制备色谱技术
快速制备色谱
快速制备色谱
快速制备色谱是一种快速、灵活、有效的色谱分析方法，它可以在较短的时间内对物质的性质进行准确的测定和分析。
快速制备色谱技术的原理是将含有不同物质的样品分离成单个或多个具有明显不同颜色的溶液，然后将这些溶液涂在一张灰度色谱上，其中每一种物质都会呈现出不同的颜色，从而形成一条色谱线，通过对色谱线的分析就可以得出样品中不同物质的组成比例，从而快速准确测定样品中的物质。
快速制备色谱的步骤包括：
1. 样品准备：将样品精细剂量，加入适量的水，搅拌至样品完全溶解。
2. 颜料制备：将各种颜料按照需要的比例混合制备，如青色染料和红色染料。
3. 样品分离：将所制备的样品按照需要的比例混合，并用离心机进行分离，使各种物质分离成不同的溶液。
4. 制备色谱：将各种溶液涂在一张灰度色谱上，每种物质涂一种颜色，形成一条色谱线，从而可以快速准确地测定样品中的物质组成。
5. 解读：通过对色谱线的评价，可以准确地测定样品中不同物质的含量，从而获得样品的性质信息。
快速制备色谱技术具有快速、灵活、有效的特点，可以快速准确地测定物质的性质，因此在化学、生物、食品分析等领域都有广泛的应用。
此外，由于快速制备色谱技术的操作简便，耗时短，所以也被广泛应用于实验室的日常工作中。
现代分离方法与技术第7章 制备色谱技术
7.1 制备薄层色谱技术 7.2 常规柱色谱技术 7.3 加压液相色谱技术 7.4 逆流色谱法 7.5 超临界流体色谱法 7.6 模拟床移动色谱法 7.7 制备气相色谱法 7.8 径相色谱法 7.9 顶替色谱法 7.10 离子交换与吸附
制备色谱技术
制备色谱的特点：
最有效的制备性分离技术；
实验室规模、小批量生产、产业化制备；
不同领域产品量不一样，阐明化学结构和
生物活性，30－50 mg足够，分析用标准
品100 mg以上，有机合成通常需要g级以
上；
薄层色谱
柱色谱
制备色谱技术
7.1 制备薄层色谱技术
设备简单，操作方便、分离快速、灵敏度及 分辨率高； a. 切割谱带更加方便； b. 自动化：自动点样仪、自动程序展开仪、 薄层扫描仪、多种强制流动技术、多种联 用技术如傅立叶变换红外、拉曼、质谱等。
50-300
2-7
50-500
2-12
制备色谱技术
7.2 常规柱色谱技术
可使用较大直径的色谱柱，更多的固定相，
因此样品量可以更大；
分离速度较慢，样品可能被不可逆吸附；
不适合小颗粒的吸附剂？
改进方法：减压、加压等
制备色谱技术
柱色谱常用固定相
(1)硅胶：官能团和分子的几何形状，对异构
比表面积
制备色谱技术
大孔吸附树脂使用：
用前需预处理除去杂质：
回流法、水蒸气蒸馏法；
渗漉法----乙醇丙酮等有机溶剂湿法装柱，浸泡12
h后洗脱2-3倍柱体积，再浸泡3-5 h后洗脱2-3倍柱体
积，重复直到流出的有机溶剂与水混合不呈现白色乳 浊现象为止，用大量蒸馏水洗去乙醇即可。如单独采 用有机溶剂洗不尽杂质，则可用酸碱处理，2-5%盐 酸、2-5%NaOH溶液浸泡，洗脱，水洗。
制备色谱技术原理及其在天然产物提取分离中的应用
摘要：制备色谱技术是用于分离提取天然产物有效成分的一种重要技术。
现简要综述了各类制备色谱技术的原理，介绍了各类制备色谱技术在天然产物提取分离中的应用情况。
关键词：制备色谱技术；应用；天然产物；原理0 引言制备色谱技术发展至今已有100多年历史，其目的在于分离制备一种或者多种纯组分。
从最早的常压柱色谱技术、薄层色谱技术，到后来发展起来的加压液相色谱技术、高速逆流色谱技术、模拟流动床色谱技术等，制备色谱技术已经成为现代科学研究和生产实践中分离多组分化合物的一个重要技术手段，尤其在自然界中天然产物活性成分的提取和纯化中起着重要作用。
本文主要介绍几种重要的制备色谱技术的原理及其在天然产物分离纯化中的应用情况。
1 制备色谱技术的原理1.1 薄层色谱薄层色谱技术属于液相色谱技术的范畴，经典的制备型薄层色谱设备简单，投资较少，但处理量较小，通常用来分离毫克级的样品，且被分离的化合物需要从薄层板上刮下，并将其从吸附剂中提取出来。
薄层色谱中常用的是硅胶吸附色谱，其次是氧化铝吸附薄层色谱。
1.2 常压柱色谱常压柱色谱应用较为广泛，技术也相对成熟，主要包括吸附柱色谱、分配柱色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱、干柱色谱等。
其中，吸附柱色谱中的硅胶吸附柱色谱是目前应用最为广泛的一种常压柱色谱。
吸附柱色谱的技术原理是不同化合物由于分子结构不同，与吸附剂表面作用力的大小也不同，同一种冲洗溶剂对不同分子结构的化合物溶解度不同，致使冲洗溶剂在冲洗时，不同化合物组分在色谱柱中的流动速度不同，从而将复杂混合物分离。
1.3 加压制备色谱加压制备色谱技术是一种使用较为广泛的色谱分离纯化技术，它是将分离填料填装在色谱柱内，用液体流动相进行洗脱，利用药物中不同活性成分与填料相互作用力的差异来分离混合物。
一般将压力0.2 MPa 左右的称为快速色谱；压力低于0.5 MPa的称为低压制备色谱；压力在0.5～2 MPa的称为中压制备色谱；压力大于2 MPa的称为高压制备色谱，也叫高效液相色谱。
制备色谱技术
制备色谱技术1.常压柱色谱有哪些种类？说出不同之处。
→见书第三章（1）吸附柱色谱：硅胶吸附柱色谱、氧化铝吸附柱色谱、活性炭吸附柱色谱、聚酰胺吸附柱色谱、大孔吸附树脂色谱（2）分配柱色谱（3）萃取柱色谱（4）离子交换柱色谱（5）凝胶柱色谱（6）亲和柱色谱（7）干柱色谱（8）并联多柱色谱2.分配色谱、吸附色谱、凝胶色谱的分离原理各是什么？分配色谱：吸附色谱：凝胶色谱：凝胶是一类具有三维空间的多孔网状结构的物质，其中以有机凝胶应用得较多，无机填料中，有硅胶和玻璃珠。
有机填料中，有天然和合成两大类3.反相色谱的分离原理是什么？4.如何利用Rf值来鉴定化合物？5.非线性色谱：在制备色谱中进样量一般都比较大（克量级），这时样品在流动相与固定相中的浓度关系不再是一条直线，在此种条件下发生的色谱过程，就称之为非线性色谱。
6.吸附柱色谱：7.分离因子α：是两种组分的质量分配比之比，一般根据两个组分的色谱峰的调整保留时间相比而得8.高速逆流柱色谱：书P1429.渗滤法：书P21710.制备色谱的最佳制备量与哪些因素有关？书P611.商品硅胶中的字母符合G.P.F254,M.F.F354各表示什么意思？书P13/PPT→P412.大孔吸附树脂分离原理及应用:书P43+P4613.液-液吸附色谱中固定相及其基本原理？PPT张→P314.高效液相色谱仪检测器种类：PPT张→P215.模拟移动床色谱原理:书P17516.叙述柱层析中溶剂的选择原则17.叙述制备分离的策略:PPT→P318.叙述硅胶柱色谱的操作步骤::PPT→P619.叙述高压制备色谱的分类、优点、局限性以及组成部分：PPT张→P120.高效液相色谱柱的保养方法。
制备液相色谱技术(LC-MS)
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结束
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... ...
重复性
选择性要求
色谱柱吸附等温线
正常载荷(loading)：
色谱柱吸附等温线
超载(overloading)：
纯度（purity)、产量（throughput） 和收益（yield）（PTY）三者的关系
浓度过载和体积过载
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浓度过载和体积过载色谱示意图
什么时候使用浓度过载?
影响到馏分的纯度； 参数设置方便； 需配备MS检测器，设备费用投入较大。
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Mass-based
当使用按质量进行馏分收集时，只有当 MSD检测到色谱峰含有目标质量数，且该目 标质量数的强度超出特定的阈值时，馏分收 集才被触发。这就确保了在每次进样中只收 集含目标化合物的馏分。大部分情况下只有 一个馏分。
1. 基于时间（Time-based） 2. 基于峰（peak-based） 3. 基于质量（Mass-based）
基于时间（Time-based）
根据馏分的保留时间及其色谱峰宽， 以时间作为馏分收集器动作的指令参数。
特点：
参数设置方便，样品收益高、损失少。
色谱保留时间的不稳定会影响到馏分 的纯度和收益。
高效制备液相色谱技术
高效制备液相色谱的原理：
色谱分离原理无论是分析型色谱还是制备型色谱都是相同的 ，那就是色谱理论。
但是在理论的遵循上，制备型有时需打折扣。 这是由于两种类型的色谱最终的目的是不同的。 分析型色谱：分离度高，灵敏度高，以含量测定为目的。 制备型色谱：要求纯度、产量和收益。
工艺制备色谱技术的优缺点及应用
工艺制备色谱技术的优缺点及应用
工艺制备色谱技术是一种分离技术，用于分离和纯化化合物或混合物中的成分。
它的优点和缺点如下：
优点：
1. 高效分离：工艺制备色谱技术能够实现高效的分离，对于复杂混合物中的成分进行有效的分离并纯化。
2. 高选择性：通过选择不同的色谱柱和条件，可以实现对特定成分的高选择性分离，提高纯度。
3. 处理大样品量：相比于常规色谱技术，工艺制备色谱技术能够处理更大的样品量，适用于工业生产和大规模纯化。
4. 可逆性：工艺制备色谱技术通常是可逆的，可以多次使用，在一定程度上节约成本。
缺点：
1. 设备费用高：工艺制备色谱技术设备和耗材的成本较高，需要较高的投资。
2. 操作复杂：相比于常规色谱技术，工艺制备色谱技术的操作相对更加复杂，需要专业的技术和经验。
3. 时间消耗较长：由于处理大样品量，工艺制备色谱技术的分离和纯化过程通常需要较长的时间。
应用：
1. 制药工业：工艺制备色谱技术广泛应用于药物分离和纯化，用于制备高纯度药物原料和活性成分。
2. 化工工业：工艺制备色谱技术用于分离和纯化化工产品，提高产品的纯度和质量。
3. 食品工业：工艺制备色谱技术用于分离和纯化食品添加剂、色素和营养成分等。
4. 环境分析：工艺制备色谱技术可用于环境样品中有毒有害物质的检测和分离。
需要注意的是，工艺制备色谱技术在不同应用领域的具体操作和条件可能有所不同，需根据实际情况进行调整和优化。
sfc超临界制备色谱
sfc超临界制备色谱
SFC（Supercritical Fluid Chromatography，超临界流体色谱）是一种基于超临界流体作为流动相的色谱技术。
它结合了液相色谱和气相色谱的优点，具有高效、快速、环境友好等特点。
SFC超临界制备色谱是在SFC技术基础上进行的制备级别的分离和纯化。
下面是SFC超临界制备色谱的详细步骤：
1. 准备样品：将需要分离和纯化的化合物溶解在适当的溶剂中。
2. 准备流动相：选择适当的超临界流体作为流动相，常用的超临界流体有二氧化碳（CO2）和乙醇等。
将超临界流体通过压缩和升温使其达到超临界状态。
3. 准备色谱柱：选择适当的色谱柱，常用的填料材料有硅胶、炭、硅胶凝胶等。
色谱柱的尺寸和填料粒径根据需要进行选择。
4. 装载样品：将准备好的样品溶液通过自动进样器或手动装载器装载到色谱柱中。
5. 进行分离：打开流动相的阀门，使超临界流体通过色谱柱，样品在超临界流体中进行分离。
通过调整流动相的温度、压力和流速等参数，控制分离过程。
6. 收集分离物：根据需求，设置适当的检测器来监测分离
物的出 eluent。
根据分离物的特性，可以选择采用紫外检测器、质谱仪等进行检测。
7. 分析和纯化：根据分离物的特性和纯化要求，对分离物进行进一步的分析和纯化。
可以采用旋转蒸发、结晶、溶剂萃取等技术来获得纯化的化合物。
需要注意的是，SFC超临界制备色谱的操作条件和参数需要根据具体的样品和分离要求进行优化和调整，以获得最佳的分离效果和纯化效果。
药物分离纯化技术-制备色谱分离技术
适用范围广
制备色谱分离技术适用于各种类型的 混合物，包括有机物、无机物、生物 大分子等。
可重复性高
制备色谱分离技术具有较高的可重复 性，能够保证分离结果的稳定性和可 靠性。
制备色谱分离技术的缺点
01
02
03
成本较高
制备色谱分离技术需要使 用专门的仪器和耗材，成 本较高。
需要专业操作
制备色谱分离技术需要专 业人员进行操作和维护， 操作难度较大。
适用范围广
制备色谱分离技术适用于各种 类型的药物，包括小分子化合 物、大分子蛋白质、多糖等。
操作简便
制备色谱分离技术的操作相对 简单，易于实现自动化和规模
化生产。
制备色谱分离技术的未来展望
新型材料的研发
随着材料科学的不断发展，未来将会有更多新型的色谱填 料和介质被研发出来，进一步提高制备色谱分离技术的效 果和效率。
可能造成样品损失
在制备色谱分离过程中， 可能会造成目标成分的损 失或降解，影响产物的纯 度和产量。
制备色谱分离技术的发展趋势
1 2
新型固定相的开发
随着材料科学的不断发展，新型固定相的研发和 应用将进一步提高制备色谱分离技术的效率和纯 度。
连续色谱分离技术
连续色谱分离技术能够实现连续进样和分离，提 高分离效率，是未来发展的重要趋势。
智能化和自动化
未来制备色谱分离技术将更加智能化和自动化，能够实现 实时监测、自动控制和调整，提高生产效率和产品质量。
绿色环保
随着环保意识的不断提高，未来制备色谱分离技术将更加 注重绿色环保，减少对环境的污染和资源消耗。
联合应用
未来制备色谱分离技术将与其他分离技术联合应用，形成 多级分离流程，进一步提高药物的纯度和收率。
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3-5μ
0.0019.999ml/mi n
流通池
联系
最大允许流速可 为150mL/min
最大允许流速仅 为5 mL/min，或 者10mL/min
在进行制备 HPLC之前， 常先进行分 析HPLC实 验，对分析 方法进行优 化、放大应 用到制备 HPLC中。
线性色谱和非线性色谱
制备分离的目标和策略
HSCCC 原理示意图
1.聚四氟乙烯管中的固定相不需要载体，因而消除了常规色谱中由于使用载体而 带来的吸附现象，特别适用于分离极性物质和具有生物活性的物质 。
2. 由于其与一般色谱的分离方式不同，使其特别适用于制备性分离。
最近的研究结果表明：一台普通的高速逆流色谱仪一次进样可达几十毫升， 一次可分离近10g的样品。
制备薄层色谱
展开槽
条状上样
处理样品量 1mg~ 1g
薄层制备 活化 点样 展开 检测/收集
离心薄层
上个世纪60年代Dalcortivo 提出， 又称旋转薄层 特点： 操作简便、分离时间短、可重复使用
Harrison
Hitachi
Centrifugal Thin-Layer Chromatograph
优点：薄层色谱条件可直接套用到干柱色谱
分离效果比湿装柱高 样品带可切割，避免各成分交叉 溶剂消耗少，操作简单
缺点：装填技术要求高
柱样品容量较小
方法建立：
分离类型选择
色谱柱选择 ： 材料 （玻璃、聚乙烯薄膜柱等） 尺寸 （内径：柱长=1：10~1：20）
填充剂选择： 粒度（200~400目） 用量（1：20~1：500） 预处理
经典柱色谱
类型：
吸附柱色谱： 硅胶、 氧化铝、聚酰胺等
分配柱色谱：载体（硅胶、硅藻土、纤维粉等）吸附一层液体构成 固定相，用另一种不相溶的溶剂洗脱
离子交换柱色谱：交联聚苯乙烯离子交换树脂
凝胶柱色谱： 琼脂糖、交联葡聚糖
亲和柱色谱：载体（琼脂糖、交联葡聚糖、聚丙烯酰胺、硅胶等） 表面键合配基
干柱色谱：填充剂按干法装在柱中,欲分离的混合物吸着在干柱的顶端,用溶剂洗 脱,待溶剂达到柱底为止.以荧光定性或以化合物在薄层上的Rf值推定 位置,根据各个成分的位置进行分割,各段以有机溶剂提取.
制备色谱操作条件优化一般步骤 选择最佳TLC 、HPLC 分离条件 分析型TLC 或HPLC 上进行半制备性分离
放大到制备规模 分析型TLC 或HPLC 上进行产品纯度检验
如不符合要求，重新进行上述实验
二、常用制备色谱技术
1 、制备薄层色谱 2、经典柱色谱 3、低压、中压制备色谱 4、高压制备液相色谱 5、特殊形式色谱柱 6、柱色谱中分离、实验条件选择
径向柱
特点： 外表面大，样品上样量多； 增加色谱柱长度，可成线性增大制备量； 样品保留时间短，可保留活性
应用： 生物活性样品制备（离子交换和亲和色谱）
峰接触法
柱色谱中分离、实验条件选择
峰重叠法
微量组分的分离
难分离物质对的分离
正相色谱系统
制备柱上柱量 分析柱上柱量 ( dP )2 LP
dA
LA
制备柱流量 分析柱流量 ( dP )2 dA
反相色谱系统
三、其它制备色谱技术
Simulated Moving Bed Chromatography (SMB) Preparative Gas Chromatography Preparative Electrophoresis
HSCCC 原理及应用
制备分离的五要素
样品性质： 组成、基体、含量、价值等
产品纯度： 天然产物、测试样、生物活性等 (70%) (95%) (活力)
制备量：mg, g, kg, t
时间和成本：科学研究 工业生产
分离的影响因素
Rs N ( a 1)( k ) 4 a k 1
固定相、 流动相选择 固定相颗粒直径、上样量、流动相等 适当增加有利于制备分离
天佑译。制备色谱技术。北京：科学出版社，2000 3 师治贤，王俊德。生物大分子的液相色谱分离和制备。北
京：科学出版社，1992 4 张天佑。逆流色谱技术。北京：北京科学技术出版社，
1991 5 袁黎明等。制备色谱技术及应用。北京：化学工业出版社，
2006
鞍山科技大学林炳昌 教授研制的 模拟移动床色谱仪器
应用
1 石油化工 领域： 对二甲苯与间二甲苯分离；对甲苯酚与间甲苯 酚；蒎烯混合物中分离蒎烯。
2 糖醇分离： 万吨果糖生产设备（蔗糖水解产物果糖与葡萄糖分离）
3 手性分离： 氨基酸、布洛芬、troger碱等的分离。
制备气相色谱技术
预热
氮气
填充柱
制备电泳技术
▪ 电泳： 带电离子在电场的作用下，向着与其电性相反的电极方向移动，这种 现象称之为电泳。
▪ 聚丙烯酰胺凝胶： 是由单体丙烯酰胺(Acr)和交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺 (Bis)在催化剂过硫酸铵(AP)和加速剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TEMED)作用下 聚合交联而成的三维网状结构的凝胶，通过改变凝胶浓度及交联度来调节凝胶 的孔径，具有良好的分子筛效应。它已成为目前生化实验室最常用的支持介质。 以它为支持物发展起来的各种聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，不仅能分离、小量制 备生物大分子，而且可以用来研究生物大分子的性质如电荷、相对分子质量、 等电点以及构象等。
应用
中草药及天然产物有效成分的分离纯化：目前香豆素， 内酯类，黄 酮，类黄酮，生物碱
类，蒽醌，木质素，多酚类，苷类，萜类，有机 酸、酸酐及酯类等领域都实现了高纯度 的制备分离，纯度等达到99％ 以上 。
大分子生物活性物质的分离：蛋白质、多糖、多肽等生物大分子的分离 。
发酵产物纯化领域：福建微生物研究所成功的分离纯化环孢菌素，得到纯 度98.5%以上的 环抱菌素A,B,C,D单组分,收率达 8 5 %以上 。
SMB 原理及应用
20世纪60年代UOP， 应用于石油化学工业
生产能力 提高60倍 溶剂耗量 减少80倍
不能连续操作 柱材料利用率底 溶剂耗量大
连续进样、连续出料 提高生产能力，降低生产成本
移动床色谱示意图
分离材料磨损
大型 模拟移动床色谱示意图
刚进样
初步分离
稳定状态
法国Separex (Novasep)公司LicoSep 6-800系统
Dr．Ito，1966： 运动螺旋管内两液相对流分配的现象。 北京新技术研究所张天佑：1980年，第一台逆流色谱仪器
操作过程：
一根100多米长的螺旋空管，注入互不相溶的两相溶剂中的一相作为固定相，然后用进样器进样； 最后用恒流泵不断注入另一相（流动相），同时启动主机部分运转。由于行星运动产生的离心 力场使得固定相保留在螺旋管内，流动相则不断穿透固定相；这样两相溶剂在螺旋管中实现高效 的接触、混合、分配和传递。由于样品中各组分在两相中的分配比不同，因而能使样品中各组分 得到分离。
检测器： 示差折光、 紫外 （分流器）
特殊形式色谱柱 色谱饼
优点：
样品处理量大 流动相流速高 节省分析时间
生物样品： 蛋白质、多肽、核酸
大直径柱
d 10cm
Novasep
Waters
径向压缩Βιβλιοθήκη 轴向压缩用于石油化工、食品工业、药物工业等
环型压缩
轴向压缩技术
尺寸：41.6 填料：4000kg 重量： 36 000kg
制备色谱技术及方法建立
内容
1 、概述 2、常用制备色谱技术 3、其它制备色谱技术 4、展望
一、 概
述
制备LC与 分析LＣ比较
制备HPLC 分析HPLC
目的 样品中特定成 分的高纯度获 取，大量、廉 价的制备
定性分析： 检测的灵敏度 定量分析：分 离度、再现性
填料
流量
20μ以上为 10-
佳
150ml/min
制备凝胶-上样-电泳-活性染色-脱色-制干胶
Pharmacia公司的SE250 小型夹心式垂直板电泳装置
1
2
3
4
LDH5 LDH4 LDH3 LDH2 LDH1
心肌乳酸脱氢同工酶(LDH)的电泳分离
四、展望
新的高性能色谱分离材料
设备性能、工艺优化
低成本、环保、实用
理论模型的深入研究
参考文献
1 周同惠等。纸色谱和博层色谱。北京：科学出版社，1989 2 霍斯泰特曼K， 马斯顿A，霍斯泰特曼 M 著，赵维民，张
洗脱剂选择： 薄层色谱筛选
上样方式： 净试样法、溶液法、涂覆法
后处理： 旋转蒸发、重结晶等
低压及中压制备色谱
提高压力，增大流速
低压（ 几个大气压）
中压 （几十个大气压）
减压柱色谱
低压制备色谱
加压柱色谱
双链球
空气泵
蠕动泵
中压制备色谱
高压制备色谱
特点： 1 柱长： 20~50CM 2 内径：1~100CM 3 颗粒小，流速高