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抖化学 / 2022-10-03

   皇城国际官方网站分析HPLC的目标,是使用很少的样品以最大的分辨率完成 高速度的分离,而制备规模的HPLC的目标就极其不同。此刻,速 度并 不重要,所要求的是以最好的分辨率在单位时间内处理最大 的样品量。需要考虑的主要效应是柱的过负荷问题。粗略地讲,当 品负荷约为每立方厘米填充物有1毫克溶质时,超载开始对分 辨有重要的影响[1]。因此,大的制备容量要求使用大体积的柱 子。 例如1升的柱子应能分离1克物质而不丧失分辨率。在能够 容许的严重超载情况下,还可以用更大的样品量。

  在制备规模的LC中,显然应该利用无限直径效应。因为柱 子必须有大的体积,所以要使用口径比较宽的管子,这样,极高 的压 力就可能有危险。限制压力在例如5兆牛顿/米²(50大气 压)可能比较适当。为了避免从非常短粗的柱收集流出谱带的问 题,可采用 长度对直径的比率如20或更大些的柱。在这样的条件 下,一根250毫升的柱可以是口径25毫米和长500毫米,而1000毫 升的柱则可 以是口径40毫米,长800毫米。
  还需要决定用多大的颗粒直径,能够产生合理的速度和效 串。表2-4表明,用5兆牛顿/米²(50大气压)压力降和20微米 颗粒,就 可能期望从650毫米的柱,洗脱时间略少于20分钟,对 于k'=4的溶质得到5000左右的塔板数。这时洗脱液速度约为3 毫米/秒,体积 流速为每小时4升(25毫米柱),或每小时10升 (40毫米柱)。
  在制备HPLC中,样品置于柱上的方式是最重要的。溶液尽 可能地稀,但总体积不大于用来洗脱所要的峰的(洗脱液)体积 的四分 之一。这样,峰的展宽不会比使用很小样品所得到的流出 峰大10%。如果注入小量的浓溶液,局部超载可能很严重,结果
引起分辨 率的丧失。
在25%注射体积规则的基础上,对于5000塔板的柱,可注射 的样品体积(k'=4时)对于两根柱(25和40毫米柱)分别为15 和150毫升 。几乎没有超载的样品量将各自为0.25克和1克,相应 的初始溶质浓度低于2%。
注1 高斯误差曲线
   高斯误差曲线的一般形式
                       y=yoexp(-㏄²/2σ²)
如图2-12所示,σ称为标准偏差,就是在y=y o/∠e也既曲线拐点处的半峰宽度。峰的基底宽度以ω表示,由 得,等于4倍标准偏差: ω=4σ 限定ω的切线相交于高度y=2yo/∠e处,并包围一个面积 4σyo/∠e =2.422yoσ 高斯峰的面积是 A=∠2π(yoσ)=2.508σyo
这一面积比三角形的面积大3.2%。
半峰高的宽度是
                          ω½=(81n2)
                          ½σ=∠5.54σ=2.35σ

图2-12高斯误差曲线的主要特征
注2 保留值参数
色谱中保留值的基本关系式
         谱带速度
R-----------------------
        洗脱液速度

                          流动相中的溶质量qm
=----------------------------------------------------------------------
             流动相中的溶质量qm+固定相中溶质量qs

       9m                     1                1
=---------------=--------------------=---------
   9m+qs             1+qs/qm          1+k’

R与纸色谱和薄层色谱中的Rι,值具有同样意义。k' 称作柱的容 量比。在表现很好的色谱中,柱有效地在平衡状态运行,因此
K'=qs(eq)/qm(eq)=Cs(bq),Vs/Cm(eq)Vm
   = K(Vs/Vm)
式中Cs(eg),Cm(bq)是固定相和流动相中的平衡浓度,而Vs,Vm 是固定相和流动相的体积; K是溶质在两相间的平衡分配比(有 时以 D表示)。k由下列方程与热力学参数相联系
⊿G=G0s-Gom=RTInK
     =-RTInk'+RTIn(Vs/Vm)
⊿H=Hs-Hm=RT²dlnK/dT=RT²dInk'/dT
这样,从流动相到固定相的转移热(以及转移熵)可由通过在一 个温度范围内测量K和K'而直接求得。
如第一个方程中表明的,R和K'有简单的关系:
   R=1/(1+k')以及k'=(1-R)/R
如果两个溶质的R和k'值是R1和R2,以及K'1和K'2,假定溶剂 移动了一段距离Z,则谱带的移动距离及其分离由下式给出
  ⊿z=z₂-Z₁=(R₂-R₁)zo
﹣z=1/2(z₁+z₂)=1/2(R₁+R₂)zo
因此
        R=½(R₁+R₂)
另一方面,采用k'的表示法
                      1               1
⊿z=z₂-z₁={-----------=------------}z0
                    1+k'₂ 1+k'₁
            k'₁-k'₂
=--------------------------z0
       (1+k'₁)(1+k'₂)

              ⊿k'
= -----------------------z0
      (1+k'₁)(1+k'₂)

                             1               1           z
z=½(z₁﹢z₂)={------------=-------------}-------
                           1+k'₂ 1+k'₁       z0

         2+k'₁+k'₂                     (1+k')z0
=-------------------------Z0=---------------------
      (1+k'₁)(1+k'₂)               (1+k'₁)(1+k'₂)


因此    ⊿z           ⊿k'
        ----------=----------
            z             1+k'

注3分配等温线及k'值
  考虑一个吸附体系,其吸附等温线是每克吸附溶质对流体相 (在色谱中为流动相)中溶质浓度作图。图2-13是一个典型的例 子, 其中ms=吸附剂(即固定相)的量。为了转换成色谱表示 方式,注意弦的梯度是
              9s/ms.         qsVm
梯度=---------------=---------------=k'(Vm/ms)
                 Cm 9mms
这样k'=qs/qm的值与弦的梯度成比例,并是Cm的函数,只 要吸附等温线是非线性的。对于一个典型的等温线,在低吸附量 时,Cm 增加时k'就降低,低浓度比高浓度的溶质更强烈地保留。 色讲中的这个效应是产生拖尾峰,如图2 -3(a)所示,高浓度的
峰最大值 先出来,后面有一个到低浓度的尾巴。

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