薄層色譜和柱層析

1、薄 層 色 譜 和 柱 層 析色色 譜譜 法法 色譜法是目前最常用的一類分離技術，利用不同結構或不同性質的物質在不相混溶的二相中分布不同而進行分離。當流動相流過固定相時，這些物質被流動相帶過，以不同速度向前移動。經過一段時間之后，不同物質移動的距離有較明顯的差異，被分離成一條條的色帶，從而可以取下、溶出，獲得純的組分。 chrome意為“色彩”，graphy源自希臘文，“寫”。色譜為層析的同義語，都是從英語chromatography譯來的。葉綠素葉綠素 葉綠素葉綠素葉黃素葉黃素 ， 葉黃素葉黃素 葉綠素的石油醚溶液流經葉綠素的石油醚溶液流經裝有裝有CaCO3的柱子，然后的柱子，然后用石油醚淋

2、洗用石油醚淋洗. .CaCO3對葉綠素各成分吸對葉綠素各成分吸附能力不同，而分離成為附能力不同，而分離成為色帶色帶. .茨維特色譜圖茨維特色譜圖 （1906）色譜法的分類色譜法的分類1)根據流動相分類根據流動相分類: 氣相色譜氣相色譜以氣體作流動相 液相色譜液相色譜以液體作流動相 超臨界色譜超臨界色譜流動相是在接近它的臨界溫度和壓力下工作的液體2)根據固定相的附著方式分類根據固定相的附著方式分類 固定相裝在圓柱管中固定相裝在圓柱管中柱色譜柱色譜 固定相涂敷在玻璃或金屬板上固定相涂敷在玻璃或金屬板上薄層色譜薄層色譜 液體固定相涂在紙上液體固定相涂在紙上紙色譜紙色譜3) 根據分離機理分類根據分離機

3、理分類 分配色譜分配色譜樣品組分的分配系數(shù)不同樣品組分的分配系數(shù)不同 吸附色譜吸附色譜 樣品組分對固定相表面吸樣品組分對固定相表面吸 附力不同附力不同 體積排阻色譜體積排阻色譜利用固定相孔徑不同，利用固定相孔徑不同， 把樣品組分按分子大小把樣品組分按分子大小 分開分開 離子交換色譜離子交換色譜不同離子與固定相相不同離子與固定相相 反電荷間的作用力大反電荷間的作用力大 小不同小不同 最常用的薄層色譜也屬于液-固吸附色譜。同柱色譜不同的是吸附劑被涂布在玻璃板上，形成薄薄的平面涂層。干燥后在涂層的一端點樣，豎直放入一個盛有少量展開劑的的有蓋容器中。展開劑接觸到吸附劑涂層，借毛細作用向上移動。與柱色譜

4、過程相同，經過在吸附劑和展開劑之間的多次吸附-溶解作用，將混合物中各組分分離成孤立的樣點，實現(xiàn)混合物的分離。 薄層色譜法薄層色譜法 (Thin Layer Chromatography) )薄薄層層板板玻璃板玻璃板上涂吸附劑層上涂吸附劑層SiO2Al2O3上行法上行法薄層板薄層板層層析析缸缸展開劑展開劑層層析析缸缸展開劑展開劑濾紙條濾紙條下行法下行法薄層板薄層板薄層色譜法點樣及展開過程薄層色譜法點樣及展開過程特特 點點 : :1.分離能力強，斑點集中；2.靈敏度高；3.展開時間短；4.試樣預處理簡單；5.上樣量大；6.儀器簡單操作方便。Rf值測量示意圖值測量示意圖 Rf與組分性質、與組分性質、

5、流動相及溶解度流動相及溶解度有關有關 極性組分極性組分易保易保留，留，Rf 小小 非極性組分非極性組分易易流出流出, Rf大大薄層固定相薄層固定相 按照固定相的種類，薄層板可分為正相薄層板（如硅膠薄層板、聚酰胺薄層板）、反相薄層板（如C18鍵合相薄層板）等。 硅膠薄層板是目前使用最廣的薄層板，有硅膠G板、硅膠GF254板、硅膠H板和硅膠HF254板等規(guī)格。 高效薄層板（HPTLC，High Performance TLC）所使用的固定相較普通薄層板平均粒度小，顆粒分布范圍窄，因此在相對短的展開距離中可以達到更好的分離效果。薄層點樣薄層點樣以使用的器具不同，點樣可分為手動和自動點樣。手動點樣主要

6、使用的器具有微升毛細管、微量注射器或配合與之相應的手動點樣儀等。 自動點樣采用半自動點樣儀或全自動點樣儀，按預設程序自動點樣。以點樣方式的不同可分為接觸式點樣和噴霧點樣兩種。接觸式點樣：多采用定量毛細管、微量注射器手動點樣，有的儀器也可進行自動接觸式點樣。接觸式點樣應注意：正確選擇溶解樣品的溶劑原點直徑一般以3mm為宜防止點樣毛細管損傷薄層表面盡量避免多次點樣防止點樣環(huán)形色譜效應點樣環(huán)形色譜效應：在點樣的同時，樣品在原點呈環(huán)狀展開，如果樣品在溶劑中的溶解度很大，原點將變成空心環(huán)，稱為“點樣環(huán)形色譜效應”。它會對展開造成不良影響。應選擇樣品組分溶解度相對較小的溶劑以避免此現(xiàn)象的產生。供試液的溶劑

7、在原點的殘留，也會改變展開的選擇性。極性與展開劑極性相差較大時更為明顯；親水性溶劑殘留在原點吸收大氣中的水分（特別在高濕度環(huán)境）對色譜質量的影響也不可低估。因此點樣時， 應注意選擇適宜的溶劑； 同步干燥或上樣后繼后干燥以除去原點殘存的溶劑。盡可能避免高溫加熱，以免遇熱不穩(wěn)定的成分的破壞導致樣品中某些成分的變性； 在板的一端劃一條線，作為起點線。點樣后的斑點直徑一般不超過0.5cm。5 cm15-18 cm0.5 cm2 cm薄層板示意圖展開劑浸入高度起跑線前沿線展展 開開 選擇大小適合的展開容器，將點有樣品的薄層板放入容器內的展開劑中，浸入深度以展開劑液面距點樣基線5mm為宜，密閉，展開。一般

8、上行展開8-15cm，高效薄層板上行展開5-8cm。在溶劑前沿達到預定展距后，取出薄層板，晾干，待檢測。 展開方式主要有上行展開、下行展開、雙向展開、水平展開、環(huán)形展開等。目前多采用上行展開。 邊緣效應：薄層展開后，位于薄層板邊緣的樣品斑點比移值較處于中間的斑點大的現(xiàn)象。邊緣效應會使斑點擴散變形，從而影響樣品定性結果的判斷。薄層掃描定量時，斑點的形狀直接影響到掃描后的峰高和峰寬，從而影響定量結果的準確性。邊緣效應示意圖預飽和是減少邊緣效應預飽和是減少邊緣效應的有效辦法！的有效辦法！ 預飽和：可在加入展開劑后使展開容器密閉，放置15-30分鐘，待溶劑蒸汽平衡后，迅速放入點有樣品的薄層板，立即密閉

9、，展開。必要時可放置適當大小的濾紙促使展開缸內蒸汽達到飽和。1530min展 開1530min傾 倒展 開常用展開劑 對展開劑的要求對被測組分有良好的溶解性； 有良好的分離效果； 斑點圓整不拖尾； Rf值最好在0.3-0.5，組分較多最好在0.25-0.75；展開劑不能和被測組分發(fā)生反應； 沸點適中，粘度較小。 用單一溶劑為展開劑時，由于溶劑組分簡單，分離重現(xiàn)性好，對于難分離的化合物經常要用二元、三元甚至多元溶劑組成的展開劑。在混合展開劑中占比例大的主要溶劑起溶解物質和基本分離的作用，比例較小的溶劑起調整改善分離物質的Rf值及對某些物質的選擇作用。一般主要溶劑選用不易形成氫鍵的溶劑，或極性比分

10、離物質低的溶劑，否則將使被分離物質的Rf值太大或甚至跟隨溶劑前緣移動。 在展開劑中加入少量酸、堿可以使某些極性物質斑點集中，提高分離度，用粘度太大的溶劑時，需要加入一種溶劑以降低展開劑的粘度、加快展開速度。 例：環(huán)己烷丙酮二乙胺水（10:5:2:5）這個系統(tǒng)中，水是極性大的溶劑，環(huán)己烷是極性小的溶劑，后者的加入可以降低分離物質的Rf值，丙酮起著混合整個系統(tǒng)及降低展開劑粘度的作用，少量二乙胺的加入控制了展開劑的pH值以使分離后的斑點不致拖尾，分離清晰。顯顯 色色1. 有色化合物直接定位2. 無色紫外吸收紫外燈檢出顯色劑定位噴霧顯色 （噴霧后加熱顯色）蒸氣熏蒸顯色顯色劑：通用有碘、硫酸浸漬顯色盛有

11、顯色劑的展開缸有熒光斑有暗斑碘蒸氣在淺黃色背景上，很多有機化合物吸附碘，可逆地產生棕色到黃色斑點，不少化合物的檢測靈敏度可達0.51g。10%硫酸乙醇液，噴霧后于105加熱1015min，日光或紫外光下觀察。大多數(shù)有機物呈有色斑點，如紅色、棕色和紫色等，在炭化以前，不同的化合物將出現(xiàn)一系列顏色的改變，被炭化的化合物常出現(xiàn)熒光。高錳酸鉀硫酸液，結果為粉底本色上產生白色斑點。25%高氯酸水液，噴霧后加熱至150 觀察。1020五氯化銻的四氯化碳液，或三氯化銻的乙醇飽和溶液。噴霧后，在100120 加熱，日光下和紫外光下觀察，這也是有機化合物的通用試劑，和很多有機化合物產生不同的顏色。 還有很多專屬

12、性顯色劑，種類繁多，如有需要可參閱有關書籍。定性和定量分析 （一）定性1. 利用Rf值定性（或相對比移值Rr）2. Rf值斑點顏色特征（原位化學反應）3. 多種展開劑體系展開進行驗證4. 與其他技術聯(lián)用展展開開后后的的薄薄層層板板（二）定（二）定 量量 1.目視比較法目視比較法 將不同量的標準品作為系列，同樣樣品分別點在同一薄層上展開，顯色后，目測比較斑點顏色的深淺和面積大小，求出未知物含量的近似值，作為半定量法，精密度為10%。 例：硫酸長春堿的純度檢查（中國藥典方法） 色譜條件：硅膠GF254制成的薄層板，展開劑為石油醚（3050）氯仿丙酮二乙胺（12:6:1:1）,根據硫酸長春堿結構在紫

13、外燈（254nm）下檢測。2.洗脫法洗脫法 樣品經色譜分離后，用適當方法定出色點或色帶位置，然后將色點部位的吸附劑取下，用溶劑將化合物洗脫萃取后進行測定。3.薄層掃描法薄層掃描法 用儀器來測定每個斑點或譜帶的含量，則更方便和客觀，誤差在5以下。類別薄層展開劑顯色劑生物堿氧化鋁硅膠1）氯仿+5-15%甲醇2）苯+1-10%乙醇等1）改良的碘化鉍鉀試劑2）碘蒸氣甾體氧化鋁硅膠1）環(huán)己烷：乙酸乙酯=7：32）氯仿：丙酮=9：13）甲酸：乙酸：水=5：5：11）5%磷鉬酸2）三氯化銻-氯仿溶液氨基酸氧化鋁硅膠1）正丁醇+50%乙醇2）甲醇：乙酸=97：3水合茚三酮溶液酚類硅膠1）苯2）環(huán)己烷：氯仿：二

14、乙胺=5：5：15%三氯化鐵溶液纖維素1）丁醇：醋酸：水=4：1：52）苯：醋酸：水=2：2：1或1：1：2醛類硅膠1）苯：石油醚=1：12）苯+5%乙酸乙酯鄰聯(lián)茴香胺乙酸溶液黃酮類及其單糖甙類纖維素1）70%醋酸2）30%醋酸3）丁醇：醋酸：水=4：1：51%三氯化鋁的乙醇溶液 幾類化合物的薄層色譜柱色譜法柱色譜法 (Column Chromatograph) 柱色譜是較經典的有機物分離技術，原理和薄層色譜相同，但裝置有所不同，主要由一個均勻玻璃柱和填充填料組成，填料是決定柱效的主要因素，填料必須滿足具有不溶于所使用流動相、不使欲分離的樣品破壞或分解、惰性大、可逆性強和吸附容量大。同時，填料

15、顆粒直徑要均勻。最常見的柱色譜是硅膠色譜、氧化鋁色譜、離子交換柱色譜、聚酰胺柱色譜和凝膠柱色譜。慢慢中等中等快快淋洗液淋洗液一、分配柱色譜一、分配柱色譜 分配柱色譜是利用混合物中各組分在兩種不相混溶的液體之間的分配系數(shù)不同，而得到分離的方法，分為正相和反相分配色譜兩種類型：正相分配色譜：以水或親水性溶劑為固定（液）相，以水不相混溶的有機溶劑作移動相的分配色譜稱為正相分配色譜。一般而言，分離水溶性或極性較大的成分，如生物堿、苷類、糖類、有機酸等化合物，常用正相分配色譜。反相分配色譜：以親脂性有機溶劑作固定（液）相，以水或親水性溶劑作移動相的分配色譜稱為反相分配色譜。當分離脂溶性或極性較小的成分，

16、如高級脂肪酸、油脂、游離甾體等物質時，常用反相分配色譜。實踐中有70%以上的分配色譜都采用反相色譜。分配柱色譜的應用分配柱色譜的應用分配柱色譜往往適用于分離水溶性或極性較大的組分，如生物堿、苷類、糖類、有機酸、酚類及氨基酸的衍生物；對某些非極性化合物，如油脂、甾體等物質，可采用反相分配柱色譜法。應用實例：狄戈辛（異羥基洋地黃毒苷）的分離應用實例：狄戈辛（異羥基洋地黃毒苷）的分離支持劑：國產層析硅膠80100目，加2/3量的水（以乙酸乙酯飽和），調勻，再以乙酸乙酯（水飽和）浸泡，調成稀糊狀，濕法裝柱，柱直徑與長度比 1:2 以上。實驗方法：取樣品與1 2倍量硅膠磨勻，加入柱頂，用水飽和的乙酸乙酯

17、（含0.5%甲醇）洗脫，分部收集，各流分均作紙色譜及薄層色譜檢查，比移值相同的流分合并，減壓蒸干，以甲醇結晶，得到洋地黃毒苷、羥基洋地黃毒苷、異羥基洋地黃毒苷三種單體。二、吸附柱色譜二、吸附柱色譜 吸附柱色譜是將待分離混合物樣品均勻地加在裝有吸附劑的柱子中，再加適當?shù)娜軇ㄏ疵搫_洗，由于吸附劑對各組分吸附能力不同，各組分在柱中向下移動的速度不同，吸附力最弱的組分隨溶劑首先流出，通過分段定量收集洗脫液而使各組分得到分離。柱色譜裝置如圖示。 混合物中含A、B兩個組分，溶解后加至色譜柱中。開始A和B都被吸附在柱的上端，形成原始譜帶。當加入洗脫劑沖洗時，A和B將隨著向下流動而從吸附劑上洗脫，接著又

18、遇到吸附劑又被吸附，又隨著向下流動的洗脫劑沖洗而被洗脫，如此連續(xù)不斷地被再吸附、再洗脫，經過一段時間的沖洗后，由于A、B的極性不同，在該吸附劑和洗脫劑上被吸附和被洗脫的性能也不同，最終出現(xiàn)A、B兩個色譜帶。由于A的吸附力小于B，故A 移行較快，在色譜柱下段，而B移行較慢，在柱的上段。繼續(xù)用溶劑沖洗，A、B將先后被洗脫出來。分別定量收集洗脫液，用TLC跟蹤檢驗，斑點相同的流分A、B兩個純品化合物。1、硅膠柱色譜硅膠柱色譜 層析硅膠為一多孔物質，可用通式SiO2.xH2O表示，它具有多孔性硅氧烷交聯(lián)結構，由于其骨架表面具有很多游離和鍵合活性狀態(tài)硅醇基團，硅膠能通過氫鍵與極性或不飽和分子相互作用。硅

19、膠的吸附能力與硅羥基數(shù)量有關。另外，硅膠隨著含水量的增加活性降低，若硅膠游離水高達17，其吸附能力極低。 色譜用硅膠應該是中性無色顆粒，但是由于制造過程常接觸強酸，故在實驗前一般要檢查酸性，不低于pH=5才可使用，而且使用前一般經120C烘24h活化。 硅膠柱色譜適用范圍廣，能適用于非極性混合物，也能用于極性混合物，如芳香烴、萜類、甾體、生物堿、蒽醌、酚類、磷脂類、脂肪酸和氨基酸等有機物分離。2、氧化鋁柱色譜氧化鋁柱色譜 氧化鋁柱色譜是另一種最常用色譜方法。氧化鋁是由Al(OH)3直接在高溫下（約600C）脫水制得，主要形成-Al2O3?，F(xiàn)在用于柱色譜的氧化鋁商品分為中性、堿性和酸性三種。中性

20、氧化鋁適用于分離醛酮、萜類以及對酸堿不穩(wěn)定的酯和內酯有機物；酸性氧化鋁適用于有機酸、酸性氨基酸和酚類物質的分離，而堿性氧化鋁對于分離植物中堿性成分如生物堿頗為理想，也適用于萜類、甾體、強心苷等化合物的分離。 和硅膠一樣，氧化鋁的活性與含水量關系極大，在一定溫度下除去水分，就可以使氧化鋁活化，加入一定量水即可使活性改變。氧化鋁的活化比硅膠所需的溫度要高得多，因而需要在高溫爐中進行，常規(guī)的烘箱不能完成對氧化鋁的活化。硅膠和氧化鋁均為極性吸附劑，有以下特性：a)對極性物質具有較強的親和能力。同為溶質，極性強者優(yōu)先被吸附。b)溶劑極性越弱，則吸附劑對溶質將表現(xiàn)出越強的吸附能力。溶劑極性增強，則吸附劑對

21、溶質的吸附能力隨之減弱。c)溶質即使被硅膠、氧化鋁吸附，但一旦加入極性較強的溶劑，又被后者置換洗脫下來。3、活性炭柱色譜活性炭柱色譜 其吸附作用與硅膠和氧化鋁相反，對非極性物質具有較強的親和力，水溶液中吸附最強，有機溶劑中較弱。一定條件下，對芳香化合物的吸附力大于脂肪族化合物，對大分子量化合物的吸附力大于小分子量化合物。利用這些吸附性的差別，可將水溶性芳香族物質與脂肪族物質分開，單糖與多糖分開，氨基酸與多肽分開。 4、聚酰胺柱色譜聚酰胺柱色譜 聚酰胺是通過酰氨基聚合而成的一類高分子化合物，可與酚類、酸類、醌類、硝基化合物等形成氫鍵結合而被吸附，而使這些有機物與不能形成氫鍵的化合物分離。聚酰胺柱

22、色譜法主要用于酚類黃酮體、蒽醌等有機物的分離。三、離子交換柱色譜三、離子交換柱色譜離子交換柱色譜是用離子交換樹脂代替硅膠和氧化鋁作為填料的一種柱色譜方法。離子交換樹脂是一種多功能基高分子化合物。每個樹脂顆粒都由交聯(lián)的具有三維空間立體結構的網絡骨架組成，在骨架上連接許多可以活動的功能基，這種功能基能離解出離子，可以與周圍的外來離子相互交換，而且這種交換是可逆的。根據所交換離子性質的不同，離子交換樹脂分為陽離子和陰離子交換樹脂。每類樹脂根據它的離解性能大小，又分為強、中、弱型。 離子交換柱色譜方法在工業(yè)上用途很廣，可用于氨基酸、肽類、生物堿、有機酸、酚類等天然有機物的分離。四、凝膠柱色譜四、凝膠柱

23、色譜 凝膠柱色譜是利用凝膠微孔的分子篩作用對分子大小不同的物質進行分離的一種柱色譜法。當被分離有機物質的分子大小不同時，它們能夠進入凝膠內部的能力出現(xiàn)差異。 各組分在凝膠柱色譜中被洗脫出柱的先后順序基本上是按分子大小排列的，即按分子由大到小流出，從而得到分離。這種在凝膠柱色譜中分離多種成分時，組分按分子量遞減的順序先后從柱中流出的現(xiàn)象，稱凝膠柱色譜的洗脫規(guī)律。影響柱色譜分離效果的主要因素及柱色譜的操作技術影響柱色譜分離效果的主要因素及柱色譜的操作技術一、影響柱色譜分離效果的主要因素固定相的選擇洗脫劑的選擇在柱色譜中，用于沖洗加有樣品柱子的溶劑（單一溶劑或混合溶劑），習慣上稱洗脫劑。洗脫劑的選擇

24、，對組分分離關系極大。溶劑的洗脫能力，主要取決于溶劑的極性，可根據溶劑的介電常數(shù)作大致判斷。在柱色譜中，洗脫劑的洗脫能力還與被分離物質的極性和所選用的固定相性質有密切關系。溶劑的介電常數(shù)大小順序是：水 甲醇 乙醇 丙酮 乙酸乙酯 乙醚 三氯甲烷 二氯甲烷 苯 四氯化碳 環(huán)己烷 正庚烷 正己烷（石油醚）。 為了尋找合適的洗脫劑，應先作薄層或紙色譜試驗，找到合適的溶劑系統(tǒng)后再應用到柱色譜中去。如單一溶劑洗脫效果不好，可用混合溶劑，對成分復雜的混合物可用梯度洗脫。洗脫溶劑的選擇應結合被分離物質與固定相的性質來考慮。吸附劑洗脫劑的洗脫能力氧化鋁、硅膠石油醚 已烷 苯 甲苯 乙醚 氯仿 乙酸乙酯 丙酮

25、乙醇 甲醇 水聚酰胺二甲基甲酰胺 稀NaOH水溶液或稀氨水液 丙酮 95%乙醇 30%乙醇 水活性炭水 10%乙醇 30%乙醇 95%乙醇 常用溶劑的介電常數(shù) () 及其極性排列溶劑水溶度 (g/100g)極性己烷1.880.007弱苯2.290.06乙醚（無水）4.471.3氯仿5.200.1乙酸乙酯6.113.0乙醇26甲醇31.2水81.0強被分離物質的性質被分離物質與固定相、洗脫劑共同構成柱色譜中的三個要素，彼此緊密相連。在指定的固定相與洗脫劑的條件下，各個成分的分離情況直接與被分離物質的結構與性質有關。首先要考慮被分離物質的極性。常見官能團極性強弱順序是：RCOOH ArOH HOH

26、 ROH RNH2 RSH RCHO RCOR RCOOR RN(CH3)2 RNO2 ROCH3 CH=CH CH2CH2 。有機化合物極性強弱的大致判斷：例如葡萄糖，因分子中含有許多-OH，故為極性化合物。又如氨基酸，因分子結構中既有正電基團，又有負電基團，故極性很強。高級脂肪酸，如硬脂酸C17H35COOH，雖也含有羥基這樣的強極性官能團，但分子的主體由長鏈烴基所組成，故極性依然很弱。在選擇柱色譜分離條件時，要根據被分離物質的性質、固定相及洗脫劑的性質這三者的相互關系來考慮。欲分離中等極性的物質，需選用中等極性的洗脫劑和中等活性的吸附劑。同理，欲分離極性較強的物質，需選用極性較強的洗脫劑和極性較弱的吸附劑。如被分離物質的極性較小，則需選用吸附性較強的吸附劑，并用弱極性溶劑如石油醚或苯進行洗脫。二、柱色譜的操作技術任何柱色譜操作都存在裝柱、上樣和洗脫三個步驟：l裝柱好與差，是柱層析法能否成功分離純化物質的關鍵步驟之一。主要問題是要保證固定相在柱中均勻緊湊，不能有氣泡或裂痕出現(xiàn)。一般柱子的直徑與長度比為1:1050。硅膠量是樣品量的3040倍，具體的選擇要具體分析。關閉層析柱出水口，裝入1/3柱高的緩沖液，將吸附劑緩慢地倒入柱