色谱分离过程最终版

✓ 1952年英国科学家阿切尔·马丁、理查德·辛格因发明了 分配色谱法而共同获得诺贝尔化学奖，此外色谱分析方法
还在12项获得诺贝尔化学奖的研究工作中起到关键作用。
.
1.概述-色谱分离的特点
✓ 应用范围广 复杂混合物，有机同系物，异构体，手性异构体。 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。
HPLC、MPLC、LPLC
.
4.色谱分离过程理论基础
❖ 随着色谱技术的发展，为了解释色谱分离现 象，指导色谱技术的发展，许多研究者对色谱基 础理论进行了不懈的研究，提出了多种色谱过程 的理论。主要有速率方程理论、平衡色谱理论、 塔板理论、轴向扩散理论。
.
4.色谱分离过程理论基础
❖ 塔板理论 ❖ 由马丁（Martin）和欣革（Synge）最早提出 ❖ 将色谱柱比作蒸馏塔，把一根连续的色谱柱设想
.
常用的固定相（色谱柱填料）
✓ 硅胶
✓ 凝胶
✓ 活性炭
✓ 纤维素衍生物
✓ 离子交换树脂
✓ 环糊精
✓ 大孔吸附树脂
✓ 聚丙烯酰胺
✓ 氧化铝
.
✓ 硅胶：应用广泛，适合各类成分
✓ 氧化铝：主要用于碱性或中性亲脂性成分，如生 物碱、甾体、萜类等
✓ 活性炭:用于水溶性氨基酸、糖类及苷类
✓ 聚酰胺：主用于酚类、醌类如黄酮类、蒽醌类及 鞣质等成分
✓ 分离效率高 若用塔板理论数来表示色谱柱的效率，每米柱长可达几千 至几十万的塔板数，特别适用于极复杂混合物的分离，且 通常收率、产率、和纯度都较高。
✓ 操作模式多样 可通过选择不同的操作模式，以适应不同样品的分离。
✓ 灵敏度高 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。
.
3.色谱的分类 ✓ 按两相状态 气固色谱、气液色谱、液固色谱、液液色谱
按固定相几何形式 柱色谱、纸色谱、薄层色谱
按分离原理 吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、 凝胶色谱、排阻色谱、亲和色谱
.
色谱分离法
分配色谱
吸附色谱
凝胶过滤 色谱
大孔树脂 色谱
离子交换 色谱
.
吸附色谱
✓ 物理吸附：硅胶、氧化铝、活性炭为吸附剂进行 的吸附色谱；
✓ 两年后他发表了他的研究成果“一种新型吸附现 象及其在生化分析上的应用”，提出了应用吸附 原理分离植物色素的新方法，在这一方法中把玻 璃管叫做“色谱柱”，碳酸钙叫做“固定相”， 石油醚叫做 “流动相”。三年后，他将这种方法 命名为色谱法（Chromatography）。
.
✓ 色谱法于二十世纪五十年代之后飞速发展，并发展出一个 独立的三级学科-色谱学。
v 吸附性和分子筛原理相结合以苯乙烯为母 体，二乙烯苯为交联剂（非极性）
v 吸附力：范德华力或氢键
v 工艺流程：树脂预处理→树脂上柱→药液 上柱→树脂的解吸→树脂的清洗、再生。
.
.
分配色谱 原理：被分离成分在固定相和流动相之间的
分配系数不同。
正相分配色谱：流动相极性< 固定相极性 反相分配色谱：流动相极性>固定相极性
❖ 调整保留时间（t R ＇）： t R＇= t R－t M
.
v 分离度
v 峰宽Wb：色谱峰拐 点处的两条切线与基 线的两个交点之间的
距离；
v 半峰宽Y1/2：峰高一 半处对应的峰宽，为
2.35 ；
v 相邻色谱峰峰顶之间 的距离除以此二色谱 峰的平均宽度。用R 表示：
t t R
r2 r1
2tr
.
2.色谱分离过程的基本原理
v 色谱分离的几个概念 v 所有的色谱分离操作均分为：装柱、上样、层
析、洗脱。 v 其中的固定不动的相，称为固定相； v 携带试样混合物流过此固定相的流体，称为流
动相； v 作为流动相的液体或气体，称为洗脱剂； v 洗脱时从柱中流出的溶液，称为洗脱液； v 加入洗脱剂使各组分分层的操作，叫层析，也
叫展开。
.
分离原理
❖ 色谱过程的本质是待分离物质分子在固 定相和流动相之间分配平衡的过程，不同 的物质在两相之间的分配会不同，这使其 随流动相运动速度各不相同，随着流动相 的运动，混合物中的不同组分在固定相上 相互分离。
❖ 不同组分在色谱分离过程中分离情况取 决于各组分在两相间的分配系数、吸附能 力、亲和力等的差异。
✓ 化学吸附：黄酮等酚酸性物质被氧化铝吸附、生 物碱被酸性硅胶吸附等；
✓ 半化学吸附：聚酰胺与黄酮类、醌类等酚性化合 物之间的氢键吸附，吸附力较弱，介于物理吸附 与化学吸附之间。
✓ 常用的极性吸附剂：硅胶、氧化铝。 ✓ 常用的非极性吸附剂：活性炭。
.
凝胶过滤色谱
凝胶过滤色谱（凝胶渗透色 谱、分子筛滤过色谱、排阻 色谱）
.
4.色谱分离过程理论基础-保留值
v保留值是色谱过程的基本热力学参数之一。在相同 的操作条件下，不同的物质有各自固有的保留时间， 因此它也是色谱定性的基本依据。
❖ 保留时间（t R）：从进样 到某个组分的色谱峰顶点 之间的时间间隔
❖ 死时间（t M）：不被固定 相滞留的组分从进样开始、 通过色谱柱、到出现峰最 大值所需要的时间。
原理：分子筛作用
葡聚糖凝胶（sephadex G） 羟丙基葡聚糖凝胶(sephadex LH-20)
.
.
离子交换树脂法
原理：可交换离子与树脂上的交换ห้องสมุดไป่ตู้团进 行离子交换，并被吸附，用适当的溶剂 从柱上洗脱下来，实现物质的分离。
吸附规律 阳离子交换树脂—分离碱性成分 阴离子交换树脂—分离酸性成分
.
大孔吸附树脂
成由许多小段组成。在每一小段内，一部分空间 被固定相占据，而另一部分空间充满流动相。组 分随流动相进入色谱柱后，就在两相间进行分配。 在每一个塔板内组分分子在固定相和流动相之间 形成平衡，随着流动相的流动，组分分子不断从 一个塔板移动到下一个塔板，并不断形成新的平 衡。一个色谱柱的塔板数越多，其分离效果就越 好。
色谱分离
.
概述 色谱分离过程的基本原理 色谱的分类 色谱分离过程基础理论 色谱技术的应用
.
1.概述-发展
✓ 关于色谱分离方法的研究始于1901年，俄国植物 学家 Tswett（茨维特）在研究植物叶子的组成时， 用碳酸钙填充竖立的玻璃管，以石油醚洗脱植物 色素的提取液，经过一段时间洗脱之后，植物色 素在碳酸钙柱中实现分离，由一条色带分散成三 种颜色的6个色带。