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总结柱层析硅胶的实际应用


色谱法,也叫层析。是一种以分配平衡为机制的分配方法,色谱系统包括两个相,一个是固定相,一个是流动相。在两相相对运动时,反复多次地利用混合物中所含各组分配平衡性质的差异,达到相互分离的目的。主要用于提纯、分离有机或无机物质。
在实验室和实践中,色谱法按照固定相分分为柱色谱、平板色谱和棒色谱三种类型,而在实验室和实践中常用的有柱层析硅胶和薄层硅板,以及它们之间的配合应用。

柱层析硅胶
1.吸附色谱原理。
硅胶与所分离物质在一定条件下发生作用,主要是物理和化学作用,其中两种物理作用来源于硅胶表面与溶质分子之间的范德华力,化学作用主要是硅胶表面的硅羟基与待分离物质之间的氢键作用。
2.硅胶柱色谱的实用应用
具体操作步骤请以实验室为例:
2.1制备硅树脂。
为200-300目规格准备一定量的柱色谱色谱。
2.2试验设备的准备。
一根玻璃色谱柱,一铁台子,烧杯,锥形瓶,直径较大的玻璃漏斗,一根玻璃棒。
2.3装柱
2.3.1添加柱色谱硅胶。
采用的方法有干法和湿法,下面具体介绍使用方法。
①干法:将硅胶一次性加到色谱柱中,振荡管壁使之均匀沉降,然后慢慢加入到层析开始所用的流动相,或者在色谱柱下端出口加活塞,加入适当的流动相,旋开活塞,使流动相慢慢滴出,然后从管顶慢慢注入硅胶,将其均匀浸润下沉,在管内形成一个松而适度的吸附层。在运行时,应使硅胶表面保持足够的流动性。
②湿法:将硅胶与流动相混合,搅拌除去气泡,然后向色谱柱倾斜,然后加入流动相,洗脱附在管壁上的吸附剂洗脱,使色谱柱平整。填充硅胶所用的流动相从色谱柱自然流出来,在液面使该柱面相常,即加试样溶液.
2.3.2上样。
用来溶解样品的流动相,然后慢慢地在色谱柱上加入样品。小心不要把硅胶倒出来。或者把样品溶解在合适的溶剂里。和少量硅胶混合,再使溶剂挥发去尽,使样品变得松散;硅胶混合样品加入到制备好的色谱柱上。当样品在普通溶剂中不溶解时,将样品和适量的硅胶在乳钵中研磨混合,然后加入。
2.4洗涤和收集。
除非另有说明,一般情况下,流动相的种类和比例按照流动相洗脱能力大小递增变化,分别分收集流出液,当流出液中所含成分明显减少或不再包含时,再改变流动相的品种和比例。在运行时,应使硅胶表面保持足够的流动性。
2.5分离后的样品检测。
2.5.1初步检验。
在冲洗溶剂流出一定量后,对可对流出液进行初步检测,并把锥形瓶替换为小试管以收集.通常仅能快速地初步测试,所以通常是取薄层板,使用铅笔和尺子把硅胶板分成许多小方,并且按一定的顺序编号取一根内径0.3mm左右的玻璃毛细管蘸取少量流出液,点在薄层板的一个小格子内,等一半干燥后,再进行物理或化学测试。
2.5.2正式测试
①点样法:将分部收集的冲洗液分别直接点样,若冲洗液溶液过稀、浓度过低,可以先浓缩,点样容器一般采用玻璃毛细管,点样斑点直径一般在3-5mm。
②展开:在普通展开槽中进行,展开方式通常选择向上展开。
③展开剂:实用的冲洗液。
④显色:就是一般的物理检测方法和化学检测方法。在物理检测中,通常采用的是紫外方法,通常采用两种波长(254nm和365nm),其次是碘蒸汽显色。化验方法一般是直接使用显色剂,显色剂采用通用显色剂和专用显色剂,一般的显色剂通常用硫酸-乙醇或甲醇(1:1)溶液,有一些化合物在喷雾后立即发生反应。但是大多数化合物需要加热几分钟才能显色,不同化合物的反应不同,因此颜色也往往会有所不同。专有的显色剂是指试剂,将一种或一类化合物显色,或利用该化合物中含有的某些官能团的特殊反应展开后,根据该物质中点点的情况,大致估算出待分离物含量的大小。
2.6合并处理
基于上述薄层板检测的结果,可将具有相同Rf值的零件合并,再用旋转蒸发器对合并部分进行旋转蒸发,得到所需的目标产物。
2.7色谱柱清洗。
大多数情况下,层析柱中的硅胶都是一次性使用,但是在使用后的色谱柱中,因为也有冲洗溶剂,所以要把硅胶放入水中比较难,将硅胶取出的方法之一是将硅胶放置一段时间,让溶剂自然挥发,然后倒出硅胶。但是这个方法很耗时,而且对环境有污染。另一种方法是使用比色谱柱稍长的木棒或塑料棒,把含有溶剂的硅胶一段一段地取出,但是这种方法也比较麻烦。三是使用普通真空泵,将剩下的溶剂通过色谱柱提取出来,然后在色谱柱与真空泵之间加上一个冷阱,因此,提取出的溶剂在不污染环境的情况下,可以有效地对萃取液进行萃取,同时可以快速干燥,使得硅胶易于倒出。
3.选用色谱柱。
普通柱子可分为:压力、常压、减压。
压强可提高溶剂流速,缩短产物的收集时间,但会降低塔板数量。因此在其它条件不变的情况下,常压柱是有效的,但时间还长,例如对天然化合物的分离,一个柱子可以有几个月。
①减压柱可降低硅胶用量,使人感觉能省一半或更多,但因为大量空气通过硅胶,溶剂会挥发(有时候水汽会在柱子外凝结),还有一些更容易分解的东西可能得不到,同时也要用泵来抽气(噪音大,而且时间长)。

②压力柱法是一种较好的方法,类似于常压柱,只是由于施加压力,溶剂移动较快。可提供压缩空气、双连杆式或小气泵(为鱼缸供气)。尤其适用于分离易分解的样品。不能过高压力,否则溶剂流速过快会降低分离效果。压力柱更适合于常规有机物的分离。

柱层析硅胶

③常压柱层析,常用于色谱分析。其显著优势在于,其分离效率高于经典化学分离方法,与其它色谱方法相比,对仪器和设备要求较低,替换流动相和吸附剂方便,耗材少,成本低,适用于多种不同的样品,从克至微克级范围非常宽的样品,所以,至今仍然被广泛地用于化学实验室。
4.选择溶剂。
在整个柱层色谱分离操作中,溶剂的选择可能是比较困难的,也是实验成功的关键。溶剂通常都是用简单的硅胶薄层板来筛选的。
4.1薄层板点样。
将样品溶于低沸点的有机溶剂中(例如,氯仿,丙酮,甲醇,乙醇等),然后用毛细管或微探针。
将测试点放置在薄层板上,点样量要适宜,一般样品量少,则分离清晰,但要注意检测灵敏度。
4.2点样展开。
4.2.1选择展开剂。
用微量圆环法及小型化色谱法筛选展开剂。
①微循环法:将需要分离的物质,按常规方法点于薄板上,两点相距2-3cm,再次以毛细管吸收溶剂体系垂直放置于样点中心,让溶剂从毛细管内按中性条件流出展开;干后显色.观察斑点分离情况.背试物质为未知化物和物时,常以低极性溶剂展开,如残存点不动,但需要增加溶剂极性,或者增加洗脱液的量,如果流动太快,则必须采用极低极性的溶剂。
②小型化色谱法:用普通载薄片制取所要分离的物质,将其装入薄板,放在小玻璃缸或广口瓶内,将其展开,干燥显色,观察色斑分离。
4.2.2展开方法。
TLC的展开方法主要有上行法、下行法、双向展开法、径向展开法等:
①向上的方法:使展开剂由下向上爬。
②下降法:使扩展剂从上而下.此法可用极性较弱的展开剂。
③二向展开法:将方板像纸色谱那样双向展开。
④辐射展开法: