液相色譜法是在經(jīng)典色譜法的基礎(chǔ)上,引用了氣相色譜的理論,在技術(shù)上,流動(dòng)相改為高壓輸送(zui高輸送壓力可達(dá)4.9´107Pa);色譜柱是以特殊的方法用小粒徑的填料填充而成,從而使柱效大大高于經(jīng)典液相色譜(每米塔板數(shù)可達(dá)幾萬(wàn)或幾十萬(wàn));同時(shí)柱后連有高靈敏度的檢測(cè)器,可對(duì)流出物進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。
一、特點(diǎn):
1.高壓:液相色譜法以液體為流動(dòng)相(稱為載液),液體流經(jīng)色譜柱,受到阻力較大,為了迅速地通過(guò)色譜柱,必須對(duì)載液施加高壓。一般可達(dá)150~350×105Pa。
2. 高速:流動(dòng)相在柱內(nèi)的流速較經(jīng)典色譜快得多,一般可達(dá)1~10ml/min。液相色譜法所需的分析時(shí)間較之經(jīng)典液相色譜法少得多,一般少于 1h 。
3. :近來(lái)研究出許多新型固定相,使分離效率大大提高。
4.高靈敏度:液相色譜已廣泛采用高靈敏度的檢測(cè)器,進(jìn)一步提高了分析的靈敏度。如熒光檢測(cè)器靈敏度可達(dá)10-11g。另外,用樣量小,一般幾個(gè)微升。
5.適應(yīng)范圍寬:氣相色譜法與液相色譜法的比較:氣相色譜法雖具有分離能力好,靈敏度高,分析速度快,操作方便等優(yōu)點(diǎn),但是受技術(shù)條件的限制,沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)都難于應(yīng)用氣相色譜法進(jìn)行分析。而液相色譜法,只要求試樣能制成溶液,而不需要?dú)饣?,因此不受試樣揮發(fā)性的限制。對(duì)于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子量大(大于 400 以上)的有機(jī)物(這些物質(zhì)幾乎占有機(jī)物總數(shù)的 75% ~ 80% )原則上都可應(yīng)用液相色譜法來(lái)進(jìn)行分離、分析。 據(jù)統(tǒng)計(jì),在已知化合物中,能用氣相色譜分析的約占20%,而能用液相色譜分析的約占70~80%。
二、性質(zhì)及原理:液相色譜按其固定相的性質(zhì)可分為凝膠色譜、疏水性液相色譜、反相液相色譜、離子交換液相色譜、親和液相色譜以及聚焦液相色譜等類型。用不同類型的液相色譜分離或分析各種化合物的原理基本上與相對(duì)應(yīng)的普通液相層析的原理相似。其不同之處是液相色譜靈敏、快速、分辨率高、重復(fù)性好,且須在色譜儀中進(jìn)行。
液相色譜法的主要類型及其分離原理
根據(jù)分離機(jī)制的不同,液相色譜法可分為下述幾種主要類型:
1 .液 — 液分配色譜法(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化學(xué)鍵合相色譜(Chemically Bonded Phase Chromatography) 流動(dòng)相和固定相都是液體。流動(dòng)相與固定相之間應(yīng)互不相溶(極性不同,避免固定液流失),有一個(gè)明顯的分界面。當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱,溶質(zhì)在兩相間進(jìn)行分配。LLPC與GPC有相似之處,即分離的順序取決于K,K大的組分保留值大;但也有不同之處,GPC中,流動(dòng)相對(duì)K影響不大,LLPC流動(dòng)相對(duì)K影響較大。
a. 正相液 — 液分配色譜法(Normal Phase liquid Chromatography): 流動(dòng)相的極性小于固定液的極性。
b. 反相液 — 液分配色譜法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流動(dòng)相的極性大于固定液的極性。
c. 液 — 液分配色譜法的缺點(diǎn):盡管流動(dòng)相與固定相的極性要求*不同,但固定液在流動(dòng)相中仍有微量溶解;流動(dòng)相通過(guò)色譜柱時(shí)的機(jī)械沖擊力,會(huì)造成固定液流失。上世紀(jì)70年代末發(fā)展的化學(xué)鍵合固定相(見(jiàn)后),可克服上述缺點(diǎn)。現(xiàn)在應(yīng)用很廣泛(70~80%)。
2 .液 — 固色譜法
流動(dòng)相為液體,固定相為吸附劑(如硅膠、氧化鋁等)。這是根據(jù)物質(zhì)吸附作用的不同來(lái)進(jìn)行分離的。其作用機(jī)制是:當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱時(shí),溶質(zhì)分子 (X) 和溶劑分子(S)對(duì)吸附劑表面活性中心發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附(未進(jìn)樣時(shí),所有的吸附劑活性中心吸附的是S),可表示如下:
Xm + nSa ====== Xa + nSm
式中:Xm--流動(dòng)相中的溶質(zhì)分子;Sa--固定相中的溶劑分子;Xa--固定相中的溶質(zhì)分子;Sm--流動(dòng)相中的溶劑分子。
當(dāng)吸附競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí):
K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]
式中:K為吸附平衡常數(shù)。[討論:K越大,保留值越大。]
3 .離子交換色譜法(Ion-exchange Chromatography)
IEC是以離子交換劑作為固定相。IEC是基于離子交換樹脂上可電離的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子進(jìn)行可逆交換,依據(jù)這些離子以交換劑具有不同的親和力而將它們分離。
以陰離子交換劑為例,其交換過(guò)程可表示如下:
X-(溶劑中) + (樹脂-R4N+Cl-)=== (樹脂-R4N+ X-) + Cl- (溶劑中)
當(dāng)交換達(dá)平衡時(shí):
KX=[-R4N+ X-][ Cl-]/[-R4N+Cl-][ X-]
分配系數(shù)為:
DX=[-R4N+ X-]/[X-]= KX [-R4N+Cl-]/[Cl-]
[討論:DX與保留值的關(guān)系]
凡是在溶劑中能夠電離的物質(zhì)通常都可以用離子交換色譜法來(lái)進(jìn)行分離。
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