色谱分析总论

色谱分析总论第1页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱分析法概论色谱分析法的历史色谱分析法的分类色谱分析法的特点和局限性色谱图和相关术语现代发展和联用技术24313335第2页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱分析法定义色谱分析法(chromatography)：以试样组分在两相（固定相和流动相）间的溶解、吸附、分配、离子交换或其它亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱分析法。即利用物质的物理及物理化学性质的差异，将多组分混合物进行分离和测定的一种分析方法。色谱分析法是仪器分析常用的方法之一。应用对象：主要是混合物中有机成分的分离和分析。第3页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱分析法的发展历史色谱法的创始人是俄国植物学家茨维特，(M.S.Tswett)1903年他将植物色素的石油醚浸取液倒入填充有碳酸钙的直立玻璃管中，浸取液中的色素被碳酸钙吸附，通过加入石油醚冲洗，色素中各组分互相分离,形成不同颜色的色带。1906，色谱图色谱法的由来第4页，共50页，2023年，2月20日，星期六石油醚(流动相)}色谱带叶绿素的石油醚溶液色谱柱碳酸钙(固定相)第5页，共50页，2023年，2月20日，星期六经典液液色谱1941，粗粒度填料流动相：液体动力：重力1952固定相：惰性载体有机液膜流动相：气体气相色谱法马丁和辛格固定相和流动相的变化第6页，共50页，2023年，2月20日，星期六1952，Golay，小口径毛细管分辨率和柱效能理论论述1959，PorathandFlodin，多孔凝胶空间排阻色谱法分子量和分子大小固定相材料、分离机制的变化第7页，共50页，2023年，2月20日，星期六1970----高效液相色谱(HPLC)检测模式和性能优越的检测器色谱联用仪器操作时代1975，H.small离子色谱阴离子色谱分析第8页，共50页，2023年，2月20日，星期六1979，石英毛细管色谱柱毛细管电泳技术1981，熔融石英毛细管电迁移进样荧光检测蛋白质分析、糖分析、DNA测序、手性分离、单细胞分析毛细管电泳的快速发展时期第9页，共50页，2023年，2月20日，星期六1954中科院大连化学物理研究所第一张色谱图我国的色谱发展第10页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱分析法的分类1、按两相的聚集状态流动相固定相类型液相色谱LC液体固体液-固色谱液体液体液-液色谱气体固体气-固色谱气体液体气-液色谱气相色谱GC第11页，共50页，2023年，2月20日，星期六吸附色谱：吸附性能的差异气固液固分配色谱：分配系数的不同溶解度液体离子交换色谱：分离组分与固定相离子进行可逆交换离子交换树脂空间排阻色谱：分子筛葡聚糖凝胶2、按分离的原理分类第12页，共50页，2023年，2月20日，星期六柱色谱(玻璃、不锈钢、石英)气固液固纸色谱液液薄层色谱(硅胶、聚酰胺)液固3、按固定相的材料和使用方式冲洗法、顶替法、迎头法4、按色谱动力学过程分类第13页，共50页，2023年，2月20日，星期六5、按色谱技术分类程序升温气相色谱法沸点范围宽反应气相色谱法沸点高样品裂解气相色谱法分子量大，聚合物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毛细管气相色谱法总理论踏板数高、高效、快速、高灵敏多维气相色谱法制备色谱法第14页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱分析法的特点和局限性一、特点1、选择性好固定相操作温度沸点相近的混合物同位素同分异构体对映异构体第15页，共50页，2023年，2月20日，星期六2、分离效率高，分析速度快气相色谱气体黏度小色谱柱高效液相色谱高压泵色谱填料第16页，共50页，2023年，2月20日，星期六3、灵敏度高、样品用量少检测器热导池检测器，μg氢火焰离子化检测器，百万分几-6电子俘获检测器火焰光度检测器，十亿分几-9第17页，共50页，2023年，2月20日，星期六气相色谱气体易挥发的有机物沸点高热裂解高效液相色谱不易挥发、高沸点不稳定糖类、大分子化合物药物分析石油工业、环境保护、临床化学、药物与药剂、农药、食品、卫生防疫理化检验、司法检验4、应用范围广第18页，共50页，2023年，2月20日，星期六给不出定性结果，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、红外等波谱鉴定仪器联用定量时需要标准物质对个别异构体和固体物质分析能力差二、局限性第19页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱图和相关术语1、色谱图(chromatogram)：进样后检测仪器记录下来的检测器响应信号随时间或载气流出体积分布的曲线图。第20页，共50页，2023年，2月20日，星期六2、基线(baseline)：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。(正常操作条件下，检测器对流动相的响应信号)第21页，共50页，2023年，2月20日，星期六3、色谱峰(chromatographicpeak)样品随流动相经过色谱柱后，分离开的各组分经过检测器时产生的吸收峰，峰状微分曲线。第22页，共50页，2023年，2月20日，星期六4、峰面积(area)组分流出的曲线与基线所包围的面积。(CGEAFHD)表示：符号A第23页，共50页，2023年，2月20日，星期六5、峰底(peakbase)色谱峰下面的基线延长线峰起点到终点间的直线CD第24页，共50页，2023年，2月20日，星期六6、峰高色谱峰最高点至峰底的垂直距离AB'表示符号:h第25页，共50页，2023年，2月20日，星期六7、峰宽(W)：沿色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底相交两点之间的距离。IJ。表示符号：8、半峰宽(Wh/2)

：半峰宽：峰高为0.5h处的峰宽。GH。9、标准偏差(σ)：峰高0.607h处峰宽EF的一半。区域宽度：色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。第26页，共50页，2023年，2月20日，星期六保留时间(rententiontime,t)

：组分从进样到出现峰最大值所需的时间死时间(deadtime,t0)：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

可求出流动相平均流速

第27页，共50页，2023年，2月20日，星期六调整保留时间(adjustedretentiontime,tr’)：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与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。

第28页，共50页，2023年，2月20日，星期六死体积V0：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。忽略后两项可得到：Fco为柱出口的载气流速（mL/min)F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。第29页，共50页，2023年，2月20日，星期六保留体积Vr：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。调整保留体积Vr'：某组份的保留体积扣除死体积后的体积。以上保留时间和保留体积又统称保留值。第30页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱曲线的意义色谱峰数=样品中单组份的最少个数；色谱保留值——定性依据；色谱峰高或面积——定量依据；色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。第31页，共50页，2023年，2月20日，星期六色谱现代发展及相关联用技术1、理论发展Tsweet的经典色谱气相色谱不断完善色谱热力学和动力学色谱分离的最佳途径热力学：色谱峰间的距离。研究内容：组分保留值与热力学参数以及组分结构之间的构效关系的规律，主要用于定性。动力学：色谱峰宽窄研究内容：色谱流出曲线的形状、谱带展宽等的影响因素。平衡理论、塔板理论、纵向扩散理论、速率理论块状液膜模型、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第32页，共50页，2023年，2月20日，星期六２、技术发展1)超临界流体色谱超临界流体：物质处于临界温度和临界压力以上，既不是液体也不是通常的气体，而是单一相态的流体。使用超临界流体作流动相的色谱法称为supercriticalfluidchromatography,SFC特点：具有气体的低黏度和高扩散系数，又具有液体的强溶解能力，参与溶质的分配作用，同时具有气相色谱和液相色谱的优点。变更压力、温度等参数可以改变超临界流体的密度，即改变它的溶解能力、黏度和扩散系数，改变分离效能。应用范围：难挥发、易热解、易氧化等特性的高分子和天然产物的分离和制备。第33页，共50页，2023年，2月20日，星期六2)微型色谱常规仪器，部件按比例缩小，仪器的小型化，便携式的色谱仪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不仅是尺寸的缩小，而是技术革新第34页，共50页，2023年，2月20日，星期六3)、高速气相色谱分析速度更快微填充柱电子程序压力流量控制系统耐高压的仪器气路系统分析速度提高5-10倍，分辨率提高3-5倍。第35页，共50页，2023年，2月20日，星期六4)高温气相色谱难挥发的化合物(高沸点的脂肪烃)温度超过300℃色谱柱：聚酰亚胺，330℃聚硅氧烷镀铝层不锈钢内衬石英，过渡层第36页，共50页，2023年，2月20日，星期六5)多维色谱多个色谱柱串联色谱柱间的固定相不同GC-GC，LC-LC，GC-GC6)快速扫描色质联用峰宽小5/s第37页，共50页，2023年，2月20日，星期六7)毛细管电动色谱(capillaryelectrochromatography,CEC)HPLC的固定相填充毛细管内或键合、交联在毛细管的内表面动力：电渗流分离原理电场中的迁移速度两相间的分配系数第38页，共50页，2023年，2月20日，星期六8)保留时间锁定保留时间重现性特定化合物在不同仪器、不同色谱柱之间保持不变原理组分性质、固定液、仪器操作条件一定范围内色谱操作条件对保留时间的影响规律仪器操作条件：载气压力、流速、柱温第39页，共50页，2023年，2月20日，星期六9)生物芯片10)液相色谱微柱11)GC-MS-MS12)LC-MS-MS13)集束式毛细管多根毛细管色谱柱并联14)Merck整体硅胶棒柱、大孔和中孔大孔：直通，渗透性中孔:表面积第40页，共50页，2023年，2月20日，星期六Thankyou