色譜分析總論

色譜分析總論第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜分析法概論色譜分析法的歷史色譜分析法的分類色譜分析法的特點和局限性色譜圖和相關(guān)術(shù)語現(xiàn)代發(fā)展和聯(lián)用技術(shù)24313335第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜分析法定義色譜分析法(chromatography)：以試樣組分在兩相（固定相和流動相）間的溶解、吸附、分配、離子交換或其它親和作用的差異為依據(jù)而建立起來的各種分離分析方法稱色譜分析法。即利用物質(zhì)的物理及物理化學(xué)性質(zhì)的差異，將多組分混合物進行分離和測定的一種分析方法。色譜分析法是儀器分析常用的方法之一。應(yīng)用對象：主要是混合物中有機成分的分離和分析。第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜分析法的發(fā)展歷史色譜法的創(chuàng)始人是俄國植物學(xué)家茨維特，(M.S.Tswett)1903年他將植物色素的石油醚浸取液倒入填充有碳酸鈣的直立玻璃管中，浸取液中的色素被碳酸鈣吸附，通過加入石油醚沖洗，色素中各組分互相分離,形成不同顏色的色帶。1906，色譜圖色譜法的由來第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六石油醚(流動相)}色譜帶葉綠素的石油醚溶液色譜柱碳酸鈣(固定相)第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六經(jīng)典液液色譜1941，粗粒度填料流動相：液體動力：重力1952固定相：惰性載體有機液膜流動相：氣體氣相色譜法馬丁和辛格固定相和流動相的變化第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1952，Golay，小口徑毛細管分辨率和柱效能理論論述1959，PorathandFlodin，多孔凝膠空間排阻色譜法分子量和分子大小固定相材料、分離機制的變化第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1970----高效液相色譜(HPLC)檢測模式和性能優(yōu)越的檢測器色譜聯(lián)用儀器操作時代1975，H.small離子色譜陰離子色譜分析第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1979，石英毛細管色譜柱毛細管電泳技術(shù)1981，熔融石英毛細管電遷移進樣熒光檢測蛋白質(zhì)分析、糖分析、DNA測序、手性分離、單細胞分析毛細管電泳的快速發(fā)展時期第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1954中科院大連化學(xué)物理研究所第一張色譜圖我國的色譜發(fā)展第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜分析法的分類1、按兩相的聚集狀態(tài)流動相固定相類型液相色譜LC液體固體液-固色譜液體液體液-液色譜氣體固體氣-固色譜氣體液體氣-液色譜氣相色譜GC第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六吸附色譜：吸附性能的差異氣固液固分配色譜：分配系數(shù)的不同溶解度液體離子交換色譜：分離組分與固定相離子進行可逆交換離子交換樹脂空間排阻色譜：分子篩葡聚糖凝膠2、按分離的原理分類第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六柱色譜(玻璃、不銹鋼、石英)氣固液固紙色譜液液薄層色譜(硅膠、聚酰胺)液固3、按固定相的材料和使用方式?jīng)_洗法、頂替法、迎頭法4、按色譜動力學(xué)過程分類第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5、按色譜技術(shù)分類程序升溫氣相色譜法沸點范圍寬反應(yīng)氣相色譜法沸點高樣品裂解氣相色譜法分子量大，聚合物頂空氣相色譜法分析置于密閉容器中的氣固或氣液達到平衡毛細管氣相色譜法總理論踏板數(shù)高、高效、快速、高靈敏多維氣相色譜法制備色譜法第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜分析法的特點和局限性一、特點1、選擇性好固定相操作溫度沸點相近的混合物同位素同分異構(gòu)體對映異構(gòu)體第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2、分離效率高，分析速度快氣相色譜氣體黏度小色譜柱高效液相色譜高壓泵色譜填料第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3、靈敏度高、樣品用量少檢測器熱導(dǎo)池檢測器，μg氫火焰離子化檢測器，百萬分幾-6電子俘獲檢測器火焰光度檢測器，十億分幾-9第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六氣相色譜氣體易揮發(fā)的有機物沸點高熱裂解高效液相色譜不易揮發(fā)、高沸點不穩(wěn)定糖類、大分子化合物藥物分析石油工業(yè)、環(huán)境保護、臨床化學(xué)、藥物與藥劑、農(nóng)藥、食品、衛(wèi)生防疫理化檢驗、司法檢驗4、應(yīng)用范圍廣第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六給不出定性結(jié)果，需要已知的標(biāo)物質(zhì)作對比，或?qū)悠返臄?shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)據(jù)進行對比，與質(zhì)譜、紅外等波譜鑒定儀器聯(lián)用定量時需要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對個別異構(gòu)體和固體物質(zhì)分析能力差二、局限性第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜圖和相關(guān)術(shù)語1、色譜圖(chromatogram)：進樣后檢測儀器記錄下來的檢測器響應(yīng)信號隨時間或載氣流出體積分布的曲線圖。第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2、基線(baseline)：當(dāng)沒有組分進入檢測器時，色譜流出曲線是一條只反映儀器噪聲隨時間變化的曲線。(正常操作條件下，檢測器對流動相的響應(yīng)信號)第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3、色譜峰(chromatographicpeak)樣品隨流動相經(jīng)過色譜柱后，分離開的各組分經(jīng)過檢測器時產(chǎn)生的吸收峰，峰狀微分曲線。第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4、峰面積(area)組分流出的曲線與基線所包圍的面積。(CGEAFHD)表示：符號A第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5、峰底(peakbase)色譜峰下面的基線延長線峰起點到終點間的直線CD第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六6、峰高色譜峰最高點至峰底的垂直距離AB'表示符號:h第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六7、峰寬(W)：沿色譜峰兩側(cè)拐點所作的切線與峰底相交兩點之間的距離。IJ。表示符號：8、半峰寬(Wh/2)

：半峰寬：峰高為0.5h處的峰寬。GH。9、標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)：峰高0.607h處峰寬EF的一半。區(qū)域?qū)挾龋荷V峰的區(qū)域?qū)挾仁巧V流出曲線的重要參數(shù)之一，可用于衡量色譜柱的柱效及反映色譜操作條件下的動力學(xué)因素。寬度越窄，其效率越高，分離的效果也越好。第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六保留時間(rententiontime,t)

：組分從進樣到出現(xiàn)峰最大值所需的時間死時間(deadtime,t0)：不與固定相作用的物質(zhì)從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間，它與色譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動相的流速相近。據(jù)t0

可求出流動相平均流速

第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六調(diào)整保留時間(adjustedretentiontime,tr’)：某組份的保留時間扣除死時間后的保留時間，它是組份在固定相中的滯留時間。即由于保留時間為色譜定性依據(jù)。但同一組份的保留時間與流速有關(guān)，因此有時需用保留體積來表示保留值。

第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六死體積V0：色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接頭間空隙和檢測器間隙的總和。忽略后兩項可得到：Fco為柱出口的載氣流速（mL/min)F0-檢測器出口流速；Tr-室溫；Tc-柱溫；p0-大氣壓；pw-室溫時水蒸汽壓。第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六保留體積Vr：指從進樣到待測物在柱后出現(xiàn)濃度極大點時所通過的流動相的體積。調(diào)整保留體積Vr'：某組份的保留體積扣除死體積后的體積。以上保留時間和保留體積又統(tǒng)稱保留值。第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜曲線的意義色譜峰數(shù)=樣品中單組份的最少個數(shù)；色譜保留值——定性依據(jù)；色譜峰高或面積——定量依據(jù)；色譜保留值或區(qū)域?qū)挾取V柱分離效能評價指標(biāo)；色譜峰間距——固定相或流動相選擇是否合適的依據(jù)。第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六色譜現(xiàn)代發(fā)展及相關(guān)聯(lián)用技術(shù)1、理論發(fā)展Tsweet的經(jīng)典色譜氣相色譜不斷完善色譜熱力學(xué)和動力學(xué)色譜分離的最佳途徑熱力學(xué)：色譜峰間的距離。研究內(nèi)容：組分保留值與熱力學(xué)參數(shù)以及組分結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系的規(guī)律，主要用于定性。動力學(xué)：色譜峰寬窄研究內(nèi)容：色譜流出曲線的形狀、譜帶展寬等的影響因素。平衡理論、塔板理論、縱向擴散理論、速率理論塊狀液膜模型、分子頂替模型、定標(biāo)粒子理論模型及最新的各種保留值預(yù)測理論第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六２、技術(shù)發(fā)展1)超臨界流體色譜超臨界流體：物質(zhì)處于臨界溫度和臨界壓力以上，既不是液體也不是通常的氣體，而是單一相態(tài)的流體。使用超臨界流體作流動相的色譜法稱為supercriticalfluidchromatography,SFC特點：具有氣體的低黏度和高擴散系數(shù)，又具有液體的強溶解能力，參與溶質(zhì)的分配作用，同時具有氣相色譜和液相色譜的優(yōu)點。變更壓力、溫度等參數(shù)可以改變超臨界流體的密度，即改變它的溶解能力、黏度和擴散系數(shù)，改變分離效能。應(yīng)用范圍：難揮發(fā)、易熱解、易氧化等特性的高分子和天然產(chǎn)物的分離和制備。第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2)微型色譜常規(guī)儀器，部件按比例縮小，儀器的小型化，便攜式的色譜儀色譜原理和儀器與微制造技術(shù)結(jié)合部件和連接系統(tǒng)等環(huán)節(jié)進行重新設(shè)計不僅是尺寸的縮小，而是技術(shù)革新第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3)、高速氣相色譜分析速度更快微填充柱電子程序壓力流量控制系統(tǒng)耐高壓的儀器氣路系統(tǒng)分析速度提高5-10倍，分辨率提高3-5倍。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4)高溫氣相色譜難揮發(fā)的化合物(高沸點的脂肪烴)溫度超過300℃色譜柱：聚酰亞胺，330℃聚硅氧烷鍍鋁層不銹鋼內(nèi)襯石英，過渡層第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5)多維色譜多個色譜柱串聯(lián)色譜柱間的固定相不同GC-GC，LC-LC，GC-GC6)快速掃描色質(zhì)聯(lián)用峰寬小5/s第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六7)毛細管電動色譜(capillaryelectrochromatography,CEC)HPLC的固定相填充毛細管內(nèi)或鍵合、交聯(lián)在毛細管的內(nèi)表面動力：電滲流分離原理電場中的遷移速度兩相間的分配系數(shù)第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六8)保留時間鎖定保留時間重現(xiàn)性特定化合物在不同儀器、不同色譜柱之間保持不變原理組分性質(zhì)、固定液、儀器操作條件一定范圍內(nèi)色譜操作條件對保留時間的影響規(guī)律儀器操作條件：載氣壓力、流速、柱溫第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六9)生物芯片10)液相色譜微柱11)GC-MS-MS12)LC-MS-MS13)集束式毛細管多根毛細管色譜柱并聯(lián)14)Merck整體硅膠棒柱、大孔和中孔大孔：直通，滲透性中孔:表面積第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六Thankyou