硅膠柱層析一些心得.doc

常說的過柱子應該叫柱層析分離，也叫柱色譜。我們常用的是以硅膠或氧化鋁作固定相的吸附柱。由于柱分離的經(jīng)驗成分太多，所以下面我就幾年來過柱的體會寫些心得，希望能有所幫助。吸附劑 常用的吸附劑有氧化鋁、硅膠、氧化鎂、碳酸鈣和活性炭等：吸附劑一般要經(jīng)過純化和活性處理，顆粒大小應當均勻。對吸附劑來說粒子小、表面積大，吸附能力就高，但是顆粒小時，溶劑的流速就太慢，因此應根據(jù)實際分離需要而定。供柱色譜使用的氧化鋁有酸性、中性和堿性3種。酸性氧化鋁是用1鹽酸浸泡后，用蒸餾水洗至氧化鋁的懸浮液pH為4，用于分離酸性物質(zhì)；中性氧化鋁的pH約為75，用于分離中性物質(zhì)；堿性氧化鋁的pH約為10，用于胺或其它堿性化合物的分離。因硅膠略帶酸性，只能用于對酸不敏感的化合物的分離。常用300-400目的柱硅膠或H硅膠。若化合物的Rf值相差較大，則可考慮使用00-00目硅膠以加快層析速度。另：因吸附劑的比表面較大，天氣潮濕時或長期放置中吸附的水分會對分離效果產(chǎn)生極大的影響（相當于大大增加了固定相的極性導致樣品分不開），因此應將吸附劑放入度烘箱內(nèi)烘小時后，取出在干燥器中冷卻后再使用。使用的硅膠，不用時一定要密封，防止吸潮。TLC所用的硅膠板一定要保存在干燥器里面，或使用前在紅外烘箱里干燥一段時間。2溶質(zhì)的結構與吸附能力的關系 化合物的吸附性與它們的極性成正比，化合物分子中含有極性較大的基團時，吸附性也較強，氧化鋁對各種化合物的吸附性按以下次序遞減： 酸和堿醇、胺、硫醇酯、醛、酮芳香族化合物鹵代物、醚烯飽和烴 柱子可以分為：加壓，常壓，減壓。壓力可以增加淋洗劑的流動速度，減少產(chǎn)品收集的時間，但是會減低柱子的塔板數(shù)。所以其他條件相同的時候，常壓柱是效率最高的，但是時間也最長，比如天然化合物的分離，一個柱子幾個月也是有的。加壓柱是一種比較好的方法，與常壓柱類似，只不過外加壓力使淋洗劑走的快些。壓力的提供可以是壓縮空氣，雙連球是常用的手動加壓的方法。特別是在容易分解的樣品的分離中適用。壓力不可過大，不然溶劑走的太快就會減低分離效果。個人覺得加壓柱在普通的有機化合物的分離中是比較適用的。體會：過柱時是否加壓要具體分析，通常情況下直徑比較粗的柱子用常壓即可，因其橫截面積的緣故淋洗劑的流速已足夠快。通?？刂浦酉露艘后w流速大約在0.51滴每秒的范圍比較合適。減壓柱能夠減少硅膠的使用量，感覺能夠節(jié)省一半甚至更多，但是由于大量的空氣通過硅膠會使溶劑揮發(fā)（有時在柱子外面有水汽凝結），以及有些比較易分解的東西可能得不到，而且還必須同時使用水泵抽氣（很大的噪音，而且時間長）。一般不推薦使用。柱子的尺寸從理論上講應該是粗長的好。柱子長了，相應的塔板數(shù)就高。柱子粗了，上樣后樣品的原點就?。ǚ从吃谥由暇褪菢悠穼颖容^?。?，這樣相對的減小了分離的難度。試想如果柱子十厘米，而樣品就有二厘米，那么分離的難度可想而知，恐怕要用很低極性的溶劑慢慢沖了。而如果樣品層只有0.5厘米，那么各組分就比較容易得到完全分離了。當然采用粗大的柱子要犧牲比較多的硅膠和溶劑了，不過這些成本相對于產(chǎn)品來說也許就不算什么了?，F(xiàn)在見到的柱子徑高比一般在1：510，書中寫硅膠量是樣品量的3040倍，若需要時可增至100倍，具體選擇要具體分析。如果所需組分和雜質(zhì)分的比較開（是指在所需組分Rf在0.20.4，雜質(zhì)相差0.1以上），就可以少用硅膠，用小柱子（例如200毫克的樣品，用2cm20cm的柱子）；如果相差不到0.1，就要加大柱子，我覺得可以增加柱子的長度，也可以減小淋洗劑的極性等等。細長柱子可以增加塔板數(shù)，但是也會增加過柱的時間使樣品在固定相中擴散影響分離效果。溶劑 溶劑的選擇是重要的一環(huán)，通常根據(jù)被分離物中各種成分的極性、溶解度和吸附劑的活性等來考慮先將要分離的樣品溶于一定體積的溶劑中，選用的溶劑極性應低，體積要小。如有的樣品在極性低的溶劑中溶解度很小，則可加入少量極性較大的溶劑，使溶液體積不致太大。樣品的展開首先使用極性較小的溶劑，使最容易脫附的組分分離。然后加入不同比例的極性溶劑配成的洗脫劑，將極性較大的化合物白色譜柱中洗脫下來。常用洗脫劑的極性按如下次序遞增：己烷和石油醚環(huán)己烷四氯化碳三氯乙烯二硫化碳甲苯苯二氯甲烷氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮丙醇乙醇甲醇水吡啶乙酸常選用石油醚，乙酸乙酯。正己烷價格比較高。使用乙醚、二氯甲烷等沸點較低的溶劑時，它和硅膠的吸附是一個放熱過程，特別是夏天的時候經(jīng)常會在柱子里產(chǎn)生氣泡，天氣冷的時候會好一些。由于硅膠中的活性羥基，用甲醇可能會洗下來一些硅膠中的東西，所以產(chǎn)品如果想過元素分析的話要留神，應該經(jīng)過后繼處理，比如說重結晶等。展開劑的比例要靠嘗試.一般根據(jù)文獻中報道的該類化合物用什么樣的展開劑，就首先嘗試使用該類展開劑，然后不斷嘗試比例，直到找到一個分離效果好的展開劑。很多時候,展開劑的選擇要靠自己不斷變換展開劑的組成來達到最佳效果。體會：）過柱的淋洗劑極性通常要比過板時極性要小。一般為了得到更好的分離，通常是要把樣品的Rf值調(diào)到0.2-0.3之間，不過，許多情況下，如果接受瓶小一些，即使Rf值在0.5，0.6。 ）盡量避免使用毒性較大的溶劑，如氯仿，可考慮用石油醚與乙酸乙酯調(diào)配。）當混合溶劑作為淋洗劑時，要考慮所用溶劑的沸點差異在使用過程中揮發(fā)程度不一樣而造成的極性改變。）對于Rf值接近的化合物分離，可嘗試極性相近但由不同溶劑組成的混合體系作為淋洗劑可能會產(chǎn)生意想不到的效果。例如石油醚:乙酸乙酯:與石油醚:二氯甲烷:的極性相近（僅是例子，具體比例有些忘了）的極性差不多，但是后者的分離效果可能優(yōu)于前者。裝柱柱子下面的活塞一定不要涂潤滑劑，會被淋洗劑帶到產(chǎn)品中的，可以采用四氟節(jié)門的。裝柱可采用濕法和干法兩種，二者各有優(yōu)劣。無論采用哪種方法裝柱，硅膠（固定相）的上表面一定要平整，并且都不要有裂縫或氣泡，雖然產(chǎn)生的氣泡在加壓的情況下不易察覺，但是，一旦撤去壓力，如在上樣、加溶劑等操作的時候，氣泡就會釋放出來，嚴重時，整個柱子變花，導致柱子開裂，樣品不可能平整地通過，當然也就談不上分離了。 濕法裝柱：關閉柱子下端活塞，把硅膠用適量的溶劑拌成半透明狀的均勻稀糊（更像是湯），此時應充分攪拌，仔細觀察沒有氣泡后，以玻璃棒引流倒入事先裝有少量溶劑的空柱子中，然后打開活塞讓溶劑流出，硅膠自然沉降。注意：）裝柱溶劑極性不大于過柱淋洗劑；）倒入硅膠稀糊應有耐心防止液體流擊出氣泡留于柱內(nèi)；）過程中若已產(chǎn)生氣泡，則可趁著硅膠尚未完全沉降時用長玻棒攪動溶劑液面下的有氣泡處的硅膠可將其趕跑。待硅膠至所需高度后另加溶劑加壓走柱，注意硅膠柱上方應時刻保留有一段溶劑！本法最大的優(yōu)點是一般柱子裝的比較結實，沒有氣泡。缺點是所須溶劑體積較大（當然裝柱時用溶劑可以重復使用），耗時長。一般說來濕法裝柱較干法緊密均勻，建議初學者采用。干法裝柱：是直接往柱子里填入硅膠，然后再輕輕敲打柱子兩側，至硅膠界面不再下降為止，然后再填入硅膠至合適高度，再用水泵在柱子下端直接抽，當硅膠不再下落時，保持水泵抽氣狀態(tài)下，從柱子上倒入溶劑，注意倒入的溶劑流量必須大于水泵抽氣流量以保證柱子上方時刻保留一段溶劑！待溶劑前沿走到活塞時關閉活塞，注意此時因柱內(nèi)負壓溶劑仍在飛快往下走千萬別讓柱子干了！撤走水泵，待柱內(nèi)液面不再下降，此時柱子的下半部分是均勻的而上半部分可以看見有氣泡，打開活塞，倒入足夠的溶劑后從上端用剪去緩沖球的雙連球（即直接鼓氣）加壓，可將上半部分壓均勻無氣泡。若想柱子裝得緊密些，可用淋洗劑多走幾次柱子。本法的優(yōu)點是裝柱較方便，速度快，特別是裝體積較大的柱子特別能顯示時間優(yōu)勢（當然大柱子因為溶劑走得太快容易抽干所以對技術的熟練程度要求更高些）。最大的缺陷在于抽氣時，由于溶劑和硅膠之間的吸附放熱（可以用手摸柱子明顯感覺到），不太適合低沸點的淋洗劑如乙醚，二氯甲烷（易產(chǎn)生氣泡）。解決的辦法是：第一、硅膠一定要壓結實；第二、一定要用較多的溶劑“走柱子”，一定要到柱子的下端不再發(fā)燙，恢復到室溫后再撤去壓力。不論用濕法或干法裝柱，若最后裝好時硅膠表面不平整，可用干凈玻棒將最上面約厘米的硅膠重新?lián)v松，待其自然降落后，再加點溶劑壓緊即可。上樣樣品上樣分濕法、干法兩種。上樣的基本要求是使樣品以盡可能小的厚度上到柱子上，采用哪種方法應根據(jù)樣品的實際情況而定，無論哪種都要求樣品中不含大于淋洗劑極性的溶劑。濕法上樣：適合濕法的樣品應該是粘度不大均勻液體樣品或者在小極性溶劑（極性不大于淋洗劑）中溶解度非常好的固體樣品（保證上樣過程中不會析出）。用于溶解樣品的溶劑體積應越少越好。打開活塞，控制柱子上方溶劑恰好流干時關閉活塞，即用滴管吸取樣品，沿柱子內(nèi)壁于硅膠面上方0.5cm以內(nèi)距離均勻地加樣，待樣品布滿硅膠面后打開活塞，繼續(xù)加樣。加樣的速度以柱子不出現(xiàn)氣泡為限。待所有樣品上完后，用盡可能少的溶劑洗劑樣品瓶，待樣品在硅膠上恰好走干后依上樣法將溶液加到硅膠上。（若樣品量比較大則可省去該步）。另取干凈滴管從上樣處上方沿柱子內(nèi)壁淋洗，確定所有樣品開始在柱子中展開后可加入大量溶劑開始過柱。若擔心上樣及加溶劑過程中會將柱子表面弄破可考慮在上樣前先在柱子上加一層石英砂。過程中時刻保持柱子不要干出氣泡或裂紋！很多樣品在上柱前是粘乎乎的，一般沒關系，仍可用濕法。可是有的上樣后在硅膠上又會析出，這時候建議采用干法上樣。干法上樣：干法就是把待分離的樣品用少量低沸點大極性溶劑溶解后，在加入少量硅膠，拌勻后再旋去溶劑，注意必須在油泵上完全抽干大極性溶劑！如此得到的粉末再小心加到柱子的頂層，注意保留足夠的溶劑使加入的干粉恰好能被覆蓋以防柱子開裂（溶劑太多也不好，相當于增加了上樣厚度）。此時加入的干粉層中可能會有大量的氣泡，但由于是松的，可以用玻棒稍做攪拌以除去氣泡，同樣要保持硅膠表面的平整。有些樣品溶解性差，能溶解的溶劑又不能上柱（比如DMF,DMSO等，會隨著溶劑一起顯色是一個很長的脫尾，這些溶劑雖溶解性好，但是沸點太高不易除去應避免），這時就必須用干法上柱了。用于吸附上樣的硅膠要求：）樣品和硅膠的量比例問題：應盡可能地少用硅膠，可先按1：2嘗試，保證在旋干后固體是均勻的，不能看到有樣品顆粒析出（那說明有的樣品沒有吸附在硅膠上）。若有，則應重新用溶劑溶解后再加入硅膠重新抽干。）硅膠顆粒通常要比作為固定相的大，以保證能盡快脫附降低上樣厚度。也可以在硅膠