高效液相色谱选择性优化的基本方法和策略

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1、文献综述高效液相色谱选择性优化的基本方法和策略胡育筑(中国药科大学，南京，210009)〔提要〕本文综述了高效液相色谱法方法发展中选择性优化的基本方法和策略，介绍了影响色谱选择性优化的三个主要方面：即色谱参数的选择、优化指标和实验设计及优化方法，并评述了今后色谱选择性优化的发展趋势。自七十年代起，色谱理论、色谱技术和色谱特别重要。图1中有两个步骤涉及优化：选择性仪器〔〕迅猛发展，色谱方法已成为分析化学中优化和系统优化。本文仅讨论选择性优化。应用最广泛的分离和分析工具，智能色谱实验室Masst、ꈠBemdge눱澈和Schoenmakers〔16的两个重要组成部分

2、机器人〔2-〕和专家系曾系统论述了色谱选择性优化的理论和策略。色统3〕的研制引起了许多分析工作者的兴趣。谱选择性优化的目的是要控制各组分的洗出次显然色谱技术的成功应用取决于正确的色谱方序，在可能短的时间内实现各组分的最优分离。法，图1列出了建立高效液相色谱方法的一般步色谱选择性优化的过程包括色谱参数和优化指标骤。既然色谱方法的主要功能是分离，建立色谱的选择、实验设计及优化。方法需要决定的分离条件、分离目标和仪器参数一、色谱参数的选择等。对这样多变量多目标问题，方法优化显得影响色谱选择性的实验参数与所选用的色谱技术有关。以反相离子对色谱法为例，可供选择的色谱参数

3、有：流动相的有机改良剂浓度、离子强度、pH值、离子对试剂的浓度和种类等。一般，这些参数间可能存在交互作用，因此应当综合考虑各参数的作用。对于多参数的体系，可应用不完全因子设计方法〔14,17，选择两或三个最重要的参数作为待优化的参数。参数取值的下限和上限的范围称为参数范围。参数范围过大易导致局部优化，且对实验、仪器等要求较高，因此一般主张使用尽可能少的参数和窄的参数范围。二、优化指标优化指标是评价色谱分离效果的质量标准，可分为基本指标和综合指标。基本指标评价色谱峰的分离，综合指标评价欲分离混合物的全色谱。表1列出了最常用的优化指标，包括6个基本指标和4个综合指

4、标。显然，综合指标均建立V峰谷高度(v=g-f在基本指标的基础上，且色谱选择性的评价一般hi峰i的高度必须使用综合指标。N峰i的板数Pi第i峰对的峰谷比表1高效液相色谱常用优化指标Po理想的峰谷比Ri第i峰对的分离度基本指标16,18Rid第i峰对的理想分离度α、ai、b加权因子分离度tm实际允许的最长分析时间tn最终洗脱峰的保留时间分离系数（选择性Cii+1第i峰对的分离度（或其它基本指标）峰谷比n色谱图中峰的数目i=死体积峰除了这些最常用的优化指标，某些新的优化谷峰比指标仍然在发展中，卢佩章等〔23最近在分析现存各种优化指标的优缺点的基础上提出了一种新分离

5、数的优化指标HCRF(hierarchicalchromatgraphy校正分离数responsefunction)。HCRF既包括了CKF的优点，克服了CRF的不合理之处，并可给予全色综合标准谱图分离质量的直观评价，是一种有希望普及的优化指标。评价色谱质量、选择优化指标，涉及到色谱方法、仪器特性、组分特性、溶剂等各种因素，经常需要有经验的色谱工作者才能做出决定。色谱优化函数21Peeters等〔24曾建立了一个专家系统，可用于选择色谱优化指标。三、实验设计及优化方法标正标准分离度积(22)色谱选择性优化可分为设计和实验两个过程。设计过程指色谱参数和优化指标的

6、选择及实验设计。实验过程根据设计决定的方法完成实验。实验设计的目标是(1)预测优化可能方向，(2)拟合响应表面，(3)评价分析质量。色谱选符号定义：择性优化实验设计是要通过评价样品色谱分析的ti峰i的保留时间质量找到最优分离的色谱参数值。一个早期的方Wi峰i基线宽法是在色谱参数范围内一次改变一个参数值依次k'峰i的容量因子比较寻优，但这种方法仅可能得到局部优化。网f峰谷顶端和相邻峰尖间连线距离格搜索法〔16〕在实验区间内以固定步长逐点试g峰谷顶端和相邻峰尖间连线交点和基线间的距验，可避免局部优化，找到最优条件，且不要求离每个色谱峰组分的鉴别，故可用于未知组分的

7、样形法的应用不要求峰组分的鉴别，故可用于未知品。但该法需大量的实验数据，目前该法的应用组分的样品。单纯形法的主要缺点是实验次数偏大多和其它优化方法（见下文）相结合，在建立高，另外当因色谱参数值改变引起的组分色谱峰色谱优化函数响应面后用计算机按网格计算寻次序的颠倒（即目标函数存在多个极值）时，常优。导致局部最佳。当代色谱常用优化方法可分为序贯优化和并并行优化的方法可克服单纯形法的某些缺行优化〔14-16。前者实验前仅设计少部分实验，点，其代表方法是应用因子设计的优化〔14-16。通过每次实验预测优化的可能方向然后设计新的因子设计本身是实验设计方法，在高效液相色谱

8、实验，重复该步骤至最佳；后者在实验前确