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薄层色谱法是以涂布于支持板上的支持物作为固定相,以合适的溶剂为流动相,对混合样品进行分离、鉴定和定量的一种层析分离技术。
利用吸附剂(硅胶)对样品中各组分吸附能力不同,及展开剂对它们的解吸能力不同,从而使各组分达到分离的目的。
① 需要样品量少,仅需要几微克至0.01微克;
② 快速高效,一般只需5-10 min;
③ 操作方便,设备简单。
比移值(Rf值)是指一个化合物在薄层板上上升的高度与展开剂上升高度的比值。
Rf=b/a=原点中心至斑点中心距离/原点中心至溶剂前沿的距离
当Rf值为0时,表示组分留在原点未被展开,当Rf值为1时,表示组分随展开剂至溶剂前沿,即组分不被固定相保留。Rf值永远≤1。
对于实验室最常用的吸附剂(薄层固定相)主要是硅胶。实验室常用的普通硅胶为无定型多孔粉末,表面带有硅醇基,呈弱酸性。
1. 硅胶的粒度与孔径
理论上,粒度越小,分离效果越好;实验室中常用的有100-200目、200-300目、300-400目硅胶,其目数越大,对于的粒度越小,相应的分离效果也越好。
2. 市售硅胶及预制板规格
硅胶G:含有13%煅石膏黏合剂的硅胶;
硅胶H:不含黏合剂的硅胶;
硅胶HF254:不含黏合剂,含有一种无机荧光剂,在波长254 nm的紫外光下呈现强烈的黄绿色荧光;
硅胶GF254:含有煅石膏黏合剂,含有荧光剂;
硅胶HF254+366:不含黏合剂,在波长254、366 nm的紫外光下有荧光;
硅胶PF254:制备型,在波长254 nm的紫外光下有荧光。
1. 溶剂选择
1)尽量选择易挥发性溶剂(二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、醇)溶解样品,避免使用水、DMF\DMSO等不易挥发而易扩散的溶剂;
2)选择溶解度较好的溶剂,点板前,最好先确认是否溶解完全。
2. 对于反应液处理
1) 一般极性溶剂体系
直接取样,稀释后点板。
2) 强极性溶剂体系
取样,进行简单后处理再点板,如加水和有机溶剂萃取。
3) 需淬灭的溶剂体系
取样,先淬灭,然后稀释点板,如加水或酸和有机溶剂。
4) 强酸、强碱溶剂体系
取样,最好先中和,然后再稀释点板。
【注】对于反应的取样处理点板,需要注意产品是否水溶。
1)点样浓度要控制适当;
2)点样斑点较小,展开分离度好,直径一般控制在1-2 mm比较合适;
3)需要多次点样时,第一次点样后,一定要等溶剂完全挥发,再进行下次点样,两次点样位置要完全一致;
4)点样勿伤及薄层表面;
5)点样尽量远离薄层边缘,至少相隔3 mm,防止边缘效应;
6)所有点保持在一条与底边平行的直线上;
7)点完样,可以用电吹风吹干溶剂。
1. 影响薄层色谱分离效果的因素
1)被分离组分的特性(溶解度、酸碱性、极性);
2)吸附剂活性;
3)展开剂极性。
在上述三个影响因素中,被分离组分是确定的,常用吸附剂(硅胶板)种类也不多,而展开剂的种类可以千变万化。可以是单一溶剂,也可以是不同极性的混合溶剂。对于特定物质的分离,展开剂起决定性作用。
常用溶剂极性大小顺序
石油醚(PE)<环己烷<正己烷<苯<甲苯<二氯甲烷(DCM)<氯仿<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<吡啶<羧酸<水
对于展开过程中,如果被分离组分Rf值太小(爬太低),可加极性较大溶剂;如果Rf值太大(爬太高),可加小极性溶剂。
对于拖尾现象,可通过在展开剂中加入与被分离组分官能团相似的溶剂,如:
1)若样品中含有羰基,可在展开剂中加入少量丙酮;
2)若样品中含有羟基,可在展开剂中加入少量甲醇或乙醇等;
3)对于含有羧基等酸性样品,可在展开剂中加入少量甲酸或乙酸;
4)对于含有胺基等碱性样品,可在展开剂中加入少量六氢吡啶、二乙胺、氨水等。
可以通过调节两种溶剂的配比来调节展开剂的极性大小,对于一般极性的化合物,通常,用石油醚乙酸乙酯体系就可以,如果化合物的极性很大,用纯乙酸乙酯Rf值都很小时,就要选择二氯甲烷甲醇体系了。
2. 展开剂选择原则
1)对样品有较好的溶解度;
2)可使各组分间有较好的分离;
3)待分离组分的Rf值最好在0.5左右;
4)不与样品发生化学反应;
5)沸点适中,粘度较小;
6)如果混合展开剂中,各溶剂沸点相差较大时,最好现配现用。
1)展开缸盖子密封性要好;
2)展开剂的量要适中,不能漫过点样原点,一般为0.5-1 cm;
3)薄层板侧边不能贴到展开缸壁;
4)薄层板尽量用镊子夹住小心放至展开缸内,而不是直接用手捏住放入。
1. 单次展开
对于各组分间极性相差较大,选择合适的展开剂,单次便可达到理想效果。
2. 多次展开
对于各组分间极性相近,选择较小极性展开剂,反复多次展开。第一次展开后,先将薄板吹干,然后再次放入容器中展开。
3. 梯度展开
对于各组分间极性相差很大,可以通过梯度展开,分别观察各组分情况,即先使用极性较小的展开体系,用以观察极性较小组分;然后再换至极性较大的展开体系,观察极性较大的组分。在第一次展开后,需将薄板干燥后,再放至容器内再次展开。
1. 光学检测
1)可见光
对于本身具有颜色的样品,在自然光下可呈现不同颜色,即肉眼可辨别。如蒽醌、染料等。
2)紫外光
对于大多数化合物具有紫外吸收,可在紫外灯下显示出不同斑点。
3)蒸气检出
主要通过一些物质的蒸汽与样品作用,产生不同颜色或荧光。
实验常用的碘熏就是通过碘蒸气与样品(大部分有机物)作用,呈现不同程度的黄褐色色斑,以便于观察。
4)显色法
若化合物对于紫外-可见、碘熏等方法均不能显示斑点,则可加入显色剂显色。
显色剂
1. 监测反应进程
TLC常用于监控一个反应进程,在反应过程中定时取样,通过反应液与原料点板对比,以观察反应是否有新物质生成、原料是否消耗完全。
2. 过柱时洗脱剂的选择
在过柱前,一般需要通过TLC确定目标产物大概极性,然后选用合适的洗脱剂过柱。常以Rf值(目标产物)在0.2左右的展开剂比例为洗脱剂过柱。
3. 监控其它分离纯化效果
在柱色谱、重结晶、萃取等分离纯化过程中,用于判断是否分离纯化完全。
1)柱色谱
在过柱时,需要确认洗脱下来的点是否单一,以及需确认该点在反应液中对应哪个点。
2)萃取
在萃取时,可以通过点板,根据吸收点的颜色深浅来判断是否萃取完全,决定萃取次数。
3)重结晶
重结晶时,通过对滤饼和滤液分别取样点板,来判断结晶对除杂的效果。
4. 判断混合物的组分数
在合适的展开剂,在TLC展开后,有几个黑点就代表混合物中有几个组分。(这只能初步估计,因为不能排除里面可能有极性很接近的组分,点板很难分开)
5. 确定两个或多个样品是否为同一物质
可以通过将各样品点在同一块薄层板上,若各点上升的高度均相同,则大体可以认定为同一物质,但还需借助其他检测手段进一步确认(如:液相、核磁等);如若上升的高度不同,则肯定不是同一物质。
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