高效液相色谱

百科名片

高效液相色谱仪高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography \ HPLC）又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。

目录[隐藏]

历史

特点

结构组成

1. 高压输液泵
2. 色谱柱
3. 进样器
4. 检测器
5. 馏分收集器
6. 数据获取和处理系统

流程

使用方法

1. 色谱柱的理论板数
2. 分离度
3. 拖尾因子

测定方法

1. 面积归一化法
2. 主成分自身对照法
3. 内标法
4. 外标法

实例

历史

特点

结构组成

1. 高压输液泵
2. 色谱柱
3. 进样器
4. 检测器
5. 馏分收集器
6. 数据获取和处理系统

流程

使用方法

1. 色谱柱的理论板数
2. 分离度
3. 拖尾因子

测定方法

1. 面积归一化法
2. 主成分自身对照法
3. 内标法
4. 外标法

实例

　　

[编辑本段]历史

　　1906年俄国植物化学家茨维特（Tswett）首次提出“色谱法”（Chromotography）和“色谱图”（Chromatogram）的概念。他在论文中写到：　　“（原文）一植物色素的石油醚溶液从一根主要装有碳酸钙吸附剂的玻璃管上端加入，沿管滤下，后用纯石油醚淋洗，结果按照不同色素的吸附顺序在管内观察到它们相应的色带，就象光谱一样，称之为色谱图。”　　1930年以后，相继出现了纸色谱、离子交换色谱和薄层色谱等液相色谱技术。　　1952年，英国学者Martin和Synge 基于他们在分配色谱方面的研究工作，提出了关于气－液分配色谱的比较完整的理论和方法，把色谱技术向前推进了一大步，这是气相色谱在此后的十多年间发展十分迅速的原因。　　1958年，基于Moore和Stein的工作，离子交换色谱的仪器化导致了氨基酸分析仪的出现，这是近代液相色谱的一个重要尝试，但分离效率尚不理想。　　1960年中后期，气相色谱理论和实践的发展，以及机械、光学、电子等技术上的进步，液相色谱又开始活跃。到60年代末期把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱就出现了HPLC。　　1970年中期以后，微处理机技术用于液相色谱，进一步提高了仪器的自动化水平和分析精度。　　1990年以后，生物工程和生命科学在国际和国内的迅速发展，为高效液相色谱技术提出了更多、更新的分离、纯化、制备的课题，如人类基因组计划，蛋白质组学有HPLC作预分离等。

[编辑本段]特点

　　高效液相色谱法有“三高一广一快”的特点：　　①高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。　　②高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。　　③高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在uL数量级。　　④应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。　　⑤分析速度快、载液流速快：较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在15～30分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。　　此外高效液相色谱还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点，但也有缺点，与气相色谱相比各有所长，相互补充。高效液相色谱的缺点是有“柱外效应”。在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间（进样器、柱接头、连接管和检测池等）中，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。

[编辑本段]结构组成

　　高效液相色谱仪可分为“高压输液泵”、“色谱柱”、“进样器”、“检测器”、“馏分收集器”以及“数据获取与处理系统”等部分。

高压输液泵

　　功能　　驱动流动相和样品通过色谱分离柱和检测系统；　　性能要求　　流量稳定（±1），耐高压（30～60Mpa），耐各种流动相：例如：有机溶剂、水和缓冲液；　　种类　　往复泵和隔膜泵。

色谱柱

　　功能　　分离样品中的各个物质；　　尺寸　　10～30cm长，2～5mm内经的内壁抛光的不锈钢管柱；　　填料粒度　　5 ～ 10μm ，高效微粒固定相；

进样器

　　功能　　将待分析样品引入色谱系统；　　种类　　①注射器，10Mpa以下，1～10μm微量注射器进样　　②停流进样　　③阀进样，常用、较 理想、体积可变，可固定　　④自动进样器，有利于重复操作，实现自动化　　

检测器

　　功能　　将被分析组在柱流出液中浓度的变化转化为光学或电学信号；　　分类　　①示差折光化学检测器　　②紫外吸收检测器　　③紫外一可同分光光度检测器　　④二极管阵列紫外检测器　　⑤荧光检测器　　⑥电化学检测器

馏分收集器

　　功能　　如果所进行的色谱分离不是为了纯粹的色谱分析，而是为了做其它波谱鉴定，或获取少量试验样品的小型制备，馏分收集是必要的；　　方法　　①手工，少数几个馏分，手续麻烦，易出差错。　　②馏分收集器收集，比较理想，微机控制操作准确。

数据获取和处理系统

　　功能　　把检测器检测到的信号显示出来。

[编辑本段]流程

　　

流程

流程：如右图所示，溶剂贮器（1）中的流动相被泵（2）吸入，经〔3〕梯度控制器按一写的梯度进行混后然后输出，经（4）测其压力和流量，导入（5进样阀（器）经（6）保护柱、（7）分离柱后到（8）检测器检测，由（10）数据处理设备处理数据或（11）记录仪记录色谱图，（12）馏分收集器收集馏分，（13）为废液。

[编辑本段]使用方法

　　色谱柱的填料和流动相的组分应按各品种项下的规定.常用的色谱柱填料有硅胶和化学键合硅胶。后者以十八烷基硅烷键合硅胶最为常用,辛基键合硅胶次之,氰基或氨基键合硅胶也有使用；离子交换填料,用于离子交换色谱；凝胶或玻璃微球等，用于分子排阻色谱等。注样量一般为数微升。除另有规定外，柱温为室温，检测器为紫外吸收检测器。　　在用紫外吸收检测器时,所用流动相应符合紫外分光光度法项下对溶剂的要求。　　正文中各品种项下规定的条件除固定相种类、流动相组分、检测器类型不得任意改变外，其余如色谱柱内径、长度、固定相牌号、载体粒度、流动相流速、混合流动相各组分的比例、柱温、进样量、检测器的灵敏度等，均可适当改变,　　以适应具体品种并达到系统适用性试验的要求。一般色谱图约于20分钟内记录完毕。 2.系统适用性试验　　按各品种项下要求对仪器进行适用性试验，即用规定的对照品对仪器进行试验和调整,应达到规定的要求；或规定分析状态下色谱柱的最小理论板数、分离度和拖尾因子.　　

色谱柱的理论板数

　　在选定的条件下，注入供试品溶液或各品种项下规定的内标物质溶液，记录色谱图，量出供试品主成分或内标物质峰的保留时间t(R)和半高峰宽W(h/2)，按n＝5.54[t(R)╱W(h/2)]^2计算色谱柱的理论板数，如果测得理论板数低于各品种项下规定的最小理论板数，应改变色谱柱的某些条件（如柱长、载体性能、色谱柱充填的优劣等），使理论板数达到要求。　　

分离度

　　定量分析时，为便于准确测量，要求定量峰与其他峰或内标峰之间有较好的分离度。分离度（R）的计算公式为：　2[t(R2)-t(R1)] ，R＝ -W1＋W2 式中 t(R2)为相邻两峰中后一峰的保留时间； t(R1)为相邻两峰中前一峰的保留时间； W1及W2为此相邻两峰的峰宽。 除另外有规定外，分离度应大于1.5。

拖尾因子

　　为保证测量精度，特别当采用峰高法测量时，应检查待测峰的拖尾因子(T)是否符合各品种项下的规定,或不同浓度进样的校正因子误差是否符合要求。拖尾因子计算公式为：　　W(0.05h) T＝-2d1 式中 W(0.05h)为0.05峰高处的峰宽；　　d1为峰极大至峰前沿之间的距离。 除另有规定外，T应在0.95～1.05间。　　也可按各品种校正因子测定项下，配制相当于80％、100％和120％的对照品溶液，加入规定量的内标溶液，配成三种不同浓度的溶液，分别注样3次,计算平均校正因子，其相对标准偏差应不大于2.0％。

[编辑本段]测定方法

　　定量测定时，可根据样品的具体情况采用峰面积法或峰高法。但用归一法或内标法测定杂质总量时，须采用峰面积法。　　

面积归一化法

　　测定供试品（或经衍生化处理的供试品）中各杂质及杂质的总量限度采用不加校正因子的峰面积归一法。计算各杂质峰面积及其总和，并求出占总峰面积的百分率。但溶剂峰不计算在内。色谱图的记录时间应根据各品种所含杂质的保留时间决定，除另有规定外,可为该品种项下主成分保留时间的倍数。　　

主成分自身对照法

　　　　当杂质峰面积与成分峰面积相差悬殊时，采用主成分自身对照法。在测定前，先按各品种项下规定的杂质限度，将供试品稀释成一定浓度的溶液作为对照溶液，进样，调节检测器的灵敏度或进样量，使对照溶液中的主成分色谱峰面积满足准确测量要求。然后取供试品溶液，进样，记录时间，除另有规定外，应为主成分保留时间的倍数。根据测得的供试品溶液的各杂质峰面积及其总和并和对照溶液主成分的峰面积比较，计算杂质限度。　　

内标法

　　测定供试品中杂质的总量限度　　采用不加校正因子的峰面积法。取供试品，按各品种项下规定的方法配制不含内标物质的供试品溶液，注入仪器，记录色谱图Ｉ；再配制含有内标物质的供试品溶液，在同样的条件下注样，记录色谱图Ⅱ。记录的时间除另有规定外，应为该品种项下规定的内标峰保留时间的倍数，色谱图上内标峰高应为记录仪满标度的30％以上，否则应调整注样量或检测器灵敏度。　　如果色谱图Ⅰ中没有与色谱图Ⅱ上内标峰保留时间相同的杂质峰，则色谱图Ⅱ中各杂质峰面积之和应小于内标物质峰面积（溶剂峰不计在内）。如果色谱图Ⅰ中有与色谱图Ⅱ上内标物质峰保留时间相同的杂质峰，应将色谱图Ⅱ上的内标物质峰面积减去色谱图Ⅰ中此杂质峰面积，即为内标物质峰的校正面积；色谱图Ⅱ中各杂质峰总面积加色谱图Ⅰ中此杂峰面积，即为各杂质峰的校正总面积，各杂质峰的校正总面积应小于内标物质峰的校正面积。　　加校正因子测定供试品中某个杂质或主成分含量　　按各品种项下的规定,精密称（量）取对照品和内标物质，分别配成溶液，精密量取各溶液，配成校正因子测定用的对照溶液，取一定量注入仪器，记录色谱图，测量对照品和内标物质的峰面积或峰高，按下式计算校正因子：　　As／ms]校正因子f＝- Ar／mr 式中 As为内标物质的峰面积或峰高，Ar为对照品的峰面积或峰高； ms为加入内标物质的量,mr为加入对照品的量。 再取各品种项下含有内标物质的供试品溶液，注入仪器，记录色谱图，测量供试品（或其杂质）峰和内标物质的峰面积或峰高，按下式计算含量：Ax 含量（mx）＝f×-As／ms 式中 Ax为供试品（或其杂质）峰面积或峰高； mx为供试品（或其杂质）的量。 f、As和ms的意义同上。　　当配制校正因子测定用的对照溶液和含有内标物质的供试品溶液使用同一份内标物质溶液时，则配制内标物质溶液不必精密称（量）取。　　

外标法

　　测定供试品中某个杂质或主成分含量　　按各品种项下的规定,精密称(量)取对照品和供试品，配制成溶液，分别精密取一定量，注入仪器，记录色谱图，测量对照品和供试品待测成分的峰面积（或峰高），按下式计算含量：　　A<[x]> 含量（mx）＝mr×-Ar式中各符号意义同上　　由于微量注射器不易精确控制进样量，当采用外标法测定供试品中某杂质或主成分含量时，以定量环进样为好。

[编辑本段]实例

　　

实例

高效液相色谱更适宜于分离、分析高沸点、热稳定性差、有生理活性及相对分子量比较大的物质，因而广泛应用于核酸、肽类、内酯、稠环芳烃、高聚物、药物、人体代谢产物、表面活性剂，抗氧化剂、杀虫剂、除莠剂的分析等物质的分析。　　左图示是其用于有机氯农药的测定：　　采用液一固色谱法，固定相：薄壳硅胶CorasilⅡ（37~50μm）；流动相：正己烷；色谱柱：50cm×2.5mm内径；流速：1.5ml/min；检测器：示差折光　　1－艾氏剂、2－p，p’－DDT、3－p，p’－DDD、4－γ－666、5－恩氏剂。

扩展阅读：

1.于世林编著,2005年:《高效液相色谱方法及应用（第二版）》,化学工业出版社

开放分类：

化学，自然科学，分析化学，高效液相色谱，色谱学