合成過(guò)柱子經(jīng)驗(yàn)談.doc

關(guān)于柱層析和TLC之我的體會(huì)層析和TLC是有機(jī)化學(xué)工作者必須下苦功夫的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)掌握與否，對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)的效率至關(guān)重要。常見(jiàn)的例子是：在柱層析時(shí)，由于層析柱中的硅膠填料裝得不均勻（沒(méi)有填嚴(yán)實(shí)），使得柱子在淋洗過(guò)程中就因?yàn)槌霈F(xiàn)太多氣泡變花，導(dǎo)致分離效果不好。更常見(jiàn)的例子是：層析柱雖然裝得不錯(cuò)，但是由于淋洗劑選擇不恰當(dāng)，結(jié)果導(dǎo)致幾十毫克產(chǎn)品，用了幾百毫升淋洗劑都還沒(méi)有完全分離。分離同樣的東西，熟手可能只需要半個(gè)小時(shí)，而一個(gè)層析技術(shù)不過(guò)關(guān)的人可能半天都不能得到純品。由此可見(jiàn)，這兩項(xiàng)技術(shù)掌握與否，對(duì)于提高工作效率，減輕工作量，減少有機(jī)溶劑的使用，從而對(duì)身心健康和環(huán)境保護(hù)都有明顯的作用。 柱層析關(guān)鍵在于柱子是否裝好和淋洗劑是否選擇恰當(dāng)。而淋洗劑的選擇則是通過(guò)TLC確定。這里要指出的一點(diǎn)是：TLC的作用除了跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，檢測(cè)試劑和原料純度外，一個(gè)重要的用途就是為柱層析選擇適當(dāng)?shù)牧芟磩?首先談柱層析： 裝柱子（添硅膠）時(shí)，有兩種方法：即濕法裝柱和干法裝柱，二者各有優(yōu)劣。不論干法還是濕法，硅膠（固定相）的上表面一定要平整，并且硅膠（固定相）的高度一般為15cm左右，太短了可能分離效果不好，太長(zhǎng)了也會(huì)由于擴(kuò)散或拖尾導(dǎo)致分離效果不好。 濕法裝柱是先把硅膠用適當(dāng)?shù)娜軇┌鑴蚝?，再填入柱子中，然后再加壓用淋洗劑“走柱子”，本法最大的?yōu)點(diǎn)是一般柱子裝的比較結(jié)實(shí)，沒(méi)有氣泡。干法裝柱則是直接往柱子里填入硅膠，然后再輕輕敲打柱子兩側(cè)，至硅膠界面不再下降為止，然后再填入硅膠至合適高度，最后再用油泵直接抽，這樣就會(huì)使得柱子裝的很結(jié)實(shí)。接著是用淋洗劑“走柱子”，一般淋洗劑是采用TLC分析得到的展開(kāi)劑的比例再稀釋一倍后的溶劑。通常上面加壓，下面再用油泵抽，這樣可以加快速度。干法裝柱較方便，但最大的缺陷在于“走柱子”時(shí)，由于溶劑和硅膠之間的吸附放熱（可以用手摸柱子明顯感覺(jué)到），容易產(chǎn)生氣泡，這一點(diǎn)在使用低沸點(diǎn)的淋洗劑時(shí)如乙醚，二氯甲烷更為明顯。雖然產(chǎn)生的氣泡在加壓的情況下不易察覺(jué)，但是，一旦撤去壓力，如在上樣、加溶劑等操作的時(shí)候，氣泡就會(huì)釋放出來(lái)，嚴(yán)重時(shí)，整個(gè)柱子變花，樣品不可能平整地通過(guò)，當(dāng)然也就談不上分離了。解決的辦法是：第一、硅膠一定要天結(jié)實(shí)；第二、一定要用較多的溶劑“走柱子”，一定要到柱子的下端不再發(fā)燙，恢復(fù)到室溫后再撤去壓力。也有介紹在硅膠的最上層填上一小層石英砂，防止添加溶劑的時(shí)候，使得樣品層不再整齊。但我的感覺(jué)是如果小心上樣，添加溶劑，則沒(méi)有這個(gè)必要。上樣也有干法和濕法之分：干法就是把待分離的樣品用少量溶劑溶解后，在加入少量硅膠，拌勻后再旋去溶劑。如此得到的粉末再小心加到柱子的頂層。干法上樣較麻煩，但可以保證樣品層很平整。濕法上樣就是用少量溶劑（最好就是展開(kāi)劑，如果展開(kāi)劑的溶解度不好，則可以用一極性較大的溶劑，但必須少量）將樣品溶解后，再用膠頭滴管轉(zhuǎn)移得到的溶液，沿著層析柱內(nèi)壁均勻加入。然后用少量溶劑洗滌后，再加入。濕法較方便，熟手一般采用此法。 上樣完畢后，接著即用淋洗劑淋洗。淋洗劑一般采用TLC分析得到的展開(kāi)劑的比例再稀釋一倍后的溶劑。由于層析柱和薄板的不同，即使兩者使用的硅膠都相同，但是在把TLC分析得到的展開(kāi)劑用在柱層析時(shí)，也顯得極性偏大，所以要稀釋一倍，但又不能稀釋太多，否則成了靠擴(kuò)散作用來(lái)分離，效果也不會(huì)好。 接下來(lái)談TLC，需要切記的是： 第一、某種樣品在這種展開(kāi)劑中只顯示一個(gè)點(diǎn)，并不等于在別的展開(kāi)劑中也只顯示一個(gè)點(diǎn)。因此在尋找展開(kāi)劑時(shí)，多嘗試幾種比例不同，成分不同的展開(kāi)劑。展開(kāi)劑的極性太小，點(diǎn)分不開(kāi)，極性太大，也分不開(kāi).一般以目標(biāo)產(chǎn)物的Rf值在0.3左右為最佳。 第二、點(diǎn)不能點(diǎn)得太濃,否則容易重疊,不易判斷,因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)點(diǎn)相近的話,一濃就變成一個(gè)點(diǎn)了。 第三、板上點(diǎn)的展開(kāi)的清晰程度和溶劑的極性和物質(zhì)在該溶劑中的溶解性有關(guān)，只有兩者比較合適了，才能有一個(gè)交好的分離效果。 選擇適當(dāng)?shù)恼归_(kāi)劑是首要任務(wù).一般常用溶劑按照極性從小到大的順序排列大概為：石油迷己烷苯乙醚THF乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇 使用單一溶劑，往往不能達(dá)到很好的分離效果，往往使用混合溶劑通常使用一個(gè)高極性和低級(jí)性溶劑組成的混合溶劑，高極性的溶劑還有增加區(qū)分度的作用，常用的溶劑組合有：Petroleumether/Ethyl acetate, Petroleum ether/Acetone, Petroleum ether/Ether,Petroleum ether/CH2Cl2, CH2Cl2/ethyl acetate, ethyl acetate/ MeOH, CHCl3/ethyl acetate 展開(kāi)劑的比例要靠嘗試.一般根據(jù)文獻(xiàn)中報(bào)道的該類化合物用什么樣的展開(kāi)劑，就首先嘗試使用該類展開(kāi)劑，然后不斷嘗試比例，直到找到一個(gè)分離效果好的展開(kāi)劑。很多時(shí)候,展開(kāi)劑的選擇要靠自己不斷變換展開(kāi)劑的組成來(lái)達(dá)到最佳效果。我在實(shí)驗(yàn)中，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)配體與其他雜質(zhì)有效分離，曾經(jīng)嘗試了所有的溶劑用來(lái)兩兩組合后，最后才找到petroleum ether/THF這類不常見(jiàn)的混合溶劑。 一般把兩種溶劑混合時(shí),采用高極性/低極性的體積比為1/3的混合溶劑,如果有分開(kāi)的跡象,再調(diào)整比例,達(dá)到最佳效果，如果沒(méi)有分開(kāi)的跡象，最好是換溶劑。 對(duì)于在硅膠中這種酸性物質(zhì)上易分解的物質(zhì)，在展開(kāi)劑里往往加一點(diǎn)點(diǎn)三乙胺，氨水，吡啶等堿性物質(zhì)來(lái)中和硅膠的酸性。當(dāng)然，選擇所添加的堿性物質(zhì)，還必須考慮容易從產(chǎn)品中除去，氨水無(wú)疑是較好的選擇。 這里要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：分離效果的好壞和所用硅膠和溶劑的質(zhì)量很有關(guān)系。不同廠家生產(chǎn)的硅膠可能含水量以及顆粒的粗細(xì)程度，酸性強(qiáng)弱不同，從而導(dǎo)致產(chǎn)品在某個(gè)廠家的硅膠中分離效果很好，但在另一個(gè)廠家的就不行。溶劑的含水量和雜質(zhì)含量對(duì)分離效果都有明顯的影響。溫度對(duì)分離效果影響也很明顯。我們實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有空調(diào)，我在實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，在夏天分離相同的產(chǎn)品，所需的淋洗劑極性要比在冬天小很多，這一點(diǎn)大家也是可以理解的。鑒于此，使用的硅膠，不用時(shí)一定要密封，防止吸潮。TLC所用的硅膠板一定要保存在干燥器里面，或使用前在紅外烘箱里干燥一段時(shí)間。 在利用TLC跟蹤反應(yīng)時(shí)，在點(diǎn)板的時(shí)候往往是反應(yīng)體系的混和溶液點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)A，每種難揮發(fā)的原料各點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)B,C, D等等，然后所有的原料和反應(yīng)體系的混合溶劑再共同點(diǎn)一個(gè)混合點(diǎn)X，這些點(diǎn)在板上的位置如圖所示：A X B C D這樣的好處是展開(kāi)后可以清楚地看見(jiàn)每個(gè)點(diǎn)的位置，把A這個(gè)點(diǎn)展開(kāi)后的各個(gè)層份的點(diǎn)與B,C,等原料比較，從而判斷原料消失沒(méi)有，點(diǎn)混合點(diǎn)X的目的在于，方便觀察，因?yàn)橛袝r(shí)候，板展開(kāi)后，各點(diǎn)的位置有些變形，或者由于邊緣效應(yīng)等等，使得判斷不易。利用TLC判斷物質(zhì)