TLC薄层层析技术

Rose

薄层色谱，或称薄层层析(thin-layer chromatography)，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，对混合样品进行定性与定量分析、分离和鉴定的一种层析分离技术。20世纪50年代从经典柱色谱法及纸色谱法的基础上发展起来的一种平面色谱技术;至20世纪60年代后，人们对薄层色谱法在使用器材的规格、操作方法及术语使用的标准化等方面进行了大量的工作，使该方法日趋成熟和完善，广泛地应用于有机合成中。TLC薄层层析技术作为有机合成中，最直接的监测反应的手段，本文对其内容进行简单的介绍。
原理:  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的不同，或和其它亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组份分开。
特点: 样品分离量少(微克~毫克级)，分析快速。
分类: 按所用固定相材料不同，分为吸附、分配、离子交换、凝胶过滤等薄层层析。有机合成中常用的硅胶，氧化铝薄层属于吸附色谱。
比移值（Rf）：化合物移动的距离大小用Rf值来表达。这是一个位于0～1之间的数值，它的定义为：化合物最高浓度中心距离原点基线（最先点样时已经确定）的距离除以溶剂的前沿距离原点基线的距离。


点样----成功分离的关键
1、点样原点小而圆，直径尽量不要超过2mm（有机溶剂尽量用0.3mm直径毛细管，水等高粘度的溶剂用0.5mm直径的）;
2、在便于显色的前提下，点样量尽量少，防止过载拖尾或掩盖Rf相近的点;
3、点样勿伤及薄层表面;
4、点样原点尽量远离薄层边缘，至少相隔3mm, 减少边缘效应（边缘经常跑歪）;
5、选择规则的矩形薄板;
6、所有点样点要保持在一条与底边平行的直线上，标准点对照时，务必点交叉点；
7、点样完后，溶剂用电吹风尽量吹干。
展开剂的选择：化合物在薄板上移动距离的多少取决于所选取的溶剂不同。在戊烷和己烷等非极性溶剂中，大多数极性物质不会移动，但是非极性化合物会在薄板上移动一定距离。相反，极性溶剂通常会将非极性的化合物推到溶剂的前段而将极性化合物推离基线。一个好的溶剂体系应该使混合物中所有的化合物都离开基线，但并不使所有化合物都到达溶剂前端，Rf值最好在0.2~0.8之间。虽然这个条件不一定都能满足，但这应该作为薄层色谱分析的目标（在柱色谱中，合适的溶剂应该满足Rf在0.2~0.3之间）。那么，应该选取哪些溶剂呢？一些标准溶剂和他们的相对极性列于如下：【有机溶剂极性表】常用展开体系极性大小顺序
石油醚<正己烷<二氯甲烷<四氢呋喃<乙酸乙酯<丙酮<正丙醇<甲醇<水
常用的混合体系
EA/PE(hexanes)，DCM/MeOH
PE/DCM，PE/Acetone，Ether/DCM，EA/DCM，Acetone/DCM
展开剂的选择原则
1、对所需成分有良好的溶解性;
2、可使各成分间有较好的分离；
3、待测组分的Rf在0.2~0.8之间；
4、不与待测组分发生化学反应;
5、沸点适中，黏度较小;
6、展开后组分斑点圆且集中;
7、混合溶剂最好新鲜配制。
展开：
1、尽量用新配制展开剂(长时间挥发后比例会改变);
2、展开缸盖子密封性要好;
3、展开剂用量适中，不能漫过点样原点;
4、薄层板侧边不能贴到展开缸壁;
5、薄层板尽量用镊子夹住小心放入展开缸中，而不是用手捏住放入;
6、让溶剂向上展开约90%的薄板长度；
7、理想的展开位置为保证Rf值在0.2~0.8之内。
看板----一看、二照、三碘、四显
1、从展开池中取出薄板并且马上用铅笔标注出溶剂到达的前沿位置, 根据这个计算Rf的数值;
2、用镊子小心取出薄层板，吹千溶剂;
3、首先直接观察，画出有色物质的斑点位置;
4、在紫外灯下观察有无暗斑或荧光斑点（并用铅笔画出斑点位置）;
5、大部分有机物会吸附碘，可逆的产生棕色或黄色斑点;
6、千万注意，等高的点，不一定是同一个物质，有可能是极性相同的点，需要用其他监测方法（如LCMS）确定。
7、用破坏性方式观测薄板。当化合物没有紫外活性的时候，只能采用这种方法。在【有机合成中常用TLC显色剂汇总】中，提供了很多非常有用的染色剂。使用染色剂时，将干燥的薄板用镊子夹起并放入染色剂中，确保从基线到溶剂前沿都被浸没。用纸巾擦干薄板的背面。将薄板放在加热板上观察斑点的变化。在斑点变得可见而且背景颜色未能遮盖住斑点之前，将薄板从加热板上取下。
TLC监测反应时机: 对于不稳定的化合物各个时机点最好都要监测。
1、反应半小时;
2、反应过夜前后，TLC检测并留样:
3、后处理前后，TLC检测并留样;
4、样品拌硅胶前后，TLC检测并留样;
5、机分样品浓缩冻干前后，TLC检测并留样。
TLC为柱分离寻找条件
1、选择不同的混合体系, 多次尝试，如果想让Rf变得更大一些，可使溶剂体系极性更强些；如果想让Rf变小，就应该使溶剂体系的极性减小些。如果在薄板上点样变成了条纹状而不是一个圆圈状，那么你的样品浓度可能太高了。稀释样品后再进行一次薄板层析，如果还是不能奏效，就应该考虑换一种溶剂体系。
2、找到目标物Rf值0.2左右，并与其他杂质分离度较大的系统;
3、然后根据样品分离度，硅胶规格，柱径比，硅胶与样品比例等综合信息，选择比Rf值0.2左右体系稍小极性的体系进行柱层析。
常见拖尾原因及解决办法
1、首先考虑的是样品浓度过大，薄层板过载导致。这种情况直接降低样品浓度或者是上样量就可以验证了。
2、样品对硅胶的吸附能力过强导致的拖尾。对不同体系加入不同的调节剂，酸体系加冰醋酸或甲酸，碱体系加氨水、三乙胺或二乙胺。
3、展开剂的极性与样品极性不附，不能做到有效展开导致。可以通过调节展开剂极性解决。
4、如果是长带状，那最可能的原因是展开剂对样品的溶解度不够所导致。可以根据极性表换极性相近的对样品溶解度更好的溶剂做展开剂，另外样品未溶解完全，点在班上的样品有未溶固体样品也会导致长条状拖尾。
TLC显色剂汇总
4-甲氧基苯甲醛显色 (广谱显色剂)
原料 ：
1.  4-甲氧基苯甲醛 (p-anisaldehyde)        13mL                    
2.  醋酸 (AcOH)                                        5mL
3.  浓硫酸 (conc. H2SO4)                         18mL
4.  乙醇 (EtOH)                                         478mL
调配方法： 把1,2,4在冰浴条件下混合后，缓慢滴加3，冷藏保存。
磷钼酸显色剂 (广谱显色剂，特别是含有羟基的化合物)
原料：
1.  磷钼酸 (12MoO3.H3PO4)                   5g               
2.  乙醇 (EtOH)                                      100mL
调配方法：  把1,2混合成溶液
注意：需要强热才能显色
铈 – 钼酸铵显色 别名：HANESSIAN染色液(广谱显色剂)
原料：
1.  钼酸铵 ((NH4)6Mo7O24・4H2O)      25g              
2. 硫酸铈 (Ce(SO4)2)                                     5g
3.  浓硫酸 (conc. H2SO4)                             50mL
4.  蒸馏水 (H2O)                                            450mL
调配方法：  把1,2,3,4混合后即可使用
硝酸铈铵 (适用于：大分子醇类)
原料：
1．1%硝酸铈铵的0.2mol/L硝酸溶液；
2. N,N-二甲基-对苯二胺盐酸盐1.5g溶于甲醇(128ml)、水(25ml)与乙酸(1.5ml)混合液
调配方法：将(1)与(2)等量混合。
喷板后于105℃加热5min。
茚三酮显色 (适用于：胺基化合物)
原料：
1. 茚三酮 ((ninhydrin)                              0.3g                    
2.  醋酸 (AcOH)                                         3mL                  
3.  正丁醇 (n-BuOH)                                100mL               
调配方法：把1,2,3混合成溶液即可。
小窍门：对于比较难显色的胺基化合物， 把TLC蘸一下HBr溶液加热烤一下后再蘸取茚三酮显色剂
二硝基苯肼显色 简称：DNP显色 (适用于：醛或酮类)
原料：
1.  2,4-二硝基苯肼                                     12g                     
2.  浓硫酸 (conc. H2SO4)                        60mL
3.  蒸馏水 (H2O)                                       80mL
4.  乙醇 (EtOH)                                         200mL
调配方法：   把1,2,3,4混合成溶液即可。
碱性高锰酸钾显色 (广谱显色剂，特别是还原性化合物)
原料：
1.  高锰酸钾(KMnO4)                                1.5g                 
2.  碳酸钾 (K2CO3)                                    10g                     
3.  氢氧化钠 (NaOH)                                 0.125g              
4.  蒸馏水 (H2O)                                        200mL
调配方法： 把1,2,3,4混合成溶液即可。
注意要点： 试剂寿命比较短，一般三个月以内就得重新配置。
硝酸银/过氧化氢 (适用于：卤代烃类)
原料：
1.  硝酸银0.1g溶于水1ml
2.  2-苯氧基乙醇l00ml溶于丙酮200mL
3.  30%过氧化氢1滴
调配方法： 把1,2,3混合成溶液即可。
方法：喷后置紫外光下照射；
现象：斑点呈暗黑色。
氯化铁 （适用于：酚类、羟酰胺酸）
原料：1%～5%氯化铁的0.5mol/L盐酸溶液。
现象：酚类呈蓝色、羟酰胺酸呈红色。
溴甲酚绿显色 简称：BCG显色 (适用于：羧酸类等含有酸性基团的化合物)
原料：
1. 溴甲酚绿(Bromocresol green)              40mg                 
2.  乙醇 (EtOH)                                           100mL
3.  0.1N 氢氧化钠水溶液                             适量
调配方法：把1,2混合后，往里面滴加3直到溶液变成蓝色。
过氧化氢 （适用于：芳香酸）
原料：0.3%过氧化氢溶液。
使用方法：喷后置紫外光(365nm)下观察。
现象：呈强蓝色荧光。
DRAGENDORFF试剂显色 (适用于：含氮化合物)
原料：
1.  次硝酸铋 (Bismuth subnitrate)   1.7g                       
2.  醋酸 (AcOH)             20mL               
3.  蒸馏水 (H2O)               80mL                  
4.  碘化钾 (KI)                     40g
5.  蒸馏水 (H2O)                100mL
调配方法：A液: 1+2+3， B液：4+5， A液(5mL)+B液(5mL)+醋酸(20mL)+蒸馏水(70mL) 混合配成
香草醛显色 (广谱显色剂)
原料：
1. 香草醛((Vanillin)                                    15g                       
2. 浓硫酸 (conc. H2SO4)                           2.5mL
3.  乙醇 (EtOH)                                           250mL
调配方法：把1,2,3混合后配成，使用寿命较短。
碘/硅胶显色 (广谱显色剂)
原料：
1. 碘(I2)                                                适量                  
2. 硅胶(SiO2)                                         适量                     
调配方法： 把1,2混合在密闭容器中静置，显色的时候直接只需要把TLC放进去即可，碘熏后，用水冲一下，可以增强显色效果，并可以固定住显色一段时间。
5%的硫酸乙醇（广谱显色剂，尤其是含有羟基等易于氧化的基团）
原料：
1. 98%的浓硫酸                      1 g
2.  乙醇                                   19 g
调配方法：将浓硫酸缓慢加入到乙醇中，加入少量无水硫酸镁干燥。
茜素 (适用于：硼酸/硼酸酯类化合物)
配制：1 M 的茜素丙酮溶液
显色的时候直接只需要把TLC放进去，在366nm紫外灯下观察有亮黄色荧光点。
茜素----一种高效的硼酸TLC显色剂
注：TLC板在浸润显色剂后，不一定能立刻显色的，有的需要热烤才能显色！

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