소개글
"Hplc 고성능"에 대한 내용입니다.
목차
1. 천연물 추출 및 분리정제
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 원리 및 이론
1.2.1. 크로마토그래피 정의 및 원리
1.2.2. 크로마토그램의 종류
1.2.3. 크로마토그램의 해석
1.2.3.1. 정성 및 정량 분석
1.2.3.2. 띠 확산
1.2.4. 고성능 액체 크로마토그래피의 원리
1.2.4.1. 극성
1.2.4.2. 이동상
1.2.4.3. 칼럼
1.2.4.4. 용매
1.3. 실험방법
1.3.1. 실험장치 및 재료
1.3.2. 실험방법
1.4. 실험결과
1.4.1. Data 작성
1.4.2. Data 결과
1.5. 고찰 및 결론
1.5.1. 고찰
1.5.2. 결론
1.6. 사용기호
1.7. 참고문헌
2. HPLC를 이용한 음료 중 카페인 성분의 함량 분석
2.1. 실습 목표
2.2. 실습 원리
2.2.1. 물리 화학적 원리
2.2.2. 기기적 원리
2.3. 실험 재료 및 실험 방법
2.4. 실험 결과
2.5. 결과 해석 및 논의
3. HPLC(고성능 또는 고압액체크로마토그래피) analysis
3.1. SUBJECT
3.2. INTRODUCTION
3.3. PRINCIPLE&THEORY
3.4. APPARATUS&REAGENTS
3.5. PROCEDURE
3.6. REFERENCE
4. 참고 문헌
본문내용
1. 천연물 추출 및 분리정제
1.1. 실험 목적
다양한 천연물로부터 유효성분을 추출, 분리 및 정제 방법에 관해 학습하고 미지시료에 대한 정성 및 정량 분석방법에 관해 배우는 것이 이번 실험의 목적이다.
1.2. 실험 원리 및 이론
1.2.1. 크로마토그래피 정의 및 원리
크로마토그래피(Chromatography)는 적절한 정지상과 이동상을 사용하여 시료들이 섞여 있는 혼합물을 이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법이다. 예를 들어, 검은 수성 사인펜으로 글씨를 쓴 종이에 물이 묻어 사인펜이 번지는 경우가 있는데, 번진 부분은 푸른색, 붉은색, 노란색 등 여러 색깔이 서로 다른 위치에 퍼져 있는데, 이것은 각 색소들의 이동속도가 서로 다르기 때문이다.
크로마토그래피의 원리는 화합물들을 분리하는 방법으로서, 혼합물이 칼럼을 통과할 때 어떤 화합물은 다른 화합물보다 더 오래 머물게 되어 분리하는 것이다. 화합물 A와 B를 포함하는 용액을 칼럼에 주입하면, 칼럼 위에서 용매를 계속 흘려주면 이들은 결국 칼럼을 빠져나간다. 만일 용질 A가 B보다 상대적으로 더 짧은 시간 동안 용액에 머무른다면, 용질 A는 B보다 더 느리게 칼럼을 통과하므로 B보다 늦게 빠져나오는 원리로 두 물질을 분리할 수 있다."
1.2.2. 크로마토그램의 종류
크로마토그램의 종류에는 흡착 크로마토그래피(adsorption chromatography), 분배 크로마토그래피(partition chromatography), 이온교환 크로마토그래피(ion-exchange chromatography), 분자배제 크로마토그래피(molecular exclusion chromatography), 친화 크로마토그래피(affinity chromatography) 등이 있다.
흡착 크로마토그래피는 고체 정지상과 액체 또는 기체 이동상을 사용하며, 용질은 고체 입자 표면에 흡착한다. 분배 크로마토그래피는 고체 지지체 표면에 입힌 얇은 액체 정지상을 사용하며, 용질은 정지상과 이동상 사이에서 평형을 이룬다. 이온교환 크로마토그래피는 정지상 고체에 공유 결합된 이온성 기를 사용하며, 용질 이온은 정전기적 인력에 의해 정지상에 끌린다. 분자배제 크로마토그래피는 크기 배제에 의해 분자들을 분리하며, 정지상과 용질 사이에 인력이 없다. 친화 크로마토그래피는 정지상에 공유 결합된 다른 분자와 용질 분자 사이의 특별한 상호작용을 이용한다.
이처럼 크로마토그래피는 분리 메커니즘에 따라 다양한 종류로 구분되며, 이는 혼합물로부터 화합물을 분리하고 정성 및 정량 분석을 가능하게 한다.
1.2.3. 크로마토그램의 해석
1.2.3.1. 정성 및 정량 분석
크로마토그래피에서 화합물의 정성 및 정량 분석은 매우 중요하다. 정성 분석은 화합물의 종류를 확인하는 것이고, 정량 분석은 화합물의 농도를 측정하는 것이다.
정성 분석에서 가장 간단한 방법은 크로마토그래피 봉우리의 머무름 시간을 이용하는 것이다. 동일한 실험 조건에서 미지 시료의 화합물과 표준 시료의 화합물이 같은 머무름 시간을 가지면, 이는 동일한 화합물이라고 판단할 수 있다. 그러나 두 개의 서로 다른 화합물이 동일한 머무름 시간을 가질 수 있기 때문에, 보다 신뢰할 만한 방법은 동시크로마토그래피(co-chromatography)이다. 이는 미지 시료에 표준 시료를 소량 첨가하여 봉우리의 상대적인 크기가 증가하는지 확인하는 것이다. 또한 질량 분광계를 이용하여 화합물의 스펙트럼을 확인함으로써 성분을 정성할 수 있다.
정량 분석에서는 크로마토그래피 봉우리의 면적이 분석물의 양에 비례한다는 것을 이용한다. 내부 표준법은 주입된 양과 정확한 크로마토그래피에서 흔히 사용되는데, 내부 표준물질의 봉우리와 분석물질의 봉우리 면적을 비교하여 분석물질의 농도를 측정할 수 있다. 외부 표준법은 표준 시료의 검량선을 작성하고 미지 시료의 봉우리 면적을 이용하여 농도를 구하는 방법이다. 표준물질 첨가법은 내부 표준법과 외부 표준법을 복합적으로 활용하여 정량하는 방법이다.
이와 같이 크로마토그래피를 통해 화합물의 정성 및 정량 분석이 가능하며, 이는 다양한 화학, 생명과학, 환경 분야에서 널리 활용되고 있다. 미지 화합물을 정확히 확인하고 정량하는 것은 크로마토그래피 분석의 핵심이라고 할 수 있다.
1.2.3.2. 띠 확산
용질이 아주 얇은 EL로 칼럼에 주입되더라도 칼럼을 지나는 동안 EL는 넓어진다. 넓어짐은 확산, 이동상과 정지상 간의 용질의 느린 평형 및 칼럼 속의 불규칙한 흐름 통로 때문에 띠는 퍼지게 된다.
띠 확산은 칼럼 내 정지상 안에 있는 용질의 아주 좁은 띠는 서서히 넓어진다. 왜냐하면 용질 분자는 띠의 중심으로부터 양방향으로 퍼져나가기 때문이다. 불가피한 과정인 새로 확산은 용질이 칼럼에 주입되는 순간 시작된다. 크로마토그래피에서 띠가 오래 움직일수록 더 많은 시간 확산되며 넓어지게 된다. 흐름 속도가 빨라지면 EL가 칼럼에서 머무는 시간이 짧아지며, 확산이 일어나는 시간이 줄어든다. 흐름 속도가 빠를수록 봉우리는 좁아진다.
세로 확산에 의한 띠 넓어짐은 흐름 속도에 반비례한다. 세로 확산에 의한 띠 넓어짐은 흐름속도가 증가할수록 감소하고 질량 이동의 일정 속도에 의한 띠 넓어짐은 흐름 속도가 증가할수록 증가하므로 최소 띠 넓어짐과 최적 분리도가 가능한 중간 정도의 흐름 속도가 있다.
혼합물 성분 간의 적당한 불리를 하기 위한 흐름 속도와 용매 조성의 실험 조건을 결정하는 것은 과학의 묘미이며 크로마토그래피의 예술이라고 볼 수 있다. 두 상 간의 질량 이동 속도는 온도가 올라가면 증가한다. 칼럼의 온도를 올리는 것은 분리도를 향상시키거나 분리도를 떨어뜨리지 않고 분리를 빠르게 할 수 있는 방법이 된다.
1.2.4. 고성능 액체 크로마토그래피의 원리
1.2.4.1. 극성
극성은 화합물 분자에서 전하 분포의 편향성을 의미한다. 극성 화합물들은 원자 간 결합의 전기음성도 차이로 인해 부분적인 전하 분리가 발생하여 분자 내에 양극과 음극 영역이 존재한다. 이러한 전하 편향성으로 인해 극성 화합물들은 서로 간 분산, 쌍극자-쌍극자, 수소 결합 등의 상호작용을 일으킬 수 있다.
반면, 비극성 화합물들은 전하 편향이 거의 없어 이러한 상호작용이 약하다. 일반적으로 극성이 강할수록 용매와의 상호작용이 커지므로 용해도가 높아지고, 비극성일수록 용해도가 낮아진다. 이에 따라 HPLC에서 극성 용매와 비극성 용매를 선택적으로 사용하여 화합물의 극성에 따른 분리가 가능하다.
정상상 크로마토그래피에서는 극성 정지상과 비극성 이동상을 사용하며, 극성이 큰 화합물일수록 정지상에 더 강하게 흡착되어 늦게 용출된다. 반대로 역상 크로마토그래피에서는 비극성 정지상과 극성 이동상을 사용하며, 극성이 큰 화합물일수록 정지상과의 상호작용이 약하여 먼저 용출된다.
따라서 화합물의 극성 차이를 이용하여 HPLC에서 혼합물을 효과적으로 분리할 수 있다. 분리 과정에서 극성이 큰 화합물은 정지상과의 상호작용이 커 늦게 용출되고, 극성이 작은 화합물은 정지상과의 상호작용이 약해 먼저 용출된다.
1.2.4.2. 이동상
이동상(mobile phase)은 HPLC에서 중요한 역할을 담당한다. 이동상은 시료가 고정상(stationary phase)을 통과하며 용출되는 과정에서 시료 성분들과 상호작용하여 분리를 유도하는 매개체 역할을 한다.
이동상의 성질에 따라 시료 성분의 분리 정도가 달라지므로, 이동상의 선택은 HPLC 분리의 핵심이다. 이동상은 일반적으로 산성, 염기성, 또는 중성의 수용액과 유기용매의 혼합용액으로 구성된다. 대표적인 예로 물(H2O)과 메탄올(CH3OH), 아세토니트릴(CH3CN) 등의 유기용매를 혼합한 용액을 사용한다.
이동상의 선택 시 고려해야 할 사항은 다음과 같다. 첫째, 시료 성분의 극성에 따라 적절한 극성의 이동상을 선택해야 한다. 일반적으로 극성이 큰 시료 성분은 극성이 큰 이동상에서 더 오래 머무르며, 비극성 시료 성분은 비극성 이동상에서 더 빨리 용출된다. 둘째, 이동상의 pH가 시료 성분의 이온화 정도에 영향을 미치므로 적절한 pH 조건을 선택해야 한다. 셋째, 이동상의 점도가 낮을수록 압력 강하가 작아 보다 높은 유속으로 운전할 수 있다. 넷째, 이동상 내 용존 기체를 제거하여 기포 발생을 방지해야 한다.
이동상 선택의 유연성 때문에, HPLC는 다양한 종류의 시료에 대해 최적의 분리 조건을 찾을 수 있는 장점이 있다. 이동상 조성을 단계적으로 변화시키는 기...
참고 자료
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