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1、第二章第二章 药物分析方法药物分析方法 分析化学部分分析化学部分长春中医药大学学生学生:06:06级药事管理级药事管理第第二二章章第三节第三节 仪器分析方法概述仪器分析方法概述分类分类长春中医药大学美国气相色谱仪国产气相色谱仪v5.2 气相色谱法气相色谱法第五节第五节 色谱法色谱法 chromatography Gas Chromatography,GC 气气相相色色谱谱法法是是采采用用气气体体作作为为流流动动相相的的一一种种色色谱谱分分析析法法。在在此此法法中中，载载气气（不不与与被被测测物物作作用用，用用来来载载送送试试样样的的惰惰性性气气体体，如如氢氢气气、氮氮气气等等）载载着着欲欲分分
2、离离的的试试样样通通过过色色谱谱柱柱中中的的固固定定相相，使使试试样样中中各各组组分分分分离离，然然后后分分别别检检测测。检检测测器器信信号号由由记记录录仪仪记记录录，得到得到“色谱图色谱图”。一、气相色谱法的特点一、气相色谱法的特点高效能高效能可以分析沸点十分相近的组分和极为复杂的多组分混合物可以分析沸点十分相近的组分和极为复杂的多组分混合物高选择性高选择性 可分离同系物、同分异构化合物。可分离同系物、同分异构化合物。高灵敏度高灵敏度 可以检测出可以检测出1010-11-11g g1010-13-13g g物质物质分析速度快分析速度快一一般般分分析析可可在在几几分分到到几几十十分分内内可可以
3、以完完成成，某某些些快快速速分分析析1 1s s内内可以分析数个组分。可以分析数个组分。v1色谱常用术语色谱常用术语二、气相色谱法的基本概念二、气相色谱法的基本概念色谱流出曲线色谱流出曲线是是由由检检测测器器输输出出的的电电信信号号强强度度对对时时间间作作图图所所绘绘制制的的曲曲线线，又又称为色谱曲线图或称为色谱曲线图或色谱图色谱图。v基线基线v是在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线。稳是在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线。稳定的基线应是一条平行于横轴的直线。定的基线应是一条平行于横轴的直线。v噪音：使基线发生细小的波动的现象噪音：使基线发生细小的波动的现象v基线是在实验操作条件下，反映
4、检测器系统噪音随基线是在实验操作条件下，反映检测器系统噪音随时间变化的曲线。时间变化的曲线。v色谱峰色谱峰 是流出曲线上的突起部分。正常色谱峰为对称是流出曲线上的突起部分。正常色谱峰为对称形正态分布曲线。形正态分布曲线。v不正常色谱峰有两种：不正常色谱峰有两种：拖尾峰和前延峰拖尾峰和前延峰。v拖尾峰前沿陡峭，后延平缓拖尾峰前沿陡峭，后延平缓v前延峰前沿平缓，后延陡峭前延峰前沿平缓，后延陡峭v色谱峰的对称与否可用色谱峰的对称与否可用 对称因子（对称因子（s）或叫拖尾因子，来衡量。或叫拖尾因子，来衡量。s=W0.05h/2A=(A+B)/2A色谱峰的区域宽度色谱峰的区域宽度峰宽峰宽(W)(W)与半
5、峰宽与半峰宽(W(W1/21/2)峰宽峰宽(W)从色谱峰两侧的转折点从色谱峰两侧的转折点(拐点拐点)作作切线，在基线上的截距叫峰底宽切线，在基线上的截距叫峰底宽,简称峰宽；简称峰宽；半峰宽半峰宽(W1/2)峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽。峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽。由于色谱峰顶呈圆孤形，色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的由于色谱峰顶呈圆孤形，色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的一半。一半。峰高和峰面积峰高和峰面积峰高峰高(h)(h)是组分在柱后出现浓度极大时的是组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的检测信号，即色谱峰顶至基线的 距离。距离。峰面积峰面积(A)(A)保留值保留值 保保留
6、留时时间间(t tR R):):是是指指被被测测组组分分从从进进样样开开始始到到柱柱后后出出现现浓浓度度最最大大值值时时所所需需的的时时间间，=组组分分在在流流动动相相中中停停留留的的时时间间 +在在固固定定相相中所停留的时间中所停留的时间 调调 整整 保保 留留 时时 间间(t tR R)：组组 分分 的的 保保 留留 时时 间间 与与 死死 时时 间间 的的 差差 值值：t tR R=t tR R-t-t0 0它它表表示示与与固固定定相相发发生生作作用用的的组组分分比比载载气气在在色色谱谱柱柱中中多多滞滞留留的的时时间，实际上是间，实际上是组分在固定相中所滞留的时间组分在固定相中所滞留的时
7、间。保保留留体体积积（VR）：从从进进样样开开始始到到柱柱后后出出现现浓浓度度最最大大值值所需要的载气体积所需要的载气体积 VR=F0tR 调调整整保保留留体体积积（VR）：指指扣扣除除死死体体积积后后的的保保留留体体积积VR=t0F0 死体积（死体积（V0）：）：不与不与固定相作用的组分从进样到固定相作用的组分从进样到柱后出现浓度最大值所需要柱后出现浓度最大值所需要的载气体积。若载气的体积的载气体积。若载气的体积流速为流速为F0，则死体积为则死体积为V0=F0t0 v分离度分离度（resolutionresolution）v 相邻两色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度相邻两色谱峰保留值之差与
8、两组分色谱峰底宽度平均值之比，用平均值之比，用R表示。表示。分离度可以用来作为衡量色分离度可以用来作为衡量色谱峰分离效能的指标。谱峰分离效能的指标。v R R 越大，表明两组分分离效果越好越大，表明两组分分离效果越好v 保留值之差取决于固定液的热力学性质保留值之差取决于固定液的热力学性质v 色谱峰宽窄反映色谱过程动力学因素及柱效能高低色谱峰宽窄反映色谱过程动力学因素及柱效能高低R=1.5R=0.75R=1.0响应信号保留时间保留时间 t,min对于峰形对称且满足正态分布的色谱峰：对于峰形对称且满足正态分布的色谱峰：R=1,分离程度为分离程度为98%；R=1.5，分离程度可达，分离程度可达99.
9、7%。所以所以R=1.5时可认为色谱峰已完全分开。时可认为色谱峰已完全分开。三、气相色谱结构流程三、气相色谱结构流程 process of gas chromatograph1-1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-2-减压阀；减压阀；3-3-净化干燥管；净化干燥管；4-4-针形针形阀；阀；5-5-流量计流量计;6-;6-压力压力表；表；4-4-针形阀；针形阀；5-5-流量流量计计;6-;6-压力表；压力表；9-9-检测器；检测器；10-10-放大器；放大器；11-11-温度控制器；温度控制器；12-12-记记录仪；录仪；载气系统进样系统色谱柱检测系统温控系统结构流程结构流程四、气相色谱仪主要部件四、气
10、相色谱仪主要部件 main assembly of gas chromatograph1.1.载气系统载气系统 包括气源、净化干燥管和载气包括气源、净化干燥管和载气流速控制；流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；分子筛、活性炭等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。流速恒定。液体进样器：液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用不同规格的专用注射器，填充柱色谱
11、常用10L；毛细管色谱常用；毛细管色谱常用1L；新型仪器带有全自动液体进；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。完成，一次可放置数十个试样。气化室气化室：将液体试样瞬间气化：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。的装置。无催化作用。4.4.检测系统检测系统 色谱仪的眼睛，色谱仪的眼睛，通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电
12、信号，经放大后记录和显示，量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；给出色谱图；检测器：检测器：广谱型广谱型对所有物质均有响应；对所有物质均有响应；专属型专属型对特定物质有高灵敏响应；对特定物质有高灵敏响应；常用的检测器：热导检测器常用的检测器：热导检测器(TCD);氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器(FID)；电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)5.温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数；温度是色谱分离条件的重要选择参数；气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；制温度；气化室：保证液体试样瞬间
13、气化；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：准确控制分分离室：准确控制分离需要的温度。当试样离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温变化，各组分在最佳温度下分离度下分离.五、定性与定量方法五、定性与定量方法v1、用已知物对照定性、用已知物对照定性v 该法是基于在一定操作条件下，各组分保留时间该法是基于在一定操作条件下，各组分保留时间是一定值的原理。是一定值的原理。v具体做法：具体做法：v1）分别以试样和标准物进样分析）分别以试样
14、和标准物进样分析各自的色谱图；各自的色谱图；v2）对对照照：如如果果试试样样中中某某峰峰的的保保留留时时间间和和标标样样中中某某峰峰重重合，则可初步确定试样中含有该物质。合，则可初步确定试样中含有该物质。v3）也也可可通通过过在在样样品品中中加加入入标标准准物物，看看试试样样中中哪哪个个峰峰增增加来确定。加来确定。v2.定量分析定量分析v GC分析是根据检测器对待测物的响应（峰高或峰面积）分析是根据检测器对待测物的响应（峰高或峰面积）与待测物的量成正比的原理进行定量的。因此必须准确测与待测物的量成正比的原理进行定量的。因此必须准确测定峰高定峰高 h 或峰面积或峰面积 A。由于同一检测器对不同物
15、质具有不同的响应值，我由于同一检测器对不同物质具有不同的响应值，我们不能够用峰面积直接计算物质的含量，引入校正因子们不能够用峰面积直接计算物质的含量，引入校正因子i=miAi 实际工作中，往往使用相对校正因子实际工作中，往往使用相对校正因子i，即为物质，即为物质i和标准物质和标准物质s的绝对校正因子之比。的绝对校正因子之比。i=isv1）归一化法：要求试样中所有）归一化法：要求试样中所有n个组分全部个组分全部流出色谱柱，并全部出峰！则其中组分流出色谱柱，并全部出峰！则其中组分i 的的含量为：含量为：i i 为为i i 物质的相对定量校正因子；物质的相对定量校正因子；A Ai i为其峰面为其峰面
16、积。积。v 此法简单、准确，操作条件影响小。但应用不此法简单、准确，操作条件影响小。但应用不多。因为不知道试样有多少组分？应该出多少峰多。因为不知道试样有多少组分？应该出多少峰才叫全部出峰？才叫全部出峰？v2）外外标标法法：在在一一定定操操作作条条件件下下，用用对对照照品品配配成成不不同同浓浓度度的的对对照照液液，定定量量进进样样，用用峰峰面面积积或或峰峰高高对对对对照照品品的的量量（或或浓浓度度）作作校校正正曲曲线线，求求出出斜斜率率、截截距距，而而后后计计算算样样品品的的含含量量。通通常常截截距距近近似似为为零零，若若截截距距较较大大，说说明明存存在在一定的系统误差。一定的系统误差。若校正
17、曲线线性好，截距近似为零，可用外标一若校正曲线线性好，截距近似为零，可用外标一点法（比较法）定量。点法（比较法）定量。mi =AiAs msv 3）内内标标法法：准准确确称称取取样样品品m，加加入入一一定定量量的的某某纯纯物物质质作作内内标标物物ms，然然后后进进行行色色谱谱分分析析。根根据据待待测测组组分分和和内内标标物物的峰面积及内标物的重量就可求得待测组分的含量：的峰面积及内标物的重量就可求得待测组分的含量：mi=iAims=sAsmi=AiiAss ms内标物的选择很重要，其选择的基本原则是：内标物的选择很重要，其选择的基本原则是：内标物是试样中不存在的纯物质内标物是试样中不存在的纯物
18、质 加入的量应该接近被测组分加入的量应该接近被测组分 内标物色谱峰位于被测组分色谱峰附近，与其他峰分离内标物色谱峰位于被测组分色谱峰附近，与其他峰分离v内标校正曲线法和内标对比法内标校正曲线法和内标对比法（Ai/As）样样（Ai/As）标标=（Ci）样样（Ci）标标（Ci）样样=（Ai/As）样样（Ai/As）标标（Ci）标标此法不必测出校正因子，消除了某些操作条件的影响此法不必测出校正因子，消除了某些操作条件的影响气相色谱法由于进样量小，通常为几微升，所以进样量气相色谱法由于进样量小，通常为几微升，所以进样量体积不易准确，故多用内标法定量。体积不易准确，故多用内标法定量。基本要求基本要求 v掌握色谱法的基本原理、术语和应掌握色谱法的基本原理、术语和应用用v熟悉熟悉色谱法的定义和分类色谱法的定义和分类.v了解色谱法的发展概况了解色谱法的发展概况.