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从混沌中提取精华:制备纯化的影响因素

更新时间:2023-05-08 点击次数:738

制备液相是一种广泛应用于各种领域的高精度分离技术,它可以对混合物进行有效的分离、收集和纯化。本文将重点介绍分离纯化的影响因素,从混沌中提取精华,为分离纯化实验提供更加精确和可靠的支持


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制备液相色谱研究要点


要使混合物得到分离,为了判断待分离物质在色谱过程中的分离情况,常用分离度作为色谱柱的总分离效能指标。分离度又常称为分辨率,用R表示,定义为相邻两色谱峰保留时间之差的2倍与色谱峰峰宽之和的比值。

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计算公式:

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对待分离物的分离度还可以表示成如下的关系式:

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式中a分离因子N是塔板数代表柱效;k是容量因子,可以反映出流出峰的出峰时间,又常被称为保留因子。R值越大,两个峰就分的越开。

分离因子:表示相邻峰之间的分离程度,即一对相邻峰的保留时间比值。分离因子越大,表示两个峰之间的分离效果越好,相反,分离因子越小,表示两个峰之间的分离效果越差。

柱效:指柱本身的分离能力,柱效越高,说明色谱柱能够有效地将两个或多个组分分离开。例如,在短柱上可能无法分离的化合物,在长柱上可能可以得到很好的分离。因此,柱效对色谱分离效果的影响非常显著。

容量因子:是化合物在选择性固定相(如色谱柱)与流动相之间分配的程度,即一对组分的相对保留时间。容量因子的大小决定了物质在柱中存留的时间和分离程度。容量因子越大,分离效果越好,使差异更大的物质能更好地分离。容量因子的大小还受到流动相极性、温度、pH值等因素的影响。因此,分离因子柱效容量因子这三个因素对色谱分离效果的影响都非常显著,它们共同影响色谱分离的准确性和灵敏度。

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接下来我们尝试调节这三个因素,来达到最佳的色谱分离效果。

 分离因子a

如何提高分离因子呢?在确保样品性质不变的情况下,主要有以下两个方面需要考虑:

01 固定相的选择

通常情况下,固定相材料应该与样品成分相互作用,以实现有效的分离。对于一般的疏水性样品我们可以选择反相色谱固定相,亲水性样品可以选择正相色谱固定相,生物大分子可选离子交换色谱固定相,碳水化合物可用疏水作用色谱固定相,无机离子最好使用离子色谱固定相,合成聚合物最好采用凝胶色谱固定相。

02 流动相的选择

流动相的选择首先根据固定相的类型进行选择,在正相色谱中,通常正己烷与异丙醇的混合物是最基本的溶剂系统,调节二者的比例可以改变溶剂系统的极性。如果基本溶剂系统不能满足分离的需要,则可以在基本溶剂系统中再添加其他溶剂,如甲基叔丁基醚、二氯甲烷、乙腈中的一种,或是它们的混合物等,以改变它们的选择性。如果是反相色谱则应该使用水+有机溶剂的系统,常用的有机溶剂是甲醇、乙腈以及四氢呋喃,调节它们与水之间的比例可以改变溶剂的极性。

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 柱效N

在制备液相中,除了尽量让两个色谱峰之间具有更大距离外,还需尽量避免峰宽过度分布过宽,以保障柱效。影响柱效的主要因素包括以下几个方面:

1. 样品

为了提高制备目标物的效率,通常在进行液相进样时会适当过载样品。然而,如果样品过度过载,则会导致柱效降低,分离能力下降。另外,样品的化学性质、浓度大小、纯度、样品在两相中的分配比等对柱效都有影响。

2. 固定相

固定相的影响主要包括固定相的填料粒径、分布范围、填料的形状、表面的化学性质、表面积的大小、填料是否填充均匀、是否填充紧密、色谱柱尺寸等因素。

3. 柱长及内径

短柱(15-100mm):运行时间短、柱压低,常用于高通量分析和产量较多的分析场合。

长柱(150-250mm):分辨率高、运行时间长,适用于一些研究性的分析场合。

4. 流动相

流动相的影响因素主要包括流动相的组成、化学性质、粘度、扩散性以及线速度等。

5. 流速

流速过快会对色谱分离产生不良影响,因为快速流动的溶液容易冲刷填料表面上的化学物质。当流速较低时,物质在填料表面上的停留时间增加,可能导致物质中的杂质混入最终产物中。

6. 温度的影响

增加温度可以减小溶剂的粘度、增大样品的溶解度。

柱温箱.jpg

 容量因子k

容量因子:是指分离柱中目标分子在流动相和固定相之间定量分配的比例。容量因子的适当增加可以改善分离的效果,由下图可见,当容量因子达到一定数值后,其对分离度的影响并不是很大。容量因子的增大会消耗大量的时间和溶剂,因此我们应该避免过大增加容量因子的数值。除非待收集物是非常有价值的物质,否则建议不要采用增加容量因子的方法。

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通过建立适合的分离条件,可以帮助我们从混合物中获得目标物质,希望本文能帮助您对液相分离技术的发展和应用提供有益的参考。


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