第五章常见色谱分离技术

有机化学中的色谱技术色谱技术是有机化学中一种重要的分离和纯化手段，它通过将混合物中的化合物在固体或液体的固定相和流动相之间进行扩散、吸附或分配，以实现对化合物的分离的方法。

本文将介绍色谱的基本原理、常见的分离技术以及其在有机化学中的应用。

一、色谱的基本原理色谱的基本原理是根据化合物在固态或液态固定相和流动相之间的相互作用力不同而实现分离。

在进行色谱分离时，混合物按照一定方式进入色谱柱中，其中一些成分会与固定相或液相发生相互作用，并因此在柱中停留时间较长；而其他成分则会较快地流动经过柱子。

这样，不同化合物就可以被有效地分离。

二、常见的色谱分离技术1. 气相色谱（GC）气相色谱是利用气体作为流动相的色谱分离技术。

在此技术中，化合物首先通过气相色谱柱中的载气（通常为惰性气体）进行携带，然后在柱中定置的液态或固态固定相上分离。

由于化合物在固定相上的相互作用力不同，它们会以不同的速率通过柱子，从而实现分离。

2. 液相色谱（LC）液相色谱是利用液体作为流动相的色谱分离技术。

这种分离方法最常用的是高效液相色谱（HPLC），其基本原理与气相色谱类似，只是使用的流动相不同。

在液相色谱中，液-固（或液-液）相之间的相互作用力决定了化合物的分离效果。

三、色谱技术在有机化学中的应用色谱技术在有机化学中广泛应用于分离、纯化和鉴定化合物。

以下是一些常见的应用领域：1. 分离和纯化化合物色谱技术可以分离混合物中的各种化合物，并实现纯化。

通过调节色谱条件，如流动相的性质和固定相的种类，可以实现对特定化合物的选择性分离。

这对于有机化学研究中得到纯净的化合物样品非常重要。

2. 鉴定和定量分析色谱联用技术，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS），在有机化学中得到广泛应用。

它们可以通过测定化合物的质量谱图谱和保留时间，帮助鉴定不同化合物。

此外，色谱技术还可以结合其他检测方法，如紫外光谱和荧光检测，进行定量分析。

亲和色谱亲和色谱是专门用于纯化生物大分子的色谱分离技术，它是基于固定相的配基与生物分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的。

亲和色谱的显著特点：具有其他分离技术所不能比拟的高选择性，且色谱过程操作条件温和，能有效地保持生物大分子高级结构的稳定性，活性样品的回收率也比较高。

所以亲和色谱被广泛用于酶、治疗蛋白、抗体、核酸、辅助因子等生物大分子以及细胞、细胞器、病毒等超分子物质的分离与纯化。

特别是对分离含量极少而又不稳定的活性物质最有效，经一步亲和色谱即可提纯几百至几千倍。

亲和色谱的基本过程：把具有特异亲和力的一对分子的任何一方作为配基，在不伤害其生物功能情况下，与不溶性载体结合，使之固定化，装入色谱柱，然后把含有目的物质的混合液作为流动相，在有利于固定相配基和目的物质形成络合物的条件下进入色谱柱。

目的物质被吸附，杂质直接流出。

变换过柱溶液，使配基与其亲和物分离，获纯化的目的产物。

亲和色谱分离中经常采用的生物亲和关系①酶：底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、金属离子；②抗体：抗原、病毒、细胞；③激素、维生素：受体蛋白、载体蛋白；④外源凝集素：多糖、糖蛋白、细胞表面受体蛋白、细胞；⑤核酸：互补碱基链段、组蛋白、核酸聚合酶、核酸结合蛋白；⑥细胞：细胞表面特异蛋白、外源凝集素。

亲和色谱操作中的洗脱方法在亲和色谱洗脱操作中，洗脱方法有两类，即普通洗脱法和专一性洗脱法。

普通洗脱法：与其他色谱分离方法一样，可以通过改变溶剂或缓冲液的类型，改变缓冲液的pH和离子强度，改变洗脱温度，以及添加促溶剂等措施进行洗脱。

专一性洗脱法：是指溶液中的配基、抑制剂或半抗原等物质与亲和层析剂上的配基，同时对生物活性物质产生竞争性的结合，从而达到洗脱的目的。

一般说来，专一性洗脱可以获得很高的分辨能力。

但是，专一性洗脱剂的价格都比较昂贵，所以常与普通洗脱条件配合作用。

离子交换色谱离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。

第五章色谱原理5.1色谱的原理和分类5.1.1色谱色基本原理色谱技术是一种重要的分离和分析技术，其用于物质的分离始于二十世纪初。

1903年，俄国植物学家Tswett向填充碳酸钙的柱中注入植物色素的石油醚冲洗，发现柱中出现数条相互分离的色带，色谱法的命名就是由此发现开始的。

随后色谱技术得到不断发展。

Martin于1952年因创立气－液色谱分离方法而荣获诺贝尔奖。

气相色谱的出现极大地鼓舞了世界各地的科学工作者，激发了人们对分析色谱技术进行放大，使之用于制备目的和工业生产的研究兴趣。

资料表明，在50和60年代，分析和生产规模的气相色谱分离技术的研究十分活跃。

到了70年代，尤其是在美国制糖工业采用酶法转化技术生产高果葡糖浆以后，液相色谱技术就变成了一个热门的研究领域。

色谱在英文中只有一个名词Chromatography），但在中文中却有色谱和层析的名称。

色谱的主要装置如图所示;图色谱的主要装置图色谱实际是色谱分离精度高，设备简单，操作方便，根据各种原理进行分离的色谱法不仅普遍应用于物质成分的定量分析与检测，而且应用于生物物质的制备分离和纯化，成为生物下游加工过程最重要的纯化技术之一。

5.1．2色谱的分类1)流动相与固定相色谱法根据流动相的相状态分气相色谱法、液相色谱法和超临界流体色谱法，而固定相有固体、液体和以固体为载体的液体薄层。

2)固定相的形状根据固定相或色谱装置形状的不同，液相色谱法又分为纸色谱法（Paper chromatography）、薄层色谱法（Thin－layer chromatography）和柱色谱法（Column chromatography）。

纸色谱法和薄层色谱法多用于分析目的，而柱色谱易于放大，适用于分离大量制备分离，是主要的色谱分离手段。

3)分离操作方式色谱法根据分离操作方式的不同可分为间隙色谱和连续色谱两大类。

间隙色谱技术通过合理选择固定相介质和冲洗剂可以得到广泛应用。

但是，在工业应用中更希望采用连续分离操作，尤其是分离过程必须与其他连续单元操作（如连续生化反应器）同时进行时更是如此。

色谱分离技术的研究与应用第一章：绪论色谱分离技术是一种重要的分析和检测方法，广泛应用于化学、生物、医药等领域。

其原理是利用样品中的化学物质在移动相和固定相之间的相互作用力的不同，使其在一定条件下在固定相上被分离。

本文将详细介绍色谱分离技术的研究和应用，并着重讨论其在医药领域的应用现状和未来发展方向。

第二章：色谱分离技术概述色谱分离技术包括气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱、离子色谱等多种分离方法。

其中，气相色谱主要应用于气态和揮发性样品的分离和分析，液相色谱适用于液态或溶解性样品的分离和分析，超临界流体色谱适用于高分子、生物、环境和天然产物等的分离与分析，离子色谱适用于阴、阳离子分离和有机物离子的分离和检测。

这些不同类型的色谱在分离物质的特性、原理和分析特点上各有不同。

第三章：色谱分离技术在医药领域的应用色谱分离技术在医药领域中得到了广泛的应用。

其中，液相色谱在药物分析、研究和质量控制方面应用最广泛。

利用液相色谱技术，可对药物的含量、杂质及某些药代动力学参数进行分析。

同时，液相色谱技术还可用于对传统药用资源中含有的多种化合物的化学成分进行深入分析和研究。

液相色谱技术在植物药物中的应用已成为当前植物药学研究的主要方法之一。

第四章：色谱分离技术在生物领域的应用色谱分离技术在生物领域中的应用越来越广泛，包括对多肽、多糖、蛋白质和核酸的分离和分析。

其中，高效液相色谱在生物大分子的纯化和鉴定中有着非常显著的优势。

同时，气相色谱-质谱联用技术在精确鉴定各种不同的小分子有机物和生物大分子结构中的小分子有机物残留方面也有着非常重要的应用。

第五章：色谱分离技术在环境领域的应用色谱分离技术在环境领域中也有非常广泛的应用。

其中，超临界流体色谱技术在环境样品的功效评价中已经被应用。

同时，离子色谱技术在环境中对含有异硫氰酸盐、硝酸盐、氯化物等阴离子物质样品的分析和检测有着非常显著的优势。

第六章：未来发展趋势随着对样品中化合物性质分析的需求越来越高，色谱分离技术也在不断创新和发展。

色谱分离技术色谱分离技术是一种非常有用的分离技术，它可以用来分离和测定各种化学物质和生物物质的构成成分。

这种技术的应用非常广泛，在分析科学、医药、食品和环境科学等多个领域都有重要的应用价值。

色谱是一种将一种物质分离成一个或几个组份的分离技术。

它是一种以溶剂混合物为分析对象的分离技术，分析动力学模型中，将一个复杂混合物分开成单一成分，或者将从同一样品收集到的多个成份分离开来，以便进行更详细的分析。

一般来说，色谱技术分为液相色谱、气相色谱和固相色谱三大类。

液相色谱（LC）是一种将混合物分离成单个部分的分离技术，它的分离原理是将混合物在某一特定流动相系统中进行分离，使混合化合物进入不同的体积比空间，从而实现分离。

一般情况下，使用液相色谱来分离复合物，并在高效液相色谱系统中加以鉴定。

它主要应用于复杂混合物的分离和分析，以得到单价结构或复杂组成物质。

气相色谱技术（GC）是一种利用混合物中不同物质之间比较大的分子质量来分离分析它们的技术。

分析时，气相混合物的各组分被溶解在柱的吸附剂中，在充满气体的情况下，根据其分子质量的大小，其分子在柱内移动的速度也不同，从而实现分离。

一般而言，气相色谱技术是极具灵敏性的，而且可以在较短的时间内获得较高的精度，因此，它在可控性和灵敏性等方面都明显优于其它技术。

最后是固相色谱技术（SPE），它也是一种分离技术，该技术主要用于纯化复杂混合物，它的操作步骤是将混合化合物放置在一种特殊的吸附剂上，利用温度的变化和物理因素，从而使其分离出单一的化合物。

与液相和气相色谱相比，固相色谱技术具有较高的纯度和较低的成本，而且该技术可以用于分离、测定、调节和表征诸如碳水化合物、蛋白质、核酸、有机酸和其他有机物等复杂物质。

色谱分离技术是当今分析科学领域中一种重要的技术，其应用非常广泛，可用于各种化学和生物物质的分离和测定。

液相、气相和固相色谱技术在很多领域都发挥了重要作用，为医药、食品、环境等领域的研究提供了强大的技术支持。

常见色谱分离法的类型和基本原理
常见的色谱分离法包括气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、超高效液相色谱（UHPLC）和离子交换色谱（IC）等。

1. 气相色谱（GC）：该方法将待分离的混合物溶解在气相载气中，然后通过柱中的固态填充物，利用物质在固相填充物和气相载气之间的分配不平衡来进行分离。

分离是根据样品中化合物在固相填充物上的相对亲/疏水性的不同实现的。

2. 液相色谱（LC）：该方法将待分离的混合物通过溶解在液相中，然后通过液相柱中的固相填充物进行分离。

液相色谱可以根据不同的机理分为几种类型，包括反相色谱、离子交换色谱、凝胶过滤色谱等。

3. 超高效液相色谱（UHPLC）：UHPLC是液相色谱的一种变种，使用更细小的颗粒填充物和较高的操作压力，以提供更高分辨率和更快的分离速度。

4. 离子交换色谱（IC）：IC主要用于分离和分析带有正负离子的化合物。

通过固相柱中的离子交换剂，将待分离的样品中的离子与固相交换剂之间的电荷相互作用进行分离。

这些色谱分离法的基本原理都是根据待分离样品中组分之间在不同相（固相和液相、气相和液相）中的分配行为或相互作用来进行分离。

第五章液相色谱-质谱分析技术理论与应用第一节液相色谱—串联质谱分析技术的原理一、质谱法质谱法(Mass Spectrometry，MS)，即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。

质谱法测量的对象是必须是带电离子。

质谱法的特点：质谱不属波谱范围；谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量的改变无关；谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的谱，谱图与分子结构有关；质谱法进样量少，灵敏度高，分析速度快；谱是唯一可以给出分子量，确定分子式的方法，而分子式的确定对化合物的结构鉴定是至关重要的。

利用质谱仪可进行同位素分析，化合物分析，气体成分分析以及金属和非金属固体样品的超纯痕量分析。

在有机混合物的分析研究中证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，其中有机化合物质谱分析在质谱学中占最大的比重，全世界几乎有3/4仪器从事有机分析，现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子的分析，而且可以直接分析糖，核酸，蛋白质等生物大分子，在生物化学和生物医学上的研究成为当前的热点，生物质谱学的时代已经到来，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。

1、质谱法用于结构分析的流程质谱法是有机分子通过电子轰击，得到分子离子和碎片离子，通过分离、收集和记录得到样品的结构信息。

由分子结构与裂解方式的经验规律，根据分子离子和各种碎片离子的质荷比及其相对丰度，就可以进行结构分析。

具体流程如下：有机分子通过电子轰击，试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。

与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。