人教課標實驗版-有機化學基礎-認識有機化合物-第四節(jié)研究有機化合物的一般步驟和方法微課

色譜法色譜法又稱色譜分析、色譜分析法、層析法，是一種分離和分析方法，在分析化學、有機化學、生物化學等領域有著非常廣泛的應用。色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達到分離的效果。色譜法起源于20世紀初，1950年代之后飛速發(fā)展，并發(fā)展出一個獨立的三級學科——色譜學。歷史上曾經(jīng)先后有兩位化學家因為在色譜領域的突出貢獻而獲得諾貝爾化學獎，此外色譜分析方法還在12項獲得諾貝爾化學獎的研究工作中起到關鍵作用。

目錄

色譜的起源

色譜法起源于20世紀初，1906年俄國植物學家米哈伊爾·茨維特用碳酸鈣填充豎立的玻璃管，以石油醚洗脫植物色素的提取液，經(jīng)過一段時間洗脫之后，植物色素在碳酸鈣柱中實現(xiàn)分離，由一條色帶分散為數(shù)條平行的色帶。由于這一實驗將混合的植物色素分離為不同的色帶，因此茨維特將這種方法命名為Хроматография，這個單詞最終被英語等拼音語言接受，成為色譜法的名稱。漢語中的色譜也是對這個單詞的意譯。

茨維特并非著名科學家，他對色譜的研究以俄語發(fā)表在俄國的學術(shù)雜志之后不久，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，歐洲正常的學術(shù)交流被迫終止。這些因素使得色譜法問世后十余年間不為學術(shù)界所知，直到1931年德國柏林威廉皇帝研究所的庫恩將茨維特的方法應用于葉紅素和葉黃素的研究，庫恩的研究獲得了廣泛的承認，也讓科學界接受了色譜法，此后的一段時間內(nèi)，以氧化鋁為固定相的色譜法在有色物質(zhì)的分離中取得了廣泛的應用，這就是今天的吸附色譜。

分配色譜的出現(xiàn)和色譜方法的普及

薄層色譜分離打印機黑色油墨的組成

1938年阿切爾·約翰·波特·馬丁和理查德·勞倫斯·米林頓·辛格準備利用氨基酸在水和有機溶劑中的溶解度差異分離不同種類的氨基酸，馬丁早期曾經(jīng)設計了逆流萃取系統(tǒng)以分離維生素，馬丁和辛格準備用兩種逆向流動的溶劑分離氨基酸，但是沒有獲得成功。后來他們將水吸附在固相的硅膠上，以氯仿沖洗，成功地分離了氨基酸，這就是現(xiàn)在常用的分配色譜。在獲得成功之后，馬丁和辛格的方法被廣泛應用于各種有機物的分離。1943年馬丁以及辛格又發(fā)明了在蒸汽飽和環(huán)境下進行的紙色譜法。

氣相色譜和色譜理論的出現(xiàn)

1952年馬丁和詹姆斯提出用氣體作為流動相進行色譜分離的想法，他們用硅藻土吸附的硅酮油作為固定相，用氮氣作為流動相分離了若干種小分子量揮發(fā)性有機酸。

氣相色譜的出現(xiàn)使色譜技術(shù)從最初的定性分離手段進一步演化為具有分離功能的定量測定手段，并且極大的刺激了色譜技術(shù)和理論的發(fā)展。相比于早期的液相色譜，以氣體為流動相的色譜對設備的要求更高，這促進了色譜技術(shù)的機械化、標準化和自動化；氣相色譜需要特殊和更靈敏的檢測裝置，這促進了檢測器的開發(fā)；而氣相色譜的標準化又使得色譜學理論得以形成色譜學理論中有著重要地位的塔板理論和VanDeemter方程，以及保留時間、保留指數(shù)、峰寬等概念都是在研究氣相色譜行為的過程中形成的。

高效液相色譜

1960年代，為了分離蛋白質(zhì)、核酸等不易汽化的大分子物質(zhì)，氣相色譜的理論和方法被重新引入經(jīng)典液相色譜。1960年代末科克蘭、哈伯、荷瓦斯、莆黑斯、里普斯克等人開發(fā)了世界上第一臺高效液相色譜儀，開啟了高效液相色譜的時代。高效液相色譜使用粒徑更細的固定相填充色譜柱，提高色譜柱的塔板數(shù)，以高壓驅(qū)動流動相，使得經(jīng)典液相色譜需要數(shù)日乃至數(shù)月完成的分離工作得以在幾個小時甚至幾十分鐘內(nèi)完成。

1971年科克蘭等人出版了《液相色譜的現(xiàn)代實踐》一書，標志著高效液相色譜法(HPLC)正式建立。在此后的時間里，高效液相色譜成為最為常用的分離和檢測手段，在有機化學、生物化學