第二章 薄层色谱..

第二章 薄层色谱
什么是色谱方法(Chtomatography)?
第二章 薄层色谱
可以说茨维特在色谱方面做了开创性的工作，但以后的二十几年 并未引起很多人的注意，直到1931年有人用充填氧化铝粉末的柱管将 性质非常相似的α-胡萝卜素和β-胡萝卜素分离成功（在此之前，人们 一直以为胡萝卜素是一种纯物质），并且得到的纯物质可做Ｃ、Ｈ元 素定量分析用，这才引起了许多有机化学工作者的注意，认识到色谱 法在分离混合物方面有广阔的前景，并且研究出许多新技术，例如分 配色谱法、纸上色谱法、薄层色谱法、离子交换色谱法等。
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二、基本原理
2. 吸附色谱原理
吸附色谱的原理是基于样品溶液与固定相表面发生了吸附作用。 吸附有物理吸附和化学吸附之分， 物理吸附的特点是无选择性、吸附速度快、可逆、吸附热小，
化学吸附的特点是有选择性、吸附速度慢、不可逆、吸附热大。
在吸附色谱中主要发生物理吸附。
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在吸附剂固体表面，溶质分子（Ａ）与溶剂分子（Ｓ）以占据吸附剂表 面的位置可以互相竞争，Ａ可以顶出Ｓ，Ｓ也可以顶出Ａ，这种竞争可用 下式表示： Ａ溶＋Ｓ吸＝＝Ａ吸＋nＳ溶
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1. 吸附剂的选择和制备： ⑵ 氧化铝:
无定形多孔物质，也有氧化铝H、氧化铝G、氧化铝HF、氧化铝GF等型号， 还有酸性、中性、碱性氧化铝之分。氧化铝一般在100-150目。 酸性氧化铝──10%HCl浸泡过夜，水洗至pH值=4，适用于酸性物质的分离。 酸性氧化铝适用于pH4~4.5的酸性有机酸类的分离。
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现在，人们所说的“色谱”一词的含义已经远不是茨维特所发现的 那种色带，而是根据混合物中各组分在互不相溶的两相(固定相、流动 相)中的吸附能力、分配系数或其它亲合能力的差异而设计的分离分析 方法，它集分离与分析于一体，快速、简便、微量，成为分离分析复杂 混合物的理想方法之一。 现在，色谱法所涉及到的领域不仅限于分析化学，而且涉及到许多 其它领域如石油化工、精细化工、近代电子技术、生命科学、食品科学、 临床分析、考古学、甚至兴奋剂检测等。
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优点： ⑤ 样品用量可小（几微克～几十微克）可大（几毫克～几百毫克），
可用于备色谱。
⑥ ⑦ 特别适用于热不稳定及难挥发样品。 技术多样化（如双向展开、多次展开等），可分离复杂样品。
⑧ 不存在样品堵塞柱子而使柱效下降或柱子报废的问题。
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缺点：① 不适合挥发性样品、 ② 自动化程度低于ＧＣ、ＨＰＬＣ。 ③ 分离效果不及ＧＣ、ＨＰＬＣ，不能分离过于复杂的样品。
1. 吸附剂的选择和制备：
⑶ 聚酰胺：
b. 浓盐酸法:
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1. 吸附剂的选择和制备：
⑷ 葡聚糖凝胶： 凝胶可将分子大小和形状不同的物质分离，好象用过筛的方法把大分子与 小分子分开一样。因此凝胶又称为凝胶分子筛。葡聚糖凝胶是一种广泛应用的 凝胶，它是由一定分子量的葡聚糖悬浮于有机相中，再加入交联剂表氯醇使葡 聚糖交联聚合而成（可直接购买商品使用）。它适用于蛋白质、多糖等大分子 物质的分离和提纯。 可分离的分子量范围从几百到几十万不等。
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虽然目前在各种色谱法中茨维特所发现的那种色带已经没有普遍
性，但由于这种名称在中外已沿用很久，众所周知，不宜更改。因此
国家标准中仍定名为色谱法。
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色谱分离法的种类很多，根据流动相和固定相的特点，可以分为： 柱色谱（ＣＣ columu chro.） 薄层色谱（ＴＬＣ thin layer chro.） 纸色谱（ＰＣ paper chro.） 气相色谱（ＧＣ gas chro.） 高效液相色谱（ＨＰＬＣ high performance liquid chro.） 凝胶渗透色谱（ＧＰＣ gel permeation chro.） 离子交换色谱（ＩＥＣ iron exchang chro.） …… …… 这里我们主要介绍ＴＬＣ、ＧＣ、ＨＰＬＣ。
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2.展开技术:
⑴ 展开剂的选择（技术关键，对分离效果影响最大）：
根据样品的极性，溶解度以及吸附的活性等因素来选择展开剂。 原则１：展开剂对被分离物质有一定的解吸能力（否则，不能将Ａ解吸下来， Ａ会待在原点不动），但又不能太大（否则，Ａ不被吸附，而是跟着Ｓ一起跑， 达不到分离的目的）；展开剂的极性应略小于被分离物质。 原则２：展开剂对被分离物质有一定的溶解度（否则，被顶出的Ａ不溶于Ｓ， 就不会随着Ｓ向前移动）。
替过程就构成了色谱法的分离基础。
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吸附力弱的组分容易解吸而溶于展开剂中，并随之向前移动，Rf值较大； 吸附力强的组分不易解吸，也不易随着展开剂向前移动，Ｒf值较小； 如果样品溶液中有两种溶质Ａ1、Ａ2，其极性不同，因而其吸附能力、Rf 值也就不同，从而达到分离。
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二、基本原理
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2.展开技术:
⑵ 展开方式:
a. 上升法: 适用于硬板。 b. 倾斜上升法: 适用于软板。 c. 下降法: 此法受重力影响，展开速度较快，但有时前沿不整齐。 d. 双向展开: 使用方形玻板，样品点在角上，先用一种展开剂展开，将玻板转动90°后, 再用另一种展开剂展开。此法适用于较复杂的样品。
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2.展开技术:
⑴ 展开剂的选择
说明: ①实际工作中，某些溶剂的顺序会有颠倒出入，所以以上顺序只作参考。 ②实际工作中, 更常用到二元、三元混合溶剂作展开剂，这时可参考有关资料。 （例如，分离氨基酸时，可找有关氨基酸分离的资料）利用资料上报导的展开剂试 验时，往往还要经过实验来确定合适的展开剂。
Ａ溶──溶液中的溶质分子； Ａ吸──被吸在吸附剂表面的溶质分子； Ｓ溶──溶液中的溶剂分子； Ｓ吸──被吸在吸附剂表面的溶剂分子； n──竞争过程中，被溶质分子顶出来的溶剂分子的个数（假定溶质分 子体 积比溶剂分子大）。
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溶质分子顶替溶剂分子时，过程从左向右进行； 溶剂分子顶替溶质分子时，过程从右向左进行； 一定条件下（如Ａ、Ｓ、吸附剂、Ｔ、Ｐ、…
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一、简介
ＴＬＣ──在铺成薄层的固体上进行色谱的方法。 （简述ＴＬＣ的操作及仪器）
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优点： ① 操作容易，设备简单，易于掌握。 ② 分离迅速（ＰＣ需几个小时到几十个小时，ＴＬＣ只需十几分 钟到几十分钟）。 ③ 灵敏度高（可检测10-5μg物质）。 ④ 固定相（与ＰＣ相比）、流动相（与ＧＣ相比）、显色剂(与PC相 比）均可灵活选用。
最初，1903年，M.C.Цвег把干燥 的叶子用石油醚萃取后，将小量的 萃取液倾入充填有沉降碳酸钙的玻 璃柱子的顶端，然后用石油醚淋洗， 结果叶中的色素在碳酸钙柱上互相 分离，形成不同颜色的色带，分列 在柱上；随着淋洗液的流动，色带 的分离越加明显。他把这种方法叫 做“色谱法”，色谱的英文名称是 chromatograph，它是由希腊文 chromos和grapho两字并合而成，字 面上意义是颜色的记录。
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1. 吸附剂的选择和制备：
⑶ 聚酰胺：
由酰胺聚合而成的高分子，其分子内存在着许多酰胺基，可与酚类、 酸类、醌类、硝基化合物等形成氢键而产生吸附作用，根据样品中组分 的结构不同（如能形成氢键基团的数目、位置以及双键和苯环数目的多
少等）与聚酰胺产生吸附作用的强弱不同，从而使样品达到分离。
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②分配色谱：利用样品中各组分对固定液与流动相的分配系数
不同，将其分离，原则上与液－液连续萃取相似。
Ｒf值大──溶质易溶于流动相，不易溶于固定相。 Ｒf值小──溶质易溶于固定相，不易溶于流动相。
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③
离子交换色谱：样品中某组分与离子交换剂进行离子交换作用。 这里主要介绍吸附色谱。
…），这种竞争达到平
衡，即Ａ、Ｓ的吸附或解吸速度相等。但条件改变时，平衡就会遭到破坏， 如果向上述平衡体系中加入溶剂，平衡就会向左移动，然后达到新的平衡。
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在吸附薄层色谱中，展开剂(溶剂)是不断供给的。所以，原点上Ａ与Ｓ （展开剂）之间的平衡不断遭到破坏，吸附在原点上的溶质不断解吸，解吸出 来的Ａ溶于Ｓ中并随之向前移动，遇到新的吸附剂表面，Ａ与Ｓ又建立起新的 平衡，但又立刻遭到不断移动上来的展开剂（Ｓ）的破坏，又有一部分Ａ解吸 并随之向前移动。如此吸附－解吸附－再吸附－再解吸附－再吸附－……的交
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吸附剂与非极性溶质分子间的作用力主要是诱导力； 吸附剂与极性溶质分子间的作用力主要是静电力。（静电力＞诱导力） 所以，溶质的极性越大，与吸附剂的作用力越大，即极性大的样品与固定 相的亲合力大。
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所以，吸附剂与被吸附物质间的亲合作用遵循下列原则： ① 被吸附物质的极性越大，与极性吸附剂的作用越强，单官能团化合物 与硅胶或氧化铝有下列亲合顺序： 羧酸＞醇、酰胺＞伯胺＞酯、醛、酮＞腈、叔胺、硝基化合物＞醚＞ 烯＞ 卤烷＞烷烃 ② 分子中双键数目越多，亲合力越大； ③ 分子中苯环数目越多，亲合力越大； ④ 分子中官能团数目越多，亲合力越大；（有例外：邻硝基苯酚与硅胶、 氧化铝的亲合力＜苯酚或硝基苯） ⑤ 被吸附物质的分子量越大，亲合力越大（色散力大）。
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三、仪器装置：
用以涂布薄层用的载板有玻璃板、铝箔及塑料板
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四、实验技术
实验技术包括：①吸附剂的选择和制备；②薄板的制备；③薄板 的活化；④点样技术；⑤展开技术；⑥显色技术。
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1. 吸附剂的选择和制备： ⑴ 硅胶(Silica gel): 无定形多孔物质，适用于酸性和中性物质的分离。 硅胶H──不含粘合剂 硅胶G──含煅石膏(gypsum)做粘合剂。有时淀粉、CMC等也可用做粘 合剂。 硅胶HF254──含无机萤光(fluoresent)物质，在254nm下观察萤光。 硅胶GF254──含煅石膏和无机萤光物质。