shiyanshizhongchangyongdeshiyiguijiaoheyanghualvzuogudingxiangdexifuzhu。guijiaocengxifadefenliyuanlishigenjuwuzhizaiguijiaoshangdexifulibutongerdedaofenli,yibanqingkuangxiajixingjiaodadewuzhiyibeiguijiaoxifu,jixingjiaoruodewuzhibuyibeiguijiaoxifu, 整個層析過程即是吸附、 解吸、 再吸附、 再解吸過程。
雖然很多化學實驗書中都敘述了柱層析的實驗方法,但大多數都是比較雷同地泛泛地描述,而且有些描述在實驗室中並不適用。
例如, 很多書中都提到裝柱時先在底層鋪一層石英砂, 倒入固定相後再在頂部鋪一層石英砂。比較繁瑣, 而且效果也不是很好,在實驗室中不適用。
根據多年來使用柱層析的操作經驗,本文總結了在使用柱層析時的幾個技巧:
1、 矽膠的使用
chuzuozhucengxihenrongyibazhuzizhuangdechanglehuoduanle,youshihaihuiyoudaliangdeguijiaoshengyu,langfeiguijiao,zhezhuyaoshiduiguijiaodenggudingxiangdeshiyongdeliangmeiyouzhangwo。zhucengxiyongdeguijiaoyibanshi 100-200 目,100 毫升矽膠的質量在47 克左右,如果裝一個直徑是 2.8 厘米的柱子,可以裝 18 厘高。
為了避免浪費矽膠和溶劑,最初學習裝柱時最好對實驗室中各種不同規格的柱子摸摸底。方法很簡單:用量筒量出 100 毫升幹矽膠, 直接倒入各種規格的柱子中,敲實,用刻度尺量出矽膠在柱子中的高度,這樣就可以做到心中有數了。
一般在裝柱的時候可以根據實驗所需柱子的高度來調整矽膠的使用量,這樣就可以大大地節省矽膠的使用,避免造成沒有必要的浪費。稱量矽膠時一般稱30~70倍於上樣量, 如果極難分, 也可以用100 倍量以上的矽膠。
2、 洗脫劑的使用
洗脫劑的極性可用薄層層析來確定,一般以待分離樣品 Rf 值為 0.2-0.3 為宜。選擇的洗脫劑應該使兩相鄰物質 Rf 值之差最大化。不要認為在板上爬得高分離的效果就比較好,如果 Rf 在 0.6,即使相差 0.2 也不容易在柱子上分開,因為柱子是一個多次爬板的過程,可以通過公式的比較:0.6/0.8 一次的分離度,肯定不如(0.2/0.3) 的三次方或四次方大。
有you時shi雖sui然ran在zai薄bo層ceng板ban上shang看kan到dao分fen離li的de效xiao果guo很hen好hao,但dan過guo柱zhu層ceng析xi時shi還hai是shi很hen難nan分fen開kai。這zhe主zhu要yao的de原yuan因yin就jiu是shi薄bo層ceng層ceng析xi用yong矽gui膠jiao比bi柱zhu層ceng析xi用yong矽gui膠jiao要yao細xi得de多duo,所suo以yi分fen離li效xiao果guo好hao。
jiejuedebanfajiushijiangdixituojidejixing,yibanzhucengxiyongxituojibibocengcengxiyongdezhankaijijixingyaozaijiangdiyibeikeyidadaobijiaohaodefenlixiaoguo。dangsuofenliwuzhijixingkuadujiaodashi, 可用采梯度洗脫的方法, 即逐漸增加溶劑的極性,使吸附在矽膠上的不同化合物逐個洗脫下來。
常用的展開劑極性小的用乙酸乙酯:石油醚係統;極性較大的用甲醇:氯仿係統;極性大的用甲醇:水:正丁醇:醋酸係統;拖tuo尾wei可ke以yi加jia入ru少shao量liang氨an水shui或huo冰bing醋cu酸suan。對dui於yu很hen難nan分fen離li的de化hua合he物wu,一yi是shi增zeng加jia柱zhu子zi的de長chang度du和he直zhi徑jing,二er是shi減jian小xiao洗xi脫tuo劑ji的de極ji性xing,這zhe樣yang可ke以yi很hen好hao地di將jiang混hun合he物wu分fen開kai。
在同樣能洗脫的情況下,盡量使用毒性小的洗脫劑。例如,乙酸乙酯:石油醚係統和二氯甲烷:石油醚係統, 在同樣都能洗脫的情況下,應該用毒性小的乙酸乙酯:石油醚係統。
另外洗脫劑在過柱子後最好也回收使用,一方麵環保,另一方麵也能節省部分經費,缺點是要消耗一定的人工。
這裏要注意的是,一般在過柱同時進行的是減壓旋蒸,混合溶劑的比例由於揮發度的不同會導致極性的變化, 一般會使得極性變大,在梯度淋洗時比較合適。還有一般回收的溶劑中會有少量水分,使用前先要用幹燥劑幹燥好才能使用。
3、 裝柱子的技巧
柱層析的裝柱非常重要,裝柱的效果會直接影響層析分離效果。有濕法裝柱和幹法裝柱等兩種方法。濕法裝柱很簡單,使用也最普遍, 就是先用比固定相多一倍的洗脫劑將固定相活成勻漿,柱子底部先用脫脂棉塞緊, 然後倒入洗脫劑將脫脂棉中氣泡趕出。
用漏鬥將活好的固定相倒入柱子中, 打開底部活塞, 將柱子中高出固定相的溶劑放出。期間不斷用橡皮棒敲打, 將固定相敲實, 做到密實均勻無氣泡即可。
很多時候用加壓的方法可以很高效地裝好柱子,而且在柱子中沒有氣泡產生。
幹法裝柱與濕法裝柱剛好相反的是,它是將幹燥的吸附劑從柱子上端直接加入到一個空的柱子中, 然後用油泵抽柱子底部, 相當於減壓過柱, 直到柱子變得很結實, 再用淋洗劑“走柱子” 。
幹法裝柱的一個缺點就是在裝入洗脫劑後, 由於溶劑和固定相之間的吸附放熱, 所以柱子容易變花,影響分離效果。
解決的方法是:
(1)固定相一定要添加結實;
(2)一定要用較多的溶劑“走柱子”,直到柱子的下端不再發燙, 恢複到室溫後再撤去壓力。無論使用哪種方法裝柱,最後都要求所裝的柱子結實、勻稱、無氣泡。
4、 上樣的技巧
上樣也有濕法和幹法之分:濕法一般用淋洗劑溶解樣品, 也可以用二氯甲烷、 乙酸乙酯等, 但溶劑越少越好。再用膠頭滴管轉移得到的溶液,沿著層析柱內壁緩慢地均勻加入。
在不用海沙的情況下, 盡量不要破壞矽膠麵。加樣後, 打開柱底活塞, 讓固定相充分地吸附所加樣品。然後再加入一些洗脫劑,再充分地吸附後將一團脫脂棉塞至接近矽膠表麵。
然後就可以放心地加入大量洗脫劑, 而不會衝壞矽膠表麵。很多樣品在上柱前是粘乎乎的, 一般沒關係。有的時候上樣後在矽膠上又會析出,這一般都是比較大量的樣品才會出現, 是因為矽膠對樣品的吸附飽和, 而樣品本身又是比較好的固體才會析出, 這就需要先重結晶樣品, 得到大部分的產品後剩餘的產品再柱分。
如果不能重結晶也沒關係,直接過柱就行, 樣品會隨著淋洗劑流動而慢慢溶解, 最後隨著洗脫劑流出。有些樣品溶解性差,能溶解的溶劑又不能上柱(比如 DMF,DMSO等, 會隨著溶劑一起走, 顯色是一個很長的脫尾) , 這時就必須用幹法上柱了。
幹法過柱是把待分離的樣品用少量溶劑溶解後,在加入少量矽膠, 拌勻後再旋去溶劑。一般樣品和矽膠按 1:1 的量混合, 矽膠使用的量也可以少一些, 但是要保證在旋幹後, 不能看到明顯的固體顆粒,讓樣品都吸附在矽膠的表麵上。然後小心地加入到裝好的柱子中, 加入洗脫劑洗脫。
5、 過柱的技巧
柱層析按過柱時的壓力可以分為:加壓, 常壓, 減壓。壓力可以增加淋洗劑的流動速度, 減少產品收集的時間, 但是會減低柱子的塔板數。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, 例如一些天然化合物的分離,有時一個柱子過幾個月也有可能。
減壓柱能夠減少矽膠的使用量,但是由於大量的空氣通過矽膠會使溶劑揮發, 有時會在柱子外麵有水汽凝結, 另外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, 噪音大, 時間長, 所以減壓過柱用得比較少。
加壓過柱是一種比較好的方法, 與常壓柱類似, 但用外加壓力可以使淋洗劑走的快些。壓力的提供可以是壓縮空氣,雙連球或者小氣泵 (用魚缸供氣的加壓泵就行)。特別是在容易分解的樣品的分離中很適用。
一般壓力不可過大,不然溶劑走的太快就會減低分離效果。因為加壓過柱效率高, 分離效果較好, 所以加壓過柱在普通的有機化合物的分離中是非常適用的。
一些低沸點溶劑裝柱時往往會在柱子中產生氣泡, 使柱子變花, 利用加壓過柱法在裝柱時就可以有效地解決這個問題, 而且可以使柱子很快裝實。
隨著科技的發展, 色譜法的技術也日新月異, 但柱層析實驗技術還是比較簡單和實用的, 每個科研工作者在使用柱層析時, 可以根據自己的實際情況來不斷地摸索,不斷地總結和提高柱層析的實驗技術。
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