色谱的发展历程简述

  Baike ·  2011-07-27 09:44  ·  20526 次点击
色谱法从二十世纪初发明以来,经历了整整一个世纪的发展到今天已经成为最重要的分离分析科学,广泛地应用于许多领域,如石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境保护,乃至空间探索等。将一滴含有混合色素的溶液滴在一块布或一片纸上,随着溶液的展开可以观察到一个个同心圆环出现,这种层析现象虽然古人就已有初步认识并有一些简单的应用,但真正首先认识到这种层析现象在分离分析方面具有重大价值的是俄国植物学家Tswett。Tswett关于色谱分离方法的研究始于1901年,两年后他发表了他的研究成果"一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用,提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法。三年后,他将这种方法命名为色谱法(Chromatography),很显然色谱法(Chromatography)这个词是由希腊语中”色“的写法(chroma)和”书写“(graphein)这两个词根组成的,派生词有chromatograph(色谱仪),chromatogram(色谱图),chromatographer(色谱工作者)等。由于Tswett的开创性工作,因此人们尊称他为"色谱学之父",而以他的名字命名的Tswett奖也成为了色谱界的最高荣誉奖。色谱法发明后的最初二三十年发展非常缓慢。液-固色谱的进一步发展有赖于瑞典科学家Tiselius(1948年NobelChemistryPrize获得者)和Claesson的努力,他们创立了液相色谱的迎头法和顶替法。分配色谱是由著名的英国科学家Martin和色谱图
Synge创立的,他们因此而获得1952年的诺贝尔化学奖。1941年,Martin和Synge采用水分饱和的硅胶为固定相,以含有乙醇的氯仿为流动相分离乙酰基氨基酸,他们在这一工作的论文中预言了用气体代替液体作为流动相来分离各类化合物的可能性。1951年,Martin和James报道了用自动滴定仪作检测器分析脂肪酸,创立了气-液色谱法;1958年,Golay首先提出了分离效能极高的毛细管柱气相色谱法,发明了玻璃毛细管拉制机,从此气相色谱法超过最先发明的液相色谱法而迅速发展起来,今天常用的气相色谱检测器也几乎是在五十年代发展起来的。七十年代发明了石英毛细管柱和固定液的交联技术。随着电子技术和计算机技术的发展气相色谱仪器也在不断发展完善中,到现在最先进的气相色谱仪已实现了全自动化和计算机控制,并可通过网络实现远程诊断和控制。
色谱的起源
色谱法
色谱法起源于20世纪初,1906年俄国植物学家米哈伊尔·茨维特用碳酸钙填充竖立的玻璃管,以石油醚洗脱植物色素的提取液,经过一段时间洗脱之后,植物色素在碳酸钙柱中实现分离,由一条色带分散为数条平行的色带。由于这一实验将混合的植物色素分离为不同的色带,因此茨维特将这种方法命名为Хроматография,这个单词最终被英语等拼音语言接受,成为色谱法的名称。汉语中的色谱也是对这个单词的意译。茨维特并非著名科学家,他对色谱的研究以俄语发表在俄国的学术杂志之后不久,第一次世界大战爆发,欧洲正常的学术交流被迫终止。这些因素使得色谱法问世后十余年间不为学术界所知,直到1931年德国柏林威廉皇帝研究所的库恩将茨维特的方法应用于叶红素和叶黄素的研究,库恩的研究获得了广泛的承认,也让科学界接受了色谱法,此后的一段时间内,以氧化铝为固定相的色谱法在有色物质的分离中取得了广泛的应用,这就是今天的吸附色谱。
分配色谱的出现和色谱方法的普及
1938年阿切尔·约翰·波特·马丁和理查德·劳伦斯·米林顿·辛格准备利用氨基酸在水和有机溶剂中的溶解度差异分离不同种类的氨基酸,马丁早期曾经设计了逆流萃取系统以分离维生素,马丁和辛格准备用两种逆向流动的溶剂分离氨基酸,但是没有获得成功。后来他们将水吸附在固相的硅胶上,以氯仿冲洗,成功地分离了氨基酸,这就是现在常用的分配色谱。在获得成功之后,马丁和辛格的方法被广泛应用于各种有机物的分离。1943年马丁以及辛格又发明了在蒸汽饱和环境下进行的纸色谱法。
气相色谱和色谱理论的出现
气相色谱议
1952年马丁和詹姆斯提出用气体作为流动相进行色谱分离的想法,他们用硅藻土吸附的硅酮油作为固定相,用氮气作为流动相分离了若干种小分子量挥发性有机酸。气相色谱的出现使色谱技术从最初的定性分离手段进一步演化为具有分离功能的定量测定手段,并且极大的刺激了色谱技术和理论的发展。相比于早期的液相色谱,以气体为流动相的色谱对设备的要求更高,这促进了色谱技术的机械化、标准化和自动化;气相色谱需要特殊和更灵敏的检测装置,这促进了检测器的开发;而气相色谱的标准化又使得色谱学理论得以形成色谱学理论中有着重要地位的塔板理论和VanDeemter方程,以及保留时间、保留指数、峰宽等概念都是在研究气相色谱行为的过程中形成的。
高效液相色谱
高效液相色谱仪
1960年代,为了分离蛋白质、核酸等不易汽化的大分子物质,气相色谱的理论和方法被重新引入经典液相色谱。1960年代末科克兰、哈伯、荷瓦斯、莆黑斯、里普斯克等人开发了世界上第一台高效液相色谱仪,开启了高效液相色谱的时代。高效液相色谱使用粒径更细的固定相填充色谱柱,提高色谱柱的塔板数,以高压驱动流动相,使得经典液相色谱需要数日乃至数月完成的分离工作得以在几个小时甚至几十分钟内完成。1971年科克兰等人出版了《液相色谱的现代实践》一书,标志着高效液相色谱法(HPLC)正式建立。在此后的时间里,高效液相色谱成为最为常用的分离和检测手段,在有机化学、生物化学、医学、药物开发与检测、化工、食品科学、环境监测、商检和法检等方面都有广泛的应用。高效液相色谱同时还极大的刺激了固定相材料、检测技术、数据处理技术以及色谱理论的发展。

0 条回复

暂无讨论,说说你的看法吧!

 回复

你需要  登录  或  注册  后参与讨论!