离子交换层析讲解

X+ Y-↔ A-
二、基本原理
• 从上面的反应式中可以看出，如果A离子与离子交 •
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换剂的结合力强于Y离子，或者提高A离子的浓度， 或者通过改变其它一些条件，可以使A离子将Y离 子从离子交换剂上置换出来。 也就是说，在一定条件下，溶液中的某种离子基 团可以把平衡离子置换出来，并通过电荷基团结 合到固定相上，而平衡离子则进入流动相，这就 是离子交换层析的基本置换反应。 通过在不同条件下的多次置换反应，就可以对溶 液中不同的离子基团进行分离。下面以阴离子交 换剂为例简单介绍离子交换层析的基本分离过程。
三、离子交换剂的种类和性质
• 可三方面性质对离子交换剂进行分类： • 1.离子交换剂的基质 • 2.离子交换剂的电荷基团 • 3.交换容量
三、离子交换剂的种类和性质
• 1.离子交换剂的基质 • 离子交换剂的大分子聚合物基质可以由多
种材料制成，如：聚苯乙烯离子交换剂、 纤维素（Cellulose）、球状纤维素 （Sephacel）、葡聚糖（Sephadex）、琼 脂糖（Sepharose）等等。
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换过程中发现离子交换现象。 本世纪40年代，出现了具有稳定交换特性的聚苯 乙烯离子交换树脂。 50年代，离子交换层析进入生物化学领域，应用 于氨基酸的分析。 目前离子交换层析仍是生物化学领域中常用的一 种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基 酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。
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二、基本原理
• 离子交换层析是依据各种离子或离子化合物与离
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子交换剂的结合力不同而进行分离纯化的。 离子交换层析的固定相是离子交换剂，它是由一 类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的 化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。 离子交换剂可以分为三部分：高分子聚合物基质、 电荷基团和平衡离子。
二、基本原理
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三、离子交换剂的种类和性质 2.离子交换剂的电荷基团
• 根据与基质共价结合的电荷基团的性质，
可以将离子交换剂分为阳离子交换剂和阴 离子交换剂。 • 阳离子交换剂的电荷基团带负电，可以交 换阳离子物质。 • 阴离子交换剂的电荷基团带正电，可以交 换阴离子物质。
• 电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带
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电的可进行离子交换的基团。 平衡离子是结合于电荷基团上的相反离子，它能 与溶液中其它的离子基团发生可逆的交换反应。 平衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子 基团发生交换作用，称为阳离子交换剂；平衡离 子带负电的离子交换剂与带负电的离子基团发生 交换作用，称为阴离子交换剂
二、基本原理 阴离子交换
• 阴离子交换剂的电荷基团带正电，装柱平衡后，
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与缓冲溶液中的带负电的平衡离子结合。 待分离溶液中可能有正电基团、负电基团和中性 基团。加样后，负电基团可以与平衡离子进行可 逆的置换反应，而结合到离子交换剂上。而正电 基团和中性基团则不能与离子交换剂结合，随流 动相流出而被去除。
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二、基本原理
• 各种离子与离子交换剂上的电荷基团的结合是由
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静电力产生的，是一个可逆的过程。 结合的强度与很多因素有关，包括离子交换剂的 性质、离子本身的性质、离子强度、pH、温度、 溶剂组成等等。 离子交换层析就是利用各种离子本身与离子交换 剂结合力的差异，并通过改变离子强度、pH等条 件改变各种离子与离子交换剂的结合力而达到分 离的目的。
来自百度文库
二、基本原理 阴离子交换
• 通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子
强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加， 洗脱液中的离子可以逐步与结合在离子交换剂上 的各种负电基团进行交换，而将各种负电基团置 换出来，随洗脱液流出。 与离子交换剂结合力小的负电基团先被置换出来， 而与离子交换剂结合力强的需要较高的离子强度 才能被置换出来，这样各种负电基团就会按其与 离子交换剂结合力从小到大的顺序逐步被洗脱下 来，从而达到分离目的。
二、基本原理
• 其中R代表离子交换剂的高分子聚合物基质； • X- 和X+ 分别代表阳离子交换剂和阴离子交
换剂中与高分子聚合物共价结合的电荷基 团，Y+ 和Y- 分别代表阳离子交换剂和阴离 子交换剂的平衡离子； • A+ 和A- 分别代表溶液中的离子基团。 • （如下图）：
示意图：
R
XY+↔ A+
二、基本原理
• 离子交换剂的电荷基团对不同的离子有不同的结合力。 • 一般来讲，离子价数越高，结合力越大；价数相同时，原
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子序数越高，结合力越大。如阳离子交换剂对离子的结合 力顺序为：Li+ 蛋白质等生物大分子通常呈两性，它们与 离子交换剂的结合与它们的性质及pH有较大关系。 以用阳离子交换剂分离蛋白质为例，在一定的pH条件下， 等电点pI高于pH的蛋白带正电，能与阳离子交换剂结合， 一般pI越高的蛋白与离子交换剂结合力越强。 而实际上，由于生物样品的复杂性以及其它因素影响，一 般生物大分子与离子交换剂的结合情况较难估计，往往要 通过实验进行摸索。
离子交换层析
原理及应用
一、简介
• 1、定义：
离子交换层析（Ion Exchange Chromatography简称为IEC）是以离子交换 剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交 换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力 大小的差别而进行分离的一种层析方法
2、发展历程
• 1848年，Thompson等人在研究土壤碱性物质交
三、离子交换剂的种类和性质 1.离子交换剂的基质
• 其中：聚苯乙烯离子交换剂（又称为聚苯乙烯树脂）是以
苯乙烯和二乙烯苯合成的具有多孔网状结构的聚苯乙烯为 基质。聚苯乙烯离子交换剂机械强度大、流速快。但它与 水的亲和力较小，具有较强的疏水性，容易引起蛋白的变 性。故一般常用于分离小分子物质，如无机离子、氨基酸、 核苷酸等。 以纤维素（Cellulose）、球状纤维素（Sephacel）、葡聚 糖（Sephadex）、琼脂糖（Sepharose）为基质的离子交 换剂都与水有较强的亲和力，适合于分离蛋白质等大分子 物质，葡聚糖离子交换剂一般以Sephadex G－25和G－50 为基质，琼脂糖离子交换剂一般以Sepharose CL－6B为基 质。关于这些离子交换剂的性质可以参阅相应的产品介绍。