第十八章高效液相色譜法章節小結

2021-09-29 05:49:16 字數 4655 閱讀 4838

一、主要內容

1.基本概念

(1) 化學鍵合相:利用化學反應將有機基團鍵合在載體表面形成的固定相。

(2) 化學鍵合相色譜法:以化學鍵合相為固定相的色譜法。

(3) 正(反)相色譜法:流動相極性小(大)於固定相極性的液相色譜法。

(4) 抑制型(雙柱)離子色譜法:用抑制柱消除流動相的高電導本底,以電導為檢測器的離子交換色譜法。

(5) 手性色譜法:利用手性固定相或手性流動相新增劑分離分析手性化合物的對映異構體的色譜法。

(6) 親合色譜法:利用或模擬生物分子之間的專一性作用,從複雜生物試樣中分離和分析特殊物質的色譜方法,是基於組分與固定在載體上的配基之間的專一性親和作用而實現分離的色譜法。

(7) 梯度洗脫:在乙個分析週期內程式控制改變流動相的組成,如溶劑的極性、離子強度和ph值等。

(8) 靜態流動相傳質阻抗csm:由於組分的部分分子進入滯留在固定相微孔內的靜態流動相中,因而相對晚回到流路中,引起的峰展寬。

(9) 鍵合相的含碳量:鍵合相碳的百分數,可通過對鍵合矽膠進行元素分析測定。

(10) 鍵合相的覆蓋度:參加反應的矽醇基數目佔矽膠表面矽醇基總數的比例。

(11) 封尾:在鍵合反應後,用三甲基氯矽烷等對鍵合相進行鈍化處理,減少殘餘矽醇基,即封尾。

(12) 溶劑的極性引數p':表示溶劑與三種極性物質乙醇(質子給予體)、二氧六環(質子受體p')和硝基甲烷(強偶極體)相互作用的強度。用於度量分配色譜的溶劑強度。

p'越大,溶劑的極性越強,在正相分配色譜中的洗脫能力越強。

(13) 溶劑的強度因子s:常為反相鍵合相色譜的溶劑洗脫能力的度量。

(14) 三維光譜-色譜圖:用dad檢測器檢測,經過計算機處理,將每個組分的吸收光譜和試樣的色譜圖結合在一張三維座標圖上,即獲得三維光譜-色譜圖。

2.基本理論

(1)速率理論在hplc中表示式為:h=a+cmu+csmu 用於指導實驗條件的選擇。a、cm和csm均隨固定相粒度dp變小而變小,因此保證hplc高柱效的主要措施是使用小粒度的固定相。

此外,要求粒度和柱填充均勻、使用低粘度流動相、適當的流速和柱溫。

(2)反相鍵合相色譜法保留機制:可用「疏溶劑理論」說明,即溶質的保留是其分子受到溶劑的斥力,而與鍵合相的烴基發生疏水締合的結果。反相鍵合相色譜法的k受下列因素影響:

①溶質的極性越強,k越小;②流動相的含水量越高,使組分的k越大;③流動相的ph(離子抑制作用)和離子強度都影響k;④鍵合相的烴基越長,使溶質k增大。

(3)正相鍵合相色譜法:以氨基、氰基等極性鍵合相為固定相,以烷烴加少量極性調節劑為流動相,極性強的組分k大。

(4)反相離子對色譜法:組分的離子與加入到流動相中的離子對試劑的反離子生成中性離子對,增加在反相固定相上的保留。保留因子受離子對試劑的種類和濃度、流動相的ph等影響。

3.基本計算

(1)混合溶劑的強度以下式計算:

式中p'為混合溶劑的極性引數,pi'和ji為純溶劑i的極性引數及該溶劑在混合溶劑中的體積分數。

s混為混合溶劑的強度因子,si和ji為純溶劑i的強度因子及該溶劑在混合溶劑中的體積分數。

(2)hplc的定量分析計算:與gc相同。

4.hplc儀器

(1)輸液幫浦

(2)檢測器:有紫外、螢光、電化學和蒸發光散射檢測器等。

紫外檢測器:原理是朗伯-比爾(lambert-beer)定律;適用於有紫外吸收的組分。

二極體陣列檢測器:可獲得三維光譜-色譜圖,同時提供定性定量資訊。

螢光檢測器:原理是螢光強度與組分的濃度成線性關係。

電化學檢測器:原理是當組分經過電極表面時,發生氧化還原反應,產生電量(q)的大小符合法拉第定律:q=nfn;

蒸發光散射檢測器:散射光的強度(i)與氣溶膠中組分的質量(m)有下述關係: i=kmb或lgi=blgm+lgk

二、重點和難點

由於hplc中的常用術語、色譜引數和色譜基本理論等都已在第16章中作了詳細的闡述,定性、定量分析方法又與gc相同,因此,本章只討論高效液相色譜的各種具體方法,重點是反相鍵合相色譜法。

1.正相鍵合相色譜法

以極性鍵合相為固定相,如氰基(-cn)、氨基(-nh2)或二羥基鍵合相等,以非極性或弱極性溶劑,如烷烴,加適量極性調整劑,如醇類作流動相。正相鍵合相色譜主要用於分離溶於有機溶劑的中等極性的分子型化合物。分離選擇性決定於鍵合相的種類、流動相的強度和試樣的性質。

主要是理解其一般規律:極性強的組分的保留因子k大,後洗脫出柱。流動相的極性增強,洗脫能力增加,使組分k減小,tr減小。

溶質與鍵合極性基團間的作用力,如氫鍵、誘導或靜電作用等,是決定色譜保留和分離選擇性的首要因素。流動相的選擇性是通過其與試樣分子間的相互作用來實現的,分子間作用力不同,則分離的選擇性不同。同系物,如甲醇與丙醇,作用力型別相同,其色譜分離的選擇性相似,如果換成高偶極矩溶劑二氯甲烷,則選擇性將發生變化。

2.反相鍵合相色譜法

在現代色譜學中,反相鍵合相色譜法一般就稱為反相色譜法。這是本章要掌握的重點。反相色譜法通常以非極性鍵合相為固定相,以極性溶劑及其混合物為流動相,固定相的極性比流動相的極性弱;能分離極性範圍很寬的試樣。

鍵合相的烷基鏈長和含碳量是影響溶質的保留因子(及柱效)、選擇性和載樣量的重要因素。

保留行為的主要影響因素:①溶質的極性越弱,其疏水(疏溶劑)性越強,k越大,tr也越大。②增加流動相中水的含量,則溶劑強度降低,使溶質的k增大。

③流動相的ph變化會改變溶質的離解程度,溶質的離解程度越高,k值越小。因此,常加入少量弱酸、弱鹼或緩衝溶液,調節流動相的ph,抑制有機弱酸、弱鹼的離解,增加它與固定相的疏水締合作用,以達到分離的目的。這種色譜方法又稱為離子抑制色譜法。

④固定相鍵合烷基的碳鏈延長,矽膠表面鍵合烷基的濃度越大,溶質的k越大。

3.反相離子對色譜法

把離子對試劑加入到含水流動相中,與組分離子生成中性離子對,從而增加溶質與非極性固定相的作用,使分配係數增加,改善分離效果。用於分離可離子化或離子型的有機酸、鹼、鹽等。影響容量因子的因素有離子對試劑的種類和濃度、流動相的ph和流動相中有機溶劑的種類和比例等。

4.鍵合相的特點

鍵合相有如下優點:①使用過程中不流失;②化學穩定性好;③適於梯度洗脫;④載樣量大。

使用一般化學鍵合相時流動相中水相的ph應維持在2~8,以免引起矽膠溶解,但目前已有許多鍵合相能夠承受更寬的ph範圍。

新型鍵合相

5.鍵合相色譜法中流動相對分離的影響根據分離方程式:

n由固定相及色譜柱填充質量決定,α(即選擇性)主要受溶劑種類的影響,k受溶劑配比的影響。

溶劑的選擇性:斯奈德(snyder)根據溶劑的質子接受能力(xe)、質子給予能力(xd)和偶極作用力(xn),將選擇性引數定義為:

,,根據xe﹑xd﹑xn的相似性,將常用溶劑分為8組(教材表20-2),並得到溶劑選擇性分類三角形。處於同一組中的各溶劑的作用力型別相同,在色譜分離中具有相似的選擇性,而處於不同組別的溶劑,其選擇性差別較大。

溶劑極性引數:

溶劑的極性和強度:溶劑的洗脫能力即溶劑強度直接與它的極性相關。在正相色譜中,溶劑極性引數p'值越大,則溶劑的極性越強,洗脫能力越強。

反相鍵合相色譜法的溶劑強度常用強度因子s表示。極性弱的溶劑s大,洗脫能力強。

混合溶劑的強度:

5.高效液相色譜中的速率理論

高效液相色譜的流動相是液體,液體與氣體性質的差異是導致高效液相色譜的擴散和傳質過程對柱效的影響與氣相色譜有差別的主要原因。

(1)縱向擴散可忽略:縱向擴散係數β=2γdm,在hplc中,液體流動相粘度大,使dm很小。因此只有在流速很低時才能觀察到縱向擴散對柱效的影響。

在常用色譜條件下,縱向擴散可以忽略,故流速公升高, h總是公升高。但公升高速率比gc中慢,因此,為了快速分析,一般仍選擇大於最佳流速的條件。

(2)傳質阻抗:化學鍵合相色譜法中,df可忽略,故固定相傳質阻抗cs可忽略。流動相傳質阻抗cm=ωmdp2/dm中的ωm與柱內徑、形狀、填料性質等有關,但至今仍沒確切的數值或關係。

與gc中的cs不同,cm與保留因子無關。hplc中還有一項靜態流動相傳質阻抗csm,而且cm和csm都與固定相的粒度dp有關。

(3)渦流擴散小:小顆粒球形固定相,勻漿高壓填充,降低渦流擴散。

(4)hplc中的範第姆特方程為:h=a+cmu+csmu

(5)固定相粒度對塔板高度的影響:dp變小,a、cm和csm均變小,而且塔板高度受流動相線速度的影響也越小。可見小粒度的填料比在gc中更為重要。

根據速率理論,hplc的實驗條件應該是:①小粒度、均勻的球形化學鍵合相;②低粘度流動相,流速不宜快;③柱溫適當。

6.反相鍵合相色譜實驗條件的選擇

在反相鍵合相色譜中,常選用非極性鍵合相。非極性鍵合相可用於分離分子型化合物,也可用於分離離子型或可離子化的化合物。ods是應用最廣泛的非極性固定相。

對於各種型別的化合物都有很強的適應能力。短鏈烷基鍵合相能用於極性化合物的分離,苯基鍵合相適用於分離芳香化合物以及多羥基化合物如黃酮苷類等。

反相鍵合相色譜法中,流動相一般以極性最強的水為基礎溶劑,加入甲醇、乙腈等極性調節劑。極性調節劑的性質以及其與水的混合比例對溶質的保留值和分離選擇性有顯著影響。一般情況下,甲醇-水已能滿足多數試樣的分離要求,且粘度小、**低,是反相鍵合相色譜法最常用的流動相。

乙腈的溶劑強度較高,且粘度較小,其截止波長(190nm)比甲醇(205nm)的短,更適合於利用末端吸收進行檢測。

可選擇弱酸(常用醋酸)、弱鹼(常用氨水)或緩衝鹽(常用磷酸鹽及醋酸鹽)作為抑制劑,調節流動相的ph,抑制組分的離解,增強保留。

調節流動相的離子強度也能改善分離效果,在流動相中加入0.1%~1%的醋酸鹽、磷酸鹽等,可減弱固定相表面殘餘矽醇基的干擾作用,減少峰的拖尾,改善分離效果。

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