高效液相色谱法-PPT课件.ppt

1、 高效液相色谱法高效液相色谱法一一.定义：定义：经典液相色谱法为基础，经典液相色谱法为基础，引入气相色谱法的理论和实验技术，引入气相色谱法的理论和实验技术，高压输送流动相，高压输送流动相，高效固定相及高灵敏度检测器，高效固定相及高灵敏度检测器，现代液相色谱分析方法。现代液相色谱分析方法。二二.与经典液相色谱法相比与经典液相色谱法相比 颗粒极细（一般为颗粒极细（一般为10 m以下）、规则均匀的固定以下）、规则均匀的固定相，相，(键合相键合相)传质阻抗小，柱效高，分离效率高；传质阻抗小，柱效高，分离效率高；高压输液泵输送流动相，流速快，分析速度快；高压输液泵输送流动相，流速快，分析速度快；高灵敏度

2、检测器，灵敏度大大提高。高灵敏度检测器，灵敏度大大提高。三三.与气相色谱法相比与气相色谱法相比气相试样气相试样液相试样液相试样液相流动相液相流动相气体、气体、容易转容易转变为气变为气体的液体的液体体气体、气体、液体、液体、固体固体常用氢气常用氢气、氮气、氮气可用的可用的溶剂较多溶剂较多气相柱温气相柱温液相柱温液相柱温高柱温高柱温常温常温气相流动相气相流动相第一节第一节 高效液相色谱法的主高效液相色谱法的主要类型和原理要类型和原理 一、主要类型一、主要类型四类基本类型色谱法四类基本类型色谱法 分配色谱法（分配色谱法（partition chromatography）吸附色谱法（吸附色谱法（ads

3、orption chromatography）离子交换色谱法（离子交换色谱法（IEC）空间排阻色谱法（空间排阻色谱法（SEC）化学键合相色谱法化学键合相色谱法 其他色谱类型其他色谱类型亲合色谱法（亲合色谱法（affinity chromatography；AC）手性色谱法（手性色谱法（chiral chromatography；CC）胶束色谱法（胶束色谱法（micellar chromatography；MC）电色谱法（电色谱法（electrochromatography；EC）二、化学键合相色谱法二、化学键合相色谱法 1.定义：定义：键合相色谱法键合相色谱法(bonded phase chr

4、omatography；BPC)：以化学键合相为固定相的色谱法。以化学键合相为固定相的色谱法。化学键合相：采用化学反应的方法将官能团键化学键合相：采用化学反应的方法将官能团键合在载体表面所形成的固定相合在载体表面所形成的固定相 2.分类：分类：正相（正相（normal phase，NP）键合相色谱法：）键合相色谱法：反相（反相（reversed phase，RP）键合相色谱法：）键合相色谱法：根据化学键合相与流动相极性的相对强弱区分根据化学键合相与流动相极性的相对强弱区分（一）正相键合相色谱法（一）正相键合相色谱法 固定相：极性键合相固定相：极性键合相 如氰基（如氰基（CN）、）、氨基（氨基（

5、NH2）或二羟基键合硅或二羟基键合硅胶。胶。流动相：非极性或弱极性溶剂加极性调整剂流动相：非极性或弱极性溶剂加极性调整剂 如烷烃加醇类。（与水不混溶的溶剂）如烷烃加醇类。（与水不混溶的溶剂）适用范围：适用范围： 溶于有机溶剂的极性至中等极性的分子型化合物溶于有机溶剂的极性至中等极性的分子型化合物如一些在硅胶柱上分离的物质如一些在硅胶柱上分离的物质（二）反相键合相色谱法（二）反相键合相色谱法固定相：非极性键合相固定相：非极性键合相如十八烷基硅烷（如十八烷基硅烷（C18，ODS）、）、辛烷基（辛烷基（C8）键合硅胶键合硅胶 流动相：水为基础溶剂，加入一定量与水混溶的极流动相：水为基础溶剂，加入一定

6、量与水混溶的极 性调整剂性调整剂常用甲醇水、乙腈水等常用甲醇水、乙腈水等应用：最广。非极性至中等极性的组分，（还有应用：最广。非极性至中等极性的组分，（还有有机酸、碱及盐等极性组分）有机酸、碱及盐等极性组分） 1. 保留机制保留机制: 疏溶剂理论疏溶剂理论（solvophobic theory）流流动动相相固固定定相相组组分分组分分子被组分分子被“挤出挤出” “疏溶剂腔疏溶剂腔”保留保留2.保留行为的主要影响因素保留行为的主要影响因素a. 溶质的分子结构（极性）溶质的分子结构（极性） 极性越弱，疏水性越强，极性越弱，疏水性越强，k越大，越大，tR也越大。也越大。 同系物碳数越多，极性越弱，同系

7、物碳数越多，极性越弱，k越大；越大； 引入极性取代基，降低疏水性，引入极性取代基，降低疏水性，k值变小。值变小。b. 固定相固定相 键合烷基的疏水性随碳链的延长而增加，溶质键合烷基的疏水性随碳链的延长而增加，溶质的的k也增大。也增大。 硅胶表面键合烷基的浓度越大，则溶质的硅胶表面键合烷基的浓度越大，则溶质的k越越大。大。 c. 流动相流动相极性越强，洗脱能力越弱，使溶质的极性越强，洗脱能力越弱，使溶质的k越大越大I.溶剂种类：水为弱溶剂，醇为强溶剂溶剂种类：水为弱溶剂，醇为强溶剂II. 溶剂比例：水的比例增加，使溶剂比例：水的比例增加，使k增大增大III. 中性盐的加入：使中性溶质的中性盐的加

8、入：使中性溶质的k增大增大IV. pH：影响弱酸、弱碱的离解（影响弱酸、弱碱的离解（离子抑制色谱法离子抑制色谱法） 把离子对试剂加入到含水流动相中，组分离子把离子对试剂加入到含水流动相中，组分离子在流动相中与离子对试剂的反离子（在流动相中与离子对试剂的反离子（counter ion）生成中性离子对，增加溶质与非极性固定相的作用，生成中性离子对，增加溶质与非极性固定相的作用，使使k增加，改善分离效果。增加，改善分离效果。 反相离子对色谱法反相离子对色谱法 (paired ionchromatography；PIC or ion pair chromatography；IPC)1. 离子对模型离子

9、对模型33+()+3s3(+固定相固定相+()+B)+B + H+BHRSO NaRSO + Na+BH RSORSO)BH离子对mB+AB AmA(s流动相流动相通式通式2.影响容量因子的因素影响容量因子的因素 离子对试剂的种类和浓度：碳链长度增加，溶质的离子对试剂的种类和浓度：碳链长度增加，溶质的k 增大；增大；在一定范围内试剂的浓度升高，溶质的在一定范围内试剂的浓度升高，溶质的k增大。增大。 流动相的流动相的pH：有利于组分和离子对试剂离子化时有利于组分和离子对试剂离子化时（离子对的形成），组分的（离子对的形成），组分的k值最大值最大. 适用范围：有机酸、碱、盐、离子型和非离子型适用范围

10、：有机酸、碱、盐、离子型和非离子型化合物的混合物。化合物的混合物。离子对试剂的选择：离子对试剂的选择：分析酸类或带负电荷物质：用季铵盐，如四丁分析酸类或带负电荷物质：用季铵盐，如四丁基铵磷酸盐（基铵磷酸盐（TBA）和溴化十六烷基三甲基铵和溴化十六烷基三甲基铵（CTAB）等等分析碱类或带正电荷的物质：用烷基磺酸盐或分析碱类或带正电荷的物质：用烷基磺酸盐或硫酸盐，如正戊烷基磺酸钠（硫酸盐，如正戊烷基磺酸钠（PICB5）、）、正己烷基磺正己烷基磺酸钠（酸钠（PICB6）3.适用范围和离子对试剂的选择适用范围和离子对试剂的选择第二节高效液相色谱法的固定相第二节高效液相色谱法的固定相和流动相及其选择和流

11、动相及其选择固定相应符合下列要求：固定相应符合下列要求： 颗粒细且均匀；颗粒细且均匀； 传质快；传质快； 机械强度高，能耐高压；机械强度高，能耐高压； 化学稳定性好，不与流动相发生化学反应化学稳定性好，不与流动相发生化学反应。一、化学键合相色谱法的固定相一、化学键合相色谱法的固定相（一）键合相的种类（一）键合相的种类 1.非极性键合相非极性键合相 ：非极性烃基，如非极性烃基，如C18C8C1与苯基等键合在与苯基等键合在硅胶表面；硅胶表面；用于反相色谱用于反相色谱2.弱极性键合相：弱极性键合相： 醚基和二羟基等键合相醚基和二羟基等键合相3.极性键合相：极性键合相：常用氨基常用氨基氰基键合相键合硅

12、胶氰基键合相键合硅胶一般用于正相色谱一般用于正相色谱 （二）键合相的性质和特点（二）键合相的性质和特点 1.1.键合反应键合反应 硅氧烷（硅氧烷（SiSiO OSiSiC C）型：氯硅烷与硅型：氯硅烷与硅胶进行胶进行硅烷化反应硅烷化反应 22SiOHClCH+SiSiSiClH18OR118HC3737RRR1如：如：YWGC18H37，无定形硅胶无定形硅胶YWG上键合了十八硅烷基；上键合了十八硅烷基；Spherisorb ODS，球形硅胶球形硅胶Spherisorb 上键合了上键合了ODS。 2.键合相的性质键合相的性质 含碳量：含碳的百分数含碳量：含碳的百分数 覆盖度覆盖度 ：已反应的硅醇

13、基数目占硅胶表面硅：已反应的硅醇基数目占硅胶表面硅醇基总数的比例醇基总数的比例 封尾（封尾（end-capping）：）：在键合反应后，用三在键合反应后，用三甲基氯硅烷等进行钝化处理，减少残余硅醇基甲基氯硅烷等进行钝化处理，减少残余硅醇基。 3.键合相的特点键合相的特点 使用过程中不流失；使用过程中不流失； 化学稳定性好；化学稳定性好； 适于梯度洗脱；适于梯度洗脱； 载样量大载样量大 4.注意：注意： 流动相的流动相的pH一般应在一般应在2-8，否则会引起硅，否则会引起硅胶溶解；胶溶解；(也有适用宽也有适用宽pH范围的键合相范围的键合相)。 二、化学键合相色谱法的流动相二、化学键合相色谱法的流

14、动相 对流动相的要求：对流动相的要求：与固定相不发生化学反应。与固定相不发生化学反应。对试样有适宜的溶解度。对试样有适宜的溶解度。与检测器相适应。与检测器相适应。纯度高，粘度小。纯度高，粘度小。（一）流动相对分离的影响（一）流动相对分离的影响 n由色谱柱（固定相）性能决定，由色谱柱（固定相）性能决定， 主要受溶剂种类的影响，主要受溶剂种类的影响， k受溶剂配比的影响。受溶剂配比的影响。 2211-4nkkR（二）流动相的强度和选择性二）流动相的强度和选择性1.溶剂的极性（强度）溶剂的极性（强度）正相色谱：溶剂极性越强，洗脱能力越强正相色谱：溶剂极性越强，洗脱能力越强 反相色谱：极性弱的溶剂洗脱

15、能力强反相色谱：极性弱的溶剂洗脱能力强 2.溶剂的选择性溶剂的选择性不同种类的溶剂，分子间的作用力不同，故不同种类的溶剂，分子间的作用力不同，故选择性不同选择性不同 混合溶剂（二元或多元流动相）混合溶剂（二元或多元流动相）v以反相色谱流动相的选择为例：以反相色谱流动相的选择为例：反相色谱常用溶剂的强度因子反相色谱常用溶剂的强度因子水水甲醇甲醇乙腈乙腈丙酮丙酮03.03.23.4二恶烷二恶烷乙醇乙醇异丙醇异丙醇四氢呋喃四氢呋喃3.53.64.24.5反相色谱法中混合溶剂的强度因子：反相色谱法中混合溶剂的强度因子：iniiSs1混（三）流动相最优化方法简介：（三）流动相最优化方法简介：1.根据根据

16、snyder的溶剂选择性分组，选择具有显著选择的溶剂选择性分组，选择具有显著选择性差异的溶剂。性差异的溶剂。2.以其中一种溶剂与底剂组成的二元基础溶剂以其中一种溶剂与底剂组成的二元基础溶剂A系统进系统进行实验，调整溶剂配比，使组分的行实验，调整溶剂配比，使组分的k在适宜的范围内。在适宜的范围内。例：例：40%甲醇的水溶液：甲醇的水溶液：2 . 14 . 00 . 3033221OHCHOHCHOHOHSSs3.计算确定具有等洗脱强度的另外两个二元溶剂计算确定具有等洗脱强度的另外两个二元溶剂B和和C的组成。的组成。如：如：4.以溶剂以溶剂a、b、c为溶剂选择三角形上的三个项点为溶剂选择三角形上的

17、三个项点A、B、C。在。在ABC各点的洗脱强度均相等。在三角各点的洗脱强度均相等。在三角形三条边上的任何一点，都可组成三元混合溶剂流形三条边上的任何一点，都可组成三元混合溶剂流动相。在三角形内任何一点，都可组成四元溶剂流动相。在三角形内任何一点，都可组成四元溶剂流动相。动相。267. 05 . 4/ )02 . 1 (375. 02 . 3/ )02 . 1 (3THFCNCH5.在在ABC上选择上选择7或或10个流动相进行实验，对实验个流动相进行实验，对实验结果进行分析，以色谱优化指标寻找确定最佳流结果进行分析，以色谱优化指标寻找确定最佳流动相动相。ABC0/0.5/0.50.5/0.5/0

18、0.5/0/0.50.33/0.33/0.330.16/0.67/0.160.16/0.16/0.670.67/0.16/0.1640%甲醇溶液甲醇溶液37.5%乙腈溶液乙腈溶液26.7%四氢呋喃溶液四氢呋喃溶液三、分离条件的选择三、分离条件的选择 HPLC中的速率理论中的速率理论1.涡流扩散涡流扩散A=2dp 球形、小粒度、均匀（球形、小粒度、均匀（RSD5%）固定固定相，匀浆高压填充，以降低相，匀浆高压填充，以降低A。2.纵向扩散纵向扩散B=2Dm 可以忽略。可以忽略。因为因为Dm很小，室温操作，且很小，室温操作，且U大于大于U最佳最佳，则，则B项可以忽略。项可以忽略。3.传质阻抗传质阻抗

19、固定相传质阻抗固定相传质阻抗CS可以忽略可以忽略 ，因，因df极小极小流动相传质阻抗流动相传质阻抗Cm 要求：要求： dp小，小，Dm大大m2PmmDdC静态流动相传质阻抗：静态流动相传质阻抗：由于部分流动相在固定相微孔内的滞留。由于部分流动相在固定相微孔内的滞留。Csm dp2， Csm 1/Dm，而，而DmT/ 要求要求: 固定相固定相dp、 流动相流动相都小都小总结：总结：H=A+Cmu+Csmu 原因：化学键合相，液体流动相原因：化学键合相，液体流动相结果：结果：HPLC的实验条件应该是：的实验条件应该是：小粒度、均匀小粒度、均匀的球形化学键合相；的球形化学键合相；低粘度流动相，流速不

20、宜低粘度流动相，流速不宜过快；过快；柱温适当。柱温适当。 第三节高效液相色谱仪第三节高效液相色谱仪组成组成 输液系统输液系统 进样系统进样系统 色谱柱系统色谱柱系统 检测系统检测系统 数据记录处理系统数据记录处理系统 一、输液系统一、输液系统（一）、高压输液泵（一）、高压输液泵恒流泵：在输送流动相过程中流量恒定。恒流泵：在输送流动相过程中流量恒定。常用柱塞式往复泵常用柱塞式往复泵恒压泵恒压泵输液泵应具备的性能：输液泵应具备的性能： 流量精度高且稳定流量精度高且稳定 流量范围宽流量范围宽 能在高压下连续工作能在高压下连续工作 液缸容积小液缸容积小 密封性能好，耐腐蚀密封性能好，耐腐蚀 输液泵操作

21、注意事项：输液泵操作注意事项： 防止固体微粒进入泵体防止固体微粒进入泵体 流动相不应含有腐蚀性物质流动相不应含有腐蚀性物质 防止溶剂瓶内的流动相被用完防止溶剂瓶内的流动相被用完 不超过规定的最高压力不超过规定的最高压力 流动相一般应该先脱气流动相一般应该先脱气（二）梯度洗脱装置（二）梯度洗脱装置 高压梯度洗脱高压梯度洗脱 低压梯度洗脱低压梯度洗脱二、分离和进样系统二、分离和进样系统 1.进进样样器器 进样阀（六通阀）进样阀（六通阀）、自动进样装置、自动进样装置2.色谱柱（色谱柱（column） 由柱管和固定相组成由柱管和固定相组成 分析柱、制备柱分析柱、制备柱 性能评价性能评价 H、n、fs、

22、k和和的重复性，或的重复性，或R。 三、检测系统三、检测系统（一）检测器（一）检测器(detector)的主要性能的主要性能要求：要求：灵敏度（灵敏度（sensitivity）高（检测限低）高（检测限低）噪音（噪音（noise）低低线性范围（线性范围（linear range）宽宽重复性（重复性（repeatability）好好适用范围广（通用型、专属型）适用范围广（通用型、专属型） （二）紫外检测器（二）紫外检测器(ultraviolet detector) 1.检测原理：检测原理： 朗伯比尔朗伯比尔 (Lambert-Beer) 定律，响应信号定律，响应信号（吸光度）与浓度成正比（吸光度）

23、与浓度成正比A=Cl2.特点：特点： 灵敏度较高（灵敏度较高（10-610-9 g/ml），），噪音低，线性噪音低，线性范围宽，稳定性好，适于梯度洗脱，不破坏样品，范围宽，稳定性好，适于梯度洗脱，不破坏样品，应用广（分析、制备）。应用广（分析、制备）。3.局限：局限：只能检测有紫外吸收的物质，流动相的截只能检测有紫外吸收的物质，流动相的截止波长应小于检测波长。止波长应小于检测波长。 v专属型、浓度型检测器专属型、浓度型检测器4.分类：分类： 固定波长检测器固定波长检测器 ：254nm 可变波长检测器：可变波长检测器：v工作原理：复合光通过流通池，再进入单色器，工作原理：复合光通过流通池，再进入

24、单色器，分光后照射在二极管阵列装置上，同时获得各波分光后照射在二极管阵列装置上，同时获得各波长的信号强度，即获得组分的吸收光谱。获得三长的信号强度，即获得组分的吸收光谱。获得三维光谱色谱图。维光谱色谱图。v用途：吸收光谱用于组分的定性，色谱峰面积用用途：吸收光谱用于组分的定性，色谱峰面积用于定量于定量,判断峰纯度判断峰纯度。 光电二极管阵列检测器光电二极管阵列检测器 (photodiode arraydetector； PDAD)：（三）荧光检测器（三）荧光检测器（fluorescence detector；FD)1.检测原理：检测原理： 化合物受紫外光激发后，发射出比激发光化合物受紫外光激发

25、后，发射出比激发光波长更长的光，称为荧光；波长更长的光，称为荧光； 荧光强度荧光强度 (F) 与激发光强度与激发光强度 (I0) 及荧光物及荧光物质浓度质浓度 (C) 之间的关系为：之间的关系为： F=2.3QKI0Cl Q为量子产率，为量子产率，K为荧光效率，为荧光效率，为摩尔吸为摩尔吸光系数，光系数，l为光径长度。为光径长度。 F=KC 2.特点：特点： 选择性好，专选择性好，专属型属型检测器检测器 灵敏度比紫外检测器高（检测限灵敏度比紫外检测器高（检测限10-10 g/ml）3.激发波长激发波长( ex)和发射波长和发射波长( em)的选择的选择（四）、安培检测器（四）、安培检测器1.原

26、理：原理：在电极间施加一恒定电位，当电活性组分经过在电极间施加一恒定电位，当电活性组分经过电极表面时，发生氧化还原反应，产生电量的大小电极表面时，发生氧化还原反应，产生电量的大小(Q)符合法拉第定律：符合法拉第定律：Q=nFN.dtdNnFI 2.应用范围：应用范围：凡具有氧化还原活性的化合物，或经过衍生凡具有氧化还原活性的化合物，或经过衍生化具有氧化还原活性的化合物均能进行检测。化具有氧化还原活性的化合物均能进行检测。（五）蒸发光散射检测器（五）蒸发光散射检测器1.原理：原理：色谱柱流出液色谱柱流出液雾化器雾化器气体气体小液滴小液滴加热的漂移管加热的漂移管气溶胶气溶胶强光或激光强光或激光光光

27、电电二二极极管管检检测测器器散射光强度散射光强度(I)与气溶胶中组分的质量：与气溶胶中组分的质量： KmbIlglglg特点：特点：通用型检测器通用型检测器灵敏度较低灵敏度较低第四节第四节 高效液相色谱分析方法高效液相色谱分析方法 一、定性分析方法一、定性分析方法1.色谱鉴定法色谱鉴定法2.化学鉴定法化学鉴定法3.两谱联用鉴定法两谱联用鉴定法二、定量分析方法：二、定量分析方法：1.外标法：外标法： Y=a+bx2.内标法：内标法： 内标校正曲线法内标校正曲线法 Ai/As=a+bC 内标对比法内标对比法 校正因子法校正因子法ssiisiAfAfmmxssxissisigAmAmAmAmfff例

28、：校正因子法测定复方炔诺酮片中炔诺酮的含量例：校正因子法测定复方炔诺酮片中炔诺酮的含量ODS色谱柱、甲醇水（色谱柱、甲醇水（60：40）流动相、检测）流动相、检测器器UV280nm、对硝基甲苯为内标物。、对硝基甲苯为内标物。（1）校正因子的测定：取对硝基甲苯、炔诺酮和）校正因子的测定：取对硝基甲苯、炔诺酮和炔雌醇对照品适量，用甲醇制成炔雌醇对照品适量，用甲醇制成10mL溶液，进溶液，进样样10L，记录色谱图，重复，记录色谱图，重复3次。含次。含0.0733mg/mL内标物、内标物、0.600mg/mL炔诺酮和炔诺酮和0.035mg/mL炔雌醇的对照品溶液平均峰面积列炔雌醇的对照品溶液平均峰面积

29、列于下表。于下表。（2）试样测定：取本品）试样测定：取本品20片，精密称定，求出平均片重片，精密称定，求出平均片重（60.3mg/片）。研细后称取片）。研细后称取732.8mg(相当于炔诺酮相当于炔诺酮7.2mg)，用甲醇配制成，用甲醇配制成10mL供试品溶液（含内标物供试品溶液（含内标物0.0733mg/mL），进样），进样10L,所得峰面积列于下表。计算所得峰面积列于下表。计算炔诺酮的校正因子和复方炔诺酮片中炔诺酮的含量。炔诺酮的校正因子和复方炔诺酮片中炔诺酮的含量。炔诺酮炔诺酮炔雌醇炔雌醇内标物内标物对照品溶液对照品溶液1.911061.0431056.587105供试品溶液供试品溶液2

30、.4421061.3871056.481105解：解：试样含炔诺酮的量：试样含炔诺酮的量：72. 2)10587. 6/(100733. 0)10981. 1/(10600. 056issigAmAmf12. 710841. 610442. 2100733. 072. 256ssAAmfm酮酮酮每片含炔诺酮：每片含炔诺酮：)/(586. 03 .608 .73212. 7片mg3.内加法：内加法：iiiimAAm若选一参比峰若选一参比峰(r)，用，用Ai/Ar代替代替Ai,则：则：riririiiAAAAAAmm/ 三、高效液相分析方法的选择：三、高效液相分析方法的选择：主要内容主要内容1. 化学键合相色谱法的原理：化学键合相色谱法的原理： 反相键合相色谱法反相键合相色谱法 反相离子对色谱法反相离子对色谱法2. 化学键合相色谱法的固定相、流动相化学键合相色谱法的固定相、流动相3. 高效液相色谱中的速率理论高效液相色谱中的速率理论4. 定量分析方法定量分析方法5. 紫外、蒸发光散射检测器紫外、蒸发光散射检测器6. 高效液相色谱的方法选择高效液相色谱的方法选择