第3節(jié)主要類型及分離原理北極熊校園

2023/5/1第3章

高效液相色譜分析法一、液-固吸附色譜liquid-solidadsorptionchromatograph二、液-液分配色譜liquid-liquidpartitionchromatograph三、離子交換色譜ion-exchange

chromatograph四、離子色譜ionchromatograph五、離子對(duì)色譜ion-pairchromatograph六、排阻色譜size-exclusionchromatograph七、親和色譜(AC)Affinity

chromatograph第二節(jié)

主要分離類型與原理highperformanceliquidchromatographbasicprincipleandmainseparatingtypes2023/5/1一、液-固吸附色譜

liquid-solidadsorption

chromatography

固定相：固體吸附劑為，如硅膠、氧化鋁等，較常使用的是5～10μm的硅膠吸附劑；

流動(dòng)相：各種不同極性的一元或多元溶劑。

基本原理：組分在固定相吸附劑上的吸附與解吸；適用于分離相對(duì)分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對(duì)具有官能團(tuán)的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性；

缺點(diǎn)：非線形等溫吸附常引起峰的拖尾；2023/5/11．分離機(jī)制：利用溶質(zhì)分子占據(jù)固定相表面吸附活性中心能力的差異分離前提：K不等或k不等2023/5/12．固定相：與LC比，固定相粒徑不同（<10μm）

（2）高分子多孔小球：YSG

原理：吸附+分配蒹小孔凝膠作用特點(diǎn)：柱選擇性好，峰形好，柱效低適用：分離弱極性化合物（1）硅膠表孔硅膠（薄殼硅膠）全多孔硅膠無(wú)定形YWG5~6μm5×104

球形YQG3~4μm8×108

堆積硅珠YQG3~4μm8×108

理想

原理：吸附特點(diǎn)：峰易拖尾適用：分離極性化合物2023/5/13．流動(dòng)相：底劑（烷烴）+有機(jī)極性調(diào)節(jié)劑

例：正己烷或庚烷+氯仿---4．影響k的因素：與固定相性質(zhì)和流動(dòng)相性質(zhì)有關(guān)溶質(zhì)分子極性↑，洗脫能力↓，k↑，tR↑

溶劑系統(tǒng)極性↑，洗脫能力↑，k↓，tR↓注：調(diào)節(jié)溶劑極性，可以控制組分的保留時(shí)間5．出柱順序：強(qiáng)極性組分后出柱，弱極性組分先出柱6．硅膠吸水量↑，LSC→LLC硅膠含水量較小吸附色譜硅膠極性較大硅膠含水量>17%分配色譜硅膠失活→載體吸附的水→固定液2023/5/1二、液-液分配色譜

liquid-liquidpartition

chromatography固定相與流動(dòng)相均為液體（互不相溶）；

基本原理：組分在固定相和流動(dòng)相上的分配；

流動(dòng)相：對(duì)于親水性固定液，采用疏水性流動(dòng)相，即流動(dòng)相的極性小于固定液的極性（正相

normalphase），反之，流動(dòng)相的極性大于固定液的極性（反相

reversephase）。正相與反相的出峰順序相反；

固定相：早期涂漬固定液，固定液流失，較少采用；

化學(xué)鍵合固定相：（將各種不同基團(tuán)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)鍵合到硅膠（擔(dān)體）表面的游離羥基上。C-18柱（反相柱）。2023/5/1正相色譜——固定液極性>流動(dòng)相極性（NLLC）

極性小的組分先出柱，極性大的組分后出柱適于分離極性組分

反相色譜——固定液極性<流動(dòng)相極性（RLLC）

極性大的組分先出柱，極性小的組分后出柱適于分離非極性組分2023/5/1化學(xué)鍵合相利用化學(xué)反應(yīng)將固定液的官能團(tuán)鍵合在載體表面1．分離機(jī)制：分配+吸附（以LLC為基礎(chǔ)）2．特點(diǎn)：

1）不易流失

2）熱穩(wěn)定性好

3）化學(xué)性能好

4）載樣量大

5）適于梯度洗脫2023/5/1反相鍵合相色譜1．分離機(jī)制：疏溶劑理論正相——流動(dòng)相與溶質(zhì)排斥力強(qiáng)，作用時(shí)間↑

k↑，組分tR↑

反相——流動(dòng)相與溶質(zhì)排斥力弱，作用時(shí)間↓，

k↓，組分tR↓2．固定相：極性小的烷基鍵合相

C8柱，C18柱（ODS柱——HPLC約80%問(wèn)題）3．流動(dòng)相：極性大的甲醇-水或乙腈-水流動(dòng)相極性>固定相極性底劑+有機(jī)調(diào)節(jié)劑（極性調(diào)節(jié)劑）

例：水+甲醇，乙腈，THF2023/5/1續(xù)前流動(dòng)相極性與k的關(guān)系：流動(dòng)相極性↑，洗脫能力↓，k↑，組分tR↑出柱順序：極性大的組分先出柱極性小的組分后出柱適用：非極性~中等極性組分（HPLC80%問(wèn)題）2023/5/1正相鍵合相色譜1．分離機(jī)制：溶質(zhì)分子與固定相之間定向作用力、誘導(dǎo)力、或氫鍵作用力2．固定相：極性大的氰基或氨基鍵合相3．流動(dòng)相：極性?。ㄍ琇SC）底劑+有機(jī)極性調(diào)節(jié)劑

例：正己烷+氯仿-甲醇，氯仿-乙醇2023/5/1續(xù)前流動(dòng)相極性與k的關(guān)系：流動(dòng)相極性↑，洗脫能力↑，組分tR↓，k↓ 出柱順序：結(jié)構(gòu)相近組分，極性小的組分先出柱極性大的組分后出柱適用：氰基鍵合相與硅膠的柱選擇性相似（極性稍小）分離物質(zhì)也相似氨基鍵合相與硅膠性質(zhì)差別大，堿性分析極性大物質(zhì)、糖類等2023/5/1三、離子交換色譜

ion-exchange

chromatography

固定相：陰離子離子交換樹(shù)脂或陽(yáng)離子離子交換樹(shù)脂；

流動(dòng)相：陰離子離子交換樹(shù)脂作固定相，采用酸性水溶液；陽(yáng)離子離子交換樹(shù)脂作固定相，采用堿性水溶液；

基本原理：組分在固定相上發(fā)生的反復(fù)離子交換反應(yīng)；組分與離子交換劑之間親和力的大小與離子半徑、電荷、存在形式等有關(guān)。親和力大，保留時(shí)間長(zhǎng)；陽(yáng)離子交換：R—SO3H+M+=R—SO3M+H+

陰離子交換：R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-

應(yīng)用：離子及可離解的化合物，氨基酸、核酸等。2023/5/1四、離子色譜

ionchromatography

離子色譜是在20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一中技術(shù)，其與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了特制的、具有極低交換容量的離子交換樹(shù)脂作為柱填料，并采用淋洗液抑制技術(shù)和電導(dǎo)檢測(cè)器，是測(cè)定混合陰離子的有效方法。

2023/5/1離子色譜儀2023/5/1一、離子色譜法原理

principleofIC(IonChromatography,簡(jiǎn)稱IC)以無(wú)機(jī)、特別是無(wú)機(jī)陰離子混合物為主要分析對(duì)象,在七十年代出現(xiàn)、八十年代迅速發(fā)展。

傳統(tǒng)離子交換色譜存在著兩個(gè)難于解決的問(wèn)題：(1)需要高濃度淋洗液洗脫且洗脫時(shí)間很長(zhǎng)；(2)洗脫后的組分缺乏靈敏、快速的在線檢測(cè)方法。（動(dòng)畫）2023/5/11.離子色譜法原理離子交換原理，與傳統(tǒng)離子交換的不同點(diǎn)：采用交換容量非常低的特制離子交換樹(shù)脂為固定相；細(xì)顆粒柱填料，高柱效；采用高壓輸液泵；低濃度淋洗液或本底電導(dǎo)抑制（在分離柱后，采用抑制柱來(lái)消除淋洗液的高本底電導(dǎo)）；可采用電導(dǎo)檢測(cè)器，快速分離分析微量無(wú)機(jī)離子混合物；各種抑制裝置及無(wú)抑制方法的出現(xiàn)，發(fā)展迅速。2023/5/12.離子色譜具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）分析速度快

可在數(shù)分鐘內(nèi)完成一個(gè)試樣的分析；（2）分離能力高

在適宜的條件下，可使常見(jiàn)的各種陰離子混合物分離；例：使用雙柱法，在十幾分鐘內(nèi)，可使七種陰離子完全分離。（3）分離混合陰離子的最有效方法（4）耐腐蝕，儀器流路采用全塑件，玻璃柱2023/5/1二、離子色譜裝置類型

suppressedapparatusofIC抑制型：抑制柱型、連續(xù)抑制型分離柱中離子交換樹(shù)脂的交換容量通常在0.01～0.05毫摩爾/克干樹(shù)脂。非抑制型:當(dāng)進(jìn)一步降低分離柱中樹(shù)脂的交換容量(0.007～0.07毫摩爾/克干樹(shù)脂),使用低濃度、低電離度的有機(jī)弱酸及弱酸鹽作淋洗液，如苯甲酸、苯甲酸鹽等。檢測(cè)器可直接與分離柱相連，不需抑制柱。2023/5/1離子色譜連續(xù)抑制裝置圖2023/5/1離子色譜連續(xù)抑制原理圖2023/5/1三、離子色譜的應(yīng)用

applicationofIC陰離子分析:

雙柱；薄殼型陰離子交換樹(shù)脂分離柱(3×250mm),流動(dòng)相：0.003mol·L-1NaHCO3/0.0024mol·L-1Na2CO3，流量138mL/hr。七種陰離子在20分鐘內(nèi)基本上得到完全分離，各組分含量在3～50ppm。2023/5/1五、離子對(duì)色譜

ionpairchromatography

原理：將一種（或多種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（對(duì)離子或反離子）加到流動(dòng)相中使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成疏水性離子對(duì)化合物，使其能夠在兩相之間進(jìn)行分配；

陰離子分離：常采用烷基銨類，如氫氧化四丁基銨或氫氧化十六烷基三甲銨作為對(duì)離子；

陽(yáng)離子分離：常采用烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉作為對(duì)離子；

反相離子對(duì)色譜：非極性的疏水固定相(C-18柱)，含有對(duì)離子Y+的甲醇-水或乙腈-水作為流動(dòng)相，試樣離子X(jué)-進(jìn)入流動(dòng)相后，生成疏水性離子對(duì)Y+

X-后；在兩相間分配。2023/5/1六、排阻色譜色譜

size-exclusionchromatography

固定相：凝膠(具有一定大小孔隙分布)；

原理：按分子大小分離。小分子可以擴(kuò)散到凝膠空隙，由其中通過(guò)，出峰最慢；中等分子只能通過(guò)部分凝膠空隙，中速通過(guò)；而大分子被排斥在外，出峰最快