高效液相色谱图(HPLC)
高效液相色谱-HPLCppt课件.ppt
色谱法的分类
按固定相的形态分:
平面色谱 o 纸色谱
o 薄层色谱
柱色谱
▪篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
色谱法的分类示意图
▪篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
▪ 高压梯度洗脱（高压混合，高压进柱，2个 泵。）
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▪安捷伦泵：小视频 ▪色谱学堂：泵
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色谱法原理及分类
什么是色谱法 色谱法溯源 Tswett（茨维特)的实验 色谱法原理 色谱法的分类
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什么是色谱法
色谱法是一种现代的分离分析方法 1906年正式命名(见诸文献) 20世纪30年代开始广泛研究和应用 高效液相色谱法的广泛应用始于20世纪70年代
1. 紫外—可见光度检测器：
①固定波长：254nm ， 低压汞 灯。
② 可 调 波 长 ： 190 ～ 800mm ， 钨灯，氘灯。
UV
③光电二极管矩阵检测器： 190～700nm。
接色谱柱 石英窗 光电倍增管
废液
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高效液相色谱和超高效液相色谱
高效液相色谱和超高效液相色谱高效液相色谱（HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC）和超高效液相色谱（Ultra High Performance Liquid Chromatography，UHPLC），是现代分析化学中常用的分离技术。
它们可以对复杂的混合物进行分离和定量分析，广泛应用于药物分析、食品分析、环境分析、生物分析等领域。
本文将从原理、仪器、方法和应用等方面，介绍高效液相色谱和超高效液相色谱的基本知识。
一、原理高效液相色谱和超高效液相色谱的原理基本相同，都是利用样品在流动相中的分配系数差异，通过固定相和流动相的作用，将混合物中的化合物分离出来。
不同的是，超高效液相色谱采用了更小的颗粒固定相，使得流动相可以更快地通过固定相，从而提高了分离效率和分离速度。
在高效液相色谱和超高效液相色谱中，样品首先被注入流动相中，然后通过固定相的柱子。
固定相通常是一种多孔的固体材料，如硅胶、C18等。
样品中的化合物在流动相中的分配系数不同，因此在通过固定相时，会被分离出来。
分离出来的化合物，会在检测器中被检测到，从而实现分离和定量分析。
二、仪器高效液相色谱和超高效液相色谱的仪器基本相同，主要由注射器、流动相泵、柱子、检测器和计算机控制系统等组成。
（一）注射器注射器是将样品引入流动相中的关键部分。
常用的注射器有手动注射器和自动进样器。
手动注射器通常用于小样品量的分析，而自动进样器可以实现高精度、高效率的样品进样。
（二）流动相泵流动相泵是将流动相送入柱子中的装置。
其主要功能是控制流动相的流速和流量，并确保流动相的稳定性。
常用的流动相泵有恒压流量泵和梯度流量泵。
恒压流量泵可以保持恒定的流量，适用于等浓度的流动相。
梯度流量泵可以实现不同浓度的流动相混合，从而实现更好的分离效果。
（三）柱子柱子是高效液相色谱和超高效液相色谱的核心部分，用于固定相的分离。
常用的柱子材料有硅胶、C18、C8等。
高效液相色谱法
（2）化学键合固定相 ） B. 极性键合相 极性键合相指键合有机分子 中含某些极性基团，与空白硅胶相比， 中含某些极性基团，与空白硅胶相比，其极性 键合相表面能量分布均匀，是一种改性的硅胶， 键合相表面能量分布均匀，是一种改性的硅胶， 常用的极性键合相有氨基、氰基等。 常用的极性键合相有氨基、氰基等。氨基键合 相是分离糖类最常用的固定相，常用乙腈-水 相是分离糖类最常用的固定相，常用乙腈 水
二、液相色谱的流动相
1. 流动相特性
（mobile phases of LC） ）
（2）化学键合固定相 ）
化学键合固定相是应用最广的色谱法。 化学键合固定相是应用最广的色谱法。将固定液的官能团键
合在载体上形成的固定相称为化学键合相，其特点是不流失， 合在载体上形成的固定相称为化学键合相，其特点是不流失， 一般认为有分配与吸附两种功能。 一般认为有分配与吸附两种功能。 a. 硅氧碳键型： 硅氧碳键型： ≡Si—O—C b. 硅氧硅碳键型：≡Si—O—Si — C 硅氧硅碳键型： 稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广 稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂， c. 硅碳键型： 硅碳键型： d. 硅氮键型： 硅氮键型： ≡Si—C ≡Si—N
4.6
高效液相色谱法
高效液相色谱法(high pressure Liquid 高效液相色谱法 chromatography，HPLC)是利用物质在两 ， 是利用物质在两 相之间吸附或分配的微小差异达到分离的目的。 相之间吸附或分配的微小差异达到分离的目的。 当两相作相对移动时， 当两相作相对移动时，被测物质在两相之间做 反复多次的分配， 反复多次的分配，这样使原来微小的差异产生 了很大的分离效果，达到分离、 了很大的分离效果，达到分离、分析和测定一 些理化常数的目的。 些理化常数的目的。
高效液相色谱(HPLC)
6、HPLC分析中的动力学因素
在HPLC中, 液体的扩散系数仅为气体的万分之一，则速率方 程中的分子扩散项B/u较小，可以忽略不计，即： H=A+Cu 故液相色谱H-u曲线与气相色谱的形状不同
五、高效液相色谱的分析的操作
1、准备流动相： 过滤，脱气 2、试样处理： 过滤，除去不溶于流动相的无机物 3、进样：
2.2 高效液相色谱与气相色谱的区别
相同之处：兼具分离和分析功能，均可以在线检测 主要差别：分析对象的差别和流动相的差别
1
分析对象差别
HPLC
GC
能气化、热稳定性好、且沸点较低 的样品 高沸点、挥发性差、热稳定性差、 离子型及高聚物的样品不可检测 占有机物的20%
溶解后能制成溶液的样品 不受样品挥发性和热稳定性的限制 分子量大、难气化、热稳定性差及 高分子和离子型样品均可检测 用途广泛，占有机物的80%
可对80%的有机化合物进行分离和分析。
2.4 高效液相色谱法的局限性
1
在高效液相色谱法中，使用多种溶剂作为流动相，当进 行分析时所需成本高于气相色谱法，且易引起环境污染。 高效液相色谱法中缺少如气相色谱法中使用的通用型检测 器（如TCD和FID）。 高效液相色谱法不能替代气相色谱法，去完成要求柱效高 达10万块理论塔板以上，必须用毛细管气相色谱法分析组 成复杂的具有多种沸程的石油产品。 高效液相色谱法也不能代替中、低压柱色谱法，在200 kPa至1MPa柱压下去分析受压易分解、变形的具有生物活 性的生化样品。
2
高压、高速
由于高压输液泵的使用，相对于经典液相（柱）色谱，其分析时间大大缩短。完 成一个样品的分析仅需几分钟到几十分钟。
3
检测灵敏度高
在高效液相色谱法中使用的检测器大多数都具有较高的灵敏度。如紫外吸收检测器 最小检出量可达10-9g；用于痕量分析的荧光检测器，最小检出量可达10-12g。
高效液相色谱法（hplc）
高效液相色谱法(HPLC)一．概述色谱法是一种应用范围相当广泛的分离分析技术，它已有近百年的发展史。
二十世纪五、六十年代石油及石油化工的突起促使了GC技术大发展，而七、八十年代生命科学、生化、制药工业的发展推动了HPLC的迅速发展。
目前除分析化学外，生物化学，石油化学，有机化学，无机化学等学科都普遍采用色谱技术。
现代高效液相色谱仪，以其高效，快速和自动化等特点成为当代分析仪器中发展最快的仪器。
HPLC已成为操作方便、准确、快速并能解决困难分离问题的强有力的分析手段。
1．HPLC的特点（1）适用范围广已知有机物中仅20%不经预先化学处理，可用GC分析；而其余80%有机物可用HPLC分析。
HPLC适于分离生物、医学大分子和离子化合物，不稳定的天然产物，种类繁多的其它高分子及不稳定化合物。
（2）流动相及固定均与样品分子作用，而GC仅固定相与样品分子作用。
（3）具有独特性能的柱填料（固定相）种类较多，具有多种分离方式，适于各种化合物分析。
（4）分离温度较低，提高了分离效率。
（5）具有一些独特的检测器：电化学，示差折光，可见紫外吸收及荧光检测器等。
（6）样品易回收。
2．HPLC分类按分离机理分为四类：吸附色谱（液固）：通过试样组分对活性固体表面吸附亲合力的不同实现分离。
对具有不同官能团的化合物和异构体有较高选择性，早期应用较多，现在大多可用正相键合相色谱替代，常用硅胶柱。
分配色谱：不同溶质分子按其在固定相和流动相中分配系数不同得到分离。
现代分配色谱即化学键合相色谱，是将各种不同的有机基团通过化学反应键合到硅胶表面，具有很好的化学稳定性和热稳定性。
大部分分离问题都可用键合相色谱解决。
离子交换色谱：以离子交换剂为固定相，试样中电离组分与交换剂基体相反电荷的离解部位亲合力不同而分离。
用于分离无机或有机离子。
固定相为阴（阳）离子交换树脂，流动相为电解质溶液。
分子排阻色谱：按物质分子量大小进行分离。
不仅对高聚物，对分子量差别较大的低聚物或小分子化合物也可进行分离。
高效液相色谱技术简介(HPLC)
140高效液相色谱技术（HPLC ）高效液相色谱（HPLC ：High Performance Liquid Chromatography ）是化学、生物化学与分子生物学、医药学、农业、环保、商检、药检、法检等学科领域与专业最为重要的分离分析技术，是分析化学家、生物化学家等用以解决他们面临的各种实际分离分析课题必不可缺少的工具。
国际市场调查表明，高效液相色谱仪在分析仪器销售市场中占有最大的份额，增长速度最快。
高效液相色谱的优点是：检测的分辨率和灵敏度高，分析速度快，重复性好，定量精度高，应用范围广。
适用于分析高沸点、大分子、强极性、热稳定性差的化合物。
其缺点是：价格昂贵，要用各种填料柱，容量小，分析生物大分子和无机离子困难，流动相消耗大且有毒性的居多。
目前的发展趋势是向生物化学和药物分析及制备型倾斜。
7.1 基本原理固定相 流动相AB CCBA固定相 —— 柱内填料，流动相 —— 洗脱剂。
HPLC 是利用样品中的溶质在固定相和流动相之间分配系数的不同，进行连续的无数次的交换和分配而达到分离的过程。
通常，按溶质（样品）在两相分离过程的物理化学性质可以作如下的分类：分配色谱：—— 分配系数亲和色谱：—— 亲和力吸附色谱：—— 吸附力离子交换色谱：—— 离子交换能力凝胶色谱（体积排阻色谱）：—— 分子大小而引起的体积排阻分配色谱又可分为：正相色谱：固定相为极性，流动相为非极性。
反相色谱：固定相为非极性，流动相为极性。
用的最多，约占60～70％。
固定相（柱填料）：固定相又分为两类，一类是使用最多的微粒硅胶，另一类是使用较少的高分子微球。
后者的优点是强度大、化学惰性，使用pH范围大，pH=1～14，缺点是柱效较小，常用于离子交换色谱和凝胶色谱。
最常使用的全孔微粒硅胶（3～10μm）是化学键合相硅胶，这种固定相要占所有柱填料的80％。
它是通过化学反应把某种适当的化学官能团（例如各种有机硅烷），键合到硅胶表面上，取代了羟基（－OH）而成。
高效液相色谱分析(主要分离类型与原理)课件
• 高效液相色谱分析简介 • 高效液相色谱的主要分离类型 • 高效液相色谱的分离原理 • 高效液相色谱分析实验操作与注意事项 • 高效液相色谱分析的应用实例
目录
Part
01
高效液相色谱分析简介
高效液相色谱分析的定义
高效液相色谱分析（HPLC）是一种分离和检测复杂样品中各种组分的方法。它利用不同 物质在固定相和流动相之间的分配平衡来实现分离。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Part
03
高效液相色谱的分离原理
高效液相色谱的固定相与流动相
固定相
是色谱柱中的填充物，用于吸附 和固定样品中的组分。常见的固 定相包括硅胶、氧化铝、活性炭 等。
流动相
是携带样品通过色谱柱的液体或 气体，与固定相相互作用，使各 组分得以分离。
高效液相色谱的分离过程
样品在流动相中溶解并被 带入色谱柱。
实验操作前的准备
实验器材与试剂准备
确保所需的色谱柱、检测器、流动相 、样品等都已准备好，并确保试剂的 质量和纯度。
实验条件设定
仪器校准与维护
确保色谱仪器的准确性和稳定性，进 行必要的校准和日常维护。
根据实验需求，设定合适的流动相比 例、流速、检测波长等参数。
实验操作步骤与要点
样品处理
根据实验要求，对样品进 1
Part
02
高效液相色谱的主要分离类型
吸附色谱
STEP 01
原理
STEP 02
应用
利用固定相吸附剂对不同 组分的吸附能力差异实现 分离。
STEP 03
特点
固定相的吸附能力可以通 过改变流动相的组成进行 调节。
高效液相色谱
应用
由于HPLC分离分析的高灵敏度、定量的准确性、 适于非挥发性和热不稳定组分的分析，因此，在工 业、科学研究，尤其是在生物学和医学等方面应用 极为广泛。如氨基酸、蛋白质、核酸、烃、碳水化 合物、药品、多糖、高聚物、农药、抗生素、胆固 醇、金属有机物等分析，大多是通过HPLC来完成的。
液相色谱分离原理及分类
和气相色谱一样，液相色谱分离系统由 两相——固定相和流动相组成。液相色谱的 固定相可以是吸附剂、化学键合固定相（或 在惰性载体表面涂上一层液膜）、离子交换 树脂或多孔性凝胶；流动相是各种溶剂。
被分离混合物由流动相液体推动进 入色谱柱。根据各组分在固定相及流动 相中的吸附能力、分配系数、离子交换 作用或分子尺寸大小的差异进行分离。
它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均 匀，小颗粒具有高柱效，但会引起高阻力，需 用高压输送流动相,故又称高压液相色谱法 (High Pressure Liquid Chromatography，HPLC)。 又因分析速度快而称为高速液相色谱法(High Speed Liquid Chromatography，HSLP)。也称 现代液相色谱。
敏感，且不适于梯度淋洗。
平面镜
样品
透镜
遮光板
光源
参比
光学零
光电转换 调零
放大器
记录仪
荧光检测器
许多有机物具荧光活性， 尤其是芳香族化合物具有很 强的活性。荧光检测器是一 种选择性很强的检测器，其
灵敏度比UV检测器高2～个数
量级。
电导检测器
电导检测器主要用于离子色谱的检测。 原理：基于待测物在一些介质中电离后所产生的电导（电 阻的倒数）变化来测量电离物质的含量。
流程及主要部件
流程
高效液相色谱
2 高效液相色谱仪
储液器 真空脱液器
高压泵
自动进样器 柱温箱
检测器 馏分收集器
图1 高效液相色谱仪示意图
由输液系统、进样系统、分离系统、检测系统和数据处理系统 组成。
进样系统
分离系统
高压输液系统
图2 高效液相色谱仪示意图
数据处理系统
检测系统
HPLC组成 主要部分：高压输液系统、进样系统、分离 系统和检测系统。
100mg
1g
高效液相色谱与经典液相色谱比较
➢ 与经典液相色谱的工作原 理相同，但使用效能却远 大于经典的液相色谱；
➢ 高效液相色谱又被称为 现代液相色谱。
（1）高柱效：由于新型高效微粒固定相填料的使用，柱效 可达30000块/m理论塔板数；
（2）高灵敏度：在高效液相色谱中常使用的紫外吸收检测 器的最小检测量可达10-9g，而荧光检测器的灵敏度可达10-11 g，非破坏性；
2.2 进样系统
进样系统包括进样口、注射器和进样阀等，把分 析试样有效地送入色谱柱上进行分离。
微量注射器
定量管
采样
进样
六通阀进样器工作原理示意图
手动进样阀
定量管 接头
柱外效应
柱外展宽（柱外效应） ：色谱柱外的因素所引 起的峰展宽。主要包括进样系统、连接管道及检测 器中存在死体积。可分柱前和柱后展宽。
高效液相色谱
1 概述
高效液相色谱法（HPLC， high performance liquid chromatography）发展于20世纪60年代末；
它不受样品挥发性的限制，可完成气相色谱法不 易完成的分析任务；
适于分析沸点高、难气化、分子量大、受热不稳 定的有机化合物、生物活性样品，这些化合物约 占有机化合物ห้องสมุดไป่ตู้80％。
高效液相色谱法(HPLC)简介
高效液相色谱法分离过程
主要在于固定相的性质、形状及粒度，其次 差别： 是检测手段和输液设备。
经典液相色谱 固定相： 粒度：60~600μｍ（多孔） 柱长：10~200cm（d=10~50mm） n 约为 2~50/m
流动相：靠重力输送
经典液相色谱无在线检测器
缺点：
①粒度范围宽、不规则，不易填充均匀，扩散和传质阻 力大。 ②无检测设备，分析速度慢、效率低。 只能作为分离手段
（3）不能完全替代气相色谱
（4）不适于分析受压分解、变性的具有生物活性的
Hale Waihona Puke 生化样品。高效液相色谱法与其他分析方法一样，
不是尽善尽美的。
第二节 高效液相色谱法的基本理论
一、高效液相色谱参数 1.定性参数 tR 、 t 0 、 t’ R t’R= tR- t0 2.柱效参数 σ、 W1/2 、W W=4 σ 或 w=1.699W1/2 n=（ tR / σ）2 H=L/n
四、高效液相色谱法的应用范围和局限性
1.应用范围 高效液相色谱法适于分析高沸点、受热不稳定易 分解、分子量大、不同极性的有机化合物；生物活性 物质和多种天然产物；合成和天然高分子化合物。 涉及石油化工产品、食品、药品、生物化工产品 及环境污染物。约占全部有机物的80%。 2.方法的局限性
（1）使用多种溶剂为流动相，成本高，污染环境 （2）缺少通用检测器
美国药典委员会（USPC）成立于1820年，至今近200 年。出版发行了25版药典。 75年（19版）将HPLC载入药典 20版-62项；21版-363项；22版-871项；23版-1188项； 24版-含量测定法：1386项 鉴别：519项 杂质检查：206项
如今：在评价世界各国药典水平时，HPLC法成为 反映各国药典先进性的重要指标之一。
实例解析——高效液相色谱(HPLC)
实例解一一高效液相色谱(HPLC)一、原理利用不同物质在两相中(液液、液固、离子交换、尺寸排阻)具有不同的分配系数，当二者相对运动时候，物质在两相中反复多次分配，从而使得物质得到完全分离二、适用范围高沸点、热不稳定的天然产物、生物大分子、高分子化合物、离子型样品、生化样品三、特点高压、高效、高灵敏度四、仪器组成流动液贮存提供脱气，输液系统、进样系统、分离系统、检测系统，控制记录系统贮液瓶、高压泵、进样器、分离柱、检测器、记录仪五、仪器选择由实验条件确定是选用二元高压还是四元低压、一般来说，二元高压的准确度较高。
四元低压是先将样品按比例混合再泵入，而二元高压是先泵入不同比例的溶剂再混合。
确定采用的脱气系统，一般采用在线脱气。
确定进样方式，人工手动六通阀进样，还是进样针自动进样，一个适用于少量样品，一个适用于大量样品。
选择检测器，如果是有较强的紫外吸收的可用紫外可见检测器(二极管阵列检测器)，如果是芳香族化合物，可选用荧光检测器，对于离子可采用电导检测器。
六、实验条件优化配置待测物质的标准溶液1、色谱柱的确定分析样本确定是采用何种类型的色谱柱(1)分配色谱，两项间分配系数流动相选用极性的物质(甲醇、乙腈、水)则固定相选择非极性物质。
一般用C18 ODS 柱。
(2)吸附色谱，(3)离子交换色谱各种离子与树脂上交换集团的交换能力不同。
固定相：离子交换树脂，流动相为无机酸、无机碱。
常用于分离离子或者可解离的化合物(4)排阻色谱法配置含待测物质的标准品溶液，采用不同C18柱分离，检测，对照不同色谱图像，可得到分离效能最高的色谱柱2、最佳流动相梯度洗脱程序的确定梯度洗脱：按照一定的程度，不断改变流动相中个溶剂组成的比例以改变流动相的极性。
将色谱柱上不同的组分洗脱出来。
配置不同的梯度洗脱方案，用标准溶液进行试验，并选取能达到最高分离效能的梯度洗过方案作为最佳流动相梯度洗脱程序3、流动相的确定在分离效能相似条件下选择更经济、毒性小的流动相4、流速确定流速太大，待分离组分来不及与固定相充分作用，故其中的组分较易被洗脱下来，出峰时间变短，而且柱压比较高，会引起泵负荷的增加，进而导致色谱柱的使用命的缩短，色谱峰的分离度变差。
HPLC仪器图
3/8/2019
梯度洗脱（gradient)
梯度洗脱（溶剂程序）：在同一个分析周期内按 一定的程序改变流动相的组成,从而改变流动相 极性、离子强度、pH，来调整组分的k值，改变 分离因子α值，以达到最短时间内得到最佳分离 的目的。 ●梯度洗脱的特点 ●梯度洗脱的主要条件 ●梯度洗脱的基本原理
3/8/2019
3．操作条件差别 GC： 加温操作 HPLC：室温；高压（液体粘度大，峰展宽小） 3/8/2019
第三节 高效液相色谱仪
高效液相色谱仪的结构示意图：一般可分为五个主要 部分：高压输液系统，进样系统，分离系统, 检测系统和数据处理及控制系统。此外还配有 辅助装置：如梯度淋洗，自动进样及数据处理等。
3/8/2019
I kmb lg I b lg m lg k
3/8/2019
五
•五.数据记录系统和控制系统
色谱工作站 计算机：控制显示
3/8/2019
色谱工作站（计算机 ）：控制显示
流动相 供给和 输送
进样
分离
检测
记录、 数据处 理
温度控 制
收集
◆
流路系统（分析单元）：高、低压流路
◆ 3/8/2019 电路系统（控制单元）：信号传输与处理
3/8/2019
3/8/2019
工作原理
当复合光透过流通池后,被组分吸收,其透过光具有 了组分的光谱吸收特征.此透过光被光栅分光后,形 成组分的吸收光谱,照到光电二极管阵列装置上,使 每个纳米光波的光强转化为相应的电信号,给出组分 的吸收光谱. 本检测器可以同时获得样品的色谱图(C-t)及每个色 谱峰的吸收光谱(A-入),得到三维光谱-色谱图,可以 同时得到定性和定量及色谱峰是否单一组分的信息 .