二)液相色谱方法建立和优化

戴安中国HPLC用户培训2009年戴安中国有限公司液相色谱的应用以及方法开发戴安中国有限公司4一.HPLC的广泛应用据2004年统计，世界上化合物总数多达4700多万种在全部有机化合物中仅有20％左右的样品适用于GC分析而HPLC可对80％左右的有机化合物进行分离和分析5HPLC的广泛应用HPLC特别适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物以及生物活性物质的分离和分析并且可以做制备在医药、食品、农业、生命科学、化工、环保等领域都有着广泛的应用潜力。6HPLC的应用领域在食品研究中的分析应用食品中的天然成分类脂化合物、甘油三酸酯、胆固醇碳水化合物脂肪酸和有机酸蛋白、肽、氨基酸食品添加剂酸味剂、甜味剂、香精、乳化剂抗氧化剂、防腐剂颜料和染料（色素〕维生素污染物霉菌（黄曲霉毒素〕农药残留和兽药残留多环芳烃（PAHS〕和亚硝酸7HPLC的应用领域在医药研究中分析应用药物分析有USP、BP、CP等标准常用药物研究中的应用：解热镇痛药、镇静药、安定药、心血管药、磺胺类消炎药等。甾体药物研究中的应用：肾上腺皮质激素、雄性激素、雌性激素和孕激素等。抗菌素类药物研究中的应用：青霉素、头孢菌素、庆大毒素、四环素、氯霉素、诺氟沙星等。中草药研究中的应用：生物碱、甙类(皂甙、强心甙、黄酮甙等)、萜类手性药物研究中的应用：光学异构体的拆分(如解毒剂D-青霉胺毒性小，L-异构体毒性很强)医疗药物的检测、新药研究、药物代谢、药代动力学研究。在兽药研究中分析应用8HPLC的应用领域在生物化学和生物工程中的应用氨基酸、多肽合成和蛋白质的分析研究核碱、核苷、核苷酸和核酸的分析研究生物胺的分析研究（儿茶酚胺类)在精细化工分析中的应用醇、醛和酮、醚的分离分析酸和酯的分离分析表面活性剂的分析聚合物的分析研究药物、农药、染料、炸药等工业产品9HPLC的应用领域化妆品行业要控制和分析：防腐剂、防晒剂、性激素以及维生素等；在公安、刑警破案工作需要投毒药物、毒品分析等在环境污染分析中的应用废气、废水、废渣中多环芳烃、多氯联苯、农药残留、酚类、胺类和二恶瑛的检测在无机离子分析中应用–饮用水、酸雨、土壤中阴离子和阳离子分析10二.方法开发的过程Adaptedfrom:Snyder,L.R.;Kirkland,J.J.;Glajch,J.L;PracticalHPLCMethodDevelopment2ndEd.,Wiley-Interscience,NewYork,1997,p.21.得到样品信息，确定分离目标2.确定特定HPLC过程、样品预处理等的需求3.选择合适的检测器4.选择HPLC方法；初步分离；建立最佳分离条件5.优化分离条件6.检查特定过程的问题及需要7.定量校正8.日常使用的确认11第一步干什么?想办法得到各种信息向同行了解是否做过此类样品，或有否类似样品的分析方法查文献和方法，如CA,AA,AOAC,EPA---仪器制造商的文献，如Dionex,Waters对色谱柱有足够的了解掌握分离机理，自己开发方法充分了解您自己的样品12分析时要了解哪方面的情况？灵敏度的要求有多高?样品的本底是否很复杂?有多少组份要分析?对分析的精确度、准确度等有多高要求?是否因是日常检验，而要求方法容易使用?13分离(制备)时要了解哪方面的情况？要分离（即制备）的样品量有多大?要分离的组份在样品中的含量很高?还是微量?是否需要保持生物活性?对分离产物纯度的要求有多高?纯度或活性的鉴定如何完成?14使用文献方法注意点色谱柱填料的种类、品牌是否相同?注意文献方法的流动相是否损害色谱柱?如色谱填料品牌不同，需要调整流动相注意色谱柱的规格：内径、柱长需要调整流速、进样量注意梯度条件了解系统的滞后体积（梯度）15一个完整的方法包括流动相类型色谱柱及柱温流速检测器进样量运行程序梯度方法等度方法16液相色谱实验所需的基本参数液相色谱实验所需的基本参数•流动相：种类及配比，等度或梯度•固定相：色谱柱类型及内径、长短•流动相输送系统参数：流速•检测器参数：紫外检测波长，灵敏度等•温度控制•进样量以上参数即构成一个具体的HPLC方法，亦称色谱条件17一个完整的方法举例色谱柱AcclaimPAC16，120A，4.6*150mm*5μm(S/N00148)at30ºC流动相A25mMKH2PO4，pH3.5(用5%H3PO4调节)流动相BACN流速1.0mL/min检测波长210nm进样量5μL梯Time(min)015.017.017.5B%02060181）选择HPLC检测器没有任何一种单独的检测器可以适应所有的液相色谱分离！HPLC检测器可以分为：溶质性质检测器（选择型）对溶质的物理或化学性质响应，一般不反应流动相的变化（选择型）整体性质检测器（通用型）不管是否有溶质，对流动相任何物理性质的变化作出响应（通用型）19选择液相色谱的检测器通用检测器RIELSDMS灵敏度ugngpg线性范围104否103流速敏感是否是温度敏感是否否破坏性否是是选择性检测器ABSFLECCondMS灵敏度ngpgfgpgpg线性范围105103106105103流速敏感否否是是是温度敏感否否是是是破坏性否否是否是20理想的HPLC检测器高灵敏度；可忽略基线噪音宽的线性范围对压力、温度及流速等变化不敏感长时间操作的稳定性低死体积非破坏性选择性21灵敏度：信噪比灵敏度是信号与噪音的比值；即峰高与基线噪音的比值（S/N）检测限（LOD）：S/N=3定量限（LOQ）：S/N=10好的信噪比有利于：更好的色谱峰确认更好的定量更好地完成色谱峰纯度/均一性6:1NS22选择液相色谱的检测器要考虑的因素：你要分离的化合物/样品的化学特性化学结构、分子量及紫外光谱等等流动相的影响（溶剂、缓冲盐改性剂等）梯度还是等度灵敏度需求是否有双检测的需求23吸光度（UV/Vis）检测原理原理：基于被分析组分对特定波长紫外光的选择性吸收定量基础：比耳定律，A＝KCL优点：1）对温度和流速不敏感2）可用于梯度洗脱3）灵敏度较高，ng级检测缺点：选择性检测器，仅适用于测定有紫外吸收的物质24吸光度（UV/Vis）检测的应用大多数有机化合物有一定程度的吸光度，可以测定大多数的化合物，是目前实验室中使用最多的检测器--多数公司售出的检测器中75%以上是吸光度检测器（其中50%以上是紫外/可见检测器，25%是PDA）25光电二极管矩阵（PhotoDiodeArray）PhotoDiodeArray简称：PDA或DAD26光电二极管矩阵检测器（PDA）的特点和用途一种三维水平的吸光度检测器--采集三维谱图兼顾紫外检测器及可见分光光度计的信息在收集色谱图的同时，得到光谱图提供许多有用的功能-色谱峰的纯度鉴定，色谱峰的确认-可以发现单波长检测时未测到的峰-任意波长的色谱再处理-光谱信息-光谱库的建立检索和拟合27荧光（Fluorescence）检测原理原理：发荧光的化合物吸收光（UV或VIS）使其分子达到激发态，当其返回到基态时发射光的现象即荧光优点：荧光检测器灵敏度高,pg级检测缺点：不是所有化合物都有荧光，必要时需要衍生28荧光检测器原理29荧光检测器的应用环境中的污染物多环芳烃(PAH)，多酚，氨基甲酸酯等食品、饮料食品中的毒素；例如：黄曲霉毒素染料维生素及衍生氨基酸生物技术及制药氨基甲酸酯类杀虫剂OOOOOOCH3黄曲霉毒素多环芳烃（PAH）OHCH3CH3CH3CH3CH3维生素OOONHCH3CH3CH330示差折光（RefractiveIndex）检测示差折光检测器（RI）是第一个商品化的液相色谱检测器（上世纪六十年代末、七十年代初）通常被认为是一种通用检测器检测溶液中所有被溶解的溶质－非特异性任何光学介质的折光率都被定义为光在该介质中与真空中的速度之比值RS31示差折光（RI）检测的原理原理：连续测定流通池中溶液折射率来测定试样各组分浓度。优点：通用型检测器缺点：1）对温度变化敏感2）不能用于梯度检测3）灵敏度低，ug级检测返回32示差检测器的应用示差折光检测器是通用型检测器,如果选择合适的溶剂，几乎所有的物质都可以检测特别适用于检测没有紫外吸收的化合物,例如糖类,醇类,酯类以及脂肪酸等高分子化合物GPC,GFC分析以及复杂样品纯化362）色谱柱选择色谱柱类型C18、C8、苯基、内嵌极性基团等硅胶、氨基柱、氰基、乙二醇柱等特殊色谱柱：手性色谱柱、凝胶柱、离子交换柱等规格长度、内径、粒径、孔径等品牌、批号Acclaim系列、Zorbax系列、Atlantis系列、国产色谱柱等37Acclaim1205µmC18品牌B品牌A0246810123423412341MinutesColumn:如图所示Eluant:90%MeOHFlowrate:1mL/minTemperature:30ºCPeaks:1.2.3.4.不同品牌C18区别38色谱柱:如色谱图,5-µm规格:150mmx4.6mm流动相:CH3CN/25mmol/L磷酸盐,pH3.3(60/40v/v)温度:30ºC流速:1mL/min进样量:5µL检测:UV,206nm不同类型色谱选择性差异0246810123465123456AcclaimC18AcclaimPA2MinutesAU峰:1.尿嘧啶7.5μg/mL2.嘧啶503.苯酚504.N,N-二甲基苯胺505.甲苯606.4-丁基苯甲酸50393）反相色谱及流动相反相色谱的主要类型，基于分子的极性分离反相色谱的固定相（填料）为非极性，流动相为极性。用得最多，约占60-70%洗脱次序：一般为反相，即极性高的先被洗脱40流动相极性41流动相洗脱强度反相色谱最常用的流动相及其洗脱强度：水甲醇乙腈乙醇丙醇异丙醇四氢呋喃最常用的流动相组成“甲醇-水；乙腈-水”正相色谱最常用的流动相及其洗脱强度：正己烷乙醚乙酸乙酯异丙醇**应用添加剂，成为离子对、离子抑制方法42流动相的选择原则样品易溶，且溶解度尽可能大化学性质稳定，不损坏柱子不妨碍检测器检测，所选波长处无吸收*黏度低，流动性好*无毒或低毒，易于操作易于从其中回收样品易于制成高纯度，即色谱纯废液易处理，不污染环境43常用流动相反相体系有机相：ACN、MeOH等水相：H2O、磷酸缓冲盐(pH2、7、12)、醋酸缓冲盐(pH4.5)、硼酸缓冲盐(pH9、13)、三羟甲基氨基甲烷(Tris，pH8)等改性剂：三氟乙酸(TFA)、三乙胺(TEA)等正相体系正己烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯等乙醇、异丙醇等44缓冲盐的选择缓冲盐类型挥发性：TFA、醋酸盐、甲酸盐、TEA等非挥发性：磷酸盐、硼酸盐等离子强度弱极性化合物分离：0~10mM中、高极性化合物分离：20~30mM离子交换：60~100mMpH值450,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,5010203040500,00,51,01,52,02,53,03,501020304050pH5pH6pH7pH8pH4T=40°C,F=1mL/minACN/20mMPhosphatebuffer/H2O35/35/30v/v/vmAUt[min]45流动相pH对分析的影响NH246MeOHvs.ACN3.003.504.004.505.00-100250600Absorba