制備色譜技術及應用

前言

色譜已有100余年的歷史，它一開始就是為制備性分離而產(chǎn)生的，其目的在于分離制備一種或多種純組分。雖然制備型色譜的研究目前處于一個相對平穩(wěn)的階段，但其應用卻仍方興未艾，常壓柱色譜、低壓柱色譜、中壓制備色譜、高壓制備液相色譜等仍是現(xiàn)代科學研究及生產(chǎn)實踐中不可取代的制備性分離手段。一些專門進行有機合成的工作者往往一年可利用上百根色譜柱進行合成產(chǎn)物的制備性分離，甚至一天之內可進行三次以上的柱色譜操作；一些植物化學工作者70%以上的實驗時間是用在使用制備色譜進行分離之上；在一些多肽、多糖、蛋白質、手性藥物以及天然產(chǎn)物等的生產(chǎn)上，現(xiàn)代制備色譜是其必不可少的分離單元。制備色譜技術在大多數(shù)情況下是在非線性條件下進行工作，它的理論深奧、公式復雜、進樣量大、固定相和溶劑量多、成本較高，分離過程中常常因為操作者技術水平方面的原因達不到預期的制備性分離目的。其與線性條件下的色譜分析相比往往具有很大的不同，并且有些制備色譜技術本身只具備制備的特點。制備色譜技術包括了從實驗室分離幾毫克至幾克樣品的小型制備色譜直至工業(yè)用大規(guī)模制備純物質的生產(chǎn)制備色譜。本書的撰寫緊緊圍繞制備色譜的基礎理論，避免制備色譜理論中繁雜的數(shù)學推導，充分注重方法的可操作性和實用性，比較系統(tǒng)、全面、詳細地介紹多種制備色譜技術。第二版對各章進行了不同程度的調整或者補充，完善了不足的部分，加強了色譜操作技術；擴展了凝膠色譜，充實了高速逆流色譜的pH區(qū)帶提取、手性分離、粒子分離章節(jié)；新增了大孔吸附柱色譜、臺錐形柱色譜、二維高壓制備液相色譜、膜分離等較多內容。但讀者要系統(tǒng)地了解色譜基礎理論和知識，至少仍需閱讀本叢書中的《色譜分析概論》（第二版）分冊。本書是在本人近30年的科研和教學實踐基礎上寫成的，部分內容受到國家自然科學基金（No29665001、No30160092、No20775066、No21075109）、教育部第三屆“高校青年教師獎”（No2001298）、云南省重點項目（No2005E0006Z、No99YBL04）等10余個課題的資助。書中的較多素材直接取材于本人的研究或者與本人研究密切相關的資料文獻，并與本人所編著的《手性識別材料》（科學出版社，2010）具有很好的相關性。衷心感謝我的碩士生導師——云南大學宋文俊教授、博士生導師——北京理工大學傅若農(nóng)教授、博士后導師——日本名古屋大學Y. Okamoto教授，是他們將我?guī)搿笆中宰R別材料及技術”領域，進行探索性的研究工作。感謝北京市新技術應用研究所張?zhí)煊咏淌谠诟咚倌媪魃V領域曾給予的細心指導，感謝叢書編委會以及責任編輯的辛勤工作。本書的撰寫得益于諶學先、艾萍、字敏、段愛紅、李正宇等同事多年的合作以及課題組數(shù)十位博士及碩士研究生的研究，在此一并表示衷心的感謝。由于水平的有限，書中錯誤和不足在所難免，敬請專家和讀者給予批評指正。袁黎明2011年8月于昆明

內容概要

本書從色譜科學的角度詳細地闡述了制備色譜的原理、重要的實驗技術、關鍵性色譜分離技巧及其應用。內容包括制備色譜的基礎知識、制備薄層色譜、常壓柱色譜、低壓及中壓柱色譜、高壓制備液相色譜、高速逆流色譜、模擬移動床色譜、頂替色譜、制備氣相色譜、電泳以及與制備色譜技術緊密相關的生物代謝產(chǎn)物的提取分離技術等。本書對制備色譜技術的系統(tǒng)介紹具有簡明、系統(tǒng)、全面的特點。
本書適用于有機合成、植物化學、生物工程、精細化工、藥物化學、生命科學以及色譜領域的讀者，也可供有機化學、分析化學、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品、醫(yī)學、材料等不同領域的科研人員、研究生、大學生、技術員和實驗員學習參考。

書籍目錄

第一章　制備色譜基礎
　第一節(jié)　非線性色譜的特點
　　一、線性色譜
　　二、非線性色譜
　第二節(jié)　制備分離的目標和策略
　　一、分離目標
　　二、分離策略
　　?。ㄒ唬┓蛛x因子α
　　　（二）柱效N
　　　（三）容量因子k
　　?。ㄋ模l件優(yōu)化
　參考文獻
第二章　制備薄層色譜
　第一節(jié)　實驗材料與裝置
　　一、薄層板
　　二、展開槽
　第二節(jié)　實驗方法
　　一、上樣
　　二、展開
　　三、檢測
　　四、收集
　第三節(jié)　離心薄層色譜
　參考文獻
第三章　常壓柱色譜
　第一節(jié)　吸附柱色譜
　　一、硅膠吸附柱色譜
　　?。ㄒ唬┎僮鞑襟E
　　?。ǘ┕枘z吸附柱色譜的原理及其技術
　　二、氧化鋁吸附柱色譜
　　三、活性炭吸附柱色譜
　　四、聚酰胺吸附柱色譜
　　五、大孔吸附樹脂色譜
　　?。ㄒ唬┐罂孜綐渲?br />　　?。ǘ┓N類
　　　（三）操作
　　?。ㄋ模?br />　第二節(jié)　分配柱色譜
　第三節(jié)　萃取柱色譜
　第四節(jié)　離子交換柱色譜
　　一、離子交換色譜樹脂
　　?。ㄒ唬╆栯x子交換樹脂
　　?。ǘ╆庪x子交換樹脂
　　二、離子交換樹脂的選用
　　?。ㄒ唬┓N類的選定
　　　（二）樹脂離子型式的選擇
　　?。ㄈ渲w粒、交聯(lián)度及穩(wěn)定性選擇
　　三、離子交換柱的操作
　　?。ㄒ唬╇x子交換樹脂的處理
　　?。ǘ┲牟僮?br />　　四、離子交換色譜的應用
　第五節(jié)　凝膠柱色譜
　　一、原理
　　二、凝膠過濾
　　?。ㄒ唬┨盍?br />　　?。ǘ┎僮?br />　　?。ㄈ?br />　　三、凝膠滲透
　第六節(jié)　親和柱色譜
　第七節(jié)　干柱色譜
　第八節(jié)　并聯(lián)多柱色譜
　參考文獻
第四章　低壓及中壓制備色譜
　第一節(jié)　低壓制備色譜
　　一、減壓柱色譜
　　?。ㄒ唬┒讨?br />　　?。ǘ┏Ｒ?guī)柱
　　二、加壓柱色譜
　　?。ㄒ唬┛諝獗眉訅?br />　　?。ǘ╇p鏈球加壓
　　　（三）氮氣鋼瓶加壓
　　　（四）蠕動泵加壓
　　?。ㄎ澹┛焖僖合嗌V
　第二節(jié)　中壓制備色譜
　　一、恒流泵
　　二、色譜柱
　　三、檢測器
　　四、自動餾分收集器和進樣閥
　　五、記錄及數(shù)據(jù)處理
　　六、分離
　第三節(jié)　色 譜 餅
　第四節(jié)　徑向柱色譜
　第五節(jié)　臺錐形柱色譜
　參考文獻
第五章　高壓制備液相色譜
　第一節(jié)　制備液相色譜儀
　　一、高壓輸液泵
　　二、進樣器
　　三、色譜柱
　　　（一）制備柱的尺寸
　　　（二）制備柱的類型
　　四、檢測器
　第二節(jié)　分離設計
　　一、峰接觸法
　　二、峰重疊法
　　?。ㄒ唬┪⒘拷M分的分離
　　　（二）難分離物質對的分離
　第三節(jié)　實驗條件選擇
　　一、固定相
　　二、流動相
　　三、樣品的溶解
　　四、制備性分離
　第四節(jié)　大直徑柱
　第五節(jié)　二維制備液相色譜
　參考文獻
第六章　高速逆流色譜
　第一節(jié)　逆流色譜
　　一、液滴逆流色譜
　　二、旋轉小室逆流色譜
　　三、離心逆流色譜
　　　（一）非行星式逆流色譜儀
　　　（二）行星式逆流色譜儀
　第二節(jié)　高速逆流色譜原理及操作
　　一、色譜儀
　　?。ㄒ唬┖懔鞅?br />　　?。ǘ┻M樣閥
　　?。ㄈ┲鳈C
　　?。ㄋ模z測器
　　?。ㄎ澹┥V工作站
　　?。s分收集器
　　二、分離原理
　　三、實驗操作
　　?。ㄒ唬﹥上嗳軇┫到y(tǒng)的選擇
　　?。ǘ悠啡芤旱闹苽?br />　　?。ㄈ┓蛛x
　　?。ㄋ模z測
　　四、 pH?區(qū)帶?提取逆流色譜
　　?。ㄒ唬┰?br />　　?。ǘ┎僮?br />　　五、手性分離
　　六、粒子分離
　　?。ㄒ唬┨技{米管
　　　（二）金屬納米粒子
　　?。ㄈ┪⒚纂x子
　參考文獻
第七章　模擬移動床色譜
　第一節(jié)　模擬移動床色譜系統(tǒng)和基本原理
　　一、移動床色譜
　　二、模擬移動床色譜系統(tǒng)
　　　（一）大型模擬移動床色譜系統(tǒng)
　　?。ǘ┠M移動床色譜
　　三、模擬移動床色譜原理
　第二節(jié)　模擬移動床工作參數(shù)的選擇和優(yōu)化
　　一、手性固定相的選擇
　　?。ㄒ唬┒嗵穷愂中怨潭ㄏ?br />　　?。ǘ㏄irkle型手性固定相
　　?。ㄈ┉h(huán)糊精類手性固定相
　　二、流動相的選擇
　　三、分離柱
　　四、控制系統(tǒng)
　　五、操作參數(shù)的優(yōu)化
　　六、模擬移動床的應用
　參考文獻
第八章　其他制備色譜方法
　第一節(jié)　頂替色譜
　　一、填料類型
　　二、頂替劑的選擇
　　三、操作參數(shù)
　第二節(jié)　制備氣相色譜
　　一、原理
　　二、氣固色譜
　　三、氣液色譜
　　?。ㄒ唬┹d體
　　?。ǘ┕潭ㄒ?br />　　四、操作
　第三節(jié)　電泳技術
　　一、紙電泳
　　二、瓊脂平板電泳
　　三、聚丙烯酰胺凝膠電泳
　　四、凝膠聚焦電泳
　參考文獻
第九章　生物代謝產(chǎn)物的提取
　第一節(jié)　生物大分子的提取
　　一、材料選擇及預處理
　　二、細胞的破碎
　　三、細胞器的分離
　　四、蛋白質和酶的提取
　　?。ㄒ唬┧芤禾崛?br />　　?。ǘ┯袡C溶劑提取
　　五、核酸的提取
　　?。ㄒ唬〥NA的提取
　　?。ǘ㏑NA的提取
　　六、包涵體產(chǎn)品的分離
　第二節(jié)　生物工程藥物的提取
　第三節(jié)　天然產(chǎn)物的分離提取
　　一、浸漬法
　　　（一）冷浸法
　　?。ǘ亟?br />　　二、煎煮法
　　三、滲漉法
　　四、回流法
　　五、水蒸氣蒸餾法
　第四節(jié)　中草藥系統(tǒng)提取分離方法
　第五節(jié)　膜分離
　　一、微濾和超濾
　　二、反滲透
　　三、電滲析
　　四、透析
　參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：對于利用反相色譜分離后得到的產(chǎn)品，如果要直接蒸掉流動相，水泵的真空度要較高，否則蒸水會很慢。一般比較好的泵在60～70℃水溫下即可蒸掉水，如果泵的真空度不好，可能需要將水溫加熱到80～90℃才行，但這時容易暴沸導致樣品損失，并且溫度太高可能引起物質變性。在這種情況下，可以考慮先在低溫下，減壓旋蒸除去其中的有機溶劑，然后用萃取的方法如乙醚、氯仿萃取等把產(chǎn)品萃取出來，然后再低溫旋轉蒸餾，避免將溫度升到很高而得到產(chǎn)品。另外用作流動相的有機溶劑純度也是很重要的，流動相是否符合液相色譜的要求？是否過濾處理？若溶劑不純會留下大量的雜質，污染已經(jīng)分離純化的樣品。三、樣品的溶解在分析型色譜中樣品的溶解性不是很重要的，但在制備色譜中，樣品在移動相中的溶解度卻非常重要，因為實驗需要將大劑量的樣品溶解在有限量的移動相中。選擇的移動相不但需要其有好的分辨率，而且還應該對待分離物具有高的溶解度。經(jīng)常由于樣品在移動相中的溶解度太小而成為制約制備性分離的重要因素。如果樣品在流動相中的溶解度有限，應該將溶解樣品的溶劑體積增大到上一節(jié)介紹的最大進樣體積。如果此時還不能滿足完全溶解樣品的要求，對于離子樣品，可以考慮改變溶劑的pH值或者改變緩沖溶液的濃度；對于正相色譜可以考慮利用極性較低的溶劑組分溶解樣品，也可在幾個可供選擇的混合溶劑系統(tǒng)中（如15%的四氫呋喃正己烷溶液與5%的甲醇正已烷溶液）選擇溶解度最大的流動相，甚至還可以考慮使用具有相同溶劑極性的其他類似溶劑代替移動相溶解樣品。如果樣品存在某種晶型難溶，可以加入其他溶劑（如盡可能少的丙酮等）以助溶；對溶解度差的樣品，在上述方法還不能解決溶樣問題時，可以考慮選擇盡可能少的甲醇，THF或DMSO等溶解樣品。特別是DMSO，對一般的化合物溶解度都很好，并且在反相柱上不易保留，不易造成干擾。而且DMSO的洗脫能力很弱，一般不會影響峰型。

編輯推薦

《制備色譜技術及應用(第2版)》是色譜技術叢書之一。

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