有機物分離與純化的方法柱層析的一些技巧

有機物分離與純化的方法柱層析的一些技巧第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、固體有機物分離提純方法第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、液體有機物分離提純方法液體有機化合物蒸餾法蒸餾法原理：依液體混合物中各組分沸點不同而分離。關(guān)鍵：控制溫度緩慢上升，收集不同溫度范的圍餾份。蒸餾方法分類：常壓蒸餾適用于b.p較低，在b.p時不分解的物質(zhì)。減壓蒸餾適用于b.p較高，或在b.p發(fā)生分解的物質(zhì)。水蒸氣蒸餾適用于不與水反應(yīng)，b.p較高的物質(zhì)。第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月１、常壓蒸餾１）裝置不扭、歪、漏２）溫度計水銀球位置３）加沸石４）容器中液體體積５）熱源選擇６）餾出速度

v=2～３D/S第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月７）液體的干燥液體含水：干燥劑脫水后蒸餾（干燥劑不可進(jìn)入蒸餾體系）（容量與速度）干燥劑種類及性能：CaO中、堿性化合物可用，脫水力強。CaCl2鹵烴、烴、酯、醚可用（醇、酸不可用）脫水力強。Na2SO4多數(shù)溶劑可用，脫水能力不強。K2CO3堿性化合物、醇、酯脫水力較強。P2O5鹵烴、烴（醇、酸不可用），脫水力強。NaOH飽和烴、肼、胺（酸性物質(zhì)不可用）分子篩多數(shù)可用，脫水力強。第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月２、減壓蒸餾１）減壓蒸餾的原理液體的沸點隨液面壓強降低而降低。對沸點和壓強進(jìn)行估算。過如下途徑進(jìn)行估算。２）查T-P關(guān)系圖A線標(biāo)減壓沸點數(shù)據(jù)，B線正常壓強沸點C線壓強刻度（mmHg).ABC沸點低壓強小壓強大第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月３）用

近似公式估算

用

近似公式lgP=A+B/TP蒸汽壓;T絕對溫度;A、B為常數(shù)（可以通過化合物物理性質(zhì)手冊或者化工手冊查閱）第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月４）減壓蒸餾裝置儀器裝置帶橡皮套的毛細(xì)管、容積=1/2V、不用平底接受器減壓泵（水泵7-20mmHg）機械泵（油泵）0.1mmHg（要連接吸收裝置）減壓蒸餾裝置圖注意：負(fù)壓與正壓操作一樣要帶護目鏡防爆！第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月５）減壓蒸餾操作步驟A、查蒸餾系統(tǒng)可否達(dá)應(yīng)有真空度

開始：關(guān)安全瓶活塞，緊毛細(xì)管螺絲夾，開抽氣泵，壓力達(dá)要求。

停止：慢慢打開安全瓶活塞，壓力與外界平衡，松毛細(xì)管螺絲夾，關(guān)抽氣泵。B、加液料、關(guān)活塞、開抽氣、調(diào)毛細(xì)（氣泡與線）、達(dá)到壓力后（平衡、穩(wěn)定）再加熱。C、熱源溫高于b.p20-30℃，壓力不穩(wěn)調(diào)熱源。餾出速度0.5～1D/SD、多組分蒸餾：餾出溫度上升時轉(zhuǎn)換接收器（使用多頭接受器）。E、蒸餾完后先撤熱源、再開活塞，壓力平衡后關(guān)氣泵與打開毛細(xì)管夾。

可旋轉(zhuǎn)多用接頭第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月３、旋轉(zhuǎn)濃縮蒸餾法一般用于提取液濃縮１）濃縮原理使溶劑在瓶壁形成一層薄膜，擴大蒸餾面積，提高蒸餾速度。２）應(yīng)用條件壓力400～600mmHg轉(zhuǎn)速50～160轉(zhuǎn)/分。第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月４、水蒸汽蒸餾１）主要用途沸點比較高，容易熱分解，或者糊狀混合物中的成分。２）蒸餾原理混合體系中總的蒸汽壓等于各組分蒸汽分壓之和。被蒸餾體系接近100℃時，水的蒸汽壓接1atm，故被蒸餾的物質(zhì)蒸汽可以和水蒸氣合計等于1atm，從而在接近100℃從混合物被蒸餾出來。３）必須滿足的條件：不與水反應(yīng)在100℃時不低與5mmHg的蒸汽壓第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月３）操作步驟：a、裝好儀器b、調(diào)熱浴溫度高于b.p10℃以上c、冷卻水接蛇形冷凝管（低于b.p20℃）d、接真空泵（不低于300mmHg）e、加熱、開自動加液旋塞，f、開動電機使旋轉(zhuǎn)，收集餾出液。

g、關(guān)電機、除熱源、關(guān)加液旋塞、壓力平衡停抽氣第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月４）水蒸氣蒸餾操作水蒸氣蒸餾操作與常壓蒸餾操作類似，其裝置比常壓蒸餾裝置多一個水蒸氣發(fā)生器。水蒸氣發(fā)生器T形管安全管第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、柱層析分離（固／液）有機物1、柱層析技術(shù)用途架設(shè)一個帶活塞的玻璃柱，填入吸附劑，可以用于分離混合物是分離混合物的重要方法。2、柱色譜的幾種技術(shù)指標(biāo)直徑與長度比：1：10~1：40短而粗的柱子，分離快，分離效果差長而細(xì)的柱子，分離慢，分離效果好色譜柱的分離效果還與吸附劑和洗脫劑的選擇、柱子的裝填質(zhì)量有關(guān)。第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3、柱層析原理與分類１）原理：混合物被束縛在色譜柱的固定相上，流動相自上而下流經(jīng)固定相，帶動被分離組分向下移動。與固定相作用力大的組分在流動過程中留在了后面，與固定相作用力小的組分在流動過程中跑在了前面（略），２）柱層析分類：吸附、分配、凝膠A、吸附色譜柱：吸附劑固體表面吸附各成分。B、分配色譜柱：惰性載體表面涂高沸點液體，被分離物在淋洗劑與高沸點液體之間溶解分配。C、凝膠色譜柱：多凝膠填粒、淋洗，凝膠網(wǎng)眼大小篩分不同尺寸的分子第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4、吸附柱的裝填要求吸附劑要裝填均實，淋洗劑等速水平下降，分離效果好。１）干裝：先裝洗脫劑于柱內(nèi)，吸附劑通過漏斗直接裝入盛有洗脫劑的色譜柱（邊裝邊敲），最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。為保持柱上有平整表面，最上層可加石英砂。２）濕裝：先裝洗脫劑于柱內(nèi)，用淋洗劑調(diào)成糊狀的吸附劑慢慢加入，慢慢沉降。最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。亦應(yīng)邊加邊敲。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月5、吸附劑的分類吸附劑種類：氧化鋁、硅膠、弗羅里硅土、纖維素、氧化鎂、碳酸鈣、活性碳等。吸附劑的要求：對被吸附物有一定的作用，與被吸附物，淋洗劑無化學(xué)反應(yīng)。吸附能力：與顆粒粗細(xì)有關(guān)，粗則流速快，分離效果差；粗則流速慢，分離效果好。氧化鋁分類：酸性、中性、堿性三種酸性：１％HCl浸泡，蒸餾水洗pH4～４.５，用于分離酸性物質(zhì)中性：pH為７.５左右，用于分離中性物質(zhì)堿性：pH９～１０，用于分離堿性物質(zhì)或烴類。第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月6、吸附劑的活性⑴含水量越低活性越高。氧化鋁依含水量分為五級，含水量分別為０；３％；６％；１０％；１５％硅膠五級對應(yīng)含水量為０；５％；１５％；２５％；３８％⑵一般制備方法：３５０——４００℃烘至無水（３小時）加入相應(yīng)水量得相應(yīng)級別。⑶極性越強吸附力越大。第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月7、常見吸附劑的處理中性氧化鋁：５５０℃活化４h，使用前130℃活化5h，可保一周，過期重新活化；８００℃時中性變堿性。吸附色素最佳。硅膠：水玻璃加鹽酸，沉淀脫水得無定形多孔物質(zhì)。表面Si-OH稱硅醇，與不飽和化合物或極性基形成氫鍵而吸附；Si-O-Si氧橋可水解，稱溶解度，pH=９以上顯著，故不可用強堿性淋洗液；硅膠層析性能與多孔骨架及坑穴體系密切相關(guān)，加熱有變?；罨瘻囟炔怀^２００℃。130℃活化２h備用。用于有機氯有機化合物分離。第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月8、混合吸附劑柱用混合吸附劑裝柱柱可以用于純化多種雜質(zhì)的樣品。不同的有機化合物樣品的提純用不同的混合柱。常見混合柱如下?；钚蕴肌趸V，用于有機磷有機化合物分離。活性碳－纖維素，由于有機磷，有機氯有機化合物分離。弗羅里硅土—中性氧化鋁—酸性硅藻土，用于植物食品中有機氦有機化合物凈化；活性碳—中性氧化鋁，CHCl3淋洗由于提純有機磷有機化合物。第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月9、淋洗劑選擇１）極性遞增順序：R-X<C=C<R-OCH3<<R-CO2R<R2C=O<R-CHO<R-SH<R-NH2<R-OH<R-CO2H２）吸附力與淋洗劑性質(zhì)有關(guān)。選淋洗劑時應(yīng)考慮被洗脫物質(zhì)的極性與溶解度。極性大的化合物用極性大的淋洗劑洗脫；極性小的化合物用小極性淋洗劑洗脫；幾種極性差別大的混合物用幾種不同極性的淋洗劑分批洗脫。亦可以用混合淋洗劑。第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月10、淋洗劑洗脫能力與洗脫要點１）常用淋洗劑洗脫能力：正己烷〈CCl4〈C6H5-CH3〈C6H6〈CH2Cl2〈CHCl3〈Et2O〈CH3CO2C2H5〈Me2CO〈C3H7OH〈MeOH〈H2O２）淋洗要點：連續(xù)不斷，不快不慢，吸附劑不露出液面。３）淋洗速度V=1～２滴/S為宜。洗脫快則交換不平衡；洗脫慢則具有大表面的吸附劑使某些成分破壞。第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月４）淋洗曲線分段收集標(biāo)準(zhǔn)品洗脫液進(jìn)行含量分析，繪成的淋洗劑體積—樣品含量曲線。用途使要收集的組分盡可能收集完全，無色化合物用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行實驗。分段收集洗脫液進(jìn)行含量分析，繪成曲線。確定淋洗過程應(yīng)收集的洗脫液體積?？梢源_定淋洗所需溶劑。含量％淋洗劑體積第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月11、分配柱與凝膠滲透柱層析法分配柱層析法：把有機氯有機化合物從極性小的有機化合物樣品中分配到極性大的溶劑中去。主要分離含脂肪、蠟質(zhì)試樣的有機氯。凝膠滲透柱層析法：用凝膠sephadexLH-20作有機磷有機化合物.分離凈化。被純化物質(zhì)的分子量范圍：有機磷200-400；色素500-900。用118g葡聚糖LH-20裝柱。乙醇或丙酮淋洗；淋洗速度V=4.5ml/h。多數(shù)有機磷（.水平0.05—0.005ppm）淋洗體積在305—428ml；回收率可達(dá)66-98%。第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月六）薄層色譜分離提純比柱色譜更加應(yīng)用廣泛的分離分析手段。用于分離提純具有簡單快速的特點。分離容量不及柱色譜大，效果也不及柱色譜好。薄層分類：吸附與分配色譜，分配色譜又分正相色譜與反相色譜。正相：含水吸附劑（固定相），弱極性流動相，極性小的移動快。反相：鈍化吸附劑（固定相），強極性流動相，極性強的移動快。第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月薄層吸附色譜1、固定相：硅膠、氧化鋁活化。a加石膏為G型，不加為H型，加熒光劑為GF或HFb正相分配色譜：纖維素或用緩沖水溶液處理過的硅膠、或用極性有機溶劑處理過的硅膠。C、反相分配色譜固定相：用硅酮、石蠟等非極性溶劑處理過的硅膠或纖維素。D、薄層涂層：薄層自然晾干后進(jìn)行活化。E、活化溫度與時間：硅膠板105-120℃，1h；氧化鋁板：70℃，40min。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、吸附劑選擇吸附劑用途吸附劑用途硅膠吸附，分配氧化鋁吸附，分配硅藻土分配纖維素分配氫氧化鈣吸附聚酰胺吸附離子交換樹脂離子交換氧化鎂吸附，分配吸附劑粒度的要求：5-50μm。粒度太大推進(jìn)快，影響分離；粒度太小則展開慢，出現(xiàn)拖尾或橫向擴散過度。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3、展開劑選擇與淋洗劑標(biāo)準(zhǔn)一致。官能團極性如下：RH＜RCl＜—CH=CH2＜ROCH3＜RNO2＜RNMe2＜RCOCH3＜RCO2R＜R2C=O＜RCHO＜RSH＜RNH2＜RNHCOR＜ROH＜RCONH2＜RCO2H一般單一展開劑沒有很適合的極性，多用相容的展開劑混合，以調(diào)節(jié)展開劑極性。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月7、一般薄層色譜實驗操作點樣—展開—顯色—計算Rf值點樣：在距薄板下沿1cm處的水平線上，毛細(xì)管口液滴與薄層表面相切，切忌玻璃管戳破薄層，可以重復(fù)點樣。展開：薄層板下沿水平插入層析缸，展開劑不能淹沒樣點，缸內(nèi)充滿展開劑蒸汽，要蓋上蓋子，展開劑水平線上升，接近薄層上沿時為止。顯色：大多物質(zhì)要進(jìn)行物理或者化學(xué)方法顯色。薄層板從層析缸取出，在展開劑前沿作一記號，待展開劑揮發(fā)干后顯色。物理方法：紫外燈照射；碘蒸汽熏蒸等?；瘜W(xué)方法：可以產(chǎn)生有色物質(zhì)的反應(yīng)。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月8、影響Rf的因素薄層厚度吸附劑種類、活度、展開劑極性、展層的飽和度展開方法：一般不加黏合劑，薄板水平展開。單向上行一次展開，傾角70-80°Rf值接近的物質(zhì)要多次單向展開。每次可用同一展開劑，也可不同的展開劑。雙向展開法：用正方形薄板，展開劑一次走到上沿后取出風(fēng)干，旋轉(zhuǎn)90°后再展開邊緣效應(yīng)：溶劑前沿線一般朝下彎造成Rf不準(zhǔn)，且使色斑大小及形狀不規(guī)則顯色是配合薄層進(jìn)行鑒別。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月四、化學(xué)提純法化學(xué)凈化法是使雜質(zhì)與某種試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除掉或者消除干擾。有機化合物提取液干擾分析成分很大程度是脂肪與色素。最常用的化學(xué)凈化法是用酸處理對酸穩(wěn)定的有機化合物或用堿處理對堿穩(wěn)定的有機化合物來除雜。1、酸凈化：用濃H2SO4或濃H2SO4與發(fā)煙硫酸（1：1）混合液在分液漏斗中處理萃取液，可以除脂肪、色素。

第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月濃硫酸凈化原理不飽和脂肪，色素中含有C=C，可以和濃H2SO4加成生，成可溶于濃H2SO4的化合物而除去。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月硫酸除雜注意事項１）對酸不穩(wěn)定的有機化合物如有機磷、氨基甲酸酯不可用。２）酸體積與提取液體積之比為1：10；一般凈化兩次。３）提取液脫水不完全或潮天加發(fā)煙H2SO4效果較好；４）防乳化：第一次凈化輕搖，第二次凈化猛搖，已乳化可以加水消乳第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月柱層析的幾個技巧1、硅膠的使用2、洗脫劑的使用3、裝柱子的技巧4、上樣的技巧5、過柱的技巧第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、硅膠的使用初做柱層析很容易把柱子裝得長了或短了，有時還會有大量的硅膠剩余，浪費硅膠，這主要是對硅膠等固定相的使用的量沒有掌握。柱層析用的硅膠一般是100-200目，100毫升硅膠的質(zhì)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厘米高。為了避免浪費硅膠和溶劑，最初學(xué)習(xí)裝柱時最好對實驗室中各種不同規(guī)格的柱子摸摸底。方法很簡單：用量筒量出100毫升干硅膠，直接倒入各種規(guī)格的柱子中，敲實，用刻度尺量出硅膠在柱子中的高度，這樣就可以做到心中有數(shù)了。一般在裝柱的時候可以根據(jù)實驗所需柱子的高度來調(diào)整硅膠的使用量，這樣就可以大大地節(jié)省硅膠的使用，避免造成沒有必要的浪費。稱量硅膠時一般稱30~70倍于上樣量，如果極難分，也可以用100倍量以上的硅膠。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月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(yīng)該使兩相鄰物質(zhì)Rf值之差最大化。不要認(rèn)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。有時雖然在薄層板上看到分離的效果很好，但過柱層析時還是很難分開。這主要的原因就是薄層層析用硅膠比柱層析用硅膠要細(xì)得多，所以分離效果好。第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解決的辦法就是降低洗脫劑的極性，一般柱層析用洗脫劑比薄層層析用的展開劑極性要再降低一倍可以達(dá)到比較好的分離效果。當(dāng)所分離物質(zhì)極性跨度較大時，可用采梯度洗脫的方法，即逐漸增加溶劑的極性，使吸附在硅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：石油醚系統(tǒng)；極性較大的用甲醇：氯仿系統(tǒng)；極性大的用甲醇：水：正丁醇：醋酸系統(tǒng)；拖尾可以加入少量氨水或冰醋酸。對于很難分離的化合物，一是增加柱子的長度和直徑，二是減小洗脫劑的極性，這樣可以很好地將混合物分開。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：石油醚系統(tǒng)和二氯甲烷：石油醚系統(tǒng)，在同樣都能洗脫的情況下，應(yīng)該用毒性小的乙酸乙酯：石油醚系統(tǒng)。第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月另外洗脫劑在過柱子后最好也回收使用，一方面環(huán)保，另一方面也能節(jié)省部分經(jīng)費，缺點是要消耗一定的人工。這里要注意的是，一般在過柱同時進(jìn)行的是減壓旋蒸，混合溶劑的比例由于揮發(fā)度的不同會導(dǎo)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，使用前先要用干燥劑干燥好才能使用。第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月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。有濕法裝柱和干法裝柱等兩種方法。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，然后倒入洗脫劑將脫脂棉中氣泡趕出。用漏斗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(chǎn)生。第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月干法裝柱與濕法裝柱剛好相反的是，它是將干燥的吸附劑從柱子上端直接加入到一個空的柱子中，然后用油泵抽柱子底部，相當(dāng)于減壓過柱，直到柱子變得很結(jié)實，再用淋洗劑“走柱子”。干法裝柱的一個缺點就是在裝入洗脫劑后，由于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(jié)實；（1）一定要用較多的溶劑“走柱子”，直到柱子的下端不再發(fā)燙，恢復(fù)到室溫后再撤去壓力。無論使用哪種方法裝柱，最后都要求所裝的柱子結(jié)實、勻稱、無氣泡。第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4、上樣的技巧上樣也有濕法和干法之分：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(zhuǎn)移得到的溶液，沿著層析柱內(nèi)壁緩慢地均勻加入。在不用海沙的情況下，盡量不要破壞硅膠面。加樣后，打開柱底活塞，讓固定相充分地吸附所加樣品。然后再加入一些洗脫劑，再充分地吸附后將一團脫脂棉塞至接近硅膠表面。然后就可以放心地加入大量洗脫