用硅胶是最常用的吸附剂，由弹性多的吸附剂，由弹性多聚硅酸

10、脱水制成，其聚硅酸脱水制成，其吸附能力较氧化铝弱吸附能力较氧化铝弱 硅胶硅胶(SiO2xH2O) 硅胶结构示意图硅胶结构示意图活性基团硅醇基活性基团硅醇基 水合硅羟基水合硅羟基多孔性硅氧烷交联结构多孔性硅氧烷交联结构 表表面面(使硅胶失去吸附力使硅胶失去吸附力)+H2O(能与极性化合物或不饱和化能与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而具有吸附性合物形成氢键而具有吸附性) ,-H2On n加热去水过程称为加热去水过程称为加热去水过程称为加热去水过程称为活化活化活化活化n n含水量大，吸附活性含水量大，吸附活性含水量大，吸附活性含水量大，吸附活性( (能力能力能力能力) )低，反之吸附活性高低，反之

11、吸附活性高低，反之吸附活性高低，反之吸附活性高 氧化铝氧化铝 酸性氧化铝酸性氧化铝 (pH 45 ) 碱性氧化铝碱性氧化铝 (pH 910 ) 中性氧化铝中性氧化铝 (pH 7.5 ) 用途最广泛用途最广泛 n n与硅胶一样，氧化铝也能强烈地吸水，水不易被其它与硅胶一样，氧化铝也能强烈地吸水，水不易被其它与硅胶一样，氧化铝也能强烈地吸水，水不易被其它与硅胶一样，氧化铝也能强烈地吸水，水不易被其它化合物置换，因而使其活性降低化合物置换，因而使其活性降低化合物置换，因而使其活性降低化合物置换，因而使其活性降低n n通常也采用加热方法使其活化通常也采用加热方法使其活化通常也采用加热方法使其活化通常也

12、采用加热方法使其活化 分离能力强、活性可以控制、应用较广的强极性吸附剂分离能力强、活性可以控制、应用较广的强极性吸附剂 (3) 流动相流动相 流动相又常被称作流动相又常被称作洗脱剂洗脱剂 对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：n n纯度合格纯度合格纯度合格纯度合格n n对样品有一定的溶解能力，不与样品和吸附剂发生对样品有一定的溶解能力，不与样品和吸附剂发生对样品有一定的溶解能力，不与样品和吸附剂发生对样品有一定的溶解能力，不与样品和吸附剂发生不可逆的化学反应不可逆的化学反应不可逆的化学反应不可逆的化学反应n n粘度小易流动粘度小易流动粘度小易流动粘度小

13、易流动n n性质稳定，有一定的挥发性，对分离组分的回收无性质稳定，有一定的挥发性，对分离组分的回收无性质稳定，有一定的挥发性，对分离组分的回收无性质稳定，有一定的挥发性，对分离组分的回收无干扰作用干扰作用干扰作用干扰作用n n与检测手段相匹配与检测手段相匹配与检测手段相匹配与检测手段相匹配 (4) 固定相和流动相的选择固定相和流动相的选择 依据被测组分、固定相和流动相的性质依据被测组分、固定相和流动相的性质依据被测组分、固定相和流动相的性质依据被测组分、固定相和流动相的性质a. a. 被测组分性质（极性大小）被测组分性质（极性大小）被测组分性质（极性大小）被测组分性质（极性大小） 烃烃烃烃 -

14、 - - - - - - - - - - - - - - - 羧酸，醇羧酸，醇羧酸，醇羧酸，醇 b. b. 吸附剂的活性吸附剂的活性吸附剂的活性吸附剂的活性 吸附剂的活性越大，对被测组分的吸附能力越强吸附剂的活性越大，对被测组分的吸附能力越强吸附剂的活性越大，对被测组分的吸附能力越强吸附剂的活性越大，对被测组分的吸附能力越强 强极性物质强极性物质强极性物质强极性物质选择弱吸附剂选择弱吸附剂选择弱吸附剂选择弱吸附剂 弱极性物质弱极性物质弱极性物质弱极性物质选择强吸附剂选择强吸附剂选择强吸附剂选择强吸附剂c. c. 流动相的极性流动相的极性流动相的极性流动相的极性 根据根据“相似相溶相似相溶”的原

15、理，对极性大的试样采的原理，对极性大的试样采用极性较强的洗脱剂；对极性弱的试样则采用极性用极性较强的洗脱剂；对极性弱的试样则采用极性弱的洗脱剂弱的洗脱剂 n n流动相极性越大，对被测组分的洗脱能力越强流动相极性越大，对被测组分的洗脱能力越强流动相极性越大，对被测组分的洗脱能力越强流动相极性越大，对被测组分的洗脱能力越强n n洗脱剂的极性强弱可用溶剂强度参数（洗脱剂的极性强弱可用溶剂强度参数（洗脱剂的极性强弱可用溶剂强度参数（洗脱剂的极性强弱可用溶剂强度参数（strength strength parameterparameter） 0 0 来衡量来衡量来衡量来衡量n n 0 0 越大，表示洗脱

16、剂的极性越强越大，表示洗脱剂的极性越强越大，表示洗脱剂的极性越强越大，表示洗脱剂的极性越强氧氧 化化 铝铝 上上 的的 洗洗 脱脱 序序 列列在硅胶吸附剂中在硅胶吸附剂中 0值的顺序与值的顺序与氧化铝氧化铝相同，相同，数值可按下式换算：数值可按下式换算： n n可用两种或两种以上的溶剂，按一定比例组成混合溶剂可用两种或两种以上的溶剂，按一定比例组成混合溶剂可用两种或两种以上的溶剂，按一定比例组成混合溶剂可用两种或两种以上的溶剂，按一定比例组成混合溶剂进行洗脱进行洗脱进行洗脱进行洗脱 n n也可在洗脱过程中采用逐渐改变混合溶剂的比例，使其也可在洗脱过程中采用逐渐改变混合溶剂的比例，使其也可在洗脱

17、过程中采用逐渐改变混合溶剂的比例，使其也可在洗脱过程中采用逐渐改变混合溶剂的比例，使其性质逐渐变化，使结构相似的组分得到分离，这种洗脱性质逐渐变化，使结构相似的组分得到分离，这种洗脱性质逐渐变化，使结构相似的组分得到分离，这种洗脱性质逐渐变化，使结构相似的组分得到分离，这种洗脱方式称为方式称为方式称为方式称为梯度洗脱梯度洗脱梯度洗脱梯度洗脱 (gradient elution) (gradient elution) n n梯度洗脱可提高分离效率，减少色谱峰拖尾现象梯度洗脱可提高分离效率，减少色谱峰拖尾现象梯度洗脱可提高分离效率，减少色谱峰拖尾现象梯度洗脱可提高分离效率，减少色谱峰拖尾现象 d.

18、 被测组分、吸附剂和流动相的关系被测组分、吸附剂和流动相的关系 组分组分组分组分 吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂 流动相流动相流动相流动相 极性极性极性极性 活性小活性小活性小活性小 极性极性极性极性 非非非非( (弱弱弱弱) )极性极性极性极性 活性大活性大活性大活性大 非极性或弱极性非极性或弱极性非极性或弱极性非极性或弱极性二、分配柱色谱法二、分配柱色谱法 (partition chromatography)(1) 分离原理分离原理 根据试样各组分在两种互不相溶的液体中溶解度不根据试样各组分在两种互不相溶的液体中溶解度不同，即具有不同的分配系数同，即具有不同的分配系数K来实现的来实现的(类似于溶

19、剂萃取类似于溶剂萃取) 又称液液色谱又称液液色谱又称液液色谱又称液液色谱溶解溶解溶解溶解萃取萃取萃取萃取再萃取再萃取再萃取再萃取再溶解再溶解再溶解再溶解分离原理示意图分离原理示意图 (反相反相)被保留的非极被保留的非极被保留的非极被保留的非极性组分分子性组分分子性组分分子性组分分子极性溶剂极性溶剂极性溶剂极性溶剂分子分子分子分子载体（担体）载体（担体）载体（担体）载体（担体）固定液固定液固定液固定液( (非极性或弱极性非极性或弱极性非极性或弱极性非极性或弱极性) )平衡时，分配系数平衡时，分配系数平衡时，分配系数平衡时，分配系数 = X = Xs s / X / Xmm XXs s: : 组分

20、组分组分组分X X分配在固定相中的浓度分配在固定相中的浓度分配在固定相中的浓度分配在固定相中的浓度XXmm: :组分组分组分组分X X分配在流动相中的浓度分配在流动相中的浓度分配在流动相中的浓度分配在流动相中的浓度(2) 固定相固定相 n n固定相是涂渍在固定相是涂渍在固定相是涂渍在固定相是涂渍在惰性载体惰性载体惰性载体惰性载体表面上的表面上的表面上的表面上的固定液固定液固定液固定液 n n担体担体担体担体 (support)(support) 担体又称担体又称担体又称担体又称载体载体载体载体，仅起负载固定液作用，是，仅起负载固定液作用，是，仅起负载固定液作用，是，仅起负载固定液作用，是惰性的

21、多孔固体颗粒惰性的多孔固体颗粒惰性的多孔固体颗粒惰性的多孔固体颗粒。要求其有较大的比表面积。要求其有较大的比表面积。要求其有较大的比表面积。要求其有较大的比表面积，且对样品无吸附作用，且对样品无吸附作用，且对样品无吸附作用，且对样品无吸附作用 常用的担体有吸水硅胶、硅藻土、纤维素和常用的担体有吸水硅胶、硅藻土、纤维素和常用的担体有吸水硅胶、硅藻土、纤维素和常用的担体有吸水硅胶、硅藻土、纤维素和微孔聚四氟乙烯小球等微孔聚四氟乙烯小球等微孔聚四氟乙烯小球等微孔聚四氟乙烯小球等n n分配色谱法要求固定液是样品的良好溶剂，不溶分配色谱法要求固定液是样品的良好溶剂，不溶分配色谱法要求固定液是样品的良好溶

22、剂，不溶分配色谱法要求固定液是样品的良好溶剂，不溶或很难溶于流动相或很难溶于流动相或很难溶于流动相或很难溶于流动相n n最常用的固定液为：强极性的最常用的固定液为：强极性的最常用的固定液为：强极性的最常用的固定液为：强极性的,-,-氧二丙腈氧二丙腈氧二丙腈氧二丙腈、中、中、中、中等极性的等极性的等极性的等极性的聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇和非极性的和非极性的和非极性的和非极性的角鲨烷角鲨烷角鲨烷角鲨烷等等等等n n常用的固体液涂渍方法主要有三种：常用的固体液涂渍方法主要有三种：常用的固体液涂渍方法主要有三种：常用的固体液涂渍方法主要有三种：溶剂蒸发法溶剂蒸发法溶剂蒸发法溶剂蒸发法，沉淀法沉

23、淀法沉淀法沉淀法和和和和动态涂渍动态涂渍动态涂渍动态涂渍 早期的固定相为机械涂层固定相早期的固定相为机械涂层固定相 固定液易流失固定液易流失 为了解决固定液流失的问题，改善固定相的功能，为了解决固定液流失的问题，改善固定相的功能，常用化学方法把有机分子键合到载体常用化学方法把有机分子键合到载体(硅胶硅胶)表面，形成表面，形成化学键合固定相化学键合固定相(chemical bonded stationary phase) 化学化学键合固定相合固定相以微粒多孔硅胶为载体以微粒多孔硅胶为载体 硅胶结构示意图硅胶结构示意图硅硅 胶胶官能官能团有机分子有机分子 按基团与硅胶相结合的化学键类型分类按基团与

24、硅胶相结合的化学键类型分类1. 酯化型（酯化型（SiOC）2. 硅烷化型（硅烷化型（SiOSiC）应用范围广泛应用范围广泛 硅醇基硅醇基 醇醇 酯化反应：酯化反应： 硅烷化反应：硅烷化反应： 硅醇基硅醇基 氯硅烷氯硅烷 按有机基团的性质分类按有机基团的性质分类 1. 极性键合相极性键合相 (正相键合相正相键合相) 2. 非极性键合相非极性键合相 (反相键合相反相键合相) C18 (ODS) 柱应用最广泛柱应用最广泛 硅胶表面键合极性有机基团硅胶表面键合极性有机基团(如氰基、氨基和二醇基如氰基、氨基和二醇基) 常用作正相键合相色谱，分析极性较强的化合物常用作正相键合相色谱，分析极性较强的化合物

25、硅胶表面键合烃基硅烷硅胶表面键合烃基硅烷 常用作反相键合相色谱，分离非极性和极性较弱的化合物常用作反相键合相色谱，分离非极性和极性较弱的化合物 化学键合固定相的优点：化学键合固定相的优点： 传质速度快，柱效高传质速度快，柱效高 柱稳定性好，使用寿命长柱稳定性好，使用寿命长 可键合不同性质的官能团，提高选择性可键合不同性质的官能团，提高选择性 可利用梯度洗脱，提高分析效率可利用梯度洗脱，提高分析效率 对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：n n与固定液不互溶，极性相差较大；与固定液不互溶，极性相差较大；与固定液不互溶，极性相差较大；与固定液不互溶，极性相

26、差较大；n n对样品组分的溶解度足够大，但又相对小于固定液对对样品组分的溶解度足够大，但又相对小于固定液对对样品组分的溶解度足够大，但又相对小于固定液对对样品组分的溶解度足够大，但又相对小于固定液对组分的溶解度组分的溶解度组分的溶解度组分的溶解度 (3) 流动相流动相 分类分类分类分类极性极性极性极性适用范围适用范围适用范围适用范围 流出顺序流出顺序流出顺序流出顺序根据根据根据根据流动流动流动流动相和相和相和相和固定固定固定固定相的相的相的相的极性极性极性极性正相分配色谱正相分配色谱正相分配色谱正相分配色谱 ( (常规分配色谱常规分配色谱常规分配色谱常规分配色谱 ) )流动相流动相流动相流动相

27、 固定相固定相固定相固定相非极性及弱非极性及弱非极性及弱非极性及弱极性化合物极性化合物极性化合物极性化合物 极性大的极性大的极性大的极性大的先流出先流出先流出先流出正相分配色谱和反相分配色谱正相分配色谱和反相分配色谱 n n正相分配色谱正相分配色谱正相分配色谱正相分配色谱 (normal phase chromatography) (normal phase chromatography) n n反相分配色谱反相分配色谱反相分配色谱反相分配色谱 (reversed phase chromatography) (reversed phase chromatography) 三、离子交换色谱法三、

28、离子交换色谱法 (ion-exchange chromatography)n n以以以以离子交换剂离子交换剂离子交换剂离子交换剂为固定相，利用不同待测离子对固定相亲和为固定相，利用不同待测离子对固定相亲和为固定相，利用不同待测离子对固定相亲和为固定相，利用不同待测离子对固定相亲和力的差别来实现分离的液相色谱法，主要用于力的差别来实现分离的液相色谱法，主要用于力的差别来实现分离的液相色谱法，主要用于力的差别来实现分离的液相色谱法，主要用于离子型化合离子型化合离子型化合离子型化合物物物物的分离的分离的分离的分离n n离子交换色谱的柱填料是一种带电荷官能团的固定基质。离子交换色谱的柱填料是一种带电荷

29、官能团的固定基质。离子交换色谱的柱填料是一种带电荷官能团的固定基质。离子交换色谱的柱填料是一种带电荷官能团的固定基质。固体基质上带负电荷的称为固体基质上带负电荷的称为固体基质上带负电荷的称为固体基质上带负电荷的称为阳离子交换剂阳离子交换剂阳离子交换剂阳离子交换剂，带正电荷的称，带正电荷的称，带正电荷的称，带正电荷的称为为为为阴离子交换剂阴离子交换剂阴离子交换剂阴离子交换剂n n为保持交换剂的电中性，基质上还存在带相同电荷数但正、为保持交换剂的电中性，基质上还存在带相同电荷数但正、为保持交换剂的电中性，基质上还存在带相同电荷数但正、为保持交换剂的电中性，基质上还存在带相同电荷数但正、负号相反的离

30、子，称为负号相反的离子，称为负号相反的离子，称为负号相反的离子，称为反离子（也称可交换离子）反离子（也称可交换离子）反离子（也称可交换离子）反离子（也称可交换离子）(1) 离子交换原理离子交换原理 离子交换原理示意图离子交换原理示意图 待测组分离子待测组分离子Xm与可交换离子与可交换离子Ym争夺离子交换剂争夺离子交换剂上带电荷的交换基团上带电荷的交换基团Rs，进行离子交换，进行离子交换溶剂分子溶剂分子溶剂分子溶剂分子待测组分待测组分待测组分待测组分X X（离子型化合物）（离子型化合物）（离子型化合物）（离子型化合物）离子交换剂离子交换剂离子交换剂离子交换剂带电荷的带电荷的带电荷的带电荷的活性基

31、团活性基团活性基团活性基团R R可交换离子可交换离子可交换离子可交换离子Y YXm + RsYYm + RsXKXY =Rs X Ym RsY Xm 其交换反应如下：其交换反应如下： 反应达平衡时，平衡常数为：反应达平衡时，平衡常数为：平衡常数平衡常数 KXY 又称为离子交换反应的又称为离子交换反应的选择性系数选择性系数(2) 固定相固定相 n n分类分类分类分类按可交换的活性基团不同分类按可交换的活性基团不同分类 分类分类分类分类活性基团活性基团活性基团活性基团 强酸性阳离子交换剂强酸性阳离子交换剂强酸性阳离子交换剂强酸性阳离子交换剂 SOSO3 3HH弱酸性阳离子交换剂弱酸性阳离子交换剂弱

32、酸性阳离子交换剂弱酸性阳离子交换剂 COOH COOH 或或或或POPO3 3HH- -强碱性阴离子交换剂强碱性阴离子交换剂强碱性阴离子交换剂强碱性阴离子交换剂 N N+ +R R3 3X X- -弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子交换剂 NHNH2 2, , NHRNHR或或或或NRNR2 2按基体不同分类按基体不同分类 按物理结构不同分类按物理结构不同分类 按活性基团接入基体的制备方式不同分类按活性基团接入基体的制备方式不同分类 合成树脂合成树脂(聚苯乙烯聚苯乙烯)型、纤维素型和硅胶型型、纤维素型和硅胶型 微孔型微孔型(或凝胶型或凝胶型)、大孔型、薄壳型或薄

33、膜型等、大孔型、薄壳型或薄膜型等 物理涂渍型和化学键合型物理涂渍型和化学键合型 离子交换剂的不同物理结构离子交换剂的不同物理结构(a) 微孔型微孔型; (b) 大孔型大孔型; (c) 薄膜型薄膜型; (d)表面多孔型表面多孔型n n离子交换树脂的主要性能指标离子交换树脂的主要性能指标离子交换树脂的主要性能指标离子交换树脂的主要性能指标 交联度交联度 (degree of cross linking) 聚苯乙烯型合成树脂聚苯乙烯型合成树脂交联剂：交联剂：二乙烯苯二乙烯苯（交联形成（交联形成网状结构）网状结构）直链中的直链中的聚乙烯链节聚乙烯链节结构结构 交联度交联度交联度交联度孔洞孔洞孔洞孔洞交

34、换速率交换速率交换速率交换速率选择性选择性选择性选择性适用范围适用范围适用范围适用范围大大大大小小小小慢慢慢慢好好好好分子量较小的离子分子量较小的离子分子量较小的离子分子量较小的离子性物质性物质性物质性物质小小小小大大大大快快快快差差差差分子量较大的离子分子量较大的离子分子量较大的离子分子量较大的离子性物质性物质性物质性物质 交联剂交联剂是指能在线型结构分子缩聚时起架桥作用而使是指能在线型结构分子缩聚时起架桥作用而使其分子中的基团互相键合成为不溶网状体的物质其分子中的基团互相键合成为不溶网状体的物质 树脂中交联剂的含量叫树脂中交联剂的含量叫交联度交联度，以重量百分比表示，以重量百分比表示，范围

35、从范围从1%到到16%交换容量交换容量 (exchange capacity) 粒度粒度 每克干树脂能参加交换反应的活性基团数每克干树脂能参加交换反应的活性基团数 单位：单位：mmol/g或或mmol/ml 反映了树脂进行交换反应能力的大小反映了树脂进行交换反应能力的大小 离子交换树脂颗粒的大小离子交换树脂颗粒的大小用树脂溶胀态所能通过的筛孔目数表示用树脂溶胀态所能通过的筛孔目数表示制备纯水多用制备纯水多用1050目，色谱分析一般为目，色谱分析一般为100200目目 一般来说，离子强度的一般来说，离子强度的一般来说，离子强度的一般来说，离子强度的变化要大于变化要大于变化要大于变化要大于pHpH

36、值变化值变化值变化值变化对对对对保留值的影响保留值的影响保留值的影响保留值的影响 (3) 流动相流动相 离子交换色谱的流动相大多为离子交换色谱的流动相大多为水溶液水溶液 增加离子强度，削弱试样离子的竞争交换能力，使增加离子强度，削弱试样离子的竞争交换能力，使试样离子保留值降低试样离子保留值降低 流动相流动相pH值的变化，能导致可解离化合物的电离值的变化，能导致可解离化合物的电离度发生变化，如电离度增大，则试样的保留值也增大度发生变化，如电离度增大，则试样的保留值也增大 在流动相中添加有机溶剂（如甲醇或乙醇），可使在流动相中添加有机溶剂（如甲醇或乙醇），可使峰的拖尾得到改善，并能调节组分的保留值

37、峰的拖尾得到改善，并能调节组分的保留值 分离原理示意图分离原理示意图 不具有吸附、分配和离子交换作用机理，而是不具有吸附、分配和离子交换作用机理，而是基于分子的尺寸和形状不同来实现分离基于分子的尺寸和形状不同来实现分离 (1) 分离原理分离原理 又称凝胶色谱或空间排阻色谱又称凝胶色谱或空间排阻色谱又称凝胶色谱或空间排阻色谱又称凝胶色谱或空间排阻色谱不同尺寸、形状不同尺寸、形状不同尺寸、形状不同尺寸、形状的组分分子的组分分子的组分分子的组分分子惰性多孔惰性多孔惰性多孔惰性多孔结构的凝胶结构的凝胶结构的凝胶结构的凝胶四、尺寸排阻色谱法四、尺寸排阻色谱法 (size exclusion chroma

38、tography) 凝胶色谱法示意图凝胶色谱法示意图 一般来说，凝胶色谱一般来说，凝胶色谱适用分离分子量从几千到适用分离分子量从几千到几百万的试样，且分子量几百万的试样，且分子量差别需在差别需在10%以上时才能以上时才能得到分离得到分离 按相对分子质量按相对分子质量按相对分子质量按相对分子质量降低的次序被洗脱降低的次序被洗脱降低的次序被洗脱降低的次序被洗脱 (2) 固定相固定相 n n按机械强度不同按机械强度不同按机械强度不同按机械强度不同 软质、半硬质及硬质凝胶软质、半硬质及硬质凝胶软质、半硬质及硬质凝胶软质、半硬质及硬质凝胶n n按化学成分不同按化学成分不同按化学成分不同按化学成分不同 有

39、机和无机凝胶有机和无机凝胶有机和无机凝胶有机和无机凝胶n n按制备方法和孔穴结构差异按制备方法和孔穴结构差异按制备方法和孔穴结构差异按制备方法和孔穴结构差异 均匀、半均匀和非均匀凝胶均匀、半均匀和非均匀凝胶均匀、半均匀和非均匀凝胶均匀、半均匀和非均匀凝胶n n按对溶剂的使用范围不同按对溶剂的使用范围不同按对溶剂的使用范围不同按对溶剂的使用范围不同 亲水性、亲油性和两性凝胶亲水性、亲油性和两性凝胶亲水性、亲油性和两性凝胶亲水性、亲油性和两性凝胶 分类：分类： 应用最多的是多孔性凝胶应用最多的是多孔性凝胶 根据机械强度的不同一般可分为软质、半硬质和硬质凝根据机械强度的不同一般可分为软质、半硬质和硬

40、质凝胶三类胶三类 软质凝胶软质凝胶(如葡聚糖等如葡聚糖等)在压强在压强0.1 MPa左右即被压坏，左右即被压坏，不适宜用在不适宜用在HPLC中中 对流动相的基本要求：对流动相的基本要求：n n能溶解试样，并且与固定相凝胶性质相似，能浸能溶解试样，并且与固定相凝胶性质相似，能浸能溶解试样，并且与固定相凝胶性质相似，能浸能溶解试样，并且与固定相凝胶性质相似，能浸润凝胶润凝胶润凝胶润凝胶n n溶剂的黏度要低溶剂的黏度要低溶剂的黏度要低溶剂的黏度要低n n与采用的检测器相匹配与采用的检测器相匹配与采用的检测器相匹配与采用的检测器相匹配 常用的流动相有四氢呋喃、甲苯、氯仿、二甲基酰胺和常用的流动相有四氢

41、呋喃、甲苯、氯仿、二甲基酰胺和水等水等凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱 水溶液水溶液水溶液水溶液 水溶性样品水溶性样品水溶性样品水溶性样品凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱 有机溶剂有机溶剂有机溶剂有机溶剂 非水溶性样品非水溶性样品非水溶性样品非水溶性样品流动相流动相 样品样品(3) 流动相流动相 依据性能和用途不同可分依据性能和用途不同可分为三三类： (1) 分析型分析型 (2) 制制备型型 (3) 专用型用型 主要由四部分主要由四部分组成：成： (1) 高高压输液系液系统 (2) 进样系系统 (3) 分离系分离系统 (4) 检测系系统 (5) 数据记录与处理系

42、统数据记录与处理系统 其他其他辅助装置：助装置： (1) 梯度洗脱装置梯度洗脱装置 (2) 自自动进样 (3) 数据数据处理系理系统第三节第三节 高效液相色谱仪高效液相色谱仪高效液相色谱仪高效液相色谱仪LC-10Avp Plus高效液相色谱仪高效液相色谱仪LC-2010HT Agilent 1100系列高效液相色谱系统系列高效液相色谱系统 高效液相色谱仪的工作流程高效液相色谱仪的工作流程 高压输液系统高压输液系统一、高压输液系统一、高压输液系统 高高压输液系液系统一般一般组成：成： (1) 贮液器液器 (2) 高高压输液液泵 ( high pressure pump) 提供提供动力力 (3)

43、过滤器器 (4) 压力脉力脉动阻尼器阻尼器核心部件核心部件 流动相的作用：流动相的作用： (1) 携带样品通过色谱柱携带样品通过色谱柱 (2) 提供分配相，调节选择性，实现分离提供分配相，调节选择性，实现分离 用作用作HPLC流动相的溶剂：流动相的溶剂： 有机溶剂、水、无机盐的水溶液等有机溶剂、水、无机盐的水溶液等 流动相分为单一流动相和混合流动相流动相分为单一流动相和混合流动相 对流流动相的基本要求：相的基本要求：1. 对被分离样品有适宜的溶解度对被分离样品有适宜的溶解度(K为为110)2. 与样品及固定相不发生不可逆化学反应与样品及固定相不发生不可逆化学反应3. 粘度小，纯度高粘度小，纯度

44、高4. 与检测器匹配与检测器匹配 流流动相的相的处理：理：1. 纯化纯化 2. 脱气脱气 水：水：高纯水高纯水 有机溶剂：有机溶剂：色谱纯色谱纯脱气方法：脱气方法：(1) 减压脱气减压脱气 (2)(2) 煮沸脱气煮沸脱气 (3)(3) 超声波震荡脱气超声波震荡脱气（不会造成组成的变化）（不会造成组成的变化） 高压输液泵应符合要求：高压输液泵应符合要求： (1) 密封性好，耐腐蚀密封性好，耐腐蚀 (2) 有足够的输出压力有足够的输出压力 3050 Mpa (3) 输出压力平稳，脉冲小输出压力平稳，脉冲小 (4) 输出流量恒定，可调范围宽，流量精度输出流量恒定，可调范围宽，流量精度1%2% (5)

45、 泵室体积小泵室体积小(0.5 ml ) 常用的高压输液泵分为以下两种：常用的高压输液泵分为以下两种：(1) 恒流泵恒流泵 输出流量恒定输出流量恒定 (2) 恒压泵恒压泵 输出压力恒定输出压力恒定 缺点：保留时间重现性差，缺点：保留时间重现性差， 更换溶剂或清洗较麻烦更换溶剂或清洗较麻烦柱塞往复泵柱塞往复泵恒流泵恒流泵螺旋注射泵螺旋注射泵二、进样系统二、进样系统 常用的进样方式有两种：常用的进样方式有两种： (1) 注射器进样注射器进样 (2) 六通阀进样六通阀进样 普遍采用普遍采用 六通阀进样优点：六通阀进样优点： (1) 进样时可保持系统高压进样时可保持系统高压 (2) 进样方式简便、易操

46、作进样方式简便、易操作 (3) 进样准确、重现性好进样准确、重现性好 (4) 自动化程度高自动化程度高 (5) 适于作定量分析适于作定量分析六通阀进样示意图六通阀进样示意图a. 进样位置进样位置(样品进入定量管样品进入定量管) b. 进柱位置进柱位置(样品导入色谱柱样品导入色谱柱) 1. 定量管定量管 2. 样品进入口样品进入口 3. 流动相进口流动相进口 4. 色谱柱色谱柱三、分离系统三、分离系统分析柱前加一个短的保护柱分析柱前加一个短的保护柱保持色谱柱的性能保持色谱柱的性能 包括色谱柱、恒温器及连接管等包括色谱柱、恒温器及连接管等 色谱柱色谱柱 HPLC心脏部件心脏部件 由色谱柱管和固定相

47、组成由色谱柱管和固定相组成 柱温显著影响组分的保留值柱温显著影响组分的保留值 恒温器恒温器分析型分析型制备型制备型柱长柱长1030 cm，内径，内径26 mm，直型，直型柱长柱长2550 cm，内径，内径40120 mm注：注：HPLC分析通常在室温下进行分析通常在室温下进行四、检测系统四、检测系统 按其应用范围分为通用型和专用型（选择性）按其应用范围分为通用型和专用型（选择性） 1. 紫外检测器（紫外检测器（ultraviolet-visible detector, UVD或或UV）2. 荧光检测器（荧光检测器（fluorescence detector, FD）3. 电化学检测器（电化学检

48、测器（electrochemical detector, ED）5. 示差折光检测器（示差折光检测器（differential reflactive index detector, DRID）4. 蒸发光散射检测器（蒸发光散射检测器（evaporative light-scatter detector，ELSD）1. 紫外检测器紫外检测器 （ultraviolet-visible detector, UVD或或UV） 应用最广泛的通用型检测器应用最广泛的通用型检测器 工作原理和结构与一般紫外分光光度计相同工作原理和结构与一般紫外分光光度计相同 被分析组分对特定波长的紫外光或可见光有选择性吸收，

49、被分析组分对特定波长的紫外光或可见光有选择性吸收，待测组分浓度与吸光度的关系服从待测组分浓度与吸光度的关系服从Lambert-Beer定律定律 不同之处：不同之处： 将样品池改为体积很小（将样品池改为体积很小（512 ml）的流通池）的流通池流通池示意图流通池示意图1. 流动相出口流动相出口 2. 流动相入口流动相入口 3. 透镜透镜 32211Z型型H型型光路光路 紫外检测器的特点：紫外检测器的特点： (1) 灵敏度高，最小检测浓度为灵敏度高，最小检测浓度为10-10 g/ml (2) 线性范围宽，对温度和流动相流速波动不敏感，可线性范围宽，对温度和流动相流速波动不敏感，可 用于梯度洗脱用于

50、梯度洗脱 (3) 应用范围广泛应用范围广泛 紫外检测器的种类紫外检测器的种类固定波长型固定波长型可调波长型可调波长型 二极管阵列检测器二极管阵列检测器光源光源 检测波长检测波长 特点特点 低压汞灯低压汞灯 氘灯氘灯 固定固定254 nm或或280 nm 190800 nm连续可调连续可调 结构简单，但灵敏结构简单，但灵敏度和应用范围受限度和应用范围受限 应用广泛应用广泛 三维色谱三维色谱-光谱图，光谱图，给出光谱定性信息给出光谱定性信息 190700 nm快速扫描快速扫描氘灯氘灯 与与UVD的主要区别：的主要区别： 进入流通池的光是整个紫外进入流通池的光是整个紫外-可见光谱区的复合光，当复合可

51、见光谱区的复合光，当复合光被组分选择性吸收后，其透过光具有了组分的光谱特征，此光被组分选择性吸收后，其透过光具有了组分的光谱特征，此透过光被光栅分光后，照射到光电二极管阵列上透过光被光栅分光后，照射到光电二极管阵列上 二极管阵列检测器二极管阵列检测器以光电二极管阵列作为检测元件以光电二极管阵列作为检测元件优点：优点：(1) 可同时采集不同波长下的色谱图，以计算不同波长的可同时采集不同波长下的色谱图，以计算不同波长的相对吸收比相对吸收比(2) 可提供可提供UV-Vis谱，选择最佳检测波长谱，选择最佳检测波长(3) 检查色谱峰各个位置的光谱，可以评价物质的纯度检查色谱峰各个位置的光谱，可以评价物质

52、的纯度(4) 可利用色谱保留值规律及吸收光谱综合进行定性分析可利用色谱保留值规律及吸收光谱综合进行定性分析二极管阵列检测器光路图二极管阵列检测器光路图三维色谱三维色谱-光谱图光谱图时间时间波长波长吸吸光光度度2. 荧光检测器荧光检测器 （fluorescence detector FD） 原理及仪器结构与荧光分析法相同原理及仪器结构与荧光分析法相同 荧光检测器的特点：荧光检测器的特点： (1) 灵敏度更高，比紫外检测器高灵敏度更高，比紫外检测器高34个数量级，检个数量级，检测测 限可达限可达10-1210-14 g/ml (2) 对温度和流动相流速的变化不敏感对温度和流动相流速的变化不敏感 (

53、3) 可进行梯度洗脱可进行梯度洗脱具有荧光特性具有荧光特性的样品的样品 受紫外光激发后发射荧光，在一定条件下其荧光强度与受紫外光激发后发射荧光，在一定条件下其荧光强度与荧光物质的浓度成线性关系荧光物质的浓度成线性关系选择性检测器选择性检测器3. 电化学检测器电化学检测器 （electrochemical detector ED） 对流动相的要求：对流动相的要求： 必须含有电解质（离解常数高，在电极表面呈现惰性）必须含有电解质（离解常数高，在电极表面呈现惰性） 常用的是安培检测器常用的是安培检测器检测原理：测量电流与氧化还原物质的浓度成正比检测原理：测量电流与氧化还原物质的浓度成正比选择性检测器

54、选择性检测器 电化学检测器种类较多，有电导、库仑、极谱、安培、电位电化学检测器种类较多，有电导、库仑、极谱、安培、电位等检测器等检测器 缺点：缺点：(1) 需使用缓冲液作流动相需使用缓冲液作流动相(2) 电极寿命较短电极寿命较短(3) 不宜使用梯度洗脱不宜使用梯度洗脱优点：优点：(1) 灵敏度高，检测限可达灵敏度高，检测限可达10-12 g/ml(2) 选择性好（具有氧化还原活性的物质）选择性好（具有氧化还原活性的物质）(3) 线性范围宽线性范围宽(4) 设备简单、成本低、操作方便设备简单、成本低、操作方便4. 示差折光检测器示差折光检测器（differential reflactive in

55、dex detector, DRID） 优点：优点： 操作简便操作简便 缺点：缺点： (1) 灵敏度不高灵敏度不高 (2) 对温度变化敏感对温度变化敏感 (3) 不能用于梯度洗脱不能用于梯度洗脱 检测原理：检测原理：通用型检测器通用型检测器 利用纯流动相和含有被测组分的流动相之间折光利用纯流动相和含有被测组分的流动相之间折光率的差别进行检测率的差别进行检测HPLC常用检测器主要性能常用检测器主要性能五、辅助装置五、辅助装置 其他其他辅助装置：助装置： (1) 梯度洗脱装置梯度洗脱装置 (2) 自自动进样 (3) 数据数据处理系理系统洗脱方式洗脱方式等度洗脱等度洗脱梯度洗脱梯度洗脱溶剂配比保持恒

56、定溶剂配比保持恒定 流动相组成随时间改变而改变流动相组成随时间改变而改变 梯度洗脱装置梯度洗脱装置低低压梯度洗脱装置梯度洗脱装置高高压梯度洗脱装置梯度洗脱装置一台高一台高压泵 不能改不能改变流流动相配比，溶相配比，溶剂消耗量大，自消耗量大，自动化程度化程度低低 二台或多台高二台或多台高压泵 梯度重复性和精度高，梯度重复性和精度高，自自动化程度高化程度高 梯度洗脱梯度洗脱 ( gradient elution ) 也称溶剂程序也称溶剂程序 不断改不断改变流流动相配比，使溶相配比，使溶剂极性、离子极性、离子强强度或度或pH值改改变，从而改，从而改进分离，改善峰形、分离，改善峰形、缩短分析短分析时间

57、，以，以提高分离效率提高分离效率 对组分复杂或容量因子对组分复杂或容量因子k范围很宽的样品分离很重要范围很宽的样品分离很重要 应用应用HPLC对试样进行分析之前，首先要根据试样的特对试样进行分析之前，首先要根据试样的特性来选择一种最合适的分离类型性来选择一种最合适的分离类型 选择色谱分离类型主要依据：选择色谱分离类型主要依据： 试样的分子量大小、溶解度参数和分子结构等化学性质试样的分子量大小、溶解度参数和分子结构等化学性质和物理性质和物理性质一、高效液相色谱分离类型的选择一、高效液相色谱分离类型的选择第四节第四节 高效液相色谱法的应用高效液相色谱法的应用极性增加极性增加103102106104

58、105相对分子质量相对分子质量吸附吸附分配分配离子交换离子交换（反相分配）（反相分配）（正相分配）（正相分配）排排 斥斥（凝胶渗透）（凝胶渗透）（凝胶过滤）（凝胶过滤）非离子极性非离子极性非极性非极性离子离子水溶水溶水不溶水不溶（一）环境样品（一）环境样品水中污染物酚的测定水中污染物酚的测定色谱条件：色谱条件：色谱柱：色谱柱：Waters Symmetry C18流动相：流动相：溶剂溶剂A1%醋酸水溶液醋酸水溶液 溶剂溶剂B1%醋酸乙腈溶液醋酸乙腈溶液梯度洗脱：梯度洗脱：溶剂溶剂B在在20 min内经线性梯内经线性梯度由度由30%升至升至100%流速：流速：1.2 ml/min检测器：检测器：

59、二极管矩阵检测器二极管矩阵检测器 二、应用实例二、应用实例（二）食物样品（二）食物样品孔雀石绿和结晶紫的测定孔雀石绿和结晶紫的测定属于三苯甲烷染料属于三苯甲烷染料类类色谱条件：色谱条件：色谱柱：色谱柱：ODS-C18柱柱流动相：流动相：乙腈乙酸铵缓冲溶液乙腈乙酸铵缓冲溶液流速：流速：1.3 ml/min柱温：柱温：35 oC荧光检测器：荧光检测器：激发波长激发波长265 nm，发射波长发射波长360 nm孔雀石绿（孔雀石绿（MG）和结晶紫（）和结晶紫（GV）混合标准的混合标准的HPLC色谱图色谱图（三）生物材料样品（三）生物材料样品尿中马尿酸尿中马尿酸(HA)和甲基马尿酸和甲基马尿酸(MHA)

60、的测定的测定尿样的尿样的HPLC流出图流出图(a)原尿样，未经经处理；原尿样，未经经处理；(b)尿样经尿样经C18小柱处理；小柱处理；(c)尿样经硅胶小柱处尿样经硅胶小柱处理理色谱条件：色谱条件：色谱柱：色谱柱：C18 流动相：甲醇流动相：甲醇-水水-醋酸醋酸 紫外检测器：紫外检测器：254 nm 甲苯和二甲苯在尿中的代谢产物甲苯和二甲苯在尿中的代谢产物小小 结结n n掌握掌握掌握掌握HPLCHPLC的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论n n熟悉熟悉熟悉熟悉HPLCHPLC的分类、特点及应用范围的分类、特点及应用范围的分类、特点及应用范围的分类、特点及应用范围n n了解了解了解了解HPLCHPLC和经典液相色谱法、和经典液相色谱法、和经典液相色谱法、和经典液相色谱法、GCGC的区别的区别的区别的区别n n了解了解了解了解HPLCHPLC的优点的优点的优点的优点