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您真的选对适用于您样品的检测器了吗?

步琦实验室设备贸易(上海)有限公司  2022-07-04  点击89次

您知道样品中存在多种化合物,同时也知道您的色谱运行条件已经最优化。但是您有想过检测方式是否正确吗?您确定能在馏分中找到所有对您来说很重要的东西吗? 今天,“小步”同学来给您介绍 UV、ELSD、MS、RI 和荧光这五种不同的检测器,讨论它们的优缺点,并就每种检测器最适合的化合物检测类型提供建议。


之前我们已经介绍过关于检测器的文章(点击这里),主要集中 UV 检测、蒸发光散射检测器 (ELSD) 或 UV 和 ELSD 结合使用的优点和局限性上。如果您看过我们之前的文章,在这里我想唤起您回忆的同时,也向您介绍液相色谱中其他三种常用的检测方法。接下来,让我们从最熟悉的检测方法开始。


1

UV 检测器

这是制备色谱中最常用的检测器。它的检测方法具有选择性,因为它只能用于检测紫外范围(200 至 400 nm)或可见范围(400 至 800 nm)的具有一定吸收的物质。


您可以使用紫外检测器成功观察到具有生色团或助色团的样品分离情况,例如:


   ◇ 芳香环

   ◇ 两个共轭双键

   ◇ 与具有一对电子的原子相邻的双键

   ◇ 羰基

   ◇ 溴、碘或硫


紫外检测器通过测量穿过溶液的紫外光束强度的变化来进行判断,并将化学信号转换成为电信号呈现于软件中。光的吸收强度与光束通过溶液的浓度有关。


这种关系可以通过朗伯-比尔定律描述:

其中:

E = 吸光强度

ε = 吸光系数 [表示物质浓度为 1mol/L,液层厚度为 1cm 时溶液的吸光度]

c = 溶液浓度 [mol/L]

d = 光束通过溶液的路径长度 [cm]

您使用的每种溶剂都有其特有的紫外吸收截止波长。在低于此值的波长处,溶剂本身会吸收所有光。


使用紫外检测器时,您应该选择避开溶剂紫外吸收波长。否则,物质和溶剂的信号会重叠,导致馏分分析不正确。


如果您不知道化合物的吸收光谱,我建议您同时使用多个波长,甚至使用二极管阵列检测器 (DAD),它可以记录整个紫外光谱。


生成的图表将为用户提供更多信息:


总结一下紫外检测器,其有独特的优缺点:

优点在于紫外检测器易于使用、可靠、相对便宜、与溶剂梯度兼容、对样品无破坏性且相对灵敏和特异性。


缺点则是对于无发色基团的化合物难以检测,并且受到溶剂UV截止波长的限制,尤其是在低 UV 波长下。


2

ELS 检测器

蒸发光散射检测器通过检测被蒸发干燥的样品颗粒散射的光量来工作。该过程包括三个步骤:雾化、蒸发和检测。


首先,雾化器将空气或氮气气流与色谱柱或滤芯流出物相结合,以产生微小液滴的气溶胶。其次,液滴进入漂移管,在此过程中,流动相蒸发并留下目标化合物的颗粒。最后,光线照射到离开漂移管的干燥颗粒上。光被散射,产生的光子被光电二极管检测到。


描述 ELSD 受粒度控制方程:

A = amb

其中:

A = 峰面积

m = 溶质质量

a 和 b 是常数,取决于多种因素,例如目标物质的粒径、浓度和类型、气体流速、流动相流速和漂移管的温度。

如果您想纯化没有发色团的化合物,ELS 检测方法是理想的选择。没错,正是紫外检测器无法轻易检测到的化合物。这些类型的化合物包括碳水化合物、脂质、脂肪和聚合物等。


ELS 检测器的方式不受流动相变化和梯度基线偏移的干扰。并且其检测灵敏度与化合物的理化性质无关,只受化合物绝对量的影响。由于 ELSD 是一种质量检测器,高信号强度表明有大量化合物正在洗脱。由于检测器是半定量的,因此您可以获得一些有价值的信息,比如样品中不同化合物的占比。


ELSD 几乎可以检测所有化合物,除了高挥发性分析物,例如酒中的乙醇。通常,目标化合物或添加的改性剂的挥发性必须低于流动相。除此之外,ELSD也属于破坏性检测器,提供相应化合物信号的同时,也将破坏您的样品,因此您应该尽量减少样本进样量。


流动相的沸点越低,溶剂越容易蒸发。像 DMF、甲苯或水等高沸点流动相则需要在高温下蒸发。然而,这种方法存在破坏目标化合物的风险。或者,溶剂可以雾化成极小的液滴,使其即使在室温下也可以蒸发。


3

质谱检测器(MS)

质谱仪作为色谱检测器,可以根据每个化合物基于其独特的质谱表征来进行分析。LC-MS 通常具有以下工作流程。


首先,分子化合物从色谱柱随洗脱液进入质谱检测器当中被离子源(APCI,ESI 等)转化成为带电或电离状态。之后进入到质量分析器(Q,TOF 或 QqQ,Q-TOF 等)当中进行分析,在这里通过调整电场强度或根据飞行时间不同,可以获得母离子或离子碎片的质荷比信息,最后将它们输出到接收器当中,在那里它们被识别并转换为数字信号输出。


MS 检测方法的优点包括良好的灵敏度、选择性和获得结构信息的可能性。缺点则是购买价格高且设备需要频繁维护。


“小步”同学认为,MS 检测器固然非常好,但是在制备色谱领域,或者拥挤和繁忙的合成实验室中很难拥有较高的占有量。


4

示差折光检测器(RI)

示差折光检测器检测原理是由介质在流经测量池时引起的光的折射变化而进行检测的。这种检测方法是非选择性的,因为它可以检测流过测量池的所有物质。


RI 检测器根据以下公式进行测量:

其中:

Δ= 折射率之差

nG = 溶解样品的折射率

nL = 纯溶剂的折射率

ni = 样品的折射率

c = 样品浓度

RI 检测器的优点包括:

   ◇ 检测器的通用性

   ◇ 良好的线性动态范围 - ~ 4个数量级

   ◇ 易于操作

 

RI 检测器的缺点包括:

   ◇ 不能使用梯度溶剂洗脱

   ◇ 灵敏度低

   ◇ 对温度和压力波动非常敏


5

荧光检测器

当具有特定官能团的化合物被较短波长的能量激发时,它们会发出较高波长的辐射或荧光。荧光强度受激发波长和发射波长影响,从而能够选择性地检测某些特定成分。大约 15% 的化合物具有天然荧光。


含有羰基的脂肪族和脂环族化合物及高度共轭双键的化合物都具有天然荧光。除此之外,具有共轭 π 电子的芳香族化合物可以发出最强的荧光活性。


荧光检测器的优点包括:

   ◇ 高灵敏度:荧光检测器的灵敏度是紫外检测器的 10 ~1000 倍

   ◇ 高选择性

   ◇ 通常对流量和温度变化不敏感


荧光检测器的缺点包括:

   ◇ 有限的线性度

   ◇ 没有多少化合物是天然荧光的

   ◇ 衍生方法复杂

   ◇ 复杂的检测器使用:必须牢牢掌握化学和仪器变量

   ◇ 一些化学物质,如氧气,可以淬灭荧光,所以必须严格脱气

好啦!以上就是对于液相色谱当中常用的五种检测器的简单介绍,相信通过这篇文章,您也大概了解到哪种检测器最适合应用于您的待测样品。


今天和大家分享的就到这里,我是“小步”同学,我们下期再见!





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