第3章吸附层析.ppt
色 谱（Chromatography)又称色层法或层析法色谱历史色谱历史19031903（19061906）年，）年，Michael TswettMichael Tswett提出色谱法提出色谱法19311931年，年，KuhnKuhn采用柱色谱分离了类胡萝卜素采用柱色谱分离了类胡萝卜素19411941年，年，MartinMartin和和SyngeSynge提出分配色谱法提出分配色谱法 19441944年，年，MartinMartin等又提出纸色谱法等又提出纸色谱法 19521952年，年，MartinMartin和和JamesJames发明了气液色谱法发明了气液色谱法19551955年，第一台商品气相色谱问世，标志着现年，第一台商品气相色谱问世，标志着现代色谱分析的建立代色谱分析的建立19561956年，年，StahlStahl系统研究了薄层色谱法系统研究了薄层色谱法19671967年，年，HorvvathHorvvath和和HuberHuber等研制了高效液等研制了高效液相色谱仪相色谱仪19751975年，年，SmallSmall等提出离子色谱等提出离子色谱 2020世纪世纪8080年代，超临界色谱年代，超临界色谱2020世纪世纪9090年代，毛细管电泳（年代，毛细管电泳（18091809年年ReRessss第一次电泳实验）第一次电泳实验）2121世纪，联用技术、大分子色谱分离、制备世纪，联用技术、大分子色谱分离、制备色谱取得很大的发展色谱取得很大的发展 1903年年3月月21日俄国植物学家日俄国植物学家茨维特（茨维特（MichaelTswett，1872-1919）在华沙自然科学学会生物学）在华沙自然科学学会生物学会议上发表了会议上发表了“一种新型吸附现象及其在生化分析一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用上的应用”研究论文，介绍了一种应用吸附原理分研究论文，介绍了一种应用吸附原理分离植物色素的新方法，并首先认识到这种层析现象离植物色素的新方法，并首先认识到这种层析现象在分离分析方面有重大价值。在分离分析方面有重大价值。1906年他在德国植物年他在德国植物学杂志发表文章，首次命名上述分离后色带为学杂志发表文章，首次命名上述分离后色带为色谱色谱图图，称此方法为，称此方法为色谱法色谱法（Chromatography）。）。1907年在德国生物学会年会上，展示过带有色带的年在德国生物学会年会上，展示过带有色带的分离柱管和纯化过的植物色素溶液。茨维特被世人分离柱管和纯化过的植物色素溶液。茨维特被世人公认为色谱创始人。公认为色谱创始人。把菊根粉或白垩粉（把菊根粉或白垩粉（CaCOCaCO3 3）装在玻璃管中，将植物叶子装在玻璃管中，将植物叶子的的石油醚提取液石油醚提取液倒入管中，倒入管中，然后加入然后加入石油醚淋洗石油醚淋洗。随着。随着淋洗进行，样品中各种色素淋洗进行，样品中各种色素向下移动的速度不同，逐渐向下移动的速度不同，逐渐形成一圈圈的连续色带。茨形成一圈圈的连续色带。茨维特在当时的实验中观察到维特在当时的实验中观察到6 6个色带，包括胡萝卜素、个色带，包括胡萝卜素、叶黄素和叶绿素叶黄素和叶绿素A A和和B B。提取液色带ChromatographiccolumnStationaryphaseMobilephaseoreluent 茨维特工作的主要贡献茨维特工作的主要贡献（采用吸附色谱）成功分离了叶绿素（采用吸附色谱）成功分离了叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b 提出提出/发明了色谱法发明了色谱法19311931年，年，KuhnKuhn采用柱色谱分离了类胡萝卜素，进一采用柱色谱分离了类胡萝卜素，进一步确定了步确定了-和和-胡萝卜素的同分异构体，以及分胡萝卜素的同分异构体，以及分别从植物叶片和蛋黄中分离得到叶黄素，才使色谱别从植物叶片和蛋黄中分离得到叶黄素，才使色谱法引起科学界的重视。法引起科学界的重视。KuhnKuhn实验不仅证明了蛋黄实验不仅证明了蛋黄叶黄素是氧化类胡萝卜素的混合物，而且证实了色叶黄素是氧化类胡萝卜素的混合物，而且证实了色谱法可以用来进行制备分离。谱法可以用来进行制备分离。获得获得19521952年度的诺贝尔化学奖年度的诺贝尔化学奖MartinMartin和和SyngeSynge的主要工作的主要工作：采用水分饱和的硅胶作固定相，以含有乙醇的氯采用水分饱和的硅胶作固定相，以含有乙醇的氯仿作流动相，甲基橙作显色剂（指示氨基酸的位置）仿作流动相，甲基橙作显色剂（指示氨基酸的位置）分离苯丙氨酸、亮氨酸、异分离苯丙氨酸、亮氨酸、异-亮氨酸和脯氨酸亮氨酸和脯氨酸-缬氨缬氨酸酸-蛋氨酸等三组氨基酸。蛋氨酸等三组氨基酸。首次提出分离过程的首次提出分离过程的塔板理论塔板理论，这是在色谱，这是在色谱柱操作参数基础上模拟蒸馏理论，以理论塔板来表柱操作参数基础上模拟蒸馏理论，以理论塔板来表示分离效率，定量地描述、评价分离过程；示分离效率，定量地描述、评价分离过程；在色谱过程中最早引入分配平衡取代吸附平衡，在色谱过程中最早引入分配平衡取代吸附平衡，即采用即采用分配色谱分配色谱进行分离。该方法是针对逆流液进行分离。该方法是针对逆流液-液液萃取难题而发明的。即将一种液体固定在适当的载体萃取难题而发明的。即将一种液体固定在适当的载体上，使第二种液体流过前者而实现分离，这也是一个上，使第二种液体流过前者而实现分离，这也是一个很重要的成就。很重要的成就。提出了色谱法进一步发展最有远见的预言提出了色谱法进一步发展最有远见的预言：一是一是“流动相可用气体来代替，对分离更有好处流动相可用气体来代替，对分离更有好处”；二是二是“使用非常细颗粒的填料和柱两端施加较大的压使用非常细颗粒的填料和柱两端施加较大的压差，应能得到最小的理论塔板差，应能得到最小的理论塔板”。ArcherJohnPorterMartin RichardLaurenceMillingtonSynge fortheirinventionofpartitionchromatography19521952年年，MartinMartin和和JamesJames发表第一篇气液色谱论文，首次用气发表第一篇气液色谱论文，首次用气体作流动相，配合体作流动相，配合微量酸碱滴定微量酸碱滴定，发明了气相色谱，它给挥发，发明了气相色谱，它给挥发性化合物的分离测定带来了划时代的革命。性化合物的分离测定带来了划时代的革命。Van DeeterVan Deeter、GiddingsGiddings等人对色谱理论的研究极大地促使色谱技术的发展。等人对色谱理论的研究极大地促使色谱技术的发展。19551955年年，第一台商品气相色谱问世，标志着现代色谱分析的，第一台商品气相色谱问世，标志着现代色谱分析的建立。建立。19571957年年,戈雷戈雷(Golay)(Golay)发表发表“涂壁毛细管气液分配色谱理论和涂壁毛细管气液分配色谱理论和实践实践”论文，首先提出毛细管速率方程，并第一次实现了毛细论文，首先提出毛细管速率方程，并第一次实现了毛细管气相色谱分离。管气相色谱分离。19791979年年,弹性石英毛细管应用于气相色谱弹性石英毛细管应用于气相色谱,将毛细管气相色谱将毛细管气相色谱推上高潮。推上高潮。8080年代将固定液固载化是毛细管色谱技术的又一个年代将固定液固载化是毛细管色谱技术的又一个重要发展。它大大提高了色谱柱的稳定性重要发展。它大大提高了色谱柱的稳定性,延长了柱寿命延长了柱寿命,并并使液膜进一步增厚使液膜进一步增厚,提高了色谱性能提高了色谱性能 (如可在高温下使用如可在高温下使用)。Horvvath(1967)Horvvath(1967)、Huber(1967)Huber(1967)、Kirkland(1969)Kirkland(1969)分分别研制别研制高效液相色谱仪高效液相色谱仪，他们的主要贡献主要是技术上，他们的主要贡献主要是技术上的突破：的突破：高效填料高效填料：细颗粒、耐压；特别是键合固定相：细颗粒、耐压；特别是键合固定相 高压泵高压泵:克服细填料带来的流速慢的缺点，加快克服细填料带来的流速慢的缺点，加快了传质过程了传质过程 仪器检测仪器检测：高灵敏度连续检测：高灵敏度连续检测 高效液相色谱的重要特征是由高效液相色谱的重要特征是由“开放柱开放柱液相色谱液相色谱”向向“密闭柱密闭柱液相色谱液相色谱”方向发展。方向发展。19751975年，年，Small,Stevens Small,Stevens 和和BaumenBaumen发表发表“Novel Novel Ion Exchange Chromatographic Method Using Ion Exchange Chromatographic Method Using Conductimetric DetectionConductimetric Detection”一文，采用离子抑制柱一文，采用离子抑制柱-电导检测器检测，标志着电导检测器检测，标志着离子色谱法离子色谱法的诞生。的诞生。色谱与色谱分析色谱与色谱分析色谱法色谱法是一种分离方法，它利用物质在是一种分离方法，它利用物质在两相中两相中分配系数的微小差异分配系数的微小差异，当两相作，当两相作相对移相对移动动时，使被测物质在两相之间进行时，使被测物质在两相之间进行反复多次分反复多次分配配，这样原来微小的分配差异产生了很大的效，这样原来微小的分配差异产生了很大的效果，使果，使各组分分离各组分分离，以达到分离、分析及测定，以达到分离、分析及测定一些物理化学常数的目的。一些物理化学常数的目的。分离性质差异：在两相间的分配差异分离性质差异：在两相间的分配差异多次反复分配：分离效果被扩大多次反复分配：分离效果被扩大 分配系数是广义的，包括溶解、吸附、离分配系数是广义的，包括溶解、吸附、离子交换、亲和力和分子体积等分离特性。子交换、亲和力和分子体积等分离特性。物质能否分离取决于它们之间是否存在分配物质能否分离取决于它们之间是否存在分配差异，这是一切分离的必要条件，色谱也不能差异，这是一切分离的必要条件，色谱也不能例外。例外。与其它分离法相比，色谱法的高效率在于独与其它分离法相比，色谱法的高效率在于独特的特的“动态分离过程动态分离过程”，即反复多次分配，即反复多次分配，它大大扩大了原来分配系数的差异，从而实现它大大扩大了原来分配系数的差异，从而实现混合物的分离。混合物的分离。由于色谱（包括电泳）分离的宏观特征之一由于色谱（包括电泳）分离的宏观特征之一是是“差速迁移差速迁移”，即样品同时进入色谱柱或，即样品同时进入色谱柱或在同一起始位置，经过在同一起始位置，经过“一定时空一定时空”的分离：的分离：内色谱内色谱：固定分离时间，各组分处在色谱或：固定分离时间，各组分处在色谱或电泳分离通道上不同位置（如电泳分离通道上不同位置（如TLCTLC的斑点位置）。的斑点位置）。外色谱外色谱：固定分离路程，各组分以不同时间：固定分离路程，各组分以不同时间流出色谱柱或到达检测器（色谱图）。流出色谱柱或到达检测器（色谱图）。距离和时间的测定是简便的和准确的距离和时间的测定是简便的和准确的。色谱分析法色谱分析法是一种十分重要和应用广泛是一种十分重要和应用广泛的仪器分析方法。它的仪器分析方法。它采用色谱分离和连续测定采用色谱分离和连续测定方式相结合方式，实现了对复杂体系中的多组方式相结合方式，实现了对复杂体系中的多组分（包括价态、性质相近的元素或化合物）分分（包括价态、性质相近的元素或化合物）分析析。可见，色谱分析的关键是实现分离分析系。可见，色谱分析的关键是实现分离分析系统化统化/一体化。一体化。现代色谱分析现代色谱分析包括GC、HPLC、SFC、HPTLC、CE及联用技术。色谱常用术语色谱常用术语 1 1固定相固定相 固定相是由层析基质组成的。其基质包括固体物固定相是由层析基质组成的。其基质包括固体物质质(如吸附剂、离子交换剂如吸附剂、离子交换剂)和液体物质和液体物质(如固定在纤如固定在纤维素或硅胶上的溶液维素或硅胶
