高效液相色谱法教学

关于高效液相色谱法教学第1页，共167页，2023年，2月20日，星期日前言:

HPLC是70年代以后发展最快的一个分析化学分支，现已成为生化、医学、药物、化学化工、食品卫生、环保检测等领域最常用的分离分析手段。第2页，共167页，2023年，2月20日，星期日我国：

开始仅为少数研究实验室拥有，现很多的生产、研究、质检部门都拥有。广泛应用于：质量控制、分析化验、制备分离。

讲课目的：入门

教材：《实用色谱法》（詹益兴编著）

学习要求：记好笔记，以课堂教学内容为主。第3页，共167页，2023年，2月20日，星期日课时安排：第一章：高效液相色谱的基本原理4学时第二章：高效液相色谱的仪器装置2学时第三章：液固、键合相色谱3学时第四章：离子交换色谱和离子对色谱3学时第五章：凝胶渗透色谱1学时第六章：实验技术和辅助实验技术1学时复习1学时第4页，共167页，2023年，2月20日，星期日参考书籍：1.色谱理论基础（卢佩章、戴朝政编）2.高效液相色谱法（邹汉法、张玉奎、卢佩章编著）3.高效液相色谱方法及应用（色谱技术丛书、化学工业出版社、于世林编著)第5页，共167页，2023年，2月20日，星期日§1－1概述

一、色谱法

混合物最有效的分离、分析方法。是一种分离技术。混合物分离过程：试样中各组分在固液两相间不断进行着的分配。一相固定不动，称为固定相。另一相是携带试样混合物流过固定相的液体，称为流动相。第一章高效液相色谱法基本原理第6页，共167页，2023年，2月20日，星期日液相色谱仪第7页，共167页，2023年，2月20日，星期日高效液相色谱仪流程图第8页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、色谱法原理混合物中各组份在不互溶的两相中溶解、吸附等化学性能存在差异；当两相相对运动时,各组分在两相中反复多次进行平衡分配而达到相互分离。第9页，共167页，2023年，2月20日，星期日分离原理:分离是一个物理过程。固定相(StationaryPhase)流动相(MobilePhase)进样(Injection)洗脱(Elution)相互作用(Interaction)第10页，共167页，2023年，2月20日，星期日三、高效液相色谱法的特点高压:

以液体作为流动相，液体流经色谱柱时，受到阻力较大必须对流动相施加高压。一般可达到150～300kg／cm2，甚至可达700kg／cm2以上。第11页，共167页，2023年，2月20日，星期日高速:

分析时间较经典液相色谱少得多（交换速度快），一个复杂样品的分析仅需几分钟到几十分钟。

高效:气相色谱的分离效能很高，高效液相色谱的柱效则更高（化学键合相），一般约可达

6000理论塔板／米第12页，共167页，2023年，2月20日，星期日高灵敏度

①紫外检测器的最小检测量可达(10-9g)；荧光检测器的灵敏度可达（10-11g）。②所需试样很少；微升数量级高选择性可分离不同类型化合物和异构体，也可分析在性质上极为相似的化合物(同位素、同分异构体、空间异构体、手性化合物）

第13页，共167页，2023年，2月20日，星期日高效液相色谱法的特性:高压、高效、高速、高灵敏。适用：高沸点、热不稳定样品

第14页，共167页，2023年，2月20日，星期日四、HPLC与GC区别

1．分析对象的区别

GC：适于能气化、热稳定性好、沸点低的样品，占有机物的20%HPLC：适于溶解后能制成溶液的样品.对分子量大、难气化、热稳定性差样品均可检测。

占有机物的80%第15页，共167页，2023年，2月20日，星期日2．流动相的区别GC：流动相为惰性，组分与流动相无相互作用力，只与固定相有相互作用。HPLC：流动相为液体，流动相与组分间有相互作用力，参与和影响色谱分离.

对分离起主要作用。3．操作条件差别GC：加温操作HPLC：室温；高压说明：气相、液相地位同样重要

两种互补不足的色谱方法

灵敏度：气相﹥液相应用范围：液相﹥气相第16页，共167页，2023年，2月20日，星期日五、色谱法的分类吸附色谱(AbsorptionChromatography)组分对固定相表面吸附力的不同而分离分配色谱(PartitionChromatography)组分在固定相和流动相中的溶解度不同而分离离子交换色谱(IonExchangeChromatography)组份离子交换亲和力的差异而分离体积排除色谱(SizeExclusionChromatography)组分分子量大小不同,对固定相的渗透力不同而分离第17页，共167页，2023年，2月20日，星期日§１－２基本概念一、色谱图

记录仪所记录的浓度对分离时间的函数，称为色谱图。第18页，共167页，2023年，2月20日，星期日色谱过程特点：①浓度对分离时间呈高斯曲线型②色谱条件一定时，各组分都有一特定时间在图谱中出现，称为组分的保留时间。③柱效一定时，组分保留值越小，峰越窄；保留值越大，峰越宽。④相邻峰的保留时间相差越大，越易分离。第19页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、色谱参数

1.保留时间-tR从进样开始到柱后出现样品的浓度极大值所需的时间，用tR表示。第20页，共167页，2023年，2月20日，星期日2.分配系数K在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比（单位：g/mL），称为分配系数K分配系数是色谱分离的依据。K值小，先流出柱子；K值大，保留作用强，后流出柱子。第21页，共167页，2023年，2月20日，星期日分配系数K的讨论

一定温度下，组分分配系数K越大，出峰越慢；每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；各组分有不同K值是分离的基础（差移速度）某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。第22页，共167页，2023年，2月20日，星期日3.容量因子k’(capacityfactor)

一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比。

1.Ｋ与k’都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数,随分离柱温度、柱压的改变而变化2.容量因子可以由实验测得。3.色谱的保留作用：组分理化性质不同→两相间分配量不同→柱内保留时间不同第23页，共167页，2023年，2月20日，星期日4.容量因子与保留时间的关系k’太小---没有充分利用填料的分离能力k’太大---分析时间太长k’范围：１～１０k’∝1/ε0（ε0溶剂强度——使组分迁移快慢的能力）P310表3-10tR=to(1+k’)第24页，共167页，2023年，2月20日，星期日5.选择性系数α

可用来衡量两物质的分离程度，用α表示。第25页，共167页，2023年，2月20日，星期日色谱理论需要解决的问题？

色谱分离过程的热力学和动力学问题。组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；（组分和固定相的结构和性质）色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制；（两相中的运动阻力，扩散）两种色谱理论：塔板理论和速率理论。第26页，共167页，2023年，2月20日，星期日§1-3色谱柱的分离效率一、塔板理论

塔板理论认为:一根柱子可以分为n段，每段内组分在两相间迅速达到平衡，把每一段称为一块理论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则

H=L/ＮＮ为理论塔板数。第27页，共167页，2023年，2月20日，星期日

理论塔板数一N①色谱峰对称：

说明：a.

在给定的操作条件下，N几乎相同b.N为常量时，tw随tR成正比例变化c.与柱长有关:比较不同长度色谱柱的柱效时，应当比较它们在相同柱长下的N值。例d.是一种理想状态第28页，共167页，2023年，2月20日，星期日

②有拖尾峰时:可用半峰宽来表示N：

N＝5．54(tR/W1/2)2W1/2-----半峰宽例：测得tR=105mm、W1/2

=4mm，求得N=3789，若此柱长为250mm,折成每米的理论塔板数约为15200.

第29页，共167页，2023年，2月20日，星期日理论塔板高度H物理意义：组分在两相间达到一次平衡对应的柱长H愈小→组分在两相间平衡分配次数越多→柱效↑（不能说明分离一定实现）第30页，共167页，2023年，2月20日，星期日说明：①Ｎ大，固定相分离潜能大。

（分离与否，还取决于其他色谱条件）②一定色谱条件下，对k’有差异的组分，则柱效愈高，分离效果愈好。第31页，共167页，2023年，2月20日，星期日塔板理论的特点和不足：(1)当L一定时，N越大(H越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效越高，所得色谱峰越窄。(2)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果：如两组分的分配系数K相同，无论该色谱柱的柱效多大，都无法分离。第32页，共167页，2023年，2月20日，星期日(3)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的流动相流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。第33页，共167页，2023年，2月20日，星期日二.峰扩展和速率方程式1.峰扩展--由于柱内柱外各种因素引起的色谱峰变宽或变形，从而造成色谱柱效的降低峰扩展程度：取决于组分在柱内的平衡分配次数例：引起峰扩展因素：柱内、柱外第34页，共167页，2023年，2月20日，星期日2.速率方程式（范·弟姆特方程式）

H=A+B/u+C·u

H：理论塔板高度，u：流动相流速(cm/s)。减小A、B、C三项可提高柱效。

A，B，C三项各与哪些因素有关？第35页，共167页，2023年，2月20日，星期日A─涡流扩散项

A=2λdp

dp：固定相的平均颗粒直径λ：固定相的填充不均匀因子

固定相颗粒越小dp↓，填充得越均匀，A↓，H↓，柱效Ｎ↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。第36页，共167页，2023年，2月20日，星期日B/u—分子扩散项

B=2υD

D：试样组分分子的扩散系数（cm2·s-1）(1)存在着浓度差，产生纵向扩散;(2)扩散导致色谱峰变宽，H↑(Ｎ↓)，分离变差;(3)B/u与流速有关：流速↓→滞留时间↑→扩散↑(＞0.5ml/min)(4)扩散系数D，Ｄ↓→B值↓。

液相中，分子扩散可忽略第37页，共167页，2023年，2月20日，星期日C·u—传质项

传质—溶质分子在两相间浓度不同，由浓度高的相不断迁移至浓度低的相，直到浓度达到平衡。根据传质形式分：固定相传质移动相传质

C=（Cs+Cm）

第38页，共167页，2023年，2月20日，星期日固定相传质原因：进出固定相速度不同（固相，液相）减小措施：①使用薄的固定相层②小颗粒填料移动相传质原因：迁移滞留减小措施①填装均匀紧密②使用小颗粒填料和表面多孔性填料第39页，共167页，2023年，2月20日，星期日第40页，共167页，2023年，2月20日，星期日3.速率理论的要点:(1)柱内的峰扩展与涡流扩散、分子扩散、传质阻力有关。(2)通过选择适当的固定相粒度、液膜厚度及流动相流速可提高柱效。第41页，共167页，2023年，2月20日，星期日(3)为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和填料对柱效及分离的影响。

选择最佳条件，才能使柱效达到最高。第42页，共167页，2023年，2月20日，星期日4.获得高柱效的几种方法：①选用细的颗粒填料②流动相流速低③流动相粘度小④升高温度⑤溶质扩散系数与其结构有关ⅰ大分子，扩散系数小ⅱ小分子，扩散系数大第43页，共167页，2023年，2月20日，星期日5.影响分离的因素与提高柱效的途径

液体的扩散系数仅为气体的万分之一，在高效液相色谱中,速率方程中的分子扩散项B/u较小，可忽略不计，即H=A+Cu

降低传质阻力是提高柱效主要途径。气相和液相Ｈ－ｕ区别第44页，共167页，2023年，2月20日，星期日§１－４分离度(Rs)

色谱分离目的：----------合理的时间内将样品中组分成功分离分离度：表示分离状况的一种度量分离度影响因素：保留值之差──色谱过程的热力学因素；峰的宽度──色谱过程的动力学因素。第45页，共167页，2023年，2月20日，星期日讨论：

色谱分离中的四种情况：①柱效较高，ΔK(分配系数)较大，完全分离。②ΔK

不是很大，柱效较高，峰较窄，基本分离。③柱效较低，ΔK

较大，但分离的不好。④ΔK

小，柱效低，分离效果更差。第46页，共167页，2023年，2月20日，星期日第47页，共167页，2023年，2月20日，星期日一．分离度的数学表达式：Rｓ=0.8：两峰的分离程度可达89%；Rｓ=1：分离程度98%(达到定性定量分析的最低要求)Rｓ=1.5：达99.7%（相邻两峰达到基线分离）。第48页，共167页，2023年，2月20日，星期日对浓度不同组分而言：两个组分的分离度会随浓度比的增大而减小例：对多组分而言：整个色谱分离的分离度取决于Rs最小值的两个峰。第49页，共167页，2023年，2月20日，星期日二．分离度影响因素①峰的宽度（峰宽越小，Rs越大）峰的宽窄主要反映了色谱分离的动力学特性②两峰的保留时间之差（△tR越大，Rs越大）反映了色谱分离的热力学特性分离度基本关系式：第50页，共167页，2023年，2月20日，星期日四．控制分离度方法

①改变k’调节溶剂强度可以改变k’增大ｋ’---使用较弱溶剂降低ｋ’---使用较强溶剂正相色谱---固定相极性大于移动相（溶剂极性大→溶剂强度大→洗脱能力强→ｋ’小）反相色谱---固定相极性小于移动相（溶剂极性大→溶剂强度小→洗脱能力弱→ｋ’大）P307~311第51页，共167页，2023年，2月20日，星期日例:流动相极性变化对组分k’的影响第52页，共167页，2023年，2月20日，星期日②更换色谱柱（改变N）

措施：a.选择长柱子(N=L/H)b.填料颗粒尽量小c.低流速(溶质传质阻力小，峰扩展小)d.低的溶剂粘度(提高柱效)e.提高柱温第53页，共167页，2023年，2月20日，星期日③改变选择性系数

（α

=1，不能实现分离)下列途径改善：a.流动相梯度洗脱—洗脱过程中，流动相组成随时间的变化而变化P279（适用于极性范围宽的样品）b.固定相(换柱，改变填料）c.温度（改变热力学参数）第54页，共167页，2023年，2月20日，星期日五.分离度控制的一般原则:①开始k’值很小，若要增大Rs，则首先应将k’调整至1＜k’＜10范围，这样，不用改变其他条件，就可使Rs增大。②开始k’已在1＜k’＜10范围，但Rs不大，则必须增大N来改善Rs。③k’，N的改变都不能增大Rs时，再设法改变α第55页，共167页，2023年，2月20日，星期日第二章仪器装置

四大部件：高压输液泵进样器高效分离柱检测器

第56页，共167页，2023年，2月20日，星期日§2－1高压输液泵作用：向色谱柱输送一个连续、恒定的移动相。一、对泵系统的要求1.使用方便（易调节流量、过压保护等）2.更换洗脱液容易、死体积小3.有最大工作压力(20MPa，130MPa)4.一定流量范围（直径小，流量小；速度快，流量大。）（0.1~10ml/min)5.流量稳定性好(流量噪声、流量波动、流量漂移）6.流量精度高第57页，共167页，2023年，2月20日，星期日机械往复式柱塞泵的工作原理：第58页，共167页，2023年，2月20日，星期日特点：①能连续供给恒定体积的移动相，不受整个色谱系统中其余部分稍有变化的影响。②死体积较小，约0.1ml，更换溶剂方便，适用于梯度洗脱。缺点：输出有脉冲波动二个因素：①脱气不完全②泵的周期性吸液影响检测灵敏度。（对紫外检测器影响不大）第59页，共167页，2023年，2月20日，星期日梯度淋洗装置外梯度:

利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，混合后进入色谱柱。内梯度:

一台高压泵,通过比例调节阀,将两种或多种不同极性的溶剂按一定的比例抽入高压泵中混合。第60页，共167页，2023年，2月20日，星期日泵系统发展趋势①高效：填料颗粒↓→分离效率↑→柱压降↑→泵的工作压力↑②分析时间短：更快流速→柱压降↑

(超快速分析）③减少洗脱液用量(4.6mm→1mm，流量减少20倍)④液相色谱的多元洗脱系统P277～280第61页，共167页，2023年，2月20日，星期日§2－2

色谱柱组成：精密管径的不锈钢管、填料、柱接头要求：①柱管内壁非常光滑②柱接头设计要保证系统中引入最小死体积（柱前、柱后）③能密封高压液体④两端加过滤片第62页，共167页，2023年，2月20日，星期日

柱体为直形不锈钢管，内径1～6mm，柱长5～40cm。减小填料粒度和柱径以提高柱效。第63页，共167页，2023年，2月20日，星期日柱效的影响因素①填料的颗粒度及其均匀性②柱长、填装的方法与技巧常用：内径2－5mm（4.6mm)柱效一定时，柱长与颗粒度成正比例如：颗粒度5～10um、柱长15～30cm颗粒度3～5um、柱长7.5～15cmP282～283第64页，共167页，2023年，2月20日，星期日§2－3进样装置

六通进样阀P280～281结构如图：第65页，共167页，2023年，2月20日，星期日§2-4检测系统功能：连续地将色谱柱中流出的组分随时间变化的情况，转变成大小不同的电信号输入到记录仪中，得到色谱图。按检测方式不同，分为：①总体性质检测器（通用型）

示差折射检测器②溶质性质检测器（选择型）

紫外检测器、荧光检测器、电导检测器第66页，共167页，2023年，2月20日，星期日检测器的性能指标一个理想检测器，必须具备下列条件：①灵敏度高②不受温度及流动相流速变化的影响③响应随组分量的变化而线性地变化④稳定性好，操作方便第67页，共167页，2023年，2月20日，星期日衡量指标：①灵敏度S=△R/△Q②噪音－在没有样品情况下，检测器输出的最大振幅（温度、流量、泵）③漂移－检测器在一段时间内，基线随时间的增加而产生的偏离（电压、流动相）④最小检测限－样品产生两倍于噪音信号时的（检测下限）浓度⑤线性范围－检测信号呈线性变化时，最大和最小进样量之比第68页，共167页，2023年，2月20日，星期日检测器

紫外检测器（光电二极管阵列检测器）示差折光检测器

荧光检测器电导检测器

第69页，共167页，2023年，2月20日，星期日

a.紫外检测器

应用最广，对大部分有机化合物有响应。特点：灵敏度高；线性范围宽；流通池可做得很小(1mm×10mm，容积8μL)；对流动相的流速和温度变化不敏感；波长可选，易于操作(波长范围，常用波长）

200～400nm

254nm、280nm可用于梯度洗脱。

第70页，共167页，2023年，2月20日，星期日b.光电二极管阵列检测器

紫外检测器的重要进展；光电二极管阵列检测器：1024个二极管阵列，各检测特定波长，计算机快速处理，三维立体谱图。第71页，共167页，2023年，2月20日，星期日光电二极管阵列检测器第72页，共167页，2023年，2月20日，星期日三维：光谱-色谱图第73页，共167页，2023年，2月20日，星期日检测原理比尔定律：A=εcL紫外检测器优点：①灵敏度高（10－10g/ml)②对梯度洗脱是一种理想检测器局限性：①不能检测对紫外光没有吸收的样品②不能使用对紫外光有吸收的溶剂P289～293第74页，共167页，2023年，2月20日，星期日第三章液固色谱和键合相色谱§3－1液固吸附色谱一、原理:固定相是极性吸附剂，不同组份官能团具有不同极性，因而对固定相的吸附能力不同。极性越大，吸附能力越强；极性越低，吸附能力越弱而导致分离。Flow流动相活性吸附点固定相第75页，共167页，2023年，2月20日，星期日存在竞争吸附：吸附－解吸平衡①溶质、流动相分子之间②溶质中不同官能团之间

竞争的结果，导致了分离。溶质在柱内受到两种力作用：①固定相的吸附力②流动相的溶解力当吸附力﹥溶解力k’大吸附力﹤溶解力k’小第76页，共167页，2023年，2月20日，星期日二．分离对象：①官能团有差别的不同类型化合物

（烷基类吸附弱，不能分离）②几何异构体(固定相表面是刚性结构溶质分子官能团与吸附中心的相互作用随分子的几何形状而改变）第77页，共167页，2023年，2月20日，星期日三．填料的类型及其选择①按形状分：a.球形b.无定形②按多孔程度分：a.多孔型b.薄壳型③按极性分：a.极性（硅胶、Al2O3、MgO、分子筛）b.非极性（活性碳）

第78页，共167页，2023年，2月20日，星期日四、硅胶的活性控制及标准化硅胶的特点：活性控制意义：标准化方法：市售未处理硅胶→加热4－6小时，活化去水，再加进定量水分，使吸附剂含水量保持恒定。（100m2表面积含水0.02～0.03g为佳）第79页，共167页，2023年，2月20日，星期日吸附强度分类根据化合物结构类型，可将它们在硅胶上的吸附强度排序：P315归纳：①官能团不同→极性不同→吸附强度不同②几何异构体→空间位置不同→吸附强度不同P314-316P331-333第80页，共167页，2023年，2月20日，星期日分子空间效应。与官能团相邻的大烷基可能降低保留能力；（位阻效应）顺式化合物的保留能力可能比反式化合物强；对位化合物的保留能力可能比邻位化合物强。

第81页，共167页，2023年，2月20日，星期日五．样品分子结构对保留的影响

对吸附色谱来说,主要取决于样品分子所含的官能团的类型及其数目。常见官能团的吸附强度：●不吸附：烷烃●弱吸附：烯烃、硫醇、硫醚、单环或双环芳烃、卤代芳烃●中等吸附：多环芳烃、醚、腈、硝基物、大多数羰基化合物●强吸附：醇、酚、胺、酰胺、亚枫、酸和多官能团化合物第82页，共167页，2023年，2月20日，星期日六、

液相色谱的流动相1.流动相实用要求（1）溶剂的纯度和化学特性必须满足色谱过程的稳定性和重复性要求。（2）避免使用与固定相发生不可逆反应溶剂。

（使用AI2O3-避免酸、使用硅胶－避免碱）（3）溶剂应不干扰使用检测器的正常工作，与检测器相匹配。⑷使用的溶剂应当易于除去，不干扰对分离组分的回收。第83页，共167页，2023年，2月20日，星期日2.流动相分类

按流动相组成分：单组分和多组分；

按极性分：极性、弱极性、非极性；

按使用方式分：一般淋洗和梯度淋洗。

常用溶剂：

正相:己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、正戊烷正庚烷反相:甲醇、乙腈、水溶液。

第84页，共167页，2023年，2月20日，星期日３．LSC流动相的选择

在吸附色谱中,对溶质保留值和分离选择性起主导作用的是溶质与固定相的作用,流动相主要是调节溶质的保留值在适当范围内。↑→溶剂强度↑→洗脱能力↑→k’↓液固吸附色谱的流动相值要适当，常用正己烷、正庚烷,添加少量CH2Cl2、CHCl3、CH3CN和CH3OH。

(混合后的溶剂强度在两种纯溶剂之间）

第85页，共167页，2023年，2月20日，星期日液固色谱的应用特点：●对具有不同极性取代基的化合物表现出较高的选择性，但对同系物的分离能力较差●对强极性或离子型样品，因有时会发生不可逆吸附，液固色谱常不能获得满意的分离结果。●吸附剂的含水量对吸附剂活性、样品容量和保留值有较大影响

液固吸附色谱主要应用于:

结构异构体、几何异构体的分离。

第86页，共167页，2023年，2月20日，星期日思考：在液固色谱中，以硅胶为固定相，对以下四组分进行分离，流出色谱柱的顺序可能是：

１．a.邻苯二胺b．对苯二胺c．间苯二胺

２．a.苯酚b.对羟基苯胺c.苯胺d.苯12第87页，共167页，2023年，2月20日，星期日§3-2反相键合相色谱

键合相色谱是目前HPLC中最常见的分离模式,约80%的HPLC是采用反相键合相色谱。●烷基苯同系物分离分析●多环芳烃分离分析第88页，共167页，2023年，2月20日，星期日反相键合相色谱定义－固定相通过某种化学反应将有机分子以共价键结合在色谱担体的表面，这种色谱类型称之。制备硅胶基质化学键合固定相注意点：①键合反应前，将硅胶表面硅氧烷全部水解为硅烷醇。②除去硅胶表面吸附水，使表面完全呈自由硅醇基。第89页，共167页，2023年，2月20日，星期日

形成化学键合固定相

具备条件：①所用基质材料应有某种化学反应活性②有能与基质表面发生化学反应的官能团第90页，共167页，2023年，2月20日，星期日化学键合固定相(P303)

a.硅氧碳键型：≡Si—O—C

b.硅氧硅碳键型：≡Si—O—Si—

C

稳定，耐水，耐光，耐有机溶剂，应用最广

c.硅碳键型：≡Si—Cd.硅氮键型：≡Si—N第91页，共167页，2023年，2月20日，星期日化学键合固定相的特点：（1）传质快:表面无深凹陷。（2）寿命长:化学键合，耐流动相冲击；稳定。（3）选择性好:可键合不同官能团，提高选择性（4）有利于梯度洗脱。由于产生弱极性固定相，因而扩展了反相色谱分离技术的应用。反相色谱﹥正相色谱第92页，共167页，2023年，2月20日，星期日存在着双重分离机制：由键合基团的覆盖率决定高覆盖率：分配为主；低覆盖率：吸附为主。

常用反相键合固定相：

C18、C8

P300～P302第93页，共167页，2023年，2月20日，星期日反相色谱保留机理两种观点:①疏溶剂理论（溶质与极性溶剂疏远）②双保留机理（残留羟基）第94页，共167页，2023年，2月20日，星期日影响溶质保留的因素①流动相组分的保留随流动相极性的减少而减少,

lnk’H2O%,有机溶剂%增大,极性下降,k’值随之下降。思考：在ODS柱上，用70%甲醇/水或60%甲醇/水洗脱苯系物，哪一种流动相使苯系物的保留值大，为什么？第95页，共167页，2023年，2月20日，星期日②键合固定相：

a.烷基覆盖量增加，k’值随之增大。b.烷基链长增加,k’值随之增大。思考：

同样是70%甲醇流动相，苯在C18比C8柱上的保留值大，为什么？第96页，共167页，2023年，2月20日，星期日③溶质●非离子化合物：极性大,k’值小●非极性化合物：分子表面积大,k’值大●同系物：链长增大,k’值增大●苯系物：环数增大,k’值增大;●若化合物的非极性部分相同,极性官能团增加,则k’值下降●几何异构体：能形成内氢键的异构体的化合物k’值大。第97页，共167页，2023年，2月20日，星期日碳链增大疏水性增大保留越大流动相极性增大，保留增大第98页，共167页，2023年，2月20日，星期日反相色谱中流动相选择水＋有机改善剂常用：甲醇、乙腈、四氢呋喃、二氧六环极性：有机改善剂＜水洗脱能力：有机改善剂＞水极性顺序：甲醇＞乙腈＞二氧六环＞四氢呋喃洗脱能力：水＜甲醇＜乙腈＜二氧六环＜四氢呋喃第99页，共167页，2023年，2月20日，星期日反相键合相色谱的优点：①流动相可选用水溶性

ⅰ样品的溶解度范围提高

ⅱ流动相可变性大

ⅲ柱重现性好②固定相表面化学能低ⅰ平衡容易ⅱ梯度洗脱③固定相选择多④固定相耐溶剂冲洗⑤热稳定性好第100页，共167页，2023年，2月20日，星期日缺点：①流动相PH范围要控制（PH＝2－8）pH太低：Si-C键易断裂pH太高：硅胶基质易溶解②游离的硅羟残基影响分离（封尾）P328-331

第101页，共167页，2023年，2月20日，星期日思考烷基苯同系物分离分析多环芳烃分离分析出峰顺序？如何选择色谱条件？如何优化分离？第102页，共167页，2023年，2月20日，星期日第四章、离子交换色谱，离子对色谱离子交换色谱：适用于离子型物质的分离和分析§4-1离子交换色谱一.原理：用离子交换剂作固定相，以具有一定pH值的缓冲溶液作流动相，样品中各离子依据它们与离子交换剂的交换能力大小来进行分离的色谱方法。第103页，共167页，2023年，2月20日，星期日原理：

流动相(溶质离子)+离子交换剂(反离子)

Ｒ－Ａ＋Ｂ≒Ｒ－Ｂ＋Ａ

平衡时，平衡常数为第104页，共167页，2023年，2月20日，星期日

控制k’可以改变流动相的离子强度

注：只有当溶质呈离子状态时，才能在离子

交换柱上有保留

(流动相pＨ和溶质ＰＫａ都是很重要的参数)第105页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、离子交换剂

阳离子交换剂——带负电荷官能团

-SO3-(磺酸型）、-COO-(羧酸型）

阴离子交换剂——带正电荷官能团

－NH3＋（氨基型）、－NR3＋（季胺型）常见：硅胶为基体的键合相离子交换剂例第106页，共167页，2023年，2月20日，星期日pH对交换容量的影响：①强酸、强碱性离子交换剂，交换性能不受pH影响，交换容量恒定。②弱酸性阳离子交换剂，在较高pH条件下弱碱性阴离子交换剂，在较低pH条件下发生离子交换pH与交换容量关系图第107页，共167页，2023年，2月20日，星期日三、离子交换色谱的影响因素①流动相PH的影响例：弱酸：HA≒H++A-PH↓→[A-]↓→交换能力↓→tR↓PH↑→[A-]↑→交换能力↑→tR↑

弱碱：-NH2+H+≒-NH3+PH↓→[NH3+]↑→交换能力↑→tR↑PH↑→[NH3+]↓→交换能力↓→tR↓对分离不同PKa的酸碱是个有利因素例第108页，共167页，2023年，2月20日，星期日②流动相中反离子的形式和浓度

交换平衡常数KB/A：反映了溶质和交换剂的亲和力大小

亲合力影响因素：a.电荷数↑→亲合力↑b.离子的水合体积↓→亲合力↑c.离子极化率↑→亲合力↑

第109页，共167页，2023年，2月20日，星期日对磺酸型阳离子交换树脂，一价阳离子的洗脱强度顺序：

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+二价阳离子的洗脱强度顺序：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Cd2+>Cu2+对季胺型阴离子交换树脂，阴离子的洗脱强度顺序：ClO4->I->HSO4->SCN->NO3->Br->NO2->CN->Cl->BrO3->OH->HCO3->H2PO4->IO3->CH3COO->F-注：调节离子强度常用Na2SO4、NaNO3,不采用NaCI增加离子强度类似于增加洗脱强度第110页，共167页，2023年，2月20日，星期日三者相互作用力关系：ⅰ.溶质对R+的亲合力↑→交换能力↑

→tR↑ⅱ.流动相离子对R+亲合力↑→洗脱能力

↑→tR↓③有机溶剂影响有机溶剂↑→溶剂强度↑→洗脱能力↑→k’↓P335～337第111页，共167页，2023年，2月20日，星期日四.离子抑制法定义——在反相色谱中，通过调节流动相pH值，抑制组分解离，增加其在固定相上的保留，以达到分离的目的。分离对象：弱酸、弱碱性物质k′影响因素：与流动相pH值有关弱酸HA:pH↓→[HA]↑→疏水缔合↑→tR↑→k’↑pH↑→[HA]↓→疏水缔合↓→tR↓→k’↓弱碱A:pH↑→[HA+]↓→tR↑→k’↑pH↓→[HA+]↑→tR↓→k’↓pH-k’关系曲线图

但对强酸，强碱不适合。为什么？第112页，共167页，2023年，2月20日，星期日§4-2离子对色谱

P333～335

定义-将一种与溶质离子电荷相反的离子(反离子)，加到流动相中与溶质离子结合形成疏水性离子对，能够在两相之间进行分配。反相离子对色谱：

非极性的疏水固定相(C18柱)，含有反离子Y+的甲醇-水或乙腈-水作为流动相，试样离子X-进入流动相后，生成疏水性离子对X-Y+。

X+水相+Y-水相=X+Y-有机相

第113页，共167页，2023年，2月20日，星期日基本原理：

X+水相+Y-水相=X+Y-有机相形成的离子对化合物X+Y-，在两相间进行分配

平衡常数：溶质的容量因子k’为：第114页，共167页，2023年，2月20日，星期日容量因子随KXY和[Y-]水相的增大而延长，而KXY取决于反离子和固定相的性质，则控制流动相中加入的反离子特性和浓度可以调节组分保留时间，达到提高色谱分离选择性的目的。第115页，共167页，2023年，2月20日，星期日常见：固定相：化学键合相流动相：缓冲溶液（含反离子)＋有机改善剂离子对试剂:阴离子分离：常用烷基铵类（十六烷基三甲胺、四丁基胺）

阳离子分离：常用烷基磺酸盐(己烷磺酸钠、高氯酸盐)。第116页，共167页，2023年，2月20日，星期日四、影响反相离子对色谱分离选择性因素1.溶剂极性的影响极性↓→有机溶剂比例↑→洗脱强度↑→k’↓2.离子强度的影响水溶液中离子强度↑→洗脱能力↑→k’↓3.PH值的影响弱酸：PH值接近7→组分完全电离→最易形成离子对→k’最大PH↓→X-→HX→固定相中离子对减少→k’↓一般：PH=2～7.4PH＞8硅胶溶解

第117页，共167页，2023年，2月20日，星期日4.离子对试剂性质和浓度的影响离子对试剂烷基链↑→疏水性↑→缔合物k’↑无机盐离子对试剂→疏水性减少→缔合物k’↓离子对试剂浓度：10-4~10-2mol/L5.温度的影响流动相粘度大,温度↑→柱效↑第118页，共167页，2023年，2月20日，星期日思考:1.反相离子对色谱中，那些因素影响组分的保留？如何影响？2.离子交换色谱中，溶质、固定相、流动相三者间具有怎样的关系？它们是如何影响组分的保留的？第119页，共167页，2023年，2月20日，星期日第五章:体积排阻色谱法

(凝胶色谱法)根据化合物分子大小和形状差别进行分离的方法分离对象:高分子化合物、生物大分子样品、蛋白质样品。固定相：凝胶(具有一定大小孔径分布)

第120页，共167页，2023年，2月20日，星期日原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；凝胶色谱的校正曲线

㏒M~V关系曲线(分子量越小，渗透越深，洗脱体积越大）第121页，共167页，2023年，2月20日，星期日凝胶色谱特点：a.样品峰全部在溶剂的保留时间前洗脱b.柱内的峰扩展较小c.峰较窄，有利于检测d.采用示差检测器不足：a.峰容量小b.不能分离大小相似、分子量接近的组分第122页，共167页，2023年，2月20日，星期日固定相（1）半刚性凝胶高交联度的聚苯乙烯，孔径范围较宽。常以有机溶剂作流动相。孔径﹤10nm分子量103孔径10～200nm分子量50～107（2）刚性凝胶多孔硅胶，它既可用水溶性溶剂，又可用有机溶剂作流动相，可在较高压强和较高流速下操作，但易拖尾。第123页，共167页，2023年，2月20日，星期日凝胶的选择:渗透极限－可以分离的最高分子量（与孔径有关:孔径大，渗透极限大）分离范围－校正曲线的线性部分不同凝胶有不同的渗透极限和分离范围第124页，共167页，2023年，2月20日，星期日

移动相选择P321～326,339～341a.能溶解样品b.不应造成填料太大的溶胀或收缩c.控制PH和离子强度，可消除非排除机理的影响（离子强度0.05~0.1常用磷酸盐或硫酸盐PH接近中性为宜）d.尽量降低溶剂粘度（加电介质）e.选择与样品折射率差别大的溶剂，提高灵敏度样品浓度：0.01~0.5%常用：甲苯、苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、四氢呋喃、水溶液第125页，共167页，2023年，2月20日，星期日

色谱分离方法的选择

要正确地选择色谱分离方法，必须做到①了解样品的有关性质.②熟悉各种色谱方法的主要特点及其应用范围。

选择色谱分离方法的主要依据：①样品的分子量的大小，②在水中和有机溶剂中的溶解度，极性和稳定程度③化学结构等物理、化学性质。第126页，共167页，2023年，2月20日，星期日一、分子量对于分子量较低（一般在200以下），挥发性比较好，加热又不易分解的样品，可以选择气相色谱法进行分析。分子量在200～2000的化合物，可用液固吸附、键合相色谱和离子交换色谱法。分子量高于2000，则可用排阻色谱法。第127页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、溶解度

水溶性样品最好用离子交换色谱法和离子对色谱法；微溶于水，但在酸或碱存在下能很好电离的化合物，也可用离子交换色谱法；油溶性样品或相对非极性的混合物，可用液-固色谱法。第128页，共167页，2023年，2月20日，星期日三、化学结构

若样品中包含离子型或可离子化的化合物，可首先考虑用离子交换色谱。异构体的分离可用液固色谱法；同系物可用反相键合相色谱法；对于高分子聚合物，可用体积排阻色谱法第129页，共167页，2023年，2月20日，星期日小结:a.已知结构试样→查阅文献资料→以其他色谱分离技术作参考b.分子量较大（M＞2000）蛋白质、高聚物→凝胶色谱法c.分子量较小（M＜2000）试样→多种溶剂中溶解度情况决定分离类型、填料、流动相由于试样组分的复杂性，还需对试样的来源、性质等作详细了解，以作选择参考。第130页，共167页，2023年，2月20日，星期日分离类型选择第131页，共167页，2023年，2月20日，星期日

应用

目前已普及于几乎所有重要的分析学科领域和许多科研生产部门，高效液相色谱能较理想地分离和分析与生物医学有关的大分子和离子型物质，各种高分子化合物和不稳定化合物。

例如：蛋白质、核酸、氨基酸、多糖、颜料极性类脂肪化合物、药物、染料、表面活性剂、农药、甾族化合物、多环芳烃、合成聚合物、瞟吟、维生素、除锈剂、防老剂等等。

第132页，共167页，2023年，2月20日，星期日

第133页，共167页，2023年，2月20日，星期日第134页，共167页，2023年，2月20日，星期日第135页，共167页，2023年，2月20日，星期日第136页，共167页，2023年，2月20日，星期日农药的分析第137页，共167页，2023年，2月20日，星期日第138页，共167页，2023年，2月20日，星期日第六章、实验技术和辅助实验技术§6－1定性和定量分析一、定性分析①利用保留值定性a.与标准物对照b.将标准物加入样品中c.二极管阵列检测器②液相-质谱联用③收集洗脱液后定性分析第139页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、定量分析①标准曲线法（外标法）

是一种简便、快速的绝对定量方法。步骤：用标准样品配制成不同浓度的标准溶液，准确进样，用峰面积或峰高对样品浓度绘制标准工作曲线。将被测组分在相同的色谱条件下进样，由峰面积或峰高根据标准曲线确定其浓度特点：①适用于大量分析②色谱条件完全相同第140页，共167页，2023年，2月20日，星期日②归一化法（所有组分都出峰,并在检测器上都有信号）③内标法（选取合适内标物。准确度，精密度较好）④标准加入法（加入标准样品，利用加入前后峰面积变化计算）第141页，共167页，2023年，2月20日，星期日三、影响定量分析结果准确度因素①样品制备a.样品溶剂与洗脱液互溶性好b.将干扰组分尽可能分离c.含量低时必须富集回收率试验：标准物加入到已知含量被测样品中→用制备样品同样方法处理→定量测定，得回收率。回收率＝（测定值－样品值）/加入量目的：检验被测组分在制备中是否100%定量转化第142页，共167页，2023年，2月20日，星期日

储存条件：低温、干燥、避光样品制备方法：a.溶解（超声波、离心）b.浓缩c.萃取d.预分离e.衍生化②进样技术影响因素：a.进样装置的准确度和精度b.分析人员对进样技术的熟练程度进样－六通进样阀定量：进样管3－4倍第143页，共167页，2023年，2月20日，星期日③检测器特性稳定性和线性范围直接影响定量准确性a.被测组分浓度和响应值呈线性关系b.进样量不能超出线性范围注：定量分析不宜采用梯度洗脱（基线易漂移）第144页，共167页，2023年，2月20日，星期日§6－2HPLC实验技术一、色谱柱的保养①新柱要作净化处理②平时使用：a.正式进样前，先用流动相冲平衡b.一种流动相换另一种时，需互溶③柱的储存：储存于相对惰性溶剂中（反相柱用甲醇）④对复杂样品或易污染样品，应装预柱⑤实验结束时，当洗脱液用缓冲液，应先水冲柱→甲醇保护第145页，共167页，2023年，2月20日，星期日二、流动相的处理①流动相的脱气原因：a.高柱压下流动相中空气，会在柱的洗脱液流中形成气泡，干扰检测器信号。b.除去氧（氧易与固定相、流动相反应，不利于柱稳定）脱气方法：a.真空脱气法b.惰性气体吹脱法c.超声波脱气法第146页，共167页，2023年，2月20日，星期日②流动相的纯化a.将溶剂通过干