液相色谱吸附色谱

液相色谱吸附色谱第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第一节吸附色谱一、基本原理吸附色谱是根据所用的吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，在流动相作用下，使各组分分离的色谱方法；其中固定相为吸附剂，一般为固体，所以又称液固色谱。要求：固定相→吸附剂（硅胶或AL2O3）具有表面活性吸附中心

第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日在吸附色谱中

tR=tm（1＋K·Vs/Vm）

VR=Vm＋K·VS其中K是吸附平衡常数，Vs为固定相，即吸附剂的吸附表面积，也可以用吸附剂的量来表示。在吸附剂上存在着吸附平衡，即吸附解吸附；若组分的吸附能力强，则在吸附状态时间长，解吸附状态时间短，即tR’大，保留时间长，K(K’)大。第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日分离机制：吸附系数注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质及温度有关next吸附平衡Xm+nYa↔Xa+nYm

第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日分离机制：注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质及温度有关分离机制：

各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开

m.流动相；a.吸附剂；Xm.流动相中溶质分子；Ym.流动相分子；Xa.被吸附的溶质分子第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日二、吸附等温线

吸附等温线可用来描述分配系数K（吸附平衡常数）随组分浓度变化的规律。即在一定温度下，组分在吸附剂上达到平衡时，用组分在固定相中的量（在固定相上被吸附着的浓度）对组分在流动相中的浓度（未被吸附）作图，即得吸附等温线。第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日1、线性等温线

K=tgα=CS/Cm

特点：组分的K为一常数，不随组分的浓度而变化；虽然组分的前沿、中心、尾部浓度不等，但由于K与浓度无关，是常数，所以组分的分子以相同的速度迁移，得到完全对称的峰；组分的保留时间，不随样品的浓度而变化。三种吸附等温线

第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日2、凸型等温线（Langmuir型等温线）特点：K是浓度的函数，随浓度而变化；当组分浓度增大时，K减小，组分更多地分配于流动相中；对于组分谱带中，不同浓度区域的分子（前、中、后），因浓度不同，K不同；中心的浓度高，K小，迁移快；两头浓度低，K大，迁移慢，形成拖尾峰；造成谱带不对称，tR值偏移，谱带展宽。第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日原因：吸附剂上常存在一些强烈的活性中心，当组分在吸附剂上被吸附时，先占据活性能力最强的活性中心，然后占据次强的、弱的、最弱的，这样，当样品量大时，少部分占据强吸附中心；其它的在弱吸附中心，则移动快，K值小，所以随浓度的增大，K减小，移动快。克服方法：a、减少上样量，使之在线性容量内（线性容量，即吸附等温线为线性的区间所对应的组分的浓度区间）。b、覆盖强活性中心（用极性物质），增大线性容量用某种物质覆盖强活性中心，减低其吸附能力的过程，叫减活。第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3、凹型等温线（反langmuir型等温线）随浓度大，K大；则浓度大的区域移动慢，形成伸舌头峰。原因：a、化学吸附b、相对于流动相超载，即当样品量过大时，局部浓度过高，流动相对其溶液能力有限，只能洗脱少量，所以浓度低处移动快。克服：减少上样量。第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（一）吸附剂的类型1、极性吸附剂吸附剂表面是极性的，选择性吸附极性大的化合物。极性强，则保留能力强。2、非极性吸附剂吸附力主要靠色散力，即大分子量的化合物、易极化的化合物。三、常用吸附剂—

多孔、微粒状物质第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（二）吸附剂的吸附能力（活性）1、影响吸附剂吸附能力的因素：吸附剂的表面积吸附剂表面的化学组成及表面原子或基团的几何排列含水量（对极性吸附剂来讲）含水量越多，则吸附能力越弱第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日2、吸附能力的定量指标——活度活度：使吸附剂的活性标准化，它反映了吸附剂的活性与含水量的关系。方法：Brockman法样品：六种标准染料（0.04％w/v）10ml（石油醚溶解）色谱柱：干法装柱，柱长5cm将样品上柱，用20ml洗脱剂（石油醚—苯=4:1）洗脱，用染料在柱上位置来确定吸附剂的活度。第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3、活度级别

I级→V级含水量→增大吸附能力→降低活性→下降第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日4、活化将吸附剂加热，去除其吸附的水的过程。5、减活加入减活剂，降低吸附剂活性第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（三）常用吸附剂—硅胶、氧化铝

1、硅胶（SiO2·xH2O）

结构：内部——硅氧交联结构→多孔结构表面——有硅醇基→氢键作用→吸附活性中心

Ⅰ游离羟基Ⅱ键合羟基Ⅲ硅醚结构（非极性，对极性化合物不保留）第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日特性：

1）与极性物质或不饱和化合物形成氢键物质极性↑，吸附能力↑→强极性吸附中心，不易洗脱

2）吸水→失活→105～110OC烘干30分钟(可逆失水)→吸附力最大→500OC烘干(不可逆失水)→活性丧失，无吸附力适用：

分析酸性或中性物质

第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日

含水量%

硅胶的活性

0I级

5II级

15III级

25IV级

38V

级

第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日续前2、氧化铝：分离亲脂性成分活化：400℃，6h→Ⅰ～Ⅱ级加入相应的水→Ⅲ～Ⅳ级碱性氧化铝pH9～10适于分析碱性、中性物质中性氧化铝pH～7.5适于分析酸性碱性和中性物质酸性氧化铝pH4～5适于分析酸性、中性物质第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日

含水量%

氧化铝的活性

0I级

3II级

6III级

10IV级

15V级

第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（四）极性吸附剂对化合物的选择性1、极性吸附剂选择性吸附极性大的化合物2、化合物的极性大小，由化合物的官能团决定常见官能团的极性大小：烷＜烯＜醚＜硝基化合物＜（二甲胺）≤酯类≤酮≤醛＜硫醇＜胺类＜酰胺＜醇＜酚＜羧酸判断化合物极性大小时：基团母核相同时，则分子中基团的极性大，整个分子的极性大；极性基团多，极性大分子中双键多，吸附力强；共轭双键多，吸附力强取代基的空间排列：同一母核中，羟基处于能形成分子内氢键的位置，则吸附力弱于不能形成分子内氢键的位置。3、非极性吸附剂给出相反顺序。第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日四、洗脱剂（流动相、溶剂）（一）洗脱剂的洗脱强度（对组分K值的影响）（二）洗脱剂的选择性第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（一）洗脱剂（流动相）对组分K值的影响1、在固定相上与组分分子的竞争作用溶剂极性强→洗脱能力强→溶剂强度（ε0）大洗脱剂极性强，易被吸附剂所吸附，即易将组分分子从吸附剂上置换下来，即洗脱能力强，称之为强洗脱剂或溶剂强度大。2、流动相对组分的溶解能力对组分溶解度大→洗脱能力强→溶剂强度（ε0）大吸附剂对组分的吸附能力一定时，则流动相对组分的溶解能力越强，组分溶解在流动相中越多，组分的K值越小，移动越快。第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3、各种溶剂的极性顺序（即强度顺序）根据溶剂的极性判断（如前）根据文献中ε0值比较实验确定4、混合溶剂的强度。P’=ΦaPa+ΦbPb其中Φ为体积分数；P为极性参数第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（二）洗脱剂（流动相）的选择性1、溶剂与组分分子之间的作用力色散作用、偶极作用、氢键作用、介电作用2、溶剂的分类以上四种作用力中，主要考虑偶极、氢键作用力，按它们的大小，把常用的溶剂分类

第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日常用溶剂分类组别溶剂名称I脂肪族醚、三烷基胺II脂肪醇III吡啶衍生物、THF、酰胺（除甲酰胺外）、乙二醇醚、亚砜IV乙二醇、苯甲醇、甲酰胺、乙酸VCH2Cl2、二氯乙烷VI酮、酯、腈、聚酯VII卤代芳氢、芳氢、芳香醚、硝基化合物VIII水、氯仿、间甲苯酚、氟烷醇第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3、溶剂选择性处于同一组的溶剂，在色谱分离中具有相似的选择性；在分组三角形中相差较远的组中的溶剂，其选择性相差较大：Ⅰ组：良好的质子受体（醚、胺等），优先与含羟基化合物（如酚、羧酸等）作用；Ⅱ组：既可作为质子受体，又可作为质子给体；Ⅷ组：良好的质子给体溶剂（H2O、CHCl3等），与碱性样品优先作用。Ⅴ—Ⅶ组（硝基化合物、腈、胺等）：与偶极矩大的组分之间的作用力大。4、改善选择性根据组分的性质，选择合适的溶剂。利用多元溶剂，既可调节K值，又可调节选择性。第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3、溶剂选择性处于同一组的溶剂，在色谱分离中具有相似的选择性；4、改善选择性根据组分的性质，选择合适的溶剂。利用多元溶剂，既可调节K值，又可调节选择性。第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日吸附剂、被分离物质、流动相的选择原则第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日五、吸附色谱分离体系的系统选择

（一）选择固定相（吸附剂）（二）洗脱剂的选择（流动相的选择）第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（一）选择固定相（吸附剂）1、固定相的吸附能力：极性固定相：组分分子极性官能团多，则吸附作用强。→分离极性组分非极性固定相：分离非极性组分3、固定相的预处理活度级别、活化、减活

第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日（二）洗脱剂的选择（流动相的选择）选择流动相时，需同时对固定相、流动相及组分的性质全面考虑。1、对溶剂的要求:稳定、粘度低、能溶解样品，浸润固定相、高纯度、挥发性好、安全价廉2、一般步骤根据固定相和组分的性质，选择一合适强度的溶剂，使K’值在2～5范围内，即选用不同溶剂调节K’=2～5。若在一定n下，不能很好分离，则需改善系统的选择性，此时可根据组分的性质，选用二元溶剂系统来改善选择性，同时保持一定的溶剂强度，即使K’在2～5。可通过实验选择不同组别的溶剂来筛选。若二元溶剂仍不凑效，可试用三元溶剂。第三十四页，共