色谱法(Chromatography)

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描述

色谱法种类繁多,按照作用原理可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和空间排阻色谱等。吸附色谱利用固定相对混合物中不同化合物的吸附能力不同而实现分离,包括薄层色谱、柱色谱、气相色谱和高效液相色谱等;分配色谱利用化合物在固定相和流动相之间不同的溶解度实现分离,如薄膜分配色谱;离子交换色谱的原理是带有电荷的固定相被相反电荷的离子流动相中和,当样品进入离子交换色谱柱后,流动相离子会和样品离子争夺固定相的电荷,因为不同化合物具有不同的电荷竞争力而使样品得到分离;空间排阻色谱的原理是利用具多孔物质按分子大小进行分离,样品经过多孔物质的固定相时,大分子不能进入固定相的胶孔而受到排阻,首先流出色谱柱,小分子可以进入固定相胶孔,最后慢慢被流动相洗脱出来,故保留时间较长,因而不同大小的分子能在空间排阻色谱中得到分离,典型的空间排阻色谱是凝胶柱色谱。

薄层色谱(Thin Layer Chromatography,TLC)

用毛细管把溶解有机物的样品点在薄层色谱板的原点,然后把点有样品的薄层色谱板放置在事先已经加入展开剂的展开槽中展开,等展开剂即将到达薄层色谱板上端之时取出薄层色谱板,吹干展开剂后显色。

常用显色剂及适用范围见下图:

TLC

柱色谱

柱色谱的基本原理是利用色谱柱中固定相对混合物各组分的吸附能力、分子排阻能力或者亲和作用的不同来实现分离,当流动相或洗脱剂流过和固定相接触的样品时,部分样品组分首先随着流动相流出,另外的样品后流出,这样就能分离混合物中不同的组分。

吸附柱色谱常用的吸附剂有如下几种:

(1) 正相硅胶: 硅胶的成分是SiO 2 ·xH2O,通常有6080目、100200目、200300目、300400目等不同规格,目数越高,硅胶越细,分离效果会越好。正相硅胶柱对极性小的组分吸附能力弱,首先分离出来,而对极性大的组分吸附能力强,在较大极性洗脱剂的冲洗下才能被洗脱。

(2) 反相硅胶: 正相硅胶通过化学反应键合加入官能团,如含有8个碳或18个碳的碳链成为反相硅胶C-8 或C-18,在反相硅胶中,极性大的样品组分首先被洗脱。

(3) 氧化铝: 有碱性、中性和酸性三种。碱性氧化铝用于分离碱性物质和对酸敏感的样品。酸性氧化铝用于分离酸性物质。中性氧化铝用于分离醛、酮、醌、内酯等物质。

(4) 聚酰胺: 也称聚己内酰胺,不溶于水和一般有机溶剂,聚酰胺分子表面的末端胺基和酰胺基能和样品组分中的酚羟基、酸、硝基等官能团形成强度不等的氢键,因此可以分离含羟基、羧酸、氨基、亚氨基、硝基等类型的化合物。

离子交换色谱

离子交换色谱的固定相是离子交换树脂,其是球状或无定形粒状的高分子化合物,内部由苯乙烯等材料通过二乙烯苯交联聚合而成的网状结构,带有能解离的基团作为被交换离子。该类树脂可以在水溶液中与其他离子进行可逆交换从而分离离子型化合物,常用于分离含离子基团的成分以及水溶性物质等类型的化合物。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

大孔吸附树脂

大孔吸附树脂是具有吸附作用的大孔结构的高分子树脂,其根据化合物分子体积大小和树脂对化合物吸附力的强弱来分离样品。大孔树脂分为极性大孔吸附树脂、中极性大孔吸附树脂和非极性大孔吸附树脂,具有机械强度高、选择性好、吸附容量大、易解吸附的特点。

凝胶色谱法

凝胶柱色谱以凝胶作为固定相,各组分因为分子的大小不同而被分离。凝胶是细微多孔的的聚合体,孔隙有大有小,小分子化合物因为体积较小,可以自由地进入凝胶的孔隙,又能自由地渗出孔外,随流动相的移动而移动,所以小分子的化合物在凝胶色谱中保留体积大,保留时间长;分子较大的化合物不能渗入疑胶孔隙,直接随着洗脱剂流出凝胶色谱柱,保留时间短,保留体积小。常用的色谱凝胶有葡聚糖凝胶(交联葡聚糖)、葡聚糖凝胶LH-20和琼脂糖凝胶等。

高效液相色谱 (High Performance Liquid Chromatography,HPLC)

高效液相色谱仪由泵、色谱柱、进样器、检测器、馏分收集器、数据处理和操作系统等部分组成。溶剂瓶中的洗脱剂由泵吸入后加压,平稳地输入进样器,样品由进样器注入,和洗脱剂混合后进入色谱柱,分离后再进入检测器。检测信号由计算机采集和进行数据处理,得到色谱峰面积和色谱图等。高效液相色谱可分为分析型、制备型等类型,具有柱效高、选择性高、效率高、灵敏度高的特点。

TLC

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