范文一:薄层色谱
一般常用溶剂按照极性从小到大的顺序排列大概为:石油迷 <己烷>己烷><苯>苯><乙醚>乙醚><><乙酸乙酯>乙酸乙酯><丙酮>丙酮><乙醇>乙醇><>
一般来说, 弱极性溶剂体系的基本两相由正己烷和水组成, 再根据需要加入甲醇、 乙醇,乙酸乙酯来调节溶剂系统的极性,以达到好的分离效果,适合于生物碱、 黄酮、萜类等的分离;中等极性的溶剂体系由氯仿和水基本两相组成,由甲醇、 乙醇,乙酸乙酯等来调节,适合于蒽醌、香豆素,以及一些极性较大的木脂素和 萜类的分离;强极性溶剂,由正丁醇和水组成,也靠甲醇、乙醇,乙酸乙酯等来 调节,适合于极性很大的生物碱类化合物的分离。
(一)有机合成中展开剂的选择
做有机合成时走板子是常有的事,展开剂的选择就至关重要了。
选择适当的展开剂是首要任务 . 一般常用溶剂按照极性从小到大的顺序排列大概 为:石油迷 <己烷>己烷><苯>苯><乙醚>乙醚><><乙酸乙酯>乙酸乙酯><丙酮>丙酮><乙醇>乙醇><甲醇使用单一溶剂,往 往不能达到很好的分离效果,="" 往往使用混合溶剂通常使用一个高极性和低级性溶="" 剂组成的混合溶剂,="" 高极性的溶剂还有增加区分度的作用,="" 展开剂的比例要靠尝="" 试="" .="" 一般根据文献中报道的该类化合物用什么样的展开剂,就首先尝试使用该类="" 展开剂,="" 然后不断尝试比例,="" 直到找到一个分离效果好的展开剂。="" 展开剂的选择="" 条件:①对的所需成分有良好的溶解性;②可使成分间分开;③待测组分的="" rf="" 在="" 0.2~0.8之间,定量测定在="" 0.3~0.5之间;④不与待测组分或吸附剂发生化学="" 反应;⑤沸点适中,黏度较小;⑥展开后组分斑点圆且集中;⑦混合溶剂最好用="" 新鲜配制。="" 一般来说,弱极性溶剂体系的基本两相由正己烷和水组成,再根据="" 需要加入甲醇、乙醇,乙酸乙酯来调节溶剂系统的极性,以达到好的分离效果,="" 适合于生物碱、="" 黄酮、="" 萜类等的分离;="" 中等极性的溶剂体系由氯仿和水基本两相="" 组成,由甲醇、乙醇,乙酸乙酯等来调节,适合于蒽醌、香豆素,以及一些极性="" 较大的木脂素和萜类的分离;="" 强极性溶剂,="" 由正丁醇和水组成,="" 也靠甲醇、="" 乙醇,="" 乙酸乙酯等来调节,适合于极性很大的生物碱类化合物的分离。很多时候="" ,="" 展开="" 剂的选择要靠自己不断变换展开剂的组成来达到最佳效果。="" 我们在实验中,="" 为了="" 实现一个配体与其他杂质有效分离,="" 曾经尝试了很多种的溶剂组合,="" 最后才找到="" 石油醚—="" etoac="" —="" hcooh="" (5.5:3.5:0.1)混合溶剂。一般把两种溶剂混合时="" ,="" 采用高极性="" 极性的体积比为="" 1/3的混合溶剂="" ,="" 如果有分开的迹象="" ,="">甲醇使用单一溶剂,往>
(或者加入第三种溶剂) , 达到最佳效果; 如果没有分开的迹象 (斑点较“拖”) , 最好是换溶剂。 对于在硅胶中这种酸性物质上易分解的物质, 在展开剂里往往加 一点点三乙胺,氨水,吡啶等碱性物质来中和硅胶的酸性。 (选择所添加的碱性 物质,还必须考虑容易从产品中除去,氨水无疑是较好的选择。 )分离效果的好 坏和所用硅胶和溶剂的质量很有关系:不同厂家生产的硅胶可能含水量以及颗粒 的粗细程度,酸性强弱不同,从而导致产品在某个厂家的硅胶中分离效果很好, 但在另一个厂家的就不行。溶剂的含水量和杂质含量对分离效果都有明显的影 响。 温度, 湿度对分离效果影响也很明显, 在实验中我们发现有时同一展开条件, 上下午的 Rf 截然不同 。
展开剂的选择主要根据样品的极性、 溶解度和吸附剂的活性等因素来考虑, 在进 行薄层层析时, 首先应该知道未知化学成分的类型, 其极性的大致归属, 从提取 液或从色谱柱的流动相极性可知, 另外某样品里含多种化学成分先按极性不同大 致分, 然后细分, 对于分离未知的化学物质, 展开剂的选择也是一个摸索的过程, 不应该仅仅从展开剂考虑,多因素综合衡量!溶剂:层析过程中溶剂的选择,对 组分分离关系极大。 在柱层析时所用的溶剂 (单一剂或混合溶剂) 习惯上称洗脱 剂, 用于薄层或纸层析时常称展开剂。 洗脱剂的选择, 须根据被分离物质与所选 用的吸附剂性质这两者结合起来加以考虑在用极性吸附剂进行层析时, 当被分离 物质为弱极性物质,一般选用弱极性溶剂为洗脱剂;被分离物质为强极性成分, 则须选用极性溶剂为洗脱剂。 如果对某一极性物质用吸附性较弱的吸附剂 (如以 硅藻土或滑石粉代替硅胶) ,则洗脱剂的极性亦须相应降低。在柱层操作时,被 分离样品在加样时可采用于法, 亦可选一适宜的溶剂将样品溶解后加入。 溶解样 品的溶剂应选择极性较小的, 以便被分离的成分可以被吸附。 然后渐增大溶剂的 极性。 这种极性的增大是一个十分缓慢的过程, 称为“梯度洗脱”, 使吸附在层 析柱上的各个成分逐个被洗脱。如果极性增大过诀(梯度太大) ,就不能获得满 意的分离。溶剂的洗脱能力,有时可以用溶剂的介电常数(ε)来表示。介电常 数高,洗脱能力就大。以上的洗脱顺序仅适用于极性吸附剂,如硅胶、氧化铝。 对非极性吸附剂, 如活性炭, 则正好与上述顺序相反, 在水或亲水住溶剂中所形 成的吸附作用,较在脂溶性溶剂中为强。
被分离物质的性质
被分离的物质与吸附剂, 洗脱剂共同构成吸附层析中的三个要素, 彼此紧密相连。 在指定的吸附剂与洗脱剂的条件下, 各个成分的分离情况, 直接与被分离物质的 结构与性质有关。对极性吸附剂而言,成分的极性大,吸附住强。当然,中草药
成分的整体分子观是重要的, 例如极性基团的数目愈多, 被吸附的住能就会更大 些,在同系物中碳原子数目少些,被吸附也会强些。总之,只要两个成分在结构 上存在差别,就有可能分离,关键在于条件的选择。要根据被分离物质的性质, 吸附剂的吸附强度, 与溶剂的性质这三者的相互关系来考虑。 首先要考虑被分离 物质的极性。如被分离物质极性很小为不含氧的萜烯,或虽含氧但非极性基团, 则需选用吸附性较强的吸附剂, 并用弱极性溶剂如石油醚或苯进行洗脱。 但多数 中药成分的极性较大,则需要选择吸附性能较弱的吸附剂(一般Ⅲ~Ⅳ级) 。采 用的洗脱剂极性应由小到大按某一梯度递增, 或可应用薄层层析以判断被分离物 在某种溶剂系统中的分离情况。 此外, 能否获得满意的分离, 还与选择的溶剂梯 度有很大关系。 现以实例说明吸附层析中吸附剂、 洗脱剂与样品极性之间的关系。 如有多组分的混合物,象植物油脂系由烷烃、烯烃、舀醇酯类、甘油三酸醋和脂 肪酸等组份。如对于 C-27甾体皂甙元类成分,能因其分字中羟基数目的多少而
获得分离:将混合皂甙元溶于含有 5%氯仿的苯中,加于氧化铝的吸附柱上,采 用以下的溶剂进行梯度洗脱。 如改用吸附性较弱的硅酸镁以替代氧化铝, 由于硅 酸镁的吸附性较弱,洗脱剂的极牲需相应降低,亦即采用苯或含 5%氯仿的苯, 即可将一元羟基皂甙元从吸附剂上洗脱下来。 这一例子说明, 同样的中草药成分 在不同的吸附剂中层析时, 需用不同的溶剂才能达到相同的分离效果, 从而说明 吸附剂、溶剂和欲分离成分三者的相互关系。
(二)簿层层析:薄层层析是一种简便、快速、微量的层析方法。一般将柱 层析用的吸附剂撒布到平面如玻璃片上,形成一薄层进行层析时一即称薄层层 析。其原理与柱层析基本相似。
1.薄层层析的特点:薄层层析在应用与操作方面的特点与柱层析的比较。
2.吸附剂的选择:薄层层析用的吸附剂与其选择原则和柱层析相同。主要区别 在于薄层层析要求吸附剂(支持剂)的粒度更细,一般应小于 250目,并要求粒 度均匀。 用于薄层层析的吸附剂或预制薄层一般活度不宜过高, 以Ⅱ~Ⅲ级为宜。 而展开距离则随薄层的粒度粗细而定, 薄层粒度越细, 展开距离相应缩短, 一般 不超过 10厘米,否则可引起色谱扩散影响分离效果。
3.展开剂的选择:薄层层析,当吸附剂活度为一定值时(如Ⅱ或Ⅲ级) ,对多组 分的样品能否获得满意的分离, 决定于展开剂的选择。 中草药化学成分在脂溶性
成分中,大致可按其极性不同而分为无极性、弱极性、中极性与强极性。但在实 际工作中,经常需要利用溶剂的极性大小,对展开剂的极性予以调整。
范文二:薄层色谱
实验二十 薄层色谱
一、实验目的
1、学习薄层色谱法的原理和方法; 2、掌握比移值的计算方法; 3、了解比移值的影响因素。 二、实验原理
薄层色谱(thin layer chromatography) 常用TLC 表示,依其所采用的薄层材料性质和物理、化学原理的不同,可分为吸附薄层色谱、分配薄层色谱、离子交换薄层色谱和排阻薄层色谱等。
吸附薄层色谱采用硅胶、氧化铝等吸附剂铺成薄层,将样品以毛细管点在原点处,用移动的展开剂将溶质解吸,解吸出来的溶质随着展开剂向前移动,遇到新的吸附剂,溶质又会被吸附,新到的展开剂又会将其解吸,经过多次的解吸-吸附-解吸的过程,溶质就会随着展开剂移动。吸附力强的溶质随展开剂移动慢,吸附力弱的溶质随展开剂移动快,这样不同的组分在薄层板上就得以分离。
一个化合物在吸附剂上移动的距离与展开剂在吸附剂上移动的距离的比值称为该化合物比移值R f
展开剂是影响色谱分离度的重要因素。一般来说,展开剂的极性越大,对特定化合物的洗脱能力也越大,一般常用展开剂按照极性从小到大的顺序排列大概为:石油醚<><><><><><><><><><><><乙酸。>乙酸。>
邻硝基苯胺 对硝基苯胺 薄层层析硅胶G 薄玻璃板 乙酸乙酯 石油醚 0.5%羧甲基纤维钠(CMC-Na)水溶液 毛细管(内径小于1mm) 四、实验装置
五、实验步骤
【操作要点及注意事项】
1、调浆时要将硅胶加到CMC-Na 中,以免生成太多的团块, 浆液要有一定的流动性,稠度以能沿玻棒成细线性下滴为宜。
2、铺板时一定要铺匀,特别是边、角部分,晾干时要放在平整的地方。
3、点样时点要细,直径不要大于2mm, 间隔0.5cm 以上,浓度不可过大,以免出现拖尾、混杂现象。
4、展开用的烧杯要洗净烘干,放入板之前,要先加展开剂,盖上表面皿,让烧杯内形成一定的蒸气压。点样的一端要浸入展开剂0.5cm 以上, 但展开剂不可没过样品原点。当展开剂上升到距上端0.5-1cm 时要及时将板取出,用铅笔标示出展开剂前沿的位置。 六、实验结果
七、实验讨论
1、薄层色谱有哪些常见的用途? 2、影响R f 值的主要因素有哪些?
3、展开时,展开剂为何不可浸没样品原点? 4、试解释邻硝基苯胺及对硝基苯胺R f 的大小顺序。 八、实验体会
谈谈实验的成败、得失。
范文三:薄层色谱
薄层色谱技术在应用化学专业中的应用
1薄层色谱技术简介
薄层色谱(thin layer chromatography,TLC)是一种快速、简便、高效、经济、应用广泛的色谱分析方法。薄层色谱的特点是可以同时分离多个样品,分析成本低,对样品预处理要求低,对固定相、展开剂的选择自由度大,适用于含有不易从分离介质脱附或含有悬浮微粒或需要色谱后衍生化处理的样品分析。TLC广泛地应用于药物、生化、食品和环境分析等方面,在定性鉴定、半定量以及定量分析中发挥着重要作用。常规的TLC法存在展开时间长、展开剂体积需求大和分离结果差等缺点。高效薄层色谱法是近年来迅速发展的一种高效、快速、操作简便、结果准确、灵敏度高和重现性好的薄层色谱新技术,已广泛用于各个领域。
1.1常规的薄层色谱方法
TLC分离的选择性主要取决于固定相的化学组成及其表面的化学性质。常规薄层色谱的固定相为未改性的硅胶、氧化铝、硅藻土、纤维素和聚酰胺等,平均颗粒度20μm,点样量1~5μL,展开时间30~200min,检测限1~5ng。以正相色谱占主导地位,设备简单,所需资金投入少;不足之处是分离所需时间长,有明显的扩散效应。
1.2高效薄层色谱
高效薄层色谱(HPTLC)采用更细、更均匀的改性硅胶和纤维素为固定相,对吸附剂进行疏水和亲水改性,可以实现正相和反相薄层色谱分离,提高了色谱的选择性。C2、C8和C18化学键合硅胶板为常见反相薄层板。高效板厚平均100~250μm、点样量0. 1~0. 2μL,展距3~6cm,展开时间3~20min,最小检测量0. 1~0. 5μg,较常规TLC可改善分离度,提高灵敏度和重现性,适用于定量测定。 2薄层色谱的在应用化学领域的应用
应用化学学科领域非常宽广,涉及石油化工、精细化工、药物分析、环境监测等多方面。色谱分析技术在这些领域都有着广泛的应用。当然随着技术的发展,气象色谱和高效液相色谱的应用范围越来越广,已将成为现代化学化工领域一种必不可少的分析方法。薄层色谱是最传统的色谱分析方法,现代的色谱方法都是在此基础上发展起来的。气相色谱、也想色谱在广泛应用的同时,也存在价格昂贵等不足之处,薄层色谱刚好可以弥补这方面的不足,因此薄层色谱在现在分析提取中仍有一定的应用。
2.1常规薄层色谱的应用
常规薄层色谱以正相色谱占主导地位,设备简单,所需资金投入少;常用于从多种有机物复合成分中提取某一热丁物质,尤其在中药分析提取领域应用甚广。周漩等在硅胶G薄层板上用氯仿2乙酸乙酯2甲醇2水(体积比15: 40: 22: 10)作展开剂,测定了人参皂甙的Rf值,并计算描述了在正相薄层色谱中人参皂甙结构与保留值之间的关系。谢丽华等以乙酸乙酯2无水乙醇2水(体积比4: 1: 0. 6)为展开剂,玄参的特征性有效成分哈巴俄苷(harpagoside)和哈巴苷(harpagide)为对照品,对不同产地玄参药材以及数种易混淆药材进行检测,建立了中药玄参薄层色谱鉴别法,方法操作简便、准确、可靠。
除常见的药物分析、有机物提取之外,薄层色谱法还有些特别的小应用。薄层色谱法是鉴别圆珠笔种类最常用、有效的方法之一。由于它设备简单、操作方便、速度快、灵敏度高,因此TLC在法庭科学简单油墨领域得到广泛地应用。李继民用TLC法对国内的32种蓝色圆珠笔油墨进行了种类鉴别,将这些笔分为五大类,并对每一类样品进行了鉴别,又对市售15种不同厂家、不同品牌或同一品牌不同规格签字笔油墨的成分进行了分析,用TLC和红外光谱对这些笔进行了测定。任玲对市场上12种黑色圆珠笔墨水鉴别。对于蓝色圆珠笔油墨的薄层色谱法分析,一般选择扫描波长为570或580nln。赵鹏程等人对市售的70种在8个月内的蓝色圆珠笔油墨的染料成分的变化进行了定量分析,探讨了蓝色圆珠笔油墨中碱性紫和铜酞著染料的峰高比值随时间变化的关系。
俄罗斯学者Aginsky研究了一种根据 TLC法直接测定分离组分(树脂和染料)的质量比的方法来测定圆珠笔色痕的书写时间,该方法比用峰信号比例得到的结果更为可靠。有学者利用薄层色谱法分析了圆珠笔油墨样品,选出了最佳展开体系分析红色、蓝黑色、纯蓝色油墨,确定了染料随时间的变化规律,不仅能够鉴别油墨中的染料,而且通过树脂中两个成分的比值随时间变化而得出变化。
在相对书写时间方面的研究中,常用的一种方法是溶剂提取法,其原理是当书写的成分沉积在纸上,会蒸发、氧化、还原及聚合等物理和化学变化,这一变化改变了化学成分用溶剂提取的提取率,通过提取率的变化来确定相对书写时间。溶剂提取法主要是针对染料在溶剂中提取率随时间的变化规律。一般采用单一溶剂法,即只用一种溶剂提取,提取后通过薄层扫描,确定其提取量,包括质量相关和质量独立法。还有连续溶剂提取法,即先用弱溶剂
提取,再用强溶剂提取,测定两次提取量的比值,这一比值与书写时间有关,可以得出15个月的变化曲线,这种方法与所用溶剂及纸张有关。薄层色谱法对油墨的提起鉴定简单可行,可能在法庭鉴别字迹证据,明星签名真伪方面得到应用。
2.2 高效薄层色谱法的应用
考虑到常规薄层色谱法在应用过程中存在的缺陷,常将薄层色谱法与其他分析分离检测方法连用,提高了分析检测效果,下面来分别介绍这些方法。
2.2.1棒状薄层色谱
棒状薄层色谱(TLC2FID)是用石英棒作支持物涂上硅胶,点样、溶剂展开。样品在色谱棒上分离后,将棒通过适当的机械传动装置穿过氢火焰离子化检测器火焰中心,使化合物燃烧裂解,形成离子碎片和自由电子,再由电极收集并产生与化合物量成正比的电流信号,从而测出各物质的含量。该方法优点是灵敏度高,操作简便,薄层棒可反复使用,通用性好,可用于非挥发性、没有可见及紫外吸收、没有荧光以及衍生化困难的有机化合物的定性定量分析,被广泛地应用于工业、食品、药物及医学等领域。杜国华等利用TLC2FID方法测定了不同来源、不同种类的催化裂化原料油的烃族组成。将重油样品用甲苯溶解后点在SIII型色谱棒上,正庚烷和甲苯分次展开后,转移到氢火焰上扫描,得到试样中饱和烃、芳烃、胶质以及沥青质的分离薄层色谱图。
2.2.2加压薄层色谱
加压薄层色谱(OPLC)是指在水平的薄层色谱板上施加一弹性气垫。展开剂不是靠毛细作用力,而是靠泵压被强制流动,因此可以采用更细颗粒的吸附剂和更长的色谱板,分离所需时间缩短,扩散效应减小,分离效果更好。
2.2.3离心薄层色谱
离心薄层色谱(CTLC)又叫旋转薄层色谱,是一种离心型连续洗脱的环形薄层色谱分离技术,主要是在经典的薄层色谱基础上运用离心力促使流动相加速流动。离心力用于分离,可以减少破坏,对沸点高、分子量大的化合物有利,可用于分离100mg左右的样品。使用商品化生产的离心薄层色谱仪,仪器结构简单。尽管其分辨率低于制备型HPLC,但操作简便,分离时间短,并且无须将吸附剂刮下即可将产物洗脱下来,广泛应用于合成和天然产物的制备分离。徐晨等采用离心薄层色谱法提取大豆磷脂酰胆碱(SPC),速度快,溶剂消耗量少,制备样品量大,成本低。用硅胶GF254、和CaSO4·12H2O,加聚丙烯酸钠水溶液混合均匀,铺制薄层盘,烘干,
薄层盘可重复使用5次以上,洗脱液:CHCl32CH3OH2H2O
2.2.4胶束薄层色谱
Armstrong在1979年首次研究了胶束薄层色谱(miceller thin layer chromatography,M2TLC)。胶束薄层色谱分正相胶束薄层色谱和反相胶束薄层色谱两种。正相胶束薄层色谱是在聚酰胺、氧化铝或硅胶薄层上用低浓度表面活性剂的水溶液为展开剂;反相胶束薄层色谱是在硅烷化的硅胶薄层上用低浓度含少量水的非极性有机溶剂为展开剂。胶束薄层色谱能使一些结构相似、难溶于水的化合物得到较好分离。微乳液与胶束同属于低粘度的缔合胶体,同样存在表面活性。与胶束相比,微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水等在一定配比下自发形成的无色透明、低粘度的热力学稳定体系,具有更大的增溶量和超低界面张力。微乳液作为展开剂,对待测成分具有独特的选择性和富集作用,更有利于提高色谱效率,可同时分离亲水物质、疏水物质、带电成分、非带电成分等。胶束薄层和微乳液薄层主要用于三次采油、痕量金属离子的回收和生物碱分析。胶束薄层色谱的最大优点是很少使用有毒、易挥发、易燃、易造成污染的有机溶剂,并且使用方便、操作简单和经济廉价。闻璃毓等探讨了微乳薄层色谱法用于同时分离鉴定中成药中多种有效成分,以十二烷基硫酸钠(SDS)2正丁醇2正庚烷2水微乳液为展开剂,聚酰胺薄膜为固定相,通过一次点样展开,分别检测出抗感冒颗粒剂和防风通圣丸中黄芩甙、绿原酸、防风、大黄素、大黄酚等多种成分。用含水量75%的此微乳液为展开剂还可分离和检测13种黄连药材、饮片及中成药。操作简便,分离效果理想,检出灵敏。
2.2.5二维薄层
二维薄层(2D TLC)是分离多组分复杂混合物的一种有效方法,基于在薄层板两个垂直的方向上进行相同或不同机理的展开。将样品点在薄层板的一个角上,展开至适当距离后取出,挥干溶剂,再将板以与原展开方向成90°的方向展开,第一次展开被分离的组分组斑点,成为第二次展开的原点。二维薄层的优点在于可以用不同的流动相二次展开,并且在二次展开前,可以用其他方式处理薄层和已实现组分离的样品。例如二维薄层SRS(分离2反应2分离)技术,就是在第一次展开后,进行板上反应,再进行二次展开分离。在二次展开前,还可以点加标准样。周漩等用二维薄层色谱分离人参皂苷,点样后,将薄层板先沿Y轴方向以不同比例的氯仿2甲醇为流动相进行展开,展开后吹干,将板置于密闭容器中抽真空以除去残留在板上的展开剂,然后沿X轴方向以不同比例的正丁醇2乙酸乙酯为流动相进行
二维展开,结果比一维展开分离出了更多新的皂苷组分。Pyka在硅胶60F254铝板上分别用正己烷2乙酸乙酯2乙酸和氯仿2正丁醇2乙酸2水二维展开分离了7种胆汁酸。Amanda综述了一维薄层和二维薄层的区别以及二维薄层应用的优点。 3 薄层色谱检测方法
检测与分离时密不可分的,薄层色谱法与其他检测法连用,在应用化学领域也有广泛的应用,下面简单介绍一些这些连用技术的种类。
在现代分析领域,已经形成薄层色谱-傅立叶变换红外光谱联用检测、薄层色谱-拉曼光谱联用检测、薄层色谱-质谱联用、薄层色谱-核磁共振联用、薄层色谱-电化学方法联用等连用技术,进一步扩大薄层色谱在化学化工中的应用。 4结论
综上可知,传统的薄层色谱法在药物分析、有机物提取、环境监测等领域有着较广泛的应用,新发展起来的高效薄层色谱在化学化工领域的应用前景更加广阔。薄层色谱法与现代检测技术连用形成的新的检测方法无疑将进一步扩大薄层色谱法的应用范围。
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范文四:薄层色谱
色谱分离法(Chromatorgraphy)
色谱分离法是目前 有机分析中使用最多, 最有效的分离方法,?许多化学物理性质相似的异构体, 同系物以及多组分混合物的样品往往难以用简单的蒸馏、精馏、萃取、重结晶、升华等简单手段分开,而用色谱方法却能得到快速、准确的分离及测定。
什么是色谱方法(Chtomatography)?
最初,1903年俄国植物学家M.C. Цвег(茨维特) 把干燥的叶子用石油醚萃取后, 将小量的萃取液倾入充填有沉降碳酸钙的玻璃柱子的顶端, 然后用石油醚淋洗,?结果叶中的色素在碳酸钙柱上互相分离, 形成不同颜色的色带, 分列在柱上;?随着淋洗液的流动, 色带的分离越加明显。他把这种方法叫做“色谱法”,色谱的英文名称是chromatograph, 它是由希腊文chromos(色彩) 和grapho(记录) 两字并合而成, 字面上意义是颜色的记录。可以说茨维特在色谱方面做了开创性的工作,但以后的二十几年并未引起很多人的注意,直到1931年有人用充填氧化铝粉末的柱管将性质非常相似的α-胡萝卜素和β-胡萝卜素分离成功(在此之前, 人们一直以为胡萝卜素是一种纯物质), 并且得到的纯物质可做C、H元素定量分析用,这才引起了许多有机化学工作者的注意,认识到色谱法在分离混合物方面有广阔的前景,并且研究出许多新技术,例如分配色谱法、纸上色谱法、薄层色谱法、离子交换色谱法等。
现在,人们所说的“色谱”一词的含义已经远不是Цвег所发现的那种色带, 而是根据混合物中各组分在互不相溶的两相(固定相、流动相) 中的吸附能力、?分配系数或其它亲合能力的差异而设计的分离分析方法, 它集分离与分析于一体, 快速、简便、微量,成为分离分析复杂混合物的理想方法之一。现在,色谱法所涉及到的领域不仅限于分析化学,而且涉及到许多其它领域如石油化工、精细化工、近代电子技术、生命科学、食品科学、临床分析、考古学、甚至兴奋剂检测等。
虽然目前在各种色谱法中茨维特所发现的那种色带已经没有普遍性,但由于这种名称在中外已沿用很久,众所周知,不宜更改。因此国家标准中仍定名为色谱法。
色谱分离法的种类很多,根据流动相和固定相的特点,可以分为:
柱色谱(CC columu chro.)
薄层色谱(TLC thin layer chro.)
纸色谱(PC paper chro.)
气相色谱(GC gas chro.)
高效液相色谱(HPLC high performance liquid chro.)
凝胶渗透色谱(GPC gel permeation chro.)
离子交换色谱(IEC iron exchang chro.)
?? ??
这里我们主要介绍TLC、GC、HPLC。
第一章 薄层色谱法(TLC)
一、简介
TLC──在铺成薄层的固体上进行色谱的方法。
(简述TLC的操作及仪器)
优点:① 操作容易,设备简单,易于掌握。
② 分离迅速(PC需几个小时到几十个小时,TLC只需十几分
③ 灵敏度高(可检测10-5μg 物质)。
相比)均可灵活选用。
克), 可用于备色谱。 钟到几十分钟)。 ④ 固定相(与PC相比)、流动相(与GC相比)、显色剂(与PC ⑤ 样品用量可小(几微克~几十微克)可大(几毫克~几百毫
⑥ 特别适用于热不稳定及难挥发样品。
⑦ 技术多样化(如双向展开、多次展开等),可分离复杂样品。
⑧ 不存在样品堵塞柱子而使柱效下降或柱子报废的问题。
缺点:① 不适合挥发性样品、
② 自动化程度低于GC、HPLC。
③ 分离效果不及GC、HPLC,不能分离过于复杂的样品。
二、基本原理
1.TLC 分类
按照分离过程中样品与固定相、流动相之间相互作用的性质,有三种TLC : ①吸附色谱:利用样品中各组分对吸附剂(固定相)的吸附能力不同,将其分离。
Rf 值大──溶质对吸附剂的吸附能力小。
Rf 值小──溶质对吸附剂的吸附能力大。
②分配色谱:利用样品中各组分对固定液与流动相的分配系数不同,将其分离,原则上与
液-液连续萃取相似。
Rf 值大──溶质易溶于流动相,不易溶于固定相。
Rf 值小──溶质易溶于固定相,不易溶于流动相。
③ 离子交换色谱:样品中某组分与离子交换剂进行离子交换作用。
这里主要介绍吸附色谱。
2. 吸附色谱原理
吸附色谱的原理是基于样品溶液与固定相表面发生了吸附作用。吸附有物理吸附和化学吸
附之分,物理吸附的特点是无选择性、吸附速度快、可逆、吸附热小,化学吸附的特点是有选
择性、吸附速度慢、不可逆、吸附热大。在吸附色谱中主要发生物理吸附。
在吸附剂固体表面,溶质分子(A)与溶剂分子(S)以占据吸附剂表面的位置可以互相
竞争,A可以顶出S,S也可以顶出A,这种竞争可用下式表示:
A溶+S吸==A吸+n S溶
A溶──溶液中的溶质分子; A吸──被吸在吸附剂表面的溶质分子;
S溶──溶液中的溶剂分子; S吸──被吸在吸附剂表面的溶剂分子;
n ──竞争过程中,被溶质分子顶出来的溶剂分子的个数(假定溶质分子体崐 积比溶剂分子大)。
溶质分子顶替溶剂分子时,过程从左向右进行;
溶剂分子顶替溶质分子时,过程从右向左进行;
一定条件下(如A、S、吸附剂、T、P、? ?),这种竞争达到平衡,即A、S的吸附或解吸速度相等。但条件改变时,平衡就会遭到破坏,如果向上述平衡体系中加入溶剂,平衡就会向左移动,然后达到新的平衡。
在吸附薄层色谱中, 展开剂(溶剂) 是不断供给的。所以,原点上A与S(展开剂)之间的平衡不断遭到破坏,吸附在原点上的溶质不断解吸,解吸出来的A溶于S中并随之向前移动,遇到新的吸附剂表面,A与S又建立起新的平衡,但又立刻遭到不断移动上来的展开剂(S)的破坏,又有一部分A解吸并随之向前移动。如此吸附-解吸-吸附-解吸-吸附-? ?的交替过程就构成了色谱法的分离基础。
吸附力弱的组分容易解吸而溶于展开剂中,并随之向前移动,Rf 值较大;
吸附力强的组分不易解吸,也不易随着展开剂向前移动,Rf值较小;
如果样品溶液中有两种溶质A1、A2,其极性不同,因而其吸附能力、Rf 值也就不同,从而达到分离。
3. 吸附作用强弱顺序
如何判断各种溶质分子在吸附剂表面吸附能力的大小?当然是考滤吸附剂与溶质分子间作用力的大小。
吸附色谱常用的吸附剂为:
O─ O─H ?O ─H
| | |
硅胶: ─O ─Si ─O ─Si ─O ─Si-- 氧化路:---Al---O---Al---O---Al--
| | | | | |
O─H ?O ─H O─H OH O -- H ?OH
O
│
聚酰胺: ─ C - NH - (CH2) 5 ─
吸附剂的共同特点是:① 含有带孤对电子的氧原子、氯原子。
② 含有-NH-、-OH-等, 易形成氢键。
即极性大,易成氢键。
吸附剂与非极性溶质分子间的作用力主要是诱导力;
吸附剂与极性溶质分子间的作用力主要是静电力。(静电力>诱导力)
所以,溶质的极性越大,与吸附剂的作用力越大,即极性大的样品与固定相的亲合力大。 所以,吸附剂与被吸附物质间的亲合作用遵循下列原则:
① 被吸附物质的极性越大,与极性吸附剂的作用越强,单官能团化合物与硅胶或氧化铝有下列亲合顺序:
羧酸>醇、酰胺>伯胺>酯、醛、酮>腈、叔胺、硝基化合物>醚> 烯>卤烷>烷崐
② 分子中双键数目越多,亲合力越大;
③ 分子中苯环数目越多,亲合力越大;
④ 分子中官能团数目越多,亲合力越大;(有例外:邻硝基苯酚与硅胶 氧化铝的亲合力二氧六环>丙酮>乙酸乙酯>乙醚>二氯甲烷>氯仿>苯>四氯化碳>戊烷
氧化铝板上:乙酸>甲醇>异丙醇>吡啶>乙腈>二甲亚砜>乙酸乙酯>二氧六环,丙酮
>二氯乙烷>四氢呋喃>二氯甲烷>氯仿>乙醚>苯>甲苯>四氯化碳>环己烷>石油醚>戊烷
说明:①实际工作中,某些溶剂的顺序会有颠倒出入,所以以上顺序只作参考。
②实际工作中, 更常用到二元、三元混合溶剂作展开剂,?这时可参考有关资崐 料。(例如,分离氨基酸时,可找有关氨基酸分离的资料)利用资料上报导的崐 展开剂试验时,往往还要经过实验来确定合适的展开剂。
⑵ 展开方式:
a. 上升法:
适用于硬板。
b. 倾斜上升法:
适用于软板。
c. 下降法:
此法受重力影响, 展开速度较快, 但有时前沿不整齐。
d. 双向展开:
使用方形玻板,样品点在角上,先用一种展开剂展开,将玻崐 板转动90°后, 再用另
一种展开剂展开。此法适用于较复杂的样品。
(展开方法图示见胶片)
3. 显色技术:
⑴ 蒸汽显色:
碘、溴、浓氨水等, 放在干燥器中;
薄板挥去展开剂, 放在上述干燥器中,?显色时间与灵敏度随化合物而异。
碘遇有机物显黄-黄棕色斑点,拿出后迅速用铅笔画下斑点的形状及位置。
⑵ 喷雾显色:
将显色剂(与被分离物质有颜色反应的物质) 配成溶液,?装入喷雾器中, 喷洒在薄板上, 必要时可用热吹风加热。(见教材P267 表10-1 及陈耀祖书P47 附录. 显色剂)
五、应用
1. 定性:
以Rf值为指标。在一定条件下,?各种有机物的Rf值是特定的常崐数,但“一定的条件”不易保证(如吸附剂的活性、取样量的大小、展开槽的饱和崐程度、边缘效应、薄板的厚度、展开方式等),所以最好用标准样品做对照。
应用实例:
例2 氨基酸的分离: 试样:天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、酪氨酸的混合物。
吸附剂:硅胶G(厚0.25mm).
展开剂:① 水:乙醇:乙酸(1 : 5 : 0.1); ② 苯酚:水(4 : 1)
展开距离:10厘米(约45min)
显色:茚三酮正丁醇溶液,110℃加热, 天冬氨酸显紫色, 其余均显桃红色. 根据此法可设计猪皮、羊皮、牛皮中各种氨基酸含量的分析方法。
TLC在定性方面的应用,除了鉴定示知物以外,还有下列用途: ① 检验药物的纯度及其中的杂质。
将药样溶液点在薄板上,经展开后,应只出现一个与标准样品位置一致的斑点,若试样出现另外的斑点,即表明其中有杂质存在。
若事先测也显色剂对杂质的取小检出量,则可用薄层色谱法做杂质的限量检查。例如,若最小检出量为0.5μg, 在薄层上点样100μg 后, 不出现杂质的斑点,?即说明试样的纯度不低于99.5%。
② 控制反应进程:
检查原料消耗、中间体生成、产物及付产物的生成等。
③ 柱色谱的先导。
2. 定量
⑴ 洗脱法:
将斑点刮下来, 用溶剂洗脱。再以UV或分光光度法测定,?也可用其它化学分析法如容量分析法来进行测定。
⑵ 直接定量法:
a. 测面积:
有五种斑点面积(A)与样品含量(W)间的经验关系:
① W~A 即W与A成直线关系。
② W~A 即W与A 成直线关系。
③ log W~A 即logW 与A 成直线关系。
④ log W~A 即logW 与A 成直线关系。
⑤ log W~log A 即logW 与logA 成直线关系。
实际应用时,用五种关系式分别来试,哪种线性关系最好,就用哪种。 b. 仪器测量:
薄层定量扫描仪.
例1 TCL 测定甜叶菊苷含量:
甜叶菊苷分子量大, 不易挥发(M=804.9 m.p=197~198℃ 其结构式见胶片), 若用GC 测定,?必须先经过降解, 操作麻烦。但若用TLC测定,却非常方便。
试样:5g甜叶菊叶子干粉+45ml 乙醇浸泡24小时, 过滤(乙醇洗滤渣, 合并洗出液), 稀释至50ml
标样:250mg甜叶菊苷溶于25ml 乙醇
展开剂:乙醇
点样:
。 。 。 。 。 。
1cm
2cm
─────────────────────────── 6 7 8 9 10(μl) 10μl
标样 试样
显色:I2蒸汽显色
测定斑点面积:铅笔画出点的轮廓, 描在透明纸上,?再用标准方格纸计算斑点面积。 结果处理:
① 作logW s (Ws 为标样质量) ~ As (As 为标样斑点面积) 图。
② 根据试样的斑点面积 ,在工作曲线上查得相应的logW 值,?再计算叶子中甜叶菊苷的含量.
logW
例2 绞股蓝总皂苷含量的测定 logW s
绞股蓝皂苷具有与人参皂苷相似的基本骨架,属于四环三萜的达玛烷型结构,分子量大,难于挥发,特别适合用TLC分离测定。(三萜皂苷的基本结构骨架见胶片)
试样:干绞股蓝用有机溶剂提取后, 以甲醇溶解提取物.
固定相:硅胶板
展开剂:氯仿 : 甲醇 :水 (70:55:10)
测定:碘蒸汽显色后, 将斑点画出,待碘蒸汽挥发后,刮下斑点,用冰醋酸溶解后,比色法测定。
六、离心薄层(旋转薄层)简介
1. 仪器与操作
2. 原理:
利用离心力将溶剂甩向外圈时, 溶剂、溶质(试样)以及吸附剂之间的溶解、吸附动态竞争来分离有机化合物。
3. 特点:
分离效果好,速度快,分离试样量大(相当于小的色谱柱),特别适合于制备色谱,但仪器价格崐便宜,操作简便。
4. 应用举例:
有机腙混合物的分离。_
范文五:薄层色谱
实验八 簿层色谱(TLC 法)
一、实验目的:
(1)初步掌握簿层色谱法的实验技术。
(2)学会用薄层色谱法来跟踪有机反应。
二、基本原理
薄层色谱又叫薄板层析, 是色谱法中的一种, 是快速分离和定性分析少量物质的一种 很重要的实验技术,属固 -液吸附色谱,它兼备了柱色谱和纸色谱的优点,一方面适用于少 量样品(几到几微克,甚至 0.01微克)的分离;另一方面在制作薄层板时,把吸附层加厚 加大, 因此, 又可用来精制样品, 此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能 用气相色谱分析的质。 此外, 薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种 “预 试” 。
薄层色谱是利用吸附剂 (硅胶、 氧化铝等) 对不同组分吸附能力的差异从而达到分离目 的的方法。
三、操作要点和说明
薄层色谱法的整个过程包括以下步骤:
1、薄层板的制备 制薄层板的主要原料是吸附剂和粘结剂
吸附剂 :最常用于 TLC的吸附剂为硅胶 GF254; 硅胶 HF254。
粘结剂 :一般用所羧甲基纤维素钠(CMC ) ,也有用淀粉的。 CMC 为粉状固体,用时先加 水,水浴上熬成糊状,配成 1%水溶液。
制板:(1)小板的制备:将硅胶加 1% CMC,调成桨状(在平铺玻璃板上能晃动但不能流 动) , 将其涂在载玻片上 ( 75 X 25) , 为使其坦平, 可将载玻片用手端平晃动, 致坦平为止, 放在干净平坦的台面上,晾干之后放入 110℃烘箱活化 1小时即可使用(一次可做很多块) 。
(2)大板的制备:略
2、点样 点样用的毛细管为内径< lmm的管口平整的毛细管,将样品溶于低沸点的溶剂="" (乙醚、丙酮、乙醇、四氢呋喃等)配成="">
点样前,可先用铅笔在小板上距一端 5mm 处轻轻划一横线,作为起始线,然后用毛细 管吸取样品在起始线上小心点样,如需重复点样,则应待前次点样的溶剂挥发后方可重点。 若在同一块板上点几个样,样品点间距离为 5mm 以上。
3、展开 展开剂的选择主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素来考虑。薄 层的展开在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂放入色谱器中(小板可用广口瓶代替) , 使色谱器内空气饱和 5-10min ,再将点好试样的薄层板放入色谱器中进行展开,点样的位 置必须在展开剂液面之上,当展开剂上升到薄层的前沿(离前端 5-10mm )或多组分已明 显分开时,取出薄层板放平晾干,用铅笔划溶剂前沿的位置后,即可显色。
4、显色 如果化合物本身有颜色,就可直接观察它的斑点。如果本身无色,可先在紫外 灯光下观察有无荧光斑点(有苯环的物质都有) ,用铅笔在薄层板上划出斑点的位置;对于 在紫外灯光下不显色的, 可放在含少量碘蒸气的容器中显色来检查色点 (因为许多化合物都 能和碘成黄棕色斑点) ,显色后,立即用铅笔标出斑点的位置。
5、 用 TLC跟踪有机反应 在同一块板上点上原料样和反应混合物样 (均需配成稀溶液) , 按上述方法进行展开和显色, 记下原料样的斑点位置和反应混合物样中相应斑点的位置和大 小。过一定时间后,再取反应混合物样液点样、展开、显色,如发现反应混合液样中相应于 原料斑点的位置处, 无斑点或斑点变小, 则说明反应已经完成或接近完成, 所以依此可跟踪 有机化学反应。这在有机合成上很有意义。
四、思考题
1、在一定的操作条件下为什么可利用 Rf 值来鉴定化合物?
答:薄层色谱是近年来发展起来的一种微量、 快速而简单的色谱法。 因为色谱法的基本原理 是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能 (即分配) 的不同或其它亲和作用性 能的差异, 使混合物溶液流经该种物质, 进行反复的吸附或分配等作用, 从而将各组分分离。 所以可利用 Rf 值来鉴定化合物。化合物不同,其 Rf 值是不同的。
2、在混合物薄层色谱中,如何判定各组分在薄层上的位置?
答:薄层色谱展开剂的选择和柱色谱一样, 主要根据样品的极性, 溶解度和吸附剂的活性等 因素来考虑。凡溶剂的极性越大,则对化合物的洗脱力也越大,也就是说 Rf 值也越大, (如 果样品在溶剂中有一定溶解度) 。 因为根据溶剂的极性, 化合物的极性及 Rf 值, 可知各组分 在薄层板上的位置。
3、展开剂的高度若超过了点样线,对薄层色谱有何影响?
答:这样所点试样将被溶剂所洗脱,薄层色谱无法展开