有机合成纯化-硅胶柱层析教材.ppt

有机合成后纯化 硅胶柱与硅胶板层析 色谱法 薄层色谱法(TLC) 基本原理 TLC定义：把吸附剂铺在玻璃板上，将样品点在其上 ，然后用溶剂展开，使样品中各个组分相互分离的方 法这是一种简便、快速、微量的分离分析技术，其 应用范围非常广泛 分类：吸附薄层色谱、分配薄层色谱、离子交换薄层 色谱、分子筛薄层色谱等 吸附薄层色谱基本原理： 不同物质与吸附剂（固定相）之间的吸附力不同；不同 物质在溶剂（流动相）中的溶解度不同； 当达到吸附和溶解（解吸）平衡时，不同的物质在固定 相和流动相之间便具有不同的质量分配比或平衡常数（K ）这一过程相当于一次固—液萃取 当流动相的向前移动时，相当于固—液萃取的固液分离 流动相中因含有较多的吸附力小、溶解性大的成分，因 此，相当于对此成份进行了一次富集到达前方的各成分 会在新位置于固定相和流动相之间的重新形成分配平衡 同时，原位置残留的各成分因新鲜溶剂的到来也会在原位 置重新形成分配平衡此时相当于对原材料进行二次萃取 只要移动相是连续的，那么对原位置各成分的“萃取”也就 是不断的经过多次“萃取”之后，原位置的易溶成分优先 被萃取完全，残留的将是吸附力强、溶解相差的成分。

这 样便达到了分离的目的 分配薄层色谱的原理： 相当连续多次的液—液萃取与吸附色谱不同的是固定相 和流动相均是液体，固定相的液体由其它固体材料（支持 剂、载体或担体）来支持或载附，不随流动相的移动而移 动因此，物质的分离是依靠不同的物质在固定相和流动 相之间以不同的分配系数（K）连续不断地形成分配平衡 而实现的 物质在薄层板上移动速度常用Rf值（比移值）表示，其定 义是： 影响Rf值的因素： p薄层的厚度 p吸附剂的种类、粒度、活度（吸附能力） p展开剂的纯度、组成及挥发性 p展开方式（上行或下行） p展开缸的形状、大小及饱和程度 p外界温度等 Rf的特性和应用： 在固定条件下，特定化合物的Rf值是一个常数 因此，在条件完全相同的情况下，Rf值可以 作为该化合物定性检定的物理指标，就像测定 熔点或其它物理常数一样为了获得相同的色 谱条件，通常是把未知样和标准样同时滴加在 同一块薄板上 （二）、吸附剂 吸附色谱： ►最常用的吸附剂有硅胶、氧化铝，粒度一般为150~300目 筛孔，其次是聚酰胺和纤维素，其粒度一般分别为70~140 目筛孔和160~200目筛孔 ►氧化铝的极性比硅胶大，比较适用于分离极性较小的化 合物（烃、醚、醛、酮、卤代烃等）；相反，硅胶适用于 分离极性较大的化合物（羧酸、醇、胺等）。

分配色谱 v支持剂：硅胶、硅藻土、纤维素等 v固定相：水、甲酰胺、石蜡油等 薄层粘合剂及其他添加剂 v石膏（10—15%）、羧甲基纤维素钠（CMC）（0.5—1%）、 淀粉（5%）、聚乙烯醇（0.5—1%）等 v添加1.5%的硅酸锌锰（Zn2SiO4∶Mn），制成荧光板 v加入硝酸银可制成硝酸银薄板，用于分离含π键的顺、反 异构体 v添加硼酸制成的薄层板则可以分离单糖类化合物异构体 （三）、展开剂及其选择 •大原则：选择展开剂一般需要针对吸附剂的种类、活 度和被分离混合物的组成及各成分的性质结构和性质等 情况综合而定 •小原则：被分离物质和展开剂之间的极性关系应符合“ 相似相溶原理”该原则可用于确定展开剂的大致范围 单一溶剂的极性顺序为（从小到大）： 石油醚→环己烷→四氯化碳→三氯乙烯→苯→甲苯→二氯 甲烷→氯仿→乙醚→乙酸乙酯→乙酸甲酯→丙酮→正丙醇→ 甲醇→吡啶→乙酸 混合溶剂的极性顺序（从小到大）： 苯∶氯仿（1+1）→ 环己烷∶乙酸乙酯（8+2）→氯仿∶丙酮 （95+5）→苯∶丙酮（9+1）→苯∶乙酸乙酯（8+2）→氯仿∶ 乙醚（9+1）→苯∶甲醇（95+5） →苯∶乙醚（6+4）→环己 烷∶乙酸乙酯（1+1）→氯仿∶乙醚（8+2）→氯仿∶甲醇（ 99+1）→苯∶甲醇（9+1）→氯仿∶丙酮（85+15）→苯∶乙醚 （4+6）→苯∶乙酸乙酯（1+1）→氯仿∶甲醇（95+5）→氯 仿∶丙酮（7+3）→苯∶乙酸乙酯（3+7）→苯∶乙醚（1+9） →乙醚∶甲醇（99+1）→乙酸乙酯∶甲醇（99+1）→苯∶丙酮 （1+1）→氯仿∶甲醇（9+1） 四、基本操作 1．薄层板的选择和铺制 （1）薄板的选择 最常用的薄板是玻璃板，其大小选 择：根据目的、样品量、组分的数目多少和展开的方式 等综合而定。

小量制备：待分离组分总量在0.5～1g左右，可采用 400mm×350mm的薄板1~3块即可 预试或定性分析：用单项展开时，多用载玻片（ 200mm×50mm，200mm×25mm或75mm×25mm）双向 展开或小量制备时，一般采用200mm×200mm或 400mm×200mm的大板 玻璃板要求：平整、光滑、干净 （2）制板方法：干铺法和湿铺法 干铺法 概念：就是将吸附剂颗粒或粉末均匀地平铺在玻璃板 上的方法，所制得薄板称为干板 吸附剂粒度要求：一般为150~200目左右 涂铺方法：把玻璃板平放在平台上或实验台面上，先 将吸附剂大致平摊在玻板上，然后两手握住一根带有 两个套圈的粗玻璃棒，按照图所示方向推动，把多余 的吸附剂除去，便可得到一块均匀的薄板玻棒套圈 可以用塑料管或胶布等制成 两个套圈的厚度和距离，便是薄层的厚度和宽度 湿铺法 概念：将溶剂或含粘合剂的溶剂和吸附剂按一定的比例，[ 一般硅胶为30g/(75～90) ml，氧化铝为25g/50ml]，加到一起 ，调成糊状，然后再将糊状物均匀的铺在薄板上的方法 湿铺法的操作步骤： ①调糊 硅胶G、氧化铝G、硅胶GF254或不含粘合剂的吸附剂如硅胶 H、氧化铝H的充分调匀，均是取1份吸附剂，加入2~3份水 。

用CMC作粘合剂：0.5%羧甲基纤维素钠溶液100ml, 加硅胶 H（200～250目）30g或氧化铝50g，充分调匀后，即可涂铺 用淀粉作粘合剂时：取硅胶H（200～250目）0.95 份，加0.05份淀粉（可溶性淀粉不能用），加水2— 3份，将容器放在沸水浴上加热，不停搅拌下煮沸5 分钟，直到获得最大的粘稠度，再加水1份，再煮1 —2min，调匀，冷后涂铺 纤维素粉作粘合剂：纤维素粉1份，加水（或丙酮 ）5～6份调成糊状后涂铺 聚酰胺作粘合剂：聚酰胺1g，加6mL 85%甲酸，搅 拌溶解后，再加70%乙醇3mL，调匀后，便可涂铺 p薄板的后处理：晾干后，活化 p硅胶板一般在105℃,最高不超过128℃ ，烘箱中烘烤半小 时，冷却后取出在干燥器中保存备用 p作为分配色谱的硅胶薄层板无需活化，在室温下放置12h ～24h后即可使用； p氧化铝板200～220℃活化4h，得活性为Ⅱ级的板150～ 160 ℃ 活化4h，得活性为Ⅲ～Ⅳ级的板 点样 点样工具：微量注射器；玻璃毛细管 点样方法：液体直接点样法；固体添埋法 样点式样：点型；线型；条型 点样应注意的问题： 点样斑点的大小：一般点样斑点直径不大于3mm； 点样量：0.25mm薄层，一般点样量为几微克～几百微克作 定性分析；2mm层厚，点样量可达几十毫克～几百毫克作 制备。

点样位置：距底边约1.5~2cm的起始线上，点与点之间的 距离一般为1.5~2cm 4．展开/展层 展开/展层的概念： 展层的容器：除了专用的色谱缸外，常见玻璃 标本缸、染色缸、广口瓶、大量筒、大试管等 可作为其代用品 展层方式：上行法、下行法、双向法、梯次上 行法 （1）上行法：有倾斜上行法或垂直上行法两种软板则 只能与平面成约15℃的近水平倾斜放置 上行法展开的距离一般为10~15cm，展开时间约为30min 左右，最快者只需几分钟，最慢者需2~3h （2）下行法：薄层样点朝上，展开剂是从上向下通过 薄层展开剂与薄层之间是通过滤纸条或纱布条作为桥 梁进行转移的由于展开剂受吸附和重力的双重作用， 因此，下行法展开速度较快 （3）双向展开法：适用于方形板先沿X轴展开，然后 再换用另外一种展开剂沿Y轴展开此法常用于某些复 杂成分或Rf值较小的成分的展开，氨基酸分离就常用此 法展开 （4）递次单向法/多次单向法：先用一种展开剂上行展 开后，再在同一方向用同一种或换成另外一种展开剂展 开，如此反复多次，可得到较好的分离效果，这种方法 称为递次上行法，可适用于不易分离的化合物的分离 5．显色/检出 显色/检出的概念： 检出方法： 物理法——紫外光照射 化学法——喷洒化学试剂 显色剂种类： 通用显色剂； 选择性显色剂； 专属性显色剂。

喷洒工具及方法：喷壶；喷洒显色剂要在展开剂未干之前 进行，喷壶与薄层的距离应在约30～40厘米，显色后，要 立即用铅笔或打头针把斑点位置标出，以便下步测量Rf值 ，并把薄层色谱图描绘下来 6．Rf的测量及定性、定量测定 Rf值测量：斑点轮廓→斑点重心位置→斑点中心到点样 原点距离→展开剂前沿到点样原点距离→Rf值计算 定性分析： 标准物质比较法——比较样品和标准物质在同一薄板上 的Rf值； 仪器分析法——将斑点物质分离出来，用仪器测定其物 化性质并与已知物的物化性质比较 吸附柱色谱 柱色谱是将吸附剂填充到一根玻璃管 或金属管中进行的色谱技术这种方 法可以用来分离大多数有机化合物， 尤其适合于复杂的天然产物的分离 适用于分离和精制较大量的样品 硅胶色谱 （一）吸附剂与洗脱剂 根据待分离组分的结构和性质选择合适的吸附剂和洗脱剂 是分离成败的关键 1．吸附剂的要求 ①对样品组分和洗脱剂都不会发生任何化学反应，在洗脱剂中 也不会溶解 ②对待分离组分能够进行可逆的吸附，同时具有足够的吸附力 ，使组分在固定相与流动相之间能最快地达到平衡 ③颗粒形状均匀，大小适当，以保证洗脱剂能够以一定的流速 （一般为1.5mL·min-1）通过色谱柱。

④材料易得，价格便宜而且是无色的，以便于观察 2、常用吸附剂的种类：硅胶、氧化铝、聚酰胺、硅酸镁、滑石 粉、氧化钙（镁）、淀粉、纤维素、蔗糖和活性炭等 3、几种常见吸附剂的特性 （1）氧化铝：市售的层析用氧化铝有碱性、中性和 酸性三种类型，粒度规格大多为100～150目 碱性氧化铝（pH9—10）：适用于碱性物质（如胺、 生物碱）和对酸敏感的样品（如缩醛、糖苷等），也 适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离但这种 吸附剂能引起被吸附的醛、酮的缩合酯和内酯的水 解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和 K等的破坏等不良副反应所以，这些化合物不宜用 碱性氧化铝分离 酸性氧化铝（pH3.5—4.5）：适用于酸性物质如有机 酸、氨基酸等以及色素和醛类化合物的分离 中性氧化铝（pH7—7.5）：适用于醛、酮、醌、苷和 硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的物质如酯、内 酯等的分离，也可以用来分离弱的有机酸和碱等 （2）硅胶：硅胶是硅酸的部分脱水后的产物，其成分是 SiO2·xH2O柱色谱用硅胶一般不含粘合剂 适用范围：非极性和极性化合物，适用于芳香油、萜类、 甾体、生物碱、强心甙、蒽醌类、酸性、酚性化合物、磷 脂类、脂肪酸、氨基酸，以及一系列合成产品如有机金属 化合物等。

（3）聚酰胺：色谱用聚酰胺主要包括尼龙6（聚己内酰胺 ）和尼龙66（聚己二酰己二胺）两种，分子量一般在16000 ～20000，其亲水性和亲脂性均较好，因此既可分离水溶性 成份，也可分离脂溶性成分可溶于浓盐酸、甲酸及热的 乙酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺中；微溶于乙酸和苯酚等； 不溶于醇、氯仿、丙酮、乙醚、苯等；对碱稳定，对强酸 可水解 分离对象：能与聚酰胺形成氢键的化合物，如酚类、 酸类、醌类、硝基化合物及含羟基、氨基、亚氨基的 化合物及腈和醛等类化合物 聚酰胺在水中吸附能力的规律： 形成氢键的基团(如：酚经基、按基、酪基、硝基等) 越多，则吸附力越强如：丁二酸＞丁酸 形成氢键的位置与吸附力有很大关系对位、间位酚羟基 使吸附力增大，邻位使吸附力减小如： 芳香环、共轭。