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實(shí)驗(yàn)員逃不過(guò)的色譜知識(shí)——液相、質(zhì)譜48個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)(下)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-07-25
核心提示: 上下兩篇文章共分為了四個(gè)部分:色譜法總論、氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜分析法,共涉及了104個(gè)色譜分析的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)
 上下兩篇文章共分為了四個(gè)部分:色譜法總論、氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜分析法,共涉及了104個(gè)色譜分析的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),內(nèi)容都是干貨適合收藏反復(fù)查閱。

 

 

高效液相色譜法


 

1.與氣相色譜相比液相色譜的優(yōu)點(diǎn)
與氣相色譜法相比,液相色譜法不受樣品揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性及相對(duì)分子質(zhì)量的限制,只要求把樣品制成溶液即可,非常適合于分離生物大分子、離子型化合物,不穩(wěn)定的天然產(chǎn)物以及其他各種高分子化合物等。此外,液相色譜的流動(dòng)相不僅起到使樣品沿色譜柱移動(dòng)的作用,而且與固定相一樣,與樣品分子發(fā)生選擇性的相互作用,這就為控制和改善分離條件提供了一個(gè)額外的可變因素。而氣相色譜法采用的流動(dòng)相是惰性氣體,對(duì)組分û有親和力,僅起運(yùn)載作用。

 

2.液相色譜特點(diǎn):
高壓、高速、高效、高靈敏度、高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定有機(jī)及生化試樣的高效分離分析方法。 

 

3.高效液相相色譜儀的組成:
高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

 

4.流動(dòng)相使用前必須脫氣:
常用的脫氣方法有:
低壓脫氣法(電磁攪拌、水泵抽空,可同時(shí)加熱或向溶劑吹氮?dú)?、吹氦氣脫氣法和超聲波脫氣法等。

 

5.梯度洗脫:
用兩種(或多種)不同極性的溶劑,在分離過(guò)程中按一定程序連續(xù)改變流動(dòng)相中溶劑的配比和極性,通過(guò)流動(dòng)相中極性的變化來(lái)改變被分離組分的分離因素,以提高分離效果。

 

6.高壓梯度(內(nèi)梯度):
特點(diǎn)是先加壓后混合,將溶劑用高壓泵增壓以后輸入色譜系統(tǒng)的梯度混合室,加以混合后送入色譜柱。
低壓梯度(外梯度):
特點(diǎn)是先混合后加壓。在常壓下預(yù)先按一定的程序?qū)⑷軇┗旌虾笤儆帽幂斎肷V柱。

 

7.進(jìn)樣系統(tǒng)要求:
良好的密封性,最小的死體積,最好的穩(wěn)定性,進(jìn)樣時(shí)對(duì)色譜系統(tǒng)壓力、流量影響較小。

 

8.分離系統(tǒng):
色譜柱是實(shí)現(xiàn)分離的核心部件。由柱管和固定相組成。柱管為直型不銹鋼管。一般色譜柱長(zhǎng)5~30cm,內(nèi)徑4~5mm,凝膠色譜柱內(nèi)徑3~12mm,而制備色譜柱內(nèi)徑則可達(dá)25mm。一般淋洗溶劑在進(jìn)入色譜分離柱之前,先通過(guò)前置柱。HPLC柱的填料顆粒粒徑一般約為3~10m,填充常采用勻漿法,色譜柱的發(fā)展趨勢(shì)是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。

 

9.檢測(cè)系統(tǒng):
作用——用來(lái)連續(xù)監(jiān)測(cè)經(jīng)色譜柱分離后的流出物的組成和含量變化的裝置。紫外-可見吸收檢測(cè)器、光電二極管陣列檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器、電化學(xué)檢測(cè)器。

 

10.高效液相色譜法對(duì)流動(dòng)相的要求:
流動(dòng)相不與色譜柱發(fā)生不可逆化學(xué)變化,以保持柱效或柱子的保留性質(zhì)較長(zhǎng)時(shí)間不變;對(duì)待測(cè)樣品有足夠的溶解能力;與所用檢測(cè)器相匹配;粘度盡可能小,以獲得較高的柱效;流動(dòng)相純度要高,價(jià)格便宜,毒性小。

 

11.高效液相色譜法的固定相的分類:
(1)按固定相承受壓力分:
剛性固體:
以二氧化硅為基質(zhì),可承受較高壓力,表面可鍵合各種功能官能團(tuán)——鍵合固定相,是目前應(yīng)用最廣泛的固定相。
硬膠:
主要用于離子交換色譜法和凝膠色譜法中,由聚苯乙烯與二乙烯基苯交聯(lián)而成,可承受的壓力較低。
(2)按孔隙深度分:
表面多孔型:基體是球形玻璃珠,在玻璃表面涂覆一層多孔活性物質(zhì)如硅膠、氧化鋁、聚酰胺、離子交換樹脂、分子篩等。
優(yōu)點(diǎn):適用于快速分離、填充均勻緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、能承受高壓,適于簡(jiǎn)單的樣品及常規(guī)分析;
缺點(diǎn):多孔層薄,進(jìn)樣量受限制;
全多孔型:
由硅膠顆粒聚集而成,比表面積大,柱容量大,小顆粒全孔型固定相孔洞淺傳質(zhì)速率快,柱效高,分離效果好,適合于復(fù)雜樣品、痕量組分的分離分析,是目前HPLC中應(yīng)用最廣泛的固定相。

 

12.液固吸附色譜法原理:
是以固體吸附劑為固定相,吸附劑表面的活性中心具有吸附能力,試樣分子被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)時(shí),它將與流動(dòng)相溶劑分子在吸附劑表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。分離過(guò)程是一個(gè)吸附-解吸的平衡過(guò)程。

13.液固吸附色譜法固定相:
通常是硅膠、氧化鋁、活性炭等固體吸附劑,硅膠最常用;
流動(dòng)相:極性大的試樣需用極性強(qiáng)的洗脫劑,極性弱的試樣宜用極性弱的洗脫劑。
應(yīng)用:幾何異構(gòu)體分離和族分離,如農(nóng)藥異構(gòu)體;石油中烷、烯、芳烴的分離。不適于強(qiáng)極性的離子型樣品的分離,不適于分離同系物(因?yàn),它?duì)相對(duì)分子質(zhì)量的選擇性較小)。

 

14.液液分配色譜法原理:
根據(jù)物質(zhì)在兩種互不相溶(或部分互溶)的液體中溶解度的不同實(shí)現(xiàn)分離,分配系數(shù)較大的組分保留值也較大。

 

15.液液分配色譜法流動(dòng)相:
流動(dòng)相與固定液應(yīng)盡量不互溶,或者二者的極性相差越大越好。根據(jù)流動(dòng)相與固定相極性的差別程度,可將液液色譜分為正相分配色譜(流動(dòng)相極性小于固定相極性,極性小的先流出,適于強(qiáng)極性和中等極性組分分離)和反相分配色譜(流動(dòng)相極性大于固定相極性,極性大的先流出,適于非極性或弱極性組分分離)。
固定相:
由載體和固定液組成。常用的固定液有b,b’-氧二丙腈、聚乙二醇、聚酰胺、正十八烷、角鯊?fù)榈取?/span>
應(yīng)用:同系物組分的分離。
例:分離水解蛋白質(zhì)所生成的各種氨基酸,分離脂肪酸同系物等。

 

16.化學(xué)鍵合固定相:
化學(xué)鍵合固定相是利用化學(xué)反應(yīng)將有機(jī)分子鍵合到載體表面上,形成均一、牢固的單分子薄層而構(gòu)成各種性能的固定相。

 

17.化學(xué)鍵合固定相的特點(diǎn):
固定相不易流失,柱的穩(wěn)定性和壽命較高;能耐受各種溶劑,可用于梯度洗脫;表面較為均一。û有液坑,傳質(zhì)快,柱效高;能鍵合不同基團(tuán)以改變其選擇性。例如,鍵合氰基、氨基等極性集團(tuán)用于正相色譜法,鍵合離子交換基團(tuán)用于離子色譜法,鍵合C2、C4、C6、C8、C18、C16、C18、C22烷基和苯基等非極性基團(tuán)用于反相色譜法等。因此,它是HPLC較為理想的固定相。

 

18.離子交換色譜法原理:
離子交換色譜法的固定相是離子交換樹脂,流動(dòng)相是水溶液,它是利用待測(cè)樣品中各組分離子與離子交換樹脂的親和力的不同而進(jìn)行分離的。

 

19.離子交換色譜法流動(dòng)相:
水的緩沖溶液,陰離子離子交換樹脂作固定相,采用酸性水溶液;陽(yáng)離子離子交換樹脂作固定相,采用堿性水溶液;
應(yīng)用:
離子及可離解的化合物,氨基酸、核酸等。

 

20.凝膠色譜法原理:
凝膠色譜法的固定相為多孔性凝膠類物質(zhì),流動(dòng)相為水溶液或有機(jī)溶劑,它是根據(jù)不同組分分子體積的大小進(jìn)行分離的。小分子可以擴(kuò)散到凝膠空隙,由其中通過(guò),出峰最慢;中等分子只能通過(guò)部分凝膠空隙,中速通過(guò);而大分子被排斥在外,出峰最快;溶劑分子小,故在最后出峰。全部在死體積前出峰;可對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量在100~105范Χ內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離。

 

21.凝膠色譜法流動(dòng)相:
能溶解樣品且與凝膠相似(潤(rùn)濕凝膠并防止吸附作用)、粘度小(增加擴(kuò)散速度)。常用四氫呋喃、苯、氯仿、水等。

 

22.影響分離的因素與提高柱效的途徑:
(1)液體的黏度比氣體大一百倍,密度為氣體的一千倍左右,故降低傳質(zhì)阻力是提高柱效主要途徑。
(2)由速率方程,降低固定相粒度可提高柱效。
(3)液相色譜中,不可能通過(guò)增加柱溫來(lái)改善傳質(zhì)。
(4)恒溫改變淋洗液組成、極性是改善分離的最直接的因素。

(5)流速大于0.5cm/s時(shí), H~u曲線是一段斜率不大的直線。降低流速,柱效提高不是很大。但在實(shí)際操作中,流量仍是一個(gè)調(diào)整分離度和出峰時(shí)間的重要可選擇參數(shù)。(6)氣相色譜中的固定液原則上都可以用于液相色譜,其選用原則與氣相色譜一樣。但在高效液相色譜中,分離柱的制備是一項(xiàng)技術(shù)要求非常高的工作,一般很少自行制備。

 

 

質(zhì)譜分析法


 

1.質(zhì)譜法定義:
是將待測(cè)物質(zhì)置于離子源中電離形成帶電離子,讓離子加速并通過(guò)磁場(chǎng)或電場(chǎng)后,離子將按質(zhì)荷比(m/z)大小分離,形成質(zhì)譜圖。依據(jù)質(zhì)譜線的λ置和質(zhì)譜線的相對(duì)強(qiáng)度建立的分析方法稱為質(zhì)譜法。

 

2.質(zhì)譜的作用:
準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)的分子量;
質(zhì)譜法是Ψ一可以確定分子式的方法;
根據(jù)碎片特征進(jìn)行化合物的結(jié)構(gòu)分析。

 

3.質(zhì)譜分析的基本原理:
質(zhì)譜法是利用電磁學(xué)原理,將待測(cè)樣品分子解離成具有不同質(zhì)量的離子,然后按其質(zhì)荷比(m/z)的大小依次排列收集成質(zhì)譜。根據(jù)質(zhì)譜中的分子離子峰(M+)可以獲得樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量信息;根據(jù)各離子峰(分子離子峰、同λ素離子峰、碎片離子峰、亞穩(wěn)離子峰、重排離子峰等)及其相對(duì)強(qiáng)度和氮數(shù)規(guī)則,可以確定化合物的分子式;根據(jù)各離子峰及物質(zhì)化學(xué)鍵的斷裂規(guī)律可以進(jìn)行定性分析和結(jié)構(gòu)分析;根據(jù)組分質(zhì)譜峰的峰高與濃度間的線性關(guān)系可以進(jìn)行定量分析。

 

4.質(zhì)譜分析的過(guò)程:
(1)進(jìn)樣,化合物通過(guò)汽化引入電離室;
(2)離子化,在電離室,組分分子被一束加速電子碰撞,撞擊使分子電離形成正離子;
(3)離子也可因撞擊強(qiáng)烈而形成碎片離子;
(4)荷正電離子被加速電壓V加速,產(chǎn)生一定的速度v,與質(zhì)量、電荷及加速電壓有關(guān);
(5)加速正離子進(jìn)入一個(gè)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(質(zhì)量分析器),發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

 

5.質(zhì)譜儀的組成:
真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源或電離室、質(zhì)量分析器、離子檢測(cè)器。

 

6.真空系統(tǒng)作用:
是減少離子碰撞損失,若真空度低:大量氧會(huì)燒壞離子源的燈絲;會(huì)使本底增高,干擾質(zhì)譜圖;引起額外的離子-分子反應(yīng),改變裂解模型,使質(zhì)譜解釋復(fù)雜化;干擾離子源中電子束的正常調(diào)節(jié);用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電等。

 

7.進(jìn)樣系統(tǒng)目的:
高效重復(fù)地將樣品引入到離子源中并且不能造成真空度的降低;間歇式進(jìn)樣系統(tǒng)——?dú)怏w及低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的液體;直接探針進(jìn)樣——高沸點(diǎn)的液體、固體;色譜進(jìn)樣系統(tǒng)——有機(jī)化合物。

 

8.離子源或電離室:
作用是使試樣中的原子、分子電離成離子,其性能影響質(zhì)譜儀的靈敏度和分辨率本領(lǐng)。
電子電離源的特點(diǎn):
電離電壓:
70eV;加一小磁場(chǎng)增加電離幾率;EI源電離效率高,碎片離子多,結(jié)構(gòu)信息豐富,有標(biāo)準(zhǔn)化合物質(zhì)譜庫(kù);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便;樣品在氣態(tài)下電離,不能汽化的樣品不能分析,主要用于氣-質(zhì)聯(lián)用儀;有些樣品得不到分子離子。

 

9.化學(xué)電離源特點(diǎn):
電離能小,質(zhì)譜峰數(shù)少,譜圖簡(jiǎn)單;最強(qiáng)峰為(M+1)+準(zhǔn)分子離子峰;不適用難揮發(fā)試樣。

 

10.快原子轟擊源:
高能量的Xe原子轟擊涂在靶上的樣品,濺射出離子流。本法適合于高極性、大分子量、低蒸汽壓、熱穩(wěn)定性差的樣品,F(xiàn)AB一般用作磁式質(zhì)譜的離子源。

 

11.電噴霧源結(jié)構(gòu):
噴嘴(金屬ë細(xì)管),霧化氣,干燥氣。
原理:噴霧蒸發(fā)電壓。
特點(diǎn):ESI是最軟的一種電離方式,只產(chǎn)生分子離子,不產(chǎn)生碎片離子;適用于強(qiáng)極性,大分子量的樣品分析,如,肽,蛋白質(zhì),糖等;產(chǎn)生的離子帶有多電荷,尤其是生物大分子;主要用于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,既用作液相色譜和質(zhì)譜儀之間的接口裝置,同時(shí)又是電離裝置。

 

12.場(chǎng)致電離源(FI)和場(chǎng)解吸電離源(FD):
分子離子峰強(qiáng);碎片離子峰少;不適合化合物結(jié)構(gòu)鑒定。

 

13.基質(zhì)輔助激光解吸電離特點(diǎn):
準(zhǔn)分子離子峰很強(qiáng)且碎片離子少。通常用于飛行時(shí)間質(zhì)譜,特別適合測(cè)定多肽、蛋白質(zhì)、DNA片段、多糖等的相對(duì)分子質(zhì)量。

 

14.質(zhì)量分析器作用:
將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比m/z的大小分開。

 

15.單聚焦分析器:
離子的m/z與R,B,V有關(guān)。通過(guò)改變磁場(chǎng)可以把不同離子分開。在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度B下,改變加速電壓V可以使不同離子先后通過(guò)檢測(cè)器,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量掃描,得到質(zhì)譜。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便;只有方向聚焦,無(wú)能量聚焦,分辨率低。

 

16.雙聚焦分析器:
實(shí)現(xiàn)方向聚焦和能量(速度)聚焦;
對(duì)于動(dòng)能不同的離子,通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)能,達(dá)到聚焦的目的。
特點(diǎn):分辨率高。

 

17.四級(jí)桿質(zhì)量分析器:
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小、重量輕,掃描速率快,適合與色譜聯(lián)機(jī)。

 

18.飛行時(shí)間質(zhì)量分析器:
特點(diǎn):質(zhì)量范Χ寬,掃描速率快,既不需磁場(chǎng)也不需電場(chǎng),只需要直線漂移空間。

 

19.離子阱質(zhì)量分析器:
特定m/z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),改變端電極電壓,不同m/z離子飛出阱到達(dá)檢測(cè)器。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、靈敏度高。

 

20.質(zhì)譜的表示方法:
質(zhì)譜一般可用線譜或表譜兩種方法表示,常用線譜;線譜上的各條直線表示一個(gè)離子峰,橫坐標(biāo)為質(zhì)荷比m/z,縱坐標(biāo)為離子的相對(duì)強(qiáng)度(相對(duì)豐度),一般將原始質(zhì)譜圖上最強(qiáng)的離子峰定為基峰并定為相對(duì)強(qiáng)度100%,其他離子峰以對(duì)基峰的相對(duì)百分值表示。能夠很直觀地觀察到整個(gè)分子的質(zhì)譜全ò;質(zhì)譜表是用表格形式表示的質(zhì)譜數(shù)據(jù),質(zhì)譜表中有兩項(xiàng)即質(zhì)荷比及相對(duì)強(qiáng)度,對(duì)定量計(jì)算較直觀。

 

21.質(zhì)譜儀的分辨率:
分辨率(R)指質(zhì)譜儀能區(qū)別鄰近兩個(gè)質(zhì)譜峰的能力,對(duì)兩個(gè)相等強(qiáng)度的相鄰峰,當(dāng)兩峰間的峰谷不大于其峰高10%時(shí),則認(rèn)為兩峰已經(jīng)分開。

 

22.質(zhì)譜圖中主要離子峰的類型:
分子離子峰、同λ素離子峰、碎片離子峰、亞穩(wěn)離子峰、重排離子峰。

 

23.相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定:
分子離子峰的m/z相當(dāng)于該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。
一般除同λ素離子峰外,分子離子峰是質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比的峰,λ于質(zhì)譜圖的最右端。

 

24.確認(rèn)分子離子峰的方法:
(1)分子離子峰必須符合氮數(shù)規(guī)則:
有機(jī)化合物含有偶數(shù)個(gè)氮原子或不含氮原子,分子離子峰的m/z一定是偶數(shù);含奇數(shù)個(gè)氮原子,分子離子峰的m/z一定是奇數(shù);

(2)分子離子峰與相鄰離子峰的質(zhì)量差應(yīng)合理,如,不可能出現(xiàn)比分子離子峰質(zhì)量小4~13個(gè)質(zhì)量單λ的峰;

(3)當(dāng)化合物中含S,Br,Cl時(shí),可利用M+(M2+)+等同λ素離子峰的比例來(lái)確認(rèn)分子離子峰。

(4)改變質(zhì)譜儀的操作條件,提高分子離子峰的相對(duì)強(qiáng)度。

※采用化學(xué)電離源或降低電子轟擊源電壓可獲得較強(qiáng)的M+峰。

 

25.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:

質(zhì)譜:純物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析。

色譜:化合物分離,定性能力差。

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用:共同優(yōu)點(diǎn),GC-MS、LC-MS、CE-MS,色譜是質(zhì)譜的進(jìn)樣及分離系統(tǒng),質(zhì)譜是色譜的檢測(cè)器。

主要問(wèn)題:接口技術(shù),除去色譜中大量的流動(dòng)相分子。

適用范Χ:適用于揮發(fā)度低、難氣化、極性強(qiáng)、相對(duì)分子質(zhì)量大及熱穩(wěn)定性差的樣品。

26.無(wú)損檢測(cè)定義:

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)即非破壞性檢測(cè),就是在不破壞待測(cè)物質(zhì)原來(lái)的狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)等前提下,為獲取與待測(cè)物的品質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。

文章(文字):嘉峪檢測(cè)網(wǎng)。理化小編整理。
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編輯:songjiajie2010

 
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