液相色谱分析法模块之
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任务 5 高效液相色谱法 分离原理 PowerPoint PPT Presentation


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液相色谱分析法模块之. 任务 5 高效液相色谱法 分离原理. 能力目标. 理解已知分析方法中采用的色谱类型 能够正确解释色谱分离过程 能够根据组分性质选择合适的色谱类型. 课程引入. 归一化法测定分析纯甲苯试剂的纯度 色谱柱 : 4.6mm×150mm 固定相 : 十八烷基硅烷键合相 (ODS) 流动相 : 水 : 甲醇 =15:85 外标法测定叶酸片中叶酸的含量 色谱柱 : 4.6mm×250mm 固定相 : 十八烷基硅烷键合相 (ODS) 流动相 : 磷酸二氢钠缓冲液 : 甲醇 =80:20. 石油醚. 色素. 碳酸钙颗粒. 玻璃柱.

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任务 5 高效液相色谱法 分离原理

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  • 液相色谱分析法模块之

任务5 高效液相色谱法 分离原理


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  • 能力目标

  • 理解已知分析方法中采用的色谱类型

  • 能够正确解释色谱分离过程

  • 能够根据组分性质选择合适的色谱类型


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  • 课程引入

  • 归一化法测定分析纯甲苯试剂的纯度

    色谱柱: 4.6mm×150mm

    固定相: 十八烷基硅烷键合相(ODS)

    流动相: 水:甲醇=15:85

  • 外标法测定叶酸片中叶酸的含量

    色谱柱: 4.6mm×250mm

    固定相: 十八烷基硅烷键合相(ODS)

    流动相: 磷酸二氢钠缓冲液:甲醇=80:20


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石油醚

色素

碳酸钙颗粒

玻璃柱

  • 课程引入

  • 液相色谱是如何完成混合物的分离?

混合物中各组分在固定相和流动相之间会发生吸附、溶解或其他亲和作用,这种作用存在差异,从而使各组分在色谱柱中的迁移速度不同得到分离


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  • 液液分配色谱

  • 液液分配色谱法

    实例:归一化法测定分析纯甲苯试剂的纯度

    色谱柱: 4.6mm×150mm

    固定相: 十八烷基硅烷键合相(ODS)

    流动相: 水:甲醇=15:85


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  • 液液分配色谱

  • 液液分配色谱法

    • 固定相

    • 将特定的液态物质涂于担体表面

    • 化学键合于担体表面而形成的有机键合层

      如C18(十八烷基硅烷)、 C8(辛烷基)、氨基键合硅胶

    • 固定相类型

    • 极性固定相:正相色谱

      以极性有机基团如胺基(-NH2)、腈基(-CN)、醚基(-O-)等键合在硅胶表面制成的

    • 非极性固定相:反相色谱

      反相色谱法最常用的固定相是C18、C8和苯基键合相的填料,在分离极性很大的化合物时,也可以采用氨基、氰基等极性基团键合固定相。


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  • 键合相色谱—固定相

  • 使用条件

    • 为控制样品在分析过程的解离,常用缓冲液控制流动相的pH值,但需要注意的是,C18和C8使用的pH值通常为2.5~7.5(2~8)。

    • 太高的pH值会使硅胶溶解,太低的pH值会使键合的烷基脱落。

  • 特点

    • 使用过程中不流失

    • 均一性和化学稳定性好

    • 重现性好分离效率高

    • 适于梯度洗脱

    • 传质阻抗小


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  • 键合相色谱—流动相

  • 反相色谱

    • 常见流动相

  • 流动相洗脱强度顺序:水<甲醇<乙腈<乙醇<四氢呋喃<丙醇<二氯甲烷(与水不混溶)

  • 若采用含一定比例的甲醇或乙腈的水溶液作流动相,可用于分离极性化合物

  • 若采用水和无机盐的缓冲液为流动相,则可分离一些易离解的样品,如有机酸、有机碱、酚类等

    • 常见固定相

  • 反相色谱法最常用的固定相是C18、C8和苯基键合相的填料,在分离极性很大的化合物时,也可以采用氨基、氰基等极性基团键合固定相。


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  • 反相色谱法的分离机理1

  • 疏溶剂理论:

    当溶质分子进入极性流动相后,即占据流动相中相应的空间,而排挤一部分溶剂分子;

    当溶质分子被流动相推动和固定相接触时,溶质分子的非极性部分或非极性分子)会将非极性固定相上附着的溶剂膜排挤开,直接和非极性固定相上的烷基官能团相结合(吸附)形成缔合物,构成单分子吸附层;

    当流动相极性减小时,这种疏溶剂斥力下降,会发生解缔,并把溶质分子释放而被洗脱下来


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  • 反相键合相色谱法的分离机理2

  • 影响溶质保留的三个主要因素:

  • 溶质分子中非极性部分的总表面积

    溶质和固定相接触的总表面积愈大,保留值愈大,所以溶质的极性愈弱,疏水性越强,保留值越大。

  • 键合相上的烷基总面积

    烷基键合固定相的作用在于提供非极性的作用表面。随着碳链的加长,烷基的疏水特性增强,溶质的保留值也随烷基碳链长度的增加而增大。

  • 流动相的表面张力

    流动相的表面张力愈大,介电常数愈大,极性亦愈强;溶质和烷基键合相的缔合作用愈强,流动相的洗脱强度弱,导致溶质的保留值大。


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固定相:C1

固定相:C8

固定相:C18

时间,min

1-尿嘧啶;2-苯酚;3-乙酰苯;4-硝基苯;5-苯甲酸甲酯;6-甲苯

  • 分离机理实例

例:反相键合色谱中,键合相碳链越长,分离效果越好。


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  • 液液分配色谱


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  • 其他类型色谱法

  • 其他类型色谱法

    按分离机制分类:

    • 液固吸附色谱法

    • 离子色谱法

    • 凝胶色谱法(分子排阻色谱法)

      (空间排阻色谱法)


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  • 液固吸附色谱实例

  • 氯化噻吩嗪四种异构体的分离

  • 异构体具有不同的空间排列方式,因此吸附剂对它们的吸附能力有所不同,从而得到了分离。

氯化噻吩嗪

四种异构体的分离色谱图


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  • 液固吸附色谱

  • 液固吸附色谱法

    固定相:吸附剂为硅胶或氧化铝,粒度5-10μm

    流动相:有机溶剂

    适用于分离分子量200-1000的组分,大多数用于

    非离子型化合物的分离,常用于分离同分异构体。

  • 各组分的出峰顺序

    极性较小组分,吸附力较弱,容易解吸,先流出。

    极性较大组分滞留作用大,后流出。

    饱和烃 < 烯 < 芳烃 < 醚 < 醛酮 < 酸


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  • 液固吸附色谱分离机理

  • 液固吸附色谱法分离机理

吸附

脱附

再吸附

再脱附

分离过程是一个吸附

-脱附的平衡过程。


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  • 离子色谱法实例

  • 离子交换色谱法

    • 油田水质中的阴离子分析

      固定相:薄壳型阴离子交换树脂 (3×250mm)

      流动相:0.003mol·L-1 NaHCO3 / 0.0024 mol·L-1Na2CO3


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CO32-

CO32-

HCO3-

HCO3-

SO42-

SO42-

CO32-

HCO3-

HCO3-

SO42-

CO32-

CO32-

HCO3-

HCO3-

HCO3-

HCO3-

Cl-

HCO3-

HCO3-

HCO3-

Cl-

HCO3-

CO32-

CO32-

  • 离子交换色谱法

  • 离子交换色谱法

    固定相:离子交换树脂,常用苯乙烯与二乙烯交联形成的聚合物骨架,

    在表面未端芳环上接上羧基、磺酸基 阳离子交换树脂

    在表面未端芳环上接上季胺基 阴离子交换树脂

    流动相:电解质溶液、有机弱酸或有机弱酸盐溶液

CO32-

HCO3-


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  • 离子交换色谱法分离机理

  • 离子交换色谱法

    • 分离原理

      树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及被测组分的

      离子进行可逆交换而分离。

    • 应用

      离子交换色谱法主要用于分析阴,阳离子,凡是在溶剂中能够电离

      的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。

    • 分析物质

      有机酸、氨基酸、多肽及核酸。


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  • 凝胶色谱法实例

  • 凝胶色谱(分子排阻色谱法)

    • 油田用驱油剂聚丙烯酰胺损失量的测定?

      色谱柱:150mm×46mm

      固定相:二醇基键合相,孔径200A,粒径5um

      流动相:甲醇/0.05mol/LNaH2PO4

1-聚丙烯酰胺

2-原油+石油磺酸盐+氯化钠


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  • 凝胶色谱分离机理

  • 凝胶色谱:(分子排阻色谱法)

    分离机理

  • 以凝胶 (gel) 为固定相。它类似于分子筛,但凝胶的孔径比分子筛要大得多。

  • 小分子量的化合物可以进入孔中,滞留时间长;大分子量的化合物不能进入孔中,直接随流动相流出。

  • 常用于分离高分子化合物,如组织提取物、多肽、蛋白质、核酸等。

凝胶色谱分离示意图


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  • 色谱类型选择

  • 正确地选择色谱类型

    尽可能多的了解样品性质

    • 化学结构

    • 极性和稳定程度

    • 水中和有机溶剂中溶解度

    • 相对分子质量的大小

    • 熟悉各种色谱类型主要特点应用范围


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  • 色谱类型选择


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  • 液相色谱法实例

  • 按固定相与流动相相对极性的不同,液液分配色谱可分为哪两类方法?现在有A、B两物质,极性A>B,问在两种液液分配色谱上的出峰顺序如何?

  • 分离下述化合物,宜选用何种色谱方法?

    (A)聚苯乙烯相对分子量分布 (B)多环芳烃

    (C)氨基酸 (D)Ca2+,Ba2+,Mg2+


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  • 下次课程问题

  • 三种组分苯、萘、联苯,如何选择一个最佳的色谱分离条件,既能达到良好的分离度,又能在短时间内完成分析任务?


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