高效液相色谱法

上一篇 / 下一篇  2011-06-04 12:22:54

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高效液相色谱法按分离机制的不同分为液固吸附色谱法、液液分配色谱法(正相与反相)、离子交换色谱法、离子对色谱法及分子排阻色谱法。
1.液固色谱法 使用固体吸附剂,被分离组分在色谱柱上分离原理是根据固定相对组分吸附力大小不同而分离。分离过程是一个吸附-解吸附的平衡过程。常用的吸附剂为硅胶或氧化铝,粒度5~10μm。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,离子型化合物易产生拖尾。常用于分离同分异构体。
2.液液色谱法 使用将特定的液态物质涂于担体表面,或化学键合于担体表面而形成的固定相,分离原理是根据被分离的组分在流动相和固定相中溶解度不同而分离。分离过程是一个分配平衡过程。
    涂布式固定相应具有良好的惰性;流动相必须预先用固定相饱和,以减少固定相从担体表面流失;温度的变化和不同批号流动相的区别常引起柱子的变化;另外在流动相中存在的固定相也使样品的分离和收集复杂化。由于涂布式固定相很难避免固定液流失,现在已很少采用。现在多采用的是化学键合固定相,如C18、C8、氨基柱、氰基柱和苯基柱。
液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法(NPC)和反相色谱法(RPC)。
正相色谱法 采用极性固定相(如聚乙二醇、氨基与腈基键合相);流动相为相对非极性的疏水性溶剂(烷烃类如正已烷、环已烷),常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲烷等以调节组分的保留时间。常用于分离中等极性和极性较强的化合物(如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等)。
    反相色谱法 一般用非极性固定相(如C18、C8);流动相为水或缓冲液,常加入甲醇、乙腈、异丙醇、丙酮、四氢呋喃等与水互溶的有机溶剂以调节保留时间。适用于分离非极性和极性较弱的化合物。RPC在现代液相色谱中应用最为广泛,据统计,它占整个HPLC应用的80%左右。
    随着柱填料的快速发展,反相色谱法的应用范围逐渐扩大,现已应用于某些无机样品或易解离样品的分析。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。有报告新商品柱可在pH 1.5~10范围操作。

正相色谱法与反相色谱法比较表


  正相色谱法 反相色谱法 
固定相极性 高~中 中~低 
流动相极性 低~中 中~高 
组分洗脱次序 极性小先洗出 极性大先洗出 


  
    


    从上表可看出,当极性为中等时正相色谱法与反相色谱法没有明显的界线(如氨基键合固定相)。
3.离子交换色谱法 固定相是离子交换树脂,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(称阳离子交换树脂)或季氨基(阴离子交换树脂)。被分离组分在色谱柱上分离原理是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,根据各离子与离子交换基团具有不同的电荷吸引力而分离。
    缓冲液常用作离子交换色谱的流动相。被分离组分在离子交换柱中的保留时间除跟组分离子与树脂上的离子交换基团作用强弱有关外,它还受流动相的pH值和离子强度影响。pH值可改变化合物的解离程度,进而影响其与固定相的作用。流动相的盐浓度大,则离子强度高,不利于样品的解离,导致样品较快流出。
    离子交换色谱法主要用于分析有机酸、氨基酸、多肽及核酸。
4.离子对色谱法 又称偶离子色谱法,是液液色谱法的分支。它是根据被测组分离子与离子对试剂离子形成中性的离子对化合物后,在非极性固定相中溶解度增大,从而使其分离效果改善。主要用于分析离子强度大的酸碱物质。
    分析碱性物质常用的离子对试剂为烷基磺酸盐,如戊烷磺酸钠、辛烷磺酸钠等。另外高氯酸、三氟乙酸也可与多种碱性样品形成很强的离子对。
    分析酸性物质常用四丁基季铵盐,如四丁基溴化铵、四丁基铵磷酸盐。
    离子对色谱法常用ODS柱(即C18),流动相为甲醇-水或乙腈-水,水中加入3~10 mmol/L的离子对试剂,在一定的pH值范围内进行分离。被测组分保时间与离子对性质、浓度、流动相组成及其pH值、离子强度有关。
5.排阻色谱法 固定相是有一定孔径的多孔性填料,流动相是可以溶解样品的溶剂。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。它利用分子筛对分子量大小不同的各组分排阻能力的差异而完成分离。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。


色谱法的基本原理
利用样品混合物中各组分理、化性质的差异,各组分程度不同的分配到互不相溶的两相中。当两相相对运动时,各组分在两相中反复多次重新分配,结果使混合物得到分离。
两相中,固定不动的一相称固定相;移动的一相称流动相。
分类:
根据流动相分—以气体作流动相—气相色谱——固定相为液体 气-液色谱
                     固定相为固体 气-固色谱
      —以液体作流动相—液相色谱——固定相为液体 液-液色谱
                     固定相为固体 液-固色谱
      —当流动相是在接近它的临界温度和压力下工作的液体时——超临界色谱 

根据固定相的附着方式
      —固定相装在圆柱管中—柱色谱
      —固定相涂敷在玻璃或金属板上—薄膜色谱(平板色谱)
      —液体固定相涂在纸上—纸色谱(平板色谱)

根据分离机理
      —分配色谱—样品组分的分配系数不同
      —吸附色谱— 样品组分对固定相表面吸附力不同
      —体积排阻色谱—利用固定相孔径不同,把样品组分按分子大小分开
      —离子交换色谱—不同离子与固定相商相反电荷间的作用力大小不同

根据极性
      —流动相极性>固定相极性-反相色谱
      —流动相极性<固定相极性-正相色谱


  气相色谱只适合分析较易挥发、且化学性质稳定的有机化合物,而HPLC则适合于分析那些用气相色谱难以分析的物质,如挥发性差、极性强、具有生物活性、热稳定性差的物质。所以,HPLC的应用范围已经远远超过气相色谱。
  
一、吸附色谱(adsorption chromatography)
又叫液固色谱法:流动相是液体,固定相是固体。

分离原理:固定相是固体吸附剂,吸附剂是多孔性微粒物质表面有吸附中心。样品组分与流动相竞争吸附中     心。各组分的吸附能力不同,使组分在固定相中产生保留时间不同和实现分离。

固定相: 固定相通常是强极性的硅胶、氧化铝、活性炭、聚乙烯、聚酰胺等固体吸附剂。活性硅胶最常用。

流动相: 弱极性有机溶剂或非极性溶剂与极性溶剂的混合物,如正构烷烃(己烷、戊烷、庚烷等)、二氯甲     烷/甲醇、乙酸乙酯/乙腈等。 
应用: 对于极性,结构异构体分离和族分离仍是最有效的方法,如农药异构体分离、石油中烷、烯、芳烃的    分离。 缺点是容易产生不对称峰和拖尾现象。

二、分配色谱
原理: 固定液机械的吸附在惰性载体上,样品分子依据他们在流动相和固定相间的溶解度不同,分别进入两相分配而实现分离。
固定相:将一种极性或非极性固定液吸附在惰性固相载体上。如全多孔微粒硅胶吸附剂。
根据极性不同分类:正相分配色谱—固定相载体上涂布的是极性固定液;
                流动相是非极性溶剂;
                可分立极性较强的水溶性样品;
                弱极性组分先洗脱出来。

         反相分配色谱—固定相载体上涂布的是非极性或弱极性固定液;
                流动相是极性溶剂;
                强极性组分先洗脱出来。
  液-液分配色谱固定相中的固定液体往往容易溶解到流动相中去,所以重现性很差,且不能进行梯度洗脱,已经不大为人们所采用。

三、键合相色谱

  考虑分配色谱法中固定液的缺点,因此将各种不同的有机关能团通过化学反应共价结合到固定相惰性载体上,固定相就不会溶解到流动相中去了。
键合固定相优点:○ 对极性有机溶剂有良好的化学稳定性
        ○使色谱柱的柱效高、寿命长
          ○实验重现性好
          ○几乎适于各种类相的有机化合物的分离,尤其是k’宽范围的样品
        ○可以梯度洗脱
根据极性不同分类:正相键合相色谱—固定相极性>流动相极性
                 固定相:二醇基、醚基、氰基、氨基等极性基团的有机分子。 
                 适于分离脂荣、水溶性的极性、强极性化合物 

         反相键合相色谱—固定相极性<流动相极性
                 固定相:烷基、苯基等非极性有机分子。如最常用的ODS柱或C18柱就                     是最典型的代表,其极性很小。
                 适于分离非机性、弱极性离子型样品,
                 是当今液相色谱的最主要分离模式。
正相HPLC(normal phase HPLC): 
  是由极性固定相和非极性(或弱极性)流动相所组成的HPLC体系。其代表性的固定相是改性硅胶、氰基柱等,代表性的流动相是正己烷。吸附色谱也属正相HPLC。 

反相HPLC(reversed phase HPLC): 
  由非极性固定相和极性流动相所组成的液相色谱体系,与正相HPLC体系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基键合硅胶(ODS柱,Octa Decyltrichloro Silane),代表性的流动相是甲醇和乙腈。



四、体积排阻色谱(SEC,size exclusion chromatograghy)
(又称凝胶色谱和分子筛色谱) 
原理: 以多孔凝胶(如葡萄糖,琼脂糖,硅胶,聚丙烯酰胺等)作固定相,依据样品分子量大小达到分离目    的。大分子不进入凝胶孔洞,沿多孔凝胶胶粒间隙流出,先被洗脱;小分子进入大部分凝胶孔洞,    在柱中被强滞留,后被洗脱。

根据样品性质分类:凝胶过滤(GFC)—用于分析水溶性样品,如多肽、蛋白、生物酶、寡聚核苷酸、多聚核                  苷酸、多糖。
         凝胶渗透(GPC)—用于分析脂溶性样品,如测定高聚物的分子量。

  SEC主要依据分子量大小进行分离,因此与样品、流动相间的相互作用无关。因此不采用改变流动相的组成来改善分离度。 

五、离子交换色谱
(ion exchange chromatography, IEC)
分离原理:使用表面有离子交换基团的离子交换剂作为固定相。带负电荷的交换基团(如磺酸基和羧酸基)可以用于阳离子的分离;带正电荷的交换基团(如季胺盐)可以用于阴离子的分离。不同离子与交换基的作用力大小不同,在树脂中的保留时间长短不同,从而被相互分离。

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  • 更新时间: 2011-06-04

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