色谱分析-绪论

1、 色谱分析法概论色谱分析法概论色谱分析法的历史色谱分析法的历史色谱分析法的分类色谱分析法的分类色谱分析法的特点和局限性色谱分析法的特点和局限性色谱图和相关术语色谱图和相关术语现代发展和联用技术现代发展和联用技术243 13 33 5色谱分析法定义色谱分析法定义色谱色谱 (chromatography)分析法分析法：以试样组分固定相以试样组分固定相(stationary phase )和和流动相流动相(mobile phase )间的间的溶解溶解、吸附吸附、分配分配、离子交换离子交换或或其它亲和作用其它亲和作用的差异的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱

2、分析法。称色谱分析法。利用物质的利用物质的物理物理及及物理化学性质物理化学性质的差异，的差异，将多组分混合物进行分离和测定的一种分将多组分混合物进行分离和测定的一种分析方法。析方法。色谱分析法是色谱分析法是仪器分析仪器分析常用的方法之一。常用的方法之一。应用对象：主要是应用对象：主要是混合物混合物中有机成分的分中有机成分的分离和分析。离和分析。色谱分析法的发展历史色谱分析法的发展历史vM. S. Tswett -俄，俄，botanistv1903年年植物色素植物色素-石油醚浸取液石油醚浸取液CaCO3的直立玻璃管的直立玻璃管石油醚冲洗石油醚冲洗形成不同颜色的谱带形成不同颜色的谱带v1906，色

3、谱图、色谱法色谱图、色谱法1.色谱法的由来色谱法的由来石油醚石油醚(流动相流动相)色色谱谱带带叶绿素的石叶绿素的石油醚溶液油醚溶液色谱柱色谱柱碳酸钙碳酸钙(固定相固定相)v1938年年R. Kuhn,（德国）（德国） 等人用氧化铝和碳酸钙等人用氧化铝和碳酸钙分离分离 , ,-胡萝卜素，确定维生素胡萝卜素，确定维生素A 的结构等，获的结构等，获得了得了1938年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。v1937年年 P. karrer,（瑞士）（瑞士）v1939年年L. Ruzicka （瑞士）（瑞士）v1941年，年，A.J.P.Martin & R.L.M.Syngev分配色谱法分配色谱法 （色谱发展

4、的一个重要转折点（色谱发展的一个重要转折点,获获1952年诺贝年诺贝尔奖）尔奖）氨基酸水溶液，硅胶色谱柱，氯仿洗脱氨基酸水溶液，硅胶色谱柱，氯仿洗脱提出色谱塔板理论提出色谱塔板理论，塔板理论，塔板理论(1952，Nobel prize)v1956，Van Deemter速率方程速率方程 2.固定相和流动相的变化固定相和流动相的变化 分配色谱分配色谱塔板理论塔板理论Va Deemter 方程方程v1956，Golay， 毛细管柱，理论塔板数和分离效能毛细管柱，理论塔板数和分离效能v1957，Holmes 气相和质谱联用气相和质谱联用v1959，Porath and Flodin 多孔凝胶多孔凝胶

5、 空间排阻色谱法空间排阻色谱法(分子量和分子大小分子量和分子大小)v1970 高效液相色谱高效液相色谱(HPLC) 检测模式和性能优越的检测器检测模式和性能优越的检测器v1975，H. small 离子色谱，阴离子色谱分析离子色谱，阴离子色谱分析薄层色谱法发展薄层色谱法发展气相色谱法发展气相色谱法发展高效液相色谱法发展高效液相色谱法发展v1979，石英毛细管色谱柱，石英毛细管色谱柱 毛细管电泳技术毛细管电泳技术v1981，熔融石英毛细管，熔融石英毛细管 电迁移进样电迁移进样 荧光检测荧光检测 蛋白质分析、糖分析、蛋白质分析、糖分析、DNA测序、手性分离、单细胞分析测序、手性分离、单细胞分析5.

6、毛细管电泳的快速发展时期毛细管电泳的快速发展时期v在化妆品行业的应用：激素的检测在化妆品行业的应用：激素的检测色谱分析法的分类色谱分析法的分类v1、按两相的聚集状态、按两相的聚集状态流动相流动相 固定相固定相 类型类型液相色谱液相色谱LC液体液体 固体吸附剂固体吸附剂 液液-固色谱固色谱液体液体 液体液体 液液-液色谱液色谱气体气体 固体吸附剂固体吸附剂 气气-固色谱固色谱气体气体 液体液体 气气-液色谱液色谱气相色谱气相色谱GCv吸附色谱：吸附色谱：adsorption chroma-吸附性能的差异吸附性能的差异气固气固液固液固v分配色谱：分配色谱：partition chroma-分配系数

7、的不同分配系数的不同溶解度溶解度液体液体v离子交换色谱：离子交换色谱：ion exchange chroma-分离组分与固定相离子进行可逆分离组分与固定相离子进行可逆交换交换离子交换树脂离子交换树脂v空间排阻色谱空间排阻色谱molecular exclusion chroma-：分子筛：分子筛葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶v亲和色谱亲和色谱 affinity chroma-利用生物大分子：酶与底物，酶与辅酶，抗原与抗体利用生物大分子：酶与底物，酶与辅酶，抗原与抗体2、按分离的原理分类、按分离的原理分类v柱色谱（柱色谱（CC） column chroma-(玻璃、不锈钢、石英玻璃、不锈钢、石英)气固气固液

8、固液固v纸色谱纸色谱(PC) paper chroma-纸纸液液液液v薄层色谱薄层色谱(TLC) thin layer chroma- (硅胶、聚酰胺硅胶、聚酰胺)液固液固3、按固定相的材料和使用方式、按固定相的材料和使用方式、顶替法、迎头法、顶替法、迎头法4、按色谱动力学过程分类、按色谱动力学过程分类5、按色谱技术分类、按色谱技术分类v程序升温气相色谱法程序升温气相色谱法沸点范围宽沸点范围宽v反应气相色谱法反应气相色谱法沸点高样品沸点高样品v裂解气相色谱法裂解气相色谱法分子量大，聚合物分子量大，聚合物v顶空气相色谱法顶空气相色谱法分析置于密闭容器中的气固或气液达到平衡分析置于密闭容器中的气固

9、或气液达到平衡v毛细管气相色谱法毛细管气相色谱法总理论踏板数高、高效、快速、高灵敏总理论踏板数高、高效、快速、高灵敏v多维气相色谱法多维气相色谱法v制备色谱法制备色谱法一、特点、特点v1、选择性好、选择性好v2、分离效率高，分析速度快、分离效率高，分析速度快v3、灵敏度高、样品用量少、灵敏度高、样品用量少v4、应用范围广、应用范围广色谱分析法的特点和局限性色谱分析法的特点和局限性1、选择性好、选择性好v理论塔板数高理论塔板数高v固定相、流动相固定相、流动相v操作温度操作温度沸点相近的混合物沸点相近的混合物同位素同位素同分异构体同分异构体对映异构体对映异构体气相色谱气相色谱v气体黏度小气体黏度小

10、v长色谱柱长色谱柱高效液相色谱高效液相色谱v高压泵高压泵v多色谱填料多色谱填料2、分离效率高，分析速度快、分离效率高，分析速度快熔融石英毛细管柱熔融石英毛细管柱C18反相色谱柱反相色谱柱3、灵敏度高、样品用量少、灵敏度高、样品用量少v检测器热导池检测器氢火焰离子化检测器电子俘获检测器火焰光度检测器v气相色谱气相色谱气体气体易挥发的有机物易挥发的有机物沸点高沸点高热裂解热裂解v高效液相色谱高效液相色谱不易挥发、高沸点不易挥发、高沸点不稳定不稳定糖类、大分子化合物糖类、大分子化合物 药物分析药物分析v石油工业、环境保护、临床化学、药物与药剂、农药、食品、石油工业、环境保护、临床化学、药物与药剂、农

11、药、食品、卫生防疫理化检验、司法检验卫生防疫理化检验、司法检验4、应用范围广、应用范围广v无法给出定性结果，需要已知的标物质作对比，或将样品的无法给出定性结果，需要已知的标物质作对比，或将样品的数据与标准物质的数据进行对比，与质谱、红外等波谱鉴定数据与标准物质的数据进行对比，与质谱、红外等波谱鉴定仪器联用仪器联用v定量时需要标准物质定量时需要标准物质v对个别异构体和固体物质分析能力差对个别异构体和固体物质分析能力差二、局限性二、局限性色谱图和相关术语色谱图和相关术语v1、色谱图、色谱图(chromatogram)：进样后检测仪器记录：进样后检测仪器记录下来的检测器响应信号随流动相（液体或气体）

12、流出下来的检测器响应信号随流动相（液体或气体）流出体积或时间而分布的曲线图。体积或时间而分布的曲线图。基线基线色谱峰色谱峰峰高峰高峰面积峰面积峰宽峰宽半峰宽半峰宽标准偏差标准偏差2、基线、基线(baseline)：当没有组分进入检测器时，色谱流：当没有组分进入检测器时，色谱流出曲线是一条只反映仪器噪声随时间变化的曲线。出曲线是一条只反映仪器噪声随时间变化的曲线。(正常操作条件下，检测器对流动相的响应信号正常操作条件下，检测器对流动相的响应信号)3、色谱峰、色谱峰(chromatographic peak)样品随流动相经过色谱柱后，分离开的各组分经过检测器样品随流动相经过色谱柱后，分离开的各组分

13、经过检测器时产生的吸收峰，峰状为微分曲线。时产生的吸收峰，峰状为微分曲线。4、峰面积、峰面积(area)组分流出的曲线与基线所包围的面积。组分流出的曲线与基线所包围的面积。(CGEAFHD)表示：符号表示：符号Av5、峰底、峰底(peak base)v色谱峰下面的基线延长线色谱峰下面的基线延长线v峰起点到终点间的直线峰起点到终点间的直线vCDv6、峰高、峰高色谱峰最高点至峰底的垂直距离色谱峰最高点至峰底的垂直距离AB表示符号表示符号:hv7、峰宽、峰宽(W)：沿色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底：沿色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底 相交相交两点之间的距离。两点之间的距离。IJ。v8、半高峰宽、半高峰

14、宽(Wh/2) ：半峰宽：峰高为：半峰宽：峰高为0.5h处的峰宽。处的峰宽。 GH。v9、标准偏差、标准偏差()：正态色谱流出曲线上两拐点距离的一半。：正态色谱流出曲线上两拐点距离的一半。 正常吸收峰正常吸收峰, 峰高峰高0.607h处峰宽处峰宽EF的一半。的一半。v保留时间保留时间(rentention time, t) ：组分从进样到出现峰最大值所需：组分从进样到出现峰最大值所需的时间的时间v死时间死时间(dead time, t0)：不与固定相作用的物质从进样到出现峰不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不极大值时的时间，它与色谱柱的空隙

15、体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。据与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。据 t0 可求出可求出流动相平均流速流动相平均流速 0tLu 柱长死时间调整保留时间调整保留时间(adjusted retention time, tr )：某组份的：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组份在固定相中保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组份在固定相中的滞留时间。即的滞留时间。即 由于保留时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间由于保留时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。与流速有关，因此有时需用保留体积来

16、表示保留值。 00coVt F死体积死体积V0：色谱柱管内：色谱柱管内、和和和和的总和。忽略后两项的总和。忽略后两项可得到：可得到：Fco为柱出口的载气流速为柱出口的载气流速（mL/min)000cwcorTppFFTpF0-检测器出口流速；检测器出口流速；Tr-室温；室温；Tc-柱温；柱温；p0-大气压；大气压；pw-室温时水蒸汽压。室温时水蒸汽压。保留体积保留体积Vr：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。点时所通过的流动相的体积。0rcoVtF调整保留体积调整保留体积Vr：某组份的保留体积扣除死体积后：某组份的保留体积扣除死体积后

17、的体积。的体积。0rrrcoVVVtF色谱峰数色谱峰数=样品中单组份的最少个数；样品中单组份的最少个数； 色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据； 色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据； 色谱保留值或区域宽度色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评价指标；色谱柱分离效能评价指标； 色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适的依据。固定相或流动相选择是否合适的依据。色谱现代发展及相关联用技术1、理论发展、理论发展vTsweet的经典色谱的经典色谱v色谱热力学和动力学色谱热力学和动力学 热力学：色谱峰间的距离。热力学：色谱峰间的距离。动力学：色谱峰宽窄动力学：色谱峰宽窄、纵向扩散理论、纵

18、向扩散理论、v块状液膜模型、分子顶替模型、定标粒子理论模型及最新的块状液膜模型、分子顶替模型、定标粒子理论模型及最新的各种保留值预测理论各种保留值预测理论、技术发展、技术发展2) 微型色谱微型色谱v常规仪器，部件按比例缩小，常规仪器，部件按比例缩小，仪器的小型化，仪器的小型化，便携式的色谱仪便携式的色谱仪v色谱原理和仪器与微制造技术结合色谱原理和仪器与微制造技术结合部件和连接系统等环节进行重新设计部件和连接系统等环节进行重新设计不仅是尺寸的缩小，而是技术革新不仅是尺寸的缩小，而是技术革新3) 高速气相色谱高速气相色谱v分析速度更快分析速度更快微填充柱微填充柱电子程序压力流量控制系统电子程序压力流量控制系统耐高压的仪器气路系统耐高压的仪器气路系统分析速度提高分析速度提高5-105-10倍，分辨率提高倍，分辨率提高3-53-5倍。倍。4) 高温气相色谱高温气相色谱v难挥发的化合物难挥发的化合物(高沸点的脂肪烃高沸点的脂肪烃)v温度超过温度超过300v色谱柱：色谱柱：聚酰亚胺，聚酰