社儀器分析第二版第八章平面色譜法

1、化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.第八章第八章 平面色譜法平面色譜法概述概述平面色譜法的分類與原理平面色譜法的分類與原理薄層色譜法薄層色譜法紙色譜法紙色譜法應(yīng)用與示例應(yīng)用與示例化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.重點(diǎn)掌握：重點(diǎn)掌握：1.薄層色譜法和紙色譜法原理；薄層色譜法和紙色譜法原理；2. 薄層色譜法常用的固定相和流動相以及選擇方法；薄層色譜法常用的固定相和流動相以及選擇方法；分配系數(shù)與保留體積之間的關(guān)系；薄板種類顯色分配系數(shù)與保留體積之間的關(guān)系；薄板種類顯色方法

2、；方法；3. 平面色譜中比移值與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系；平面色譜中比移值與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系；4. 理解各色譜類型中組分的流出順序，薄層色譜操理解各色譜類型中組分的流出順序，薄層色譜操作、定性、定量方法；正相色譜與反相色譜。作、定性、定量方法；正相色譜與反相色譜。化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.1 概述概述 色譜由來色譜由來1906年植物學(xué)家年植物學(xué)家Tswett M. 植物葉片石油醚浸取液植物葉片石油醚浸取液 碳酸鈣柱碳酸鈣柱 石油醚沖洗石油醚沖洗色帶色帶固定相固定相流動相流動相色譜色譜化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chem

3、istry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.1 概述概述 一一. 色譜法色譜法 (層析法層析法) 利用各組分物理化學(xué)性質(zhì)的利用各組分物理化學(xué)性質(zhì)的不同，在流動相流經(jīng)固定相時(shí)，不同，在流動相流經(jīng)固定相時(shí)，由于各組分在兩相間的吸附、由于各組分在兩相間的吸附、分配或其它親和力的差異而產(chǎn)分配或其它親和力的差異而產(chǎn)生不同速度的移動，最終達(dá)到生不同速度的移動，最終達(dá)到分離的目的。分離的目的。 分離基礎(chǔ)：分離基礎(chǔ)：差速遷移差速遷移 (例例:賽跑賽跑)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.二、分類：二、分類： 1 1按兩相分子的聚集狀態(tài)分：按兩相

4、分子的聚集狀態(tài)分：2按操作形式分：按操作形式分：化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.3按分離機(jī)制分：按分離機(jī)制分：四大基本類型四大基本類型化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.2平面色譜法的分類與原理平面色譜法的分類與原理 平面色譜法平面色譜法(plane chromatography)是在平面上進(jìn)行分是在平面上進(jìn)行分離的一種色譜方法；主要包括薄層色譜法、紙色譜法和薄離的一種色譜方法；主要包括薄層色譜法、紙色譜法和薄層電泳法。層電泳法。薄層色譜法薄層色譜法: :固定相鋪

5、在玻璃板、鋁箔或塑料板上成薄層固定相鋪在玻璃板、鋁箔或塑料板上成薄層紙色譜法：紙色譜法：以紙為載體，固定相為紙上吸附的水分，流動以紙為載體，固定相為紙上吸附的水分，流動 相為有機(jī)溶劑相為有機(jī)溶劑薄層電泳法薄層電泳法一、平面色譜法的分類一、平面色譜法的分類化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.二、平面色譜法參數(shù)二、平面色譜法參數(shù)（一）定性參數(shù)（一）定性參數(shù)-保留值保留值(組分與固定相作用力大小組分與固定相作用力大小)1. 比移值比移值Rf(retardation factor；Rf) 溶質(zhì)移動的距離與流動溶質(zhì)移動的距離與流動相移動距離

6、之比相移動距離之比 圖示圖示 Rf范圍：范圍： 0 Rf 1 Rf = 0.20.8（最佳）（最佳） next0LLRf 原原點(diǎn)點(diǎn)到到溶溶劑劑前前沿沿的的距距離離心心的的距距離離原原點(diǎn)點(diǎn)到到組組分分斑斑點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)質(zhì)量量中中化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.L0 backL1L2110fLRL220fLRL化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.2. 相對比移值相對比移值Rr 參考物與被測組分在參考物與被測組分在完全相同條件下完全相同條件下展開展開,可以可以消除系消除系統(tǒng)誤差

7、統(tǒng)誤差，大大提高重現(xiàn)性和可靠性；，大大提高重現(xiàn)性和可靠性； 參考物可以是參考物可以是后加入純物質(zhì)，也可是樣品中已知組分后加入純物質(zhì)，也可是樣品中已知組分; 相對比移值相對比移值Rs與與組分、參考物性質(zhì)及色譜條件有關(guān)，范組分、參考物性質(zhì)及色譜條件有關(guān)，范圍可以大于或小于圍可以大于或小于1sisfifLLRRRr 中中心心的的距距離離原原點(diǎn)點(diǎn)到到參參考考物物斑斑點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)質(zhì)量量心心的的距距離離原原點(diǎn)點(diǎn)到到組組分分斑斑點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)質(zhì)量量中中）（）（化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.（二）相平衡參數(shù)（二）相平衡參數(shù)1. 分配系數(shù)分配系數(shù)K和容量因

8、子和容量因子kMs ccK 組組分分在在流流動動相相中中的的濃濃度度組組分分在在固固定定相相中中的的濃濃度度K與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)分配系數(shù)分配系數(shù)K容量因子容量因子k質(zhì)量分配系數(shù)、分配比質(zhì)量分配系數(shù)、分配比MSVVKmmkMs 組分在流動相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.定時(shí)展開時(shí)定時(shí)展開時(shí) R RfmSmmSSVVKVCVCRR 111RkSmK V Vk 設(shè)設(shè)R表示單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子在流動相中出現(xiàn)的幾率，也表示單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子在流動相中出現(xiàn)的幾率，也可以表示組分分子在平面上移動的速度可以表示組

9、分分子在平面上移動的速度2. K、k、Rf的關(guān)系的關(guān)系RfL/L0=ut/u0t 化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.3. 薄層板一定，薄層板一定，Rf只與組分性質(zhì)有關(guān)，對于極性組分，只與組分性質(zhì)有關(guān)，對于極性組分， 展開劑極性展開劑極性大，大，Rf大大 展開劑極性展開劑極性小，小，Rf小小11fSmRRK VV11fRk1. Rf1 K或或k=0 組分在前沿組分在前沿 Rf0 K或或k= 組分在原點(diǎn)組分在原點(diǎn)討論：討論：2. Rf與與K有關(guān)，即與組分性質(zhì)（溶解度）以及薄層板和展開有關(guān)，即與組分性質(zhì)（溶解度）以及薄層板和展開劑的性

10、質(zhì)有關(guān)，劑的性質(zhì)有關(guān)，K大，大，Rf小小化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.（三）板效參數(shù)（三）板效參數(shù)1、理論塔板數(shù)、理論塔板數(shù)色譜分離性能指標(biāo)色譜分離性能指標(biāo) n=16(L/W)2 L:原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心的距離原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心的距離 W：組分斑點(diǎn)的縱向?qū)挾龋航M分斑點(diǎn)的縱向?qū)挾?、塔板高度、塔板高度 H=L0/n L0：原點(diǎn)到展開劑前沿的距離原點(diǎn)到展開劑前沿的距離 n越大，越大，H越小。越小。 斑點(diǎn)移動距離相等時(shí)，斑點(diǎn)越集中即斑點(diǎn)移動距離相等時(shí)，斑點(diǎn)越集中即W越小，越小，n越大。越大?；瘜W(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Ch

11、emistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.（四）分離參數(shù)（四）分離參數(shù)1、分離度、分離度(resolution; R) ：兩相鄰斑點(diǎn)中心的：兩相鄰斑點(diǎn)中心的距離與兩斑點(diǎn)平均寬度的比值距離與兩斑點(diǎn)平均寬度的比值 L1 、L2 :分別為原點(diǎn)至兩半斑點(diǎn)中心的分別為原點(diǎn)至兩半斑點(diǎn)中心的距離，距離， W1、W2斑點(diǎn)的寬度。斑點(diǎn)的寬度。R=2(L2-L1)/(W1+W2)=2d/(W1+W2)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.2.分離數(shù)分離數(shù)(separation number; SN) 相鄰斑點(diǎn)分離度為相鄰斑點(diǎn)分離度為1.177時(shí)

12、，在時(shí)，在Rf=0(原點(diǎn)原點(diǎn))到到Rf=1(溶劑溶劑前沿前沿)之間能容納的色譜斑點(diǎn)數(shù)。之間能容納的色譜斑點(diǎn)數(shù)。 SN=L0/(b0+b1)-1 b0：Rf=0組分的半峰寬；組分的半峰寬；b1： Rf=1組分的半峰寬組分的半峰寬 SN越大，平面的容量越大。一般薄層板的分離數(shù)為越大，平面的容量越大。一般薄層板的分離數(shù)為 710，高效薄層板可達(dá)，高效薄層板可達(dá)1020。SN是衡量分離容量的重要參是衡量分離容量的重要參數(shù)。數(shù)?；瘜W(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.1定義定義：將固定相均勻涂布在表面光滑的平板上，將固定相均勻涂布在表面光滑的平

13、板上， 形成薄層而進(jìn)行色譜分離和分析的方法形成薄層而進(jìn)行色譜分離和分析的方法2操作過程：操作過程：鋪板鋪板 活化活化 點(diǎn)樣點(diǎn)樣 展開展開 定位定位(定性定性)/洗脫洗脫(定量定量)3分離機(jī)制：吸附分離機(jī)制：吸附* 、分配、分配*、離子交換、空間排阻、離子交換、空間排阻4特點(diǎn)特點(diǎn)；分離能力強(qiáng)、靈敏度高、展開時(shí)間較短、顯分離能力強(qiáng)、靈敏度高、展開時(shí)間較短、顯色方便。色方便。5應(yīng)用：藥物雜質(zhì)檢查、純度測定、定量應(yīng)用：藥物雜質(zhì)檢查、純度測定、定量 next3 薄層色譜法薄層色譜法化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院

14、Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.一、主要類型一、主要類型（一）吸附薄層色譜（一）吸附薄層色譜 固定相為吸附劑固定相為吸附劑的薄層色譜。利用的薄層色譜。利用吸附劑對不同組分的吸附吸附劑對不同組分的吸附能力差異能力差異而實(shí)現(xiàn)分離。經(jīng)過吸附、解吸、再吸附、再解而實(shí)現(xiàn)分離。經(jīng)過吸附、解吸、再吸附、再解吸吸最后混合物得到分離。最后混合物得到分離。K大，大，Rf值小，移動慢；值小，移動慢；K小，小，Rf大，移動快。大，移動快。（二）分配薄層色譜（二）分配薄層色譜 固定相為液體，吸留在載體上的薄層色譜。利用固定相為液體，吸留在載體上的薄層色譜。利用被分離組分被分離

15、組分在固定相與流動相中的分配系數(shù)不同在固定相與流動相中的分配系數(shù)不同而被分離。常用的是而被分離。常用的是反反相薄層色譜法，固定相是相薄層色譜法，固定相是烷基化學(xué)鍵合相烷基化學(xué)鍵合相，展開劑是，展開劑是水及與水及與水相溶的有機(jī)溶劑。水相溶的有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.二、吸附薄層色譜的吸附劑與展開劑二、吸附薄層色譜的吸附劑與展開劑(一）吸附劑一）吸附劑硅膠：氫鍵吸附，適合與中性和酸性物質(zhì)。硅膠硅膠：氫鍵吸附，適合與中性和酸性物質(zhì)。硅膠H、硅膠硅膠G、硅膠硅膠F2541.氧化鋁：可分為氧化鋁：可分為中性（中性（pH7

16、.5)、堿性（堿性（pH9.0）和酸性和酸性（pH4.0） （二）展開劑二）展開劑 石油醚石油醚環(huán)己烷環(huán)己烷二硫化碳二硫化碳四氯化碳四氯化碳三氯乙烷三氯乙烷苯苯甲苯甲苯二氯甲二氯甲烷烷乙醚乙醚氯仿氯仿乙酸乙酯乙酸乙酯正丁醇正丁醇丙酮丙酮乙醇乙醇甲醇甲醇吡啶吡啶酸酸水水活性分為活性分為5級，級數(shù)越大，含水量越多，吸附能力越弱，活級，級數(shù)越大，含水量越多，吸附能力越弱，活度越小。度越小。化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.(三三) 吸附劑與展開劑的選擇吸附劑與展開劑的選擇展開劑的選擇：展開劑的選擇：根據(jù)被測組分、吸附劑和展開劑本身的極

17、性根據(jù)被測組分、吸附劑和展開劑本身的極性 吸附劑的選擇：吸附劑的選擇：根據(jù)被測物極性根據(jù)被測物極性和吸附劑的吸附能力和吸附劑的吸附能力被測物極性強(qiáng)被測物極性強(qiáng)弱極性吸附劑弱極性吸附劑被測物極性弱被測物極性弱強(qiáng)極性吸附劑強(qiáng)極性吸附劑圖183化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.1. 從被測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考慮：從被測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考慮：(1) 分子母核相同，分子中基團(tuán)極性越大分子極性越大；分子母核相同，分子中基團(tuán)極性越大分子極性越大；極性基團(tuán)數(shù)目越多極性越大，吸附能力越強(qiáng)；極性基團(tuán)數(shù)目越多極性越大，吸附能力越強(qiáng)；(2) 分子中雙鍵多

18、，極性大吸附能力強(qiáng)；分子中雙鍵多，極性大吸附能力強(qiáng)；(3) 形成分子內(nèi)氫鍵吸附能力減弱。形成分子內(nèi)氫鍵吸附能力減弱。2. 吸附劑的性能：吸附劑的性能：極性小的物質(zhì)選用活度大的吸附劑；極性小的物質(zhì)選用活度大的吸附劑；極性大的物質(zhì)選擇活度小的吸附劑。極性大的物質(zhì)選擇活度小的吸附劑。3. 流動相的極性流動相的極性(三三) 吸附劑與展開劑的選擇吸附劑與展開劑的選擇相似相溶相似相溶化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.三、操作方法三、操作方法 制板制板-點(diǎn)樣點(diǎn)樣-展開展開-顯色顯色定性分析定性分析窄條窄條定量分析定量分析1020cm 硅膠硅膠

19、G自含粘和劑自含粘和劑硅膠硅膠H不含粘和劑，鋪板時(shí)另加入不含粘和劑，鋪板時(shí)另加入CMC硅膠硅膠FH254含熒光劑，含熒光劑，254nm紫外光照發(fā)綠光紫外光照發(fā)綠光硅膠硅膠FH365含熒光劑，含熒光劑，365nm紫外光照發(fā)光紫外光照發(fā)光（一）薄層板的制備（一）薄層板的制備（二）點(diǎn)樣：（二）點(diǎn)樣：用毛細(xì)管或微量注射器，幾微升，用毛細(xì)管或微量注射器，幾微升，24mm（三）展開：（三）展開：見續(xù)頁見續(xù)頁（四）顯色方法：（四）顯色方法：日光、紫外光日光、紫外光(254、365nm)顯色劑等顯色劑等化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法. 展開：

20、層析缸，預(yù)飽和，展開：層析缸，預(yù)飽和，防止邊緣效應(yīng)防止邊緣效應(yīng)浸入展開劑深度浸入展開劑深度0.5 1.0cm，展開至整板，展開至整板3/4距離距離,標(biāo)記。標(biāo)記。1 , 2樣品樣品 3 標(biāo)準(zhǔn)品標(biāo)準(zhǔn)品前沿前沿原點(diǎn)原點(diǎn) 1.5-2.0cm2.0cm1 2 3化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.四、定性和定量分析四、定性和定量分析定性分析定性分析利用利用Rf值，與對照品的值，與對照品的Rf值比較，同時(shí)值比較，同時(shí)在一塊薄層板上進(jìn)行。也可采用相對比移值定性。在一塊薄層板上進(jìn)行。也可采用相對比移值定性。定量分析定量分析洗脫法，直接定量法、薄層

21、掃描法洗脫法，直接定量法、薄層掃描法化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.五、高效薄層色譜法五、高效薄層色譜法 高效薄層色譜法（高效薄層色譜法（high performance thin layer chromatography；HPTLC)所用的吸附劑顆粒很所用的吸附劑顆粒很小小(5m或或10m)，用噴霧法制成高效薄層板。常，用噴霧法制成高效薄層板。常用的有硅膠、氧化鋁、纖維素和化學(xué)鍵合相預(yù)制用的有硅膠、氧化鋁、纖維素和化學(xué)鍵合相預(yù)制薄層板。薄層板?；瘜W(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面

22、色譜法平面色譜法.六、薄層掃描法六、薄層掃描法 薄層掃描法是用一定強(qiáng)度光束照射薄層上的斑點(diǎn)，薄層掃描法是用一定強(qiáng)度光束照射薄層上的斑點(diǎn)，用儀器測量照射前后光束強(qiáng)度的變化，從而求得用儀器測量照射前后光束強(qiáng)度的變化，從而求得物質(zhì)含量的方法。物質(zhì)含量的方法。 檢測方法檢測方法 吸收測定法和熒光測定法吸收測定法和熒光測定法 測量方法測量方法 投射法和反射法投射法和反射法 掃描方式掃描方式 單波長和雙波長單波長和雙波長 定量方法定量方法 外標(biāo)兩點(diǎn)法定量外標(biāo)兩點(diǎn)法定量化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.4 紙色譜法紙色譜法 以紙做載體的色譜法

23、，分離原理屬于液以紙做載體的色譜法，分離原理屬于液-液分配色譜法，操作液分配色譜法，操作與薄層法類似。與薄層法類似。 選紙選紙 點(diǎn)樣點(diǎn)樣 展開展開 顯色顯色(定性定性)/洗脫洗脫(定量定量) 固定相：紙纖維吸附的固定相：紙纖維吸附的水水 流動相：與水不互溶的流動相：與水不互溶的有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑（飽和正丁醇）（飽和正丁醇） 分離機(jī)制：同液分離機(jī)制：同液-液分配色譜液分配色譜 定性參數(shù)：定性參數(shù)：mSfVVKR 11討論：討論：Rf與組分性質(zhì)、流動相及溶解度有關(guān)與組分性質(zhì)、流動相及溶解度有關(guān) 極性組分極性組分易保留，易保留，Rf ?。鲃酉鄻O性?。鲃酉鄻O性， Rf ）非極性組分非極性組分易流出，

24、易流出，Rf大（流動相極性大（流動相極性，Rf ）化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.例例1:用紙色譜分離組分用紙色譜分離組分A、B、C，以乙醇：水：冰，以乙醇：水：冰醋酸（醋酸（7：2：1）為展開劑時(shí)，）為展開劑時(shí)，Rf值的大小順序值的大小順序?yàn)闉镽faRfbRfc；若改用苯：丙酮：冰醋酸（；若改用苯：丙酮：冰醋酸（7.5：2：0.5）為展開劑時(shí)，則）為展開劑時(shí)，則Rf值的大小順序可能是值的大小順序可能是（ ）。）。 ARfcRf

25、bRfa BRfbRfcRfa CRfaRfcRfb DRfcRfaRfb答案：答案：(A）化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜法平面色譜法.例例2 組分在固定相中的質(zhì)量為組分在固定相中的質(zhì)量為mA(g)，在流動相中，在流動相中的質(zhì)量為的質(zhì)量為mB(g)，而該組分在固定相中的濃度為，而該組分在固定相中的濃度為CA(g/ml)，在流動相中的濃度為，在流動相中的濃度為CB(g/ml)，則此，則此組分的分配系數(shù)是（組分的分配系數(shù)是（ ）。）。 A. mA/mB B. mB/mA C. mA/（mA+mB） D. CA/CB E. CB/CA答案：答案：D化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院Analytical Chemistry 第第8章章 平面色譜