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任务 5 高效液相色谱法 分离原理

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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  1. 液相色谱分析法模块之 任务5 高效液相色谱法 分离原理

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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。

  7. 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

  8. 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。

  9. 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

  10. 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。

  11. 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。

  12. 液液分配色谱

  13. 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）

  14. 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

  15. 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

  16. 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。

  17. 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

  18. ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 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－

  19. 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。

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 色谱类型选择

  24. 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+

  25. 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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