图解高效液相色谱技术与应用PDF电子书下载

前言 1

第1章 绪论 1

1．1．1茨维特经典液相色谱实验 2

1．1．2现代高效液相色谱分析系统 3

1．1．3高效液相色谱与经典液相（柱）色谱法的比较 4

1．1．4高效液相色谱与气相色谱的比较 5

1．2．1高效液相色谱按两相分离过程的物理化学原理分类 7

1．2．2高效液相色谱按溶质在色谱柱洗脱的动力学过程分类 10

1．3．1高效液相色谱法的应用范围 11

1．3．2高效液相色谱法使用的局限性 12

第2章 高效液相色谱仪简介 13

2．1．1高效液相色谱仪组成示意图 14

2．1．2流动相的储液罐 15

2．1．3流动相的过滤器 16

2．1．4流动相的减压过滤和抽真空脱气 17

2．1．5流动相的吹氦脱气 18

2．1．6流动相的加热回流脱气 19

2．1．7流动相的超声波脱气 19

2．1．8流动相的在线真空脱气 20

2．2．1高压输液泵的分类 21

2．2．2注射式柱塞恒流泵 22

2．2．3 Perkin-Elmer 200系列高精度注射式柱塞恒流泵 23

2．2．4单柱塞往复式恒流泵 25

2．2．5隔膜式单柱塞往复恒流泵 26

2．2．6往复式柱塞泵中偏心凸轮的设计、柱塞剖面和单向阀结构 27

2．2．7压力传感器的结构 28

2．2．8双柱塞往复式并联泵 29

2．2．9 Waters 1500系列双柱塞往复式并联泵的机械传动机构 30

2．2．10日立L-7100型双柱塞往复式串联泵的机械传动结构 30

2．2．11双柱塞往复式串联泵 31

2．2．12依利特P 230型双柱塞往复式串联泵的机械传动结构和泵头组装结构 32

2．2．13双柱塞往复式并联泵和串联泵的结构比较 33

2．2．14双柱塞各自独立驱动的往复式串联泵 34

2．2．15 Alliance 2690分离单元主柱塞和蓄积柱塞相对运动矢量图 35

2．2．16恒压泵（气动放大泵） 36

2．2．17低压梯度（外梯度） 37

2．2．18 HP 1100四元低压梯度系统 38

2．2．19高压梯度（内梯度） 39

2．2．20 HP 1100二元高压梯度系统 40

2．3．1管道过滤器 40

2．3．2脉动阻尼器 41

2．3．3反压调节阀 42

2．3．4无限直径效应 42

2．3．5停流进样装置 43

2．3．6六通阀进样装置 44

2．3．7 Rheodyne 7125型六通进样阀的结构 45

2．3．8 Rheodyne 7410型和7520型六通进样阀 46

2．3．9 Valco微量注射六通阀 47

2．3．10自动进样器 48

2．4．1色谱柱材料及规格 49

2．4．2保护柱 50

2．4．3色谱柱连接方式 51

2．5．1检测器的分类和响应特性 52

2．5．2检测器的性能指标 53

2．5．3基线的噪声、漂移；检测器的线性范围、灵敏度、敏感度的测量 54

2．5．4固定波长紫外吸收检测器 55

2．5．5可变波长紫外吸收检测器 56

2．5．6紫外吸收检测器的光源特性 57

2．5．7单通道UVD流通池的结构 58

2．5．8光二极管阵列检测器 59

2．5．9折射率检测器 60

2．5．10蒸发光散射检测器的工作原理 61

2．5．11 ELSD直通式漂移管中的撞击器 62

2．5．12 ELSD流动相雾化和蒸发过程 63

2．5．13 ELSD检测过程 64

2．5．14荧光检测器 65

2．5．15 FLD的检测池结构 66

2．5．16电导检测器 67

2．5．17电雾式检测器 68

2．5．18多角度激光光散射检测器 69

2．6．1微处理机 70

2．6．2色谱工作站 71

2．6．3 HPLC仪器简介 72

第3章 固定相 75

3．1．1高效液相色谱常用的固定相 76

3．1．2表征固定相性质的重要参数 77

3．1．3固定相的粒径与标准筛的目数关系 78

3．1．4全多孔、薄壳、非多孔硅胶（或Al2 O3）固定相的外观、形态 79

3．1．5全多孔固定相的内部结构 80

3．2．1液固吸附色谱的基本原理 81

3．2．2液固吸附色谱固定相的分类及溶质的保留特性 82

3．2．3全多孔硅胶表面硅羟基的结构 83

3．2．4硅胶含有的金属杂质及对色谱行为的影响 84

3．2．5硅胶表面结构经热处理后的变化 85

3．2．6流动相水含量对硅胶固定相分离的影响 86

3．2．7非典型、具有特殊孔隙结构的硅胶 87

3．2．8苯乙烯-二乙烯基苯高交联全多孔（非多孔）共聚物［P（S-DVB）］微球 88

3．2．9流通粒子 89

3．2．10聚合物包覆硅胶 90

3．2．11石墨化炭黑的性能 91

3．2．12石墨化炭黑的晶体结构 92

3．2．13液固色谱法常用固定相的物理性质 93

3．3．1液液分配色谱的基本原理 95

3．3．2液液分配色谱使用的固定液 96

3．4．1化学键合固定相的结构 97

3．4．2化学键合固定相的制备 97

3．4．3制备键合固定相进行的化学反应 98

3．4．4化学键合固定相的类型及应用范围 99

3．4．5正相键合相色谱法的分离原理 100

3．4．6反相键合相色谱法的分离原理 101

3．4．7硅胶表面残留硅羟基对化学键合相保留行为的影响 102

3．4．8在正相键合相色谱中的氢键作用力 103

3．4．9在反相键合相色谱中的疏水作用力 104

3．4．10反相键合相色谱中流动相组成对分离选择性的调节 105

3．4．11键合相的型号对色谱分离重现性的影响 106

3．4．12新型单齿空间保护键合固定相 107

3．4．13新型单齿水平聚合键合固定相 108

3．4．14新型单齿高密度键合固定相 109

3．4．15新型单齿立体保护键合固定相 109

3．4．16新型单齿静电屏蔽键合固定相 110

3．4．17新型双齿键合固定相 111

3．4．18新型双齿多层键合固定相 111

3．4．19新型多齿网络状多层键合固定相 112

3．4．20新型高效键合固定相简介 113

3．4．21评价反相固定相特性的Tanaka参数 115

3．4．22用Tanaka参数评价常用反相色谱柱 116

3．4．23评价反相固定相特性的平面六轴极坐标图示 117

3．5．1整体色谱柱 118

3．5．2聚合物凝胶整体柱 119

3．5．3交互传导介质整体柱 120

3．5．4硅胶凝胶整体柱 121

3．5．5硅胶凝胶整体柱与硅胶微粒填充柱的渗透性能比较 122

3．5．6整体柱与微粒填充柱、开管柱的柱性能比较 123

3．6．1反相离子对色谱法基本原理 124

3．6．2反相离子对色谱法的固定相和流动相 125

3．6．3反相离子对色谱法分离强极性有机酸 126

3．6．4正相离子对色谱法的固定相和流动相 127

3．6．5离子对色谱法中，流动相的pH对分离选择性的影响 128

3．6．6正相离子对色谱法分离生物胺 129

3．6．7在离子对色谱法中，离子对试剂的性质和浓度的影响 130

第4章 流动相 131

4．1．1在高效液相色谱分析中，对作为流动相溶剂的要求 132

4．1．2高效液相色谱法中选择流动相的一般方法 133

4．1．3在高效液相色谱分析中，表征溶剂特性的重要参数 134

4．1．4溶剂强度参数ε0 135

4．1．5溶解度参数δ 138

4．1．6极性参数P′ 139

4．1．7黏度η 141

4．1．8二元混合溶剂流动相的表面张力γ和介电常数e 142

4．1．9作为高效液相色谱法流动相的溶剂性质 143

4．2．1溶剂的选择性分组 145

4．2．2多元混合溶剂的多重选择性 146

4．2．3在正相色谱中流动相的选择 150

4．2．4在反相色谱中流动相的选择 151

4．2．5反相色谱中具有等强度洗脱能力的二元混合溶剂的对应组成 152

4．2．6流动相的极性与溶质的容量因子的关联 153

4．3．1通过调节流动相的极性来改善色谱分离的选择性 154

4．3．2反相色谱中，改变多元混合溶剂中强洗脱溶剂组成对分离选择性的影响 155

4．3．3通过向流动相中加入改性剂来改善色谱分离的选择性 156

4．3．4溶质的保留值随流动相溶剂极性变化的一般规律 157

4．4．1绿色流动相——超热水 158

4．4．2超热水流动相的获取方法 159

4．4．3超热水作流动相，以UVD作检测器的高效液相色谱仪 160

4．4．4超热水作流动相，以FID作检测器的高效液相色谱仪 161

4．4．5以超热重水（D2 O）作流动相的高效液相色谱仪，并同时构成HPLC-NMR-MS联用体系 162

第5章 梯度洗脱 163

5．1．1等度洗脱和梯度洗脱 164

5．1．2梯度洗脱的基本原理 166

5．1．3梯度洗脱中平均容量因子？和梯度洗脱时间tG的计算 167

5．2．1影响梯度洗脱的各种因素：梯度洗脱时间（tG）对分离的影响 168

5．2．2梯度陡度对保留值的影响 169

5．2．3强洗脱溶剂组分B浓度变化范围的影响 171

5．2．4柱温变化对保留值的影响 173

5．2．5梯度洗脱程序曲线形状的影响 174

5．3．1梯度洗脱的实验条件：空白梯度 175

5．3．2色谱柱中流动相的平衡 176

5．3．3线性梯度洗脱的滞后现象 177

5．4．1梯度洗脱的图示方法：二元溶剂梯度洗脱 178

5．4．2三元溶剂梯度洗脱 179

5．4．3四元溶剂梯度洗脱 181

第6章 体积排阻色谱法 184

6．1．1体积排阻色谱法原理 185

6．1．2样品分子的分布系数和凝胶的渗透极限、排阻极限 186

6．1．3体积排阻色谱法的特点 187

6．2．1体积排阻色谱法固定相的分类 188

6．2．2软质凝胶：葡聚糖 189

6．2．3半刚性凝胶 190

6．2．4刚性凝胶 191

6．2．5新型体积排阻固定相 194

6．2．6凝胶固定相的特性参数 196

6．2．7凝胶色谱柱的制备 197

6．2．8体积排阻色谱图的特点 198

6．3．1体积排阻色谱法中对流动相的要求 199

6．3．2凝胶渗透色谱使用的流动相 200

6．3．3一些聚合物样品的折射率 201

6．3．4凝胶过滤色谱使用的流动相 202

6．4．1聚合物的平均相对分子质量 203

6．4．2聚合物的相对分子质量分布 204

6．4．3典型的凝胶渗透色谱图 205

6．4．4凝胶渗透色谱柱标定曲线的制作 206

6．4．5通用的校正方法——普适校正法 207

6．4．6常见聚合物-溶剂体系中，Mark-Houwink方程中的K和α值 209

第7章 离子（交换）色谱法 211

7．1．1离子交换色谱分离原理 212

7．1．2离子交换色谱的选择性系数和容量因子 213

7．2．1苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为基体的阳、阴离子交换树脂的制备 214

7．2．2常用离子交换树脂的性质 215

7．2．3离子交换树脂的结构形态 216

7．3．1抑制器的工作原理 217

7．3．2树脂填充抑制器 218

7．3．3管状空心纤维抑制器 220

7．3．4平板微膜抑制器 221

7．3．5自动再生连续工作的抑制器 223

7．4．1离子（交换）色谱的流动相组成 224

7．4．2在线淋洗液发生器 225

7．5．1直流安培检测器 226

7．5．2脉冲安培检测器 229

7．5．3积分安培检测器 230

7．6．1用在线淋洗液发生器分析多种阴离子混合物 231

7．6．2体液中儿茶酚胺的测定 232

7．6．3基于脉冲安培检测的糖类分析方法 233

7．6．4基于积分安培检测的氨基酸分析方法 234

第8章 亲和色谱法 235

8．1．1亲和色谱法的分离原理：锁匙结构络合物的生成 236

8．1．2亲和色谱法的分类 238

8．2．1亲和色谱法固定相对基体材料的要求及基体材料的分类 239

8．2．2葡聚糖 240

8．2．3琼脂糖 242

8．2．4聚丙烯酰胺及其衍生物 244

8．2．5甲基丙烯酸酯共聚物凝胶 247

8．2．6脲醛树脂 248

8．2．7多糖聚合物基体的活化 249

8．2．8合成高聚物基体的活化 250

8．2．9无机载体材料的活化 251

8．3．1间隔臂在亲和固定相中的作用 252

8．3．2间隔臂长度的选择 253

8．3．3疏水性间隔臂 254

8．3．4亲水性间隔臂 255

8．4．1亲和色谱的配位体分类 256

8．4．2生物特效配位体 257

8．4．3染料配位体 258

8．4．4定位金属离子配位体 259

8．4．5包合配合物配位体 260

8．5．1亲和色谱流动相的组成 261

8．5．2非选择性洗脱法（一）：改变流动相的pH 262

8．5．3非选择性洗脱法（二）：改变流动相的离子强度 263

8．5．4非选择性洗脱法（三）：改变流动性的极性 264

8．5．5非选择性洗脱法（四）：加入离液序列试剂 265

8．5．6特效性洗脱法 266

8．5．7特殊洗脱方法 267

第9章 高效液相色谱法的基本理论 268

9．1．1色谱分离过程的基本关系式（一）：溶质的保留值 269

9．1．2色谱分离过程的基本关系式（二）：色谱柱的柱效 270

9．1．3色谱分离过程的基本关系式（三）：相邻组分的分离度 271

9．2．1表征液相色谱柱填充性能的重要参数（一）：总孔率 272

9．2．2表征液相色谱柱填充性能的重要参数（二）：柱压力降 273

9．2．3表征液相色谱柱填充性能的重要参数（三）：柱渗透率 274

9．3．1高效液相色谱的速率理论：液体和气体流动相性质的差别 275

9．3．2影响溶质在液相色谱柱中运行的各种因素 276

9．3．3引起溶质色谱峰形扩展的因素（一）：涡流扩散项 277

9．3．4引起溶质色谱峰形扩展的因素（二）：分子扩散项 278

9．3．5引起溶质色谱峰形扩展的因素（三）：固定相的传质阻力项 279

9．3．6引起溶质色谱峰形扩展的因素（四）：移动流动相的传质阻力项 280

9．3．7引起溶质色谱峰形扩展的因素（五）：滞留流动相的传质阻力项 281

9．3．8速率理论：范第姆特方程式的表达及图示 282

9．3．9高效液相色谱和气相色谱范第姆特曲线的比较 283

9．4．1描述色谱柱性能的折合参数 284

9．4．2诺克斯方程式 285

9．4．3使用不同粒度固定相色谱柱的h-v曲线的比较 286

9．5．1色谱柱的三个重要操作参数 287

9．5．2实用柱操作参数的优化 288

9．5．3保持色谱柱柱效不变前提下，色谱分析参数的相关性 289

9．5．4色谱柱操作参数优化的图示法 290

9．5．5在不同黏度流动相中，色谱柱操作参数的优化图示法 292

9．6．1 HPLC中的“无限直径”效应 294

9．6．2 HPLC的柱外效应 295

9．7．1超高效液相色谱技术 296

9．7．2超高效液相色谱的理论基础 297

9．7．3 ACQUITY UPLCTMC18色谱柱 298

9．7．4超高效液相色谱的输液系统 300

9．7．5超高效液相色谱的高速检测器 302

9．7．6低扩散、低交叉污染的自动进样器 303

9．7．7超高效液相色谱的应用 305

9．7．8 UPLC中使用亚2 μm反相固定相的色谱分离特性 307

9．7．9 UPLC与HPLC的比较和超高效液相色谱仪的研制现状 308

第10章 建立高效液相色谱分析方法的一般步骤和实验技术 310

10．1．1建立HPLC分析方法的一般步骤 311

10．1．2分离模式选择的依据（一）：样品的溶解度 312

10．1．3分离模式选择的依据（二）：样品的相对分子质量范围 313

10．1．4分离模式选择的依据（三）：样品的分子结构和分析特性 314

10．1．5根据样品的溶解性质来选择HPLC分离方法 319

10．1．6根据样品的相对分子质量来选择HPLC分离方法 320

10．2．1分离操作条件的选择：容量因子k′和死时间tM的测量 322

10．2．2色谱柱操作参数的选择 323

10．2．3样品组分保留值和容量因子的选择 324

10．2．4相邻组分的选择性系数和分离度的选择 325

10．3．1 HPLC的实验技术（一）：溶剂的纯化技术 327

10．3．2 HPLC的实验技术（二）：HPLC色谱柱的装填方法：干法填充和湿法填充 328

10．3．3 HPLC的实验技术（三）：梯度洗脱技术 333

10．3．4 HPLC的实验技术（四）：色谱柱前和柱后的衍生化技术 334

第11章 高效液相色谱法的分析应用 335

11．1．1在生物化学和生物工程中的应用 336

11．1．2氨基酸分析中使用的柱前衍生化试剂及高效液相色谱分析 337

11．1．3氨基酸和小肽的液相色谱分离 342

11．1．4蛋白质的高效液相色谱分离 345

11．1．5核碱和核苷的紫外吸收曲线及高效液相色谱分析 351

11．1．6核碱、核苷和核苷酸组成的对应关系与它们的高效液相色谱分析 354

11．1．7寡聚核苷酸、核酸及其碎片与它们的高效液相色谱分析 360

11．1．8生物碱的高效液相色谱分析 365

11．2．1在医药研究中的应用 367

11．2．2解热镇痛药APC的成分分析 368

11．2．3镇静药巴比妥类药物分析 369

11．2．4安定药物的成分分析 370

11．2．5心血管药物的分析 371

11．2．6磺胺类消炎药的成分分析 372

11．2．7甾类药物的分析 373

11．2．8肾上腺皮质激素的分析 374

11．2．9抗生素分析 375

11．2．10头孢菌素混合物的分析 376

11．2．11硫酸庆大霉素有效成分分析 377

11．2．12四环素的分离 378

11．2．13生物碱类药物分析 379

11．2．14麻醉药物的分析 380

11．2．15手性药物心得安对映体的分离 381

11．2．16中药人参中有效成分分析 382

11．2．17中药银杏提取液中有效成分分析 383

11．3．1在食品分析中的应用 384

11．3．2单糖在胺基键合相上的分离 385

11．3．3有机酸及酸味剂的分离 388

11．3．4水溶性维生素的分析 391

11．3．5油溶性维生素的分析 393

11．3．6食品中防腐剂的分析 396

11．3．7食品中抗氧化剂的分析 399

11．3．8软饮料中糖精和甜味素的分析 402

11．3．9食用香料的分析 404

11．3．10在反相键合相上，人工合成色素的分析 406

11．3．11在多孔石墨碳反相柱，用ELSD分析矿泉水中痕量无机离子 411

11．3．12食品污染物的分析 412

11．4．1在环境污染分析中的应用 415

11．4．2多环芳烃的紫外吸收波长和荧光的激发和发射波长以及它们的高效液相色谱分析 415

11．4．3在硅胶正相吸附色谱柱上多氯联苯的分离 419

11．4．4在正相分配色谱柱上有机氯农药的分离 421

11．4．5在反相键合相上有机磷农药的分离 422

11．4．6在反相键合相上氨基甲酸酯类农药的分离 423

11．4．7在反相键合相上苯酚及其衍生物的分离 424

11．4．8在反相键合相上脂肪胺的分离 425

11．5．1在精细化工分析中的应用 427

11．5．2在正相分配固定相上芳基取代醇和多元醇的分析 427

11．5．3在反相键合相上芳香醇、醛、酮的分析 428

11．5．4在硅胶正相吸附色谱柱上肉豆蒄醚和芳香醚的分析 429

11．5．5在非极性色谱柱上脂肪酸的分析 430

11．5．6在反相键合相上芳香酸酯的分析 431

11．5．7在键合固定相上表面活性剂的分析 433

11．5．8用凝胶渗透色谱柱分析聚合物标样 436

11．5．9用高效阴离子交换柱（HPAE）和脉冲安培检测器（PAD）分析天然产物聚合物 437

参考文献 440

参考书目 444

附录一 高效液相色谱仪的故障排除与维护 445

附录二 色谱柱的平衡、保护与清洗、再生技术 452

附录三 高效液相色谱的固定相 458