柱層析-文檔資料

1、1柱層析柱層析（column chromatography ）2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?v1、了解色譜法分離、提純有機(jī)化合物的基本、了解色譜法分離、提純有機(jī)化合物的基本原理和應(yīng)用。原理和應(yīng)用。v2、掌握柱層析的操作技術(shù)。、掌握柱層析的操作技術(shù)。3二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 色譜法色譜法（Chromatography）亦稱）亦稱色層法色層法、層析法層析法等。等。 色譜法是色譜法是分離分離、純化純化和和鑒定鑒定有機(jī)化合物的重有機(jī)化合物的重要方法之一。要方法之一。色譜法的基本原理是利用混合物各組分在色譜法的基本原理是利用混合物各組分在某某一物質(zhì)一物質(zhì)中的中的吸附或溶解性能（分配）的不同吸附或溶解性能

2、（分配）的不同，或或其親和性的差異其親和性的差異，使混合物的溶液流經(jīng)，使混合物的溶液流經(jīng)該該種物質(zhì)種物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)行反復(fù)反復(fù)的吸附或分配作用，從而使的吸附或分配作用，從而使各組分分離。各組分分離。4 色譜法須在色譜法須在兩相系統(tǒng)兩相系統(tǒng)間進(jìn)行。一相是間進(jìn)行。一相是固定相固定相，需支持物，是固體或液體。另一相為需支持物，是固體或液體。另一相為流動(dòng)相流動(dòng)相，是液體或氣體。當(dāng)流動(dòng)相流經(jīng)固定相時(shí)，被是液體或氣體。當(dāng)流動(dòng)相流經(jīng)固定相時(shí)，被分離物質(zhì)在兩相間的分配，由平衡狀態(tài)到失分離物質(zhì)在兩相間的分配，由平衡狀態(tài)到失去平衡到又恢復(fù)平衡，即不斷經(jīng)歷吸附和解去平衡到又恢復(fù)平衡，即不斷經(jīng)歷吸附和解吸的過程。隨著流動(dòng)相

3、不斷向前流動(dòng)，被分吸的過程。隨著流動(dòng)相不斷向前流動(dòng)，被分離物質(zhì)間出現(xiàn)離物質(zhì)間出現(xiàn)向前移動(dòng)的速率差異向前移動(dòng)的速率差異，由開始，由開始的單一區(qū)帶逐漸分離出許多區(qū)帶，這個(gè)過程的單一區(qū)帶逐漸分離出許多區(qū)帶，這個(gè)過程叫叫展層展層。5柱層析原理柱層析原理 流動(dòng)相流過時(shí)各組分會(huì)以流動(dòng)相流過時(shí)各組分會(huì)以不同的速率向下移動(dòng)，吸附弱不同的速率向下移動(dòng)，吸附弱的組分以較快的速率向下移動(dòng)。的組分以較快的速率向下移動(dòng)。隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，在新接觸隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，在新接觸的固定相表面上又依這種吸附的固定相表面上又依這種吸附-溶解過程進(jìn)行新的分配，新鮮溶解過程進(jìn)行新的分配，新鮮流動(dòng)相流過已趨平衡的固定相流動(dòng)相流過已趨平衡

4、的固定相表面時(shí)也重復(fù)這一過程，結(jié)果表面時(shí)也重復(fù)這一過程，結(jié)果是吸附弱的組分隨著流動(dòng)相移是吸附弱的組分隨著流動(dòng)相移動(dòng)在前面，吸附強(qiáng)的組分移動(dòng)動(dòng)在前面，吸附強(qiáng)的組分移動(dòng)在后面，吸附特別強(qiáng)的組分甚在后面，吸附特別強(qiáng)的組分甚至?xí)浑S流動(dòng)相移動(dòng)，各種化至?xí)浑S流動(dòng)相移動(dòng)，各種化合物在色譜柱中形成帶狀分布，合物在色譜柱中形成帶狀分布，實(shí)現(xiàn)混合物的分離。實(shí)現(xiàn)混合物的分離。 6幾種層析柱幾種層析柱7工業(yè)上的柱層析分離裝置8柱層析示意圖92.柱色譜分離條件柱色譜分離條件v 固定相選擇固定相選擇 柱色譜使用的固定相材料又稱吸附劑。柱色譜使用的固定相材料又稱吸附劑。 吸附劑對(duì)有機(jī)物的吸附作用有多種形式。吸附劑對(duì)有機(jī)

5、物的吸附作用有多種形式。以氧化鋁作為固定相時(shí)，非極性或弱極性有以氧化鋁作為固定相時(shí)，非極性或弱極性有機(jī)物只有范德華力與固定相作用，吸附較弱；機(jī)物只有范德華力與固定相作用，吸附較弱；極性有機(jī)物同固定相之間可能有偶極力或氫極性有機(jī)物同固定相之間可能有偶極力或氫鍵作用，有時(shí)還有成鹽作用。這些作用的強(qiáng)鍵作用，有時(shí)還有成鹽作用。這些作用的強(qiáng)度依次為：度依次為： 成鹽作用成鹽作用 配位作用配位作用 氫鍵作用氫鍵作用 偶極偶極作用作用 范德華力作用。范德華力作用。 有機(jī)物的極性越強(qiáng)，有機(jī)物的極性越強(qiáng)，在氧化鋁上的吸附越強(qiáng)。在氧化鋁上的吸附越強(qiáng)。10表表1：各種吸附劑對(duì)于極性有機(jī)物的吸附作用強(qiáng)度：各種吸附劑對(duì)

6、于極性有機(jī)物的吸附作用強(qiáng)度 v常用吸附劑有氧化鋁、硅膠、活性炭等（表常用吸附劑有氧化鋁、硅膠、活性炭等（表1）。）。 v纖維素、淀粉纖維素、淀粉v硅酸鎂硅酸鎂v硫酸鈣硫酸鈣v硅膠硅膠v弗羅里硅土弗羅里硅土v氧化鎂氧化鎂v中性氧化鋁中性氧化鋁v活性炭活性炭對(duì)極性對(duì)極性有機(jī)物有機(jī)物的的吸附吸附作用增作用增強(qiáng)強(qiáng)11色譜用的氧化鋁可分酸性、中性和堿性三種。酸性色譜用的氧化鋁可分酸性、中性和堿性三種。酸性氧化鋁氧化鋁pH約為約為4-4.5，用于分離，用于分離羧酸、氨基酸等酸羧酸、氨基酸等酸性物質(zhì)性物質(zhì)；中性氧化鋁；中性氧化鋁pH值為值為7.5，用于分離，用于分離中性物中性物質(zhì)質(zhì)，應(yīng)用最廣；堿性氧化鋁，應(yīng)

7、用最廣；堿性氧化鋁pH為為9-10，用于分離，用于分離生生物堿、胺和其它堿性化合物物堿、胺和其它堿性化合物等。等。吸附劑的活性與其含水量有關(guān)。含水量越低，活性吸附劑的活性與其含水量有關(guān)。含水量越低，活性越高。脫水的中性氧化鋁稱為活性氧化鋁。越高。脫水的中性氧化鋁稱為活性氧化鋁。硅膠是中性的吸附劑，可用于分離各種有機(jī)物，是硅膠是中性的吸附劑，可用于分離各種有機(jī)物，是應(yīng)用最為廣泛的固定相材料之一。應(yīng)用最為廣泛的固定相材料之一?；钚蕴砍Ｓ糜诜蛛x極性較弱或非極性有機(jī)物?；钚蕴砍Ｓ糜诜蛛x極性較弱或非極性有機(jī)物。吸附劑的粒度越小，比表面越大，分離效果越明顯，吸附劑的粒度越小，比表面越大，分離效果越明顯，但

8、流動(dòng)相流過越慢，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生分離帶的再重疊，但流動(dòng)相流過越慢，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生分離帶的再重疊，適得其反。適得其反。 12v 流動(dòng)相選擇流動(dòng)相選擇 色譜分離使用的流動(dòng)相又稱展開劑色譜分離使用的流動(dòng)相又稱展開劑 。 展開劑對(duì)于選定了固定相的色譜分離有重展開劑對(duì)于選定了固定相的色譜分離有重要的影響。要的影響。 v在色譜分離過程中混合物中各組分在吸附劑在色譜分離過程中混合物中各組分在吸附劑和展開劑之間發(fā)生吸附和展開劑之間發(fā)生吸附-溶解分配，強(qiáng)極性展溶解分配，強(qiáng)極性展開劑對(duì)極性大的有機(jī)物溶解的多，弱極性或開劑對(duì)極性大的有機(jī)物溶解的多，弱極性或非極性展開劑對(duì)極性小的有機(jī)物溶解的多，非極性展開劑對(duì)極性小的有機(jī)物溶解

9、的多，隨展開劑的流過不同極性的有機(jī)物以不同的隨展開劑的流過不同極性的有機(jī)物以不同的次序形成分離帶。次序形成分離帶。v在氧化鋁柱中，選擇適當(dāng)極性的展開劑能使在氧化鋁柱中，選擇適當(dāng)極性的展開劑能使各種有機(jī)物按先弱后強(qiáng)的極性順序形成分離各種有機(jī)物按先弱后強(qiáng)的極性順序形成分離帶，流出色譜柱。帶，流出色譜柱。 13表表2：各種展開劑對(duì)極性有機(jī)物的溶解能力：各種展開劑對(duì)極性有機(jī)物的溶解能力 v石油醚石油醚v環(huán)己烷環(huán)己烷v四氯化碳四氯化碳v苯苯v氯仿氯仿v乙醚乙醚v乙酸乙酯乙酸乙酯v丙酮丙酮v吡啶吡啶v乙醇乙醇v甲醇甲醇v水水v乙酸乙酸對(duì)極性對(duì)極性有機(jī)物有機(jī)物的的溶解溶解作用增作用增強(qiáng)強(qiáng)14v當(dāng)一種溶劑不能

10、實(shí)現(xiàn)很好的分離時(shí)，選擇使當(dāng)一種溶劑不能實(shí)現(xiàn)很好的分離時(shí)，選擇使用不同極性的溶劑分級(jí)洗脫。用不同極性的溶劑分級(jí)洗脫。 如一種溶劑作如一種溶劑作為展開劑只洗脫了混合物中一種化合物，對(duì)為展開劑只洗脫了混合物中一種化合物，對(duì)其它組分不能展開洗脫，需換一種極性更大其它組分不能展開洗脫，需換一種極性更大的溶劑進(jìn)行第二次洗脫。這樣分次用不同的的溶劑進(jìn)行第二次洗脫。這樣分次用不同的展開劑可以將各組分分離。展開劑可以將各組分分離。 15v顯色顯色 分離的化合物若有顏色，很容易識(shí)別出來各個(gè)樣分離的化合物若有顏色，很容易識(shí)別出來各個(gè)樣點(diǎn)。但多數(shù)情況下化合物沒有顏色，要識(shí)別樣點(diǎn)，點(diǎn)。但多數(shù)情況下化合物沒有顏色，要識(shí)別

11、樣點(diǎn)，必須使樣點(diǎn)顯色。通用的顯色方法有碘蒸氣顯色和必須使樣點(diǎn)顯色。通用的顯色方法有碘蒸氣顯色和紫外線顯色。紫外線顯色。 碘蒸氣顯色：將展開的薄層板揮發(fā)干展開劑后，碘蒸氣顯色：將展開的薄層板揮發(fā)干展開劑后，放在盛有碘晶體的封閉容器中，升華產(chǎn)生的碘蒸氣放在盛有碘晶體的封閉容器中，升華產(chǎn)生的碘蒸氣能與有機(jī)物分子形成有色的締合物，完成顯色。能與有機(jī)物分子形成有色的締合物，完成顯色。 紫外線顯色：用摻有熒光劑的固定相材料（如紫外線顯色：用摻有熒光劑的固定相材料（如硅膠硅膠F，氧化鋁，氧化鋁F等）制板，展開后在用紫外線照射等）制板，展開后在用紫外線照射展開的干燥薄層板，板上的有機(jī)物會(huì)吸收紫外線，展開的干燥薄層板，板上的有機(jī)物會(huì)吸收紫外線，在板上出現(xiàn)相應(yīng)的色點(diǎn)，可以被觀察到。在板上出現(xiàn)相應(yīng)的色點(diǎn)，可以被觀察到。 有時(shí)對(duì)于特殊有機(jī)物使用專用的顯色劑顯色。此有時(shí)對(duì)于特殊有機(jī)物使用專用的顯色劑顯色。此時(shí)常用盛有顯色劑溶液的噴霧器噴板顯色。時(shí)常用盛有顯色劑溶液的噴霧器噴板顯色。 16 6g硅膠浸泡于20mL石油醚中，攪拌均勻后一次性倒入柱中預(yù)先加入溶劑17敲打均勻緊密均