展開劑的選擇

1、柱層析和 TLC 是有機(jī)化學(xué)工作者必須下苦功夫的兩項實驗技術(shù)。這兩項技術(shù)掌握與否，對于提高實 驗的效率至關(guān)重要。常見的例子是：在柱層析時，由于層析柱中的硅膠填料裝得不均勻沒有填嚴(yán)實， 使得柱子在淋洗過程中就因為出現(xiàn)太多氣泡變花，導(dǎo)致別離效果不好。更常見的例子是：層析柱雖然裝得 不錯，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有完全別離。分 離同樣的東西，熟手可能只需要半個小時，而一個層析技術(shù)不過關(guān)的人可能半天都不能得到純品。由此可 見，這兩項技術(shù)掌握與否，對于提高工作效率，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

2、是否裝好和淋洗劑是否選擇恰當(dāng)。而淋洗劑的選擇那么是通過 TLC 確定。這里要指出的一點是： TLC 的作用除了跟蹤反響進(jìn)程，檢測試劑和原料純度外，一個重要的用 途就是為柱層析選擇適當(dāng)?shù)牧芟磩?。首先?柱層析裝柱子填硅膠 時，有兩種方法： 即 濕法裝柱 和 干法裝柱 ，二者各有優(yōu)劣。 不管干法還是濕法， 硅膠固定相的 上外表一定要平整 ，并且硅膠固定相的高度一般為 15cm 左右 ，太短了可能別離效 果不好，太長了也會由于擴(kuò)散或拖尾導(dǎo)致別離效果不好。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?“走柱子 。本法 最大的優(yōu)點是一般柱子裝得比擬結(jié)實，沒有氣泡。干法裝柱 那

3、么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 后再填入硅膠至適宜高度， 最后再用油泵直接抽， 這樣就會使得柱子裝得很結(jié)實。 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，由于溶劑和硅膠之間的吸附放熱可以用手摸柱子 明顯感覺到，容易產(chǎn)生氣泡，這一點在使用低沸點的淋洗劑如乙醚，二氯甲烷時更為明顯。雖然產(chǎn) 生的氣泡在加壓的情況下不易發(fā)覺，但是一旦撤去壓力，如在上樣、加溶劑等操作的時候，氣泡就會釋放 出來，嚴(yán)重時整個

4、柱子變花，樣品不可能平整地通過，當(dāng)然也就談不上別離了。解決的方法是：第一、硅 膠一定要填結(jié)實；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，防止添加溶劑的時候，使得樣品層不再整齊。但我 的感覺是如果小心上樣，小心添加溶劑，那么沒有這個必要。上樣也有干法和濕法之分：干法上樣就是把待別離的樣品用少量溶劑溶解后，參加少量硅膠， 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劑，如果展開劑的溶解度不好，那么可以用一極性較大的溶劑，但

5、 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)壁均勻參加。然后用少量溶劑洗 滌容器、參加，走柱，至溶劑與硅膠上外表齊平；洗滌層析柱內(nèi)壁，再如法操作。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走柱。淋洗劑一般采用 TLC 分析得到的展開劑的比例再稀釋一 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 分析得到的展開劑用 在柱層析時，也顯得極性偏大，所以要稀釋一倍，但又不能稀釋太多，否那么成了靠擴(kuò)散作用來別離，效果 也不會好。接下來 談 TLC 。需要切記的是： 第一、某種樣品在某種展開劑中只顯示一個點，并不等于在別的展開劑中也

6、只顯示一個點。因此在尋 找展開劑時，多嘗試幾種比例不同、成分不同的展開劑，非常必要。展開劑的極性太小“拉力不夠， 點分不開，極性太大，點都被拉到一條線上，也分不開.一般以目標(biāo)產(chǎn)物的 Rf 值在 0.3 左右為最正確。第二、點不能點得太濃 ,否那么容易重疊 ,不易判斷 , 因為如果兩個點相近的話 ,一濃就變成一個點了。 常見的處理方法是在點板前，取一點要點板的液體稀釋，只要足夠稀那么可濃度為5%左右。第三、板上點的展開的清晰程度和溶劑的極性、物質(zhì)在該溶劑中的溶解性有關(guān)，只有兩者比擬合 適了，才能有一個較好的別離效果。對于 TLC, 選擇適當(dāng)?shù)恼归_劑是首要任務(wù) .展開劑的選擇條件：對所需成分有良好

7、的溶解性；可使成分間分開；待測組分的Rf在0.20.8之間，定量測定在0.30.5之間；不與待測組分或吸附劑發(fā)生化學(xué)反響；沸點適中，黏度較小；展開 后組分斑點圓且集中；混合溶劑最好新鮮配制現(xiàn)配現(xiàn)用。一般常用溶劑按照極性從小到大的順序排列大概為：石油醚PE環(huán)/正己烷 苯 乙醚THF乙酸乙酯丙酮 乙醇甲醇醋酸要到達(dá)很好的別離效果， 往往使用 混合溶劑 ，通常使用 高極性和低級性 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：A. Petroleum etherPE/ EtOAc ethyl acetatePE/Acetone,PE/Ether,PE /CH2Cl2,B

8、. CH 2Cl2/ EtOAc,CH2Cl2/MeOH ，0-1% TEA or NH 3C. EtOAc / MeOH,EtOAc/Hexanes or CyclohexaneEtOAc/PE=1:2EtOAc/PE/AcOH=15:5:1EtOAc/AcOH/n-Butanol/H 2O=2:1:1:1D. CHCl 3/ EtOAcCHCl 3/甲醇E. 環(huán)已烷 /丙酮；F. 甲醇/吡啶 /水；G. 苯 /丙酮 等展開劑的選擇 一種簡單的方法是根據(jù)待檢物品的溶解性選擇一種極性最強(qiáng)的溶劑如醇類，酸類等，再根據(jù)你實 際展開的情況慢慢參加極性弱的溶劑如四氯化碳、石油醚、二氯甲烷等調(diào)節(jié)體系的極

9、性，以得到最好 的展開效果。例如，選一種易溶待檢物品的溶劑和一種不溶待檢物品的溶劑；接著，按照易溶：不溶=1: 2的比例配比，看一下其展開的情況 ; 再次，太高就減少易溶溶劑的比例，太低就減少不溶溶劑的比例！這樣正常 情況下是可行的！展開劑的比例要靠嘗試 . 一般根據(jù)文獻(xiàn)中報道的該類化合物用什么樣的展開劑，就首先嘗試使用該類 展開劑，然后不斷嘗試比例，直到找到一個別離效果好的展開劑。很多時候,展開劑的選擇要靠自己不斷變換展開劑的組成來到達(dá)最正確效果。其次，根據(jù)化合物的極性選擇適宜的展開劑。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)

10、；拖尾可以參加少量 氨水或冰醋酸。一般來說， 弱極性溶劑體系 的 根本兩相 由正己烷和水組成，再根據(jù)需要參加甲醇、乙醇、乙酸乙酯來 調(diào)節(jié)溶劑系統(tǒng)的極性，以到達(dá)好的別離效果，適合于生物堿、黃酮、萜類等的別離；中等極性的溶劑體系由氯仿和水根本兩相組成，由甲醇、乙醇、乙酸乙酯等來調(diào)節(jié)，適合于蒽醌、香豆素，以及一些極性較大 的木脂素和萜類的別離； 強(qiáng)極性溶劑 ，由正丁醇和水組成，也靠甲醇、乙醇、乙酸乙酯等來調(diào)節(jié)，適合于 極性很大的生物堿類化合物的別離。 氨基酸, 用的都是丁醇:醋酸:水。甲醇：氯仿對于胺類比擬好。極性大 的可滴加少量水，酸堿化合物會拖尾，酸性化合物可在展開劑中加少量乙酸，堿性的加少量三

11、乙胺，會減 少拖尾。一般把兩種溶劑混合時 ,采用高極性 /低極性的體積比為 1/3 的混合溶劑 ,如果有分開的跡象 ,再調(diào)整比例 或者參加第三種溶劑 ,到達(dá)最正確效果；如果沒有分開的跡象斑點較“拖，最好是換溶劑。很多時候 ,展開劑的選擇要靠自己不斷變換展開劑的組成來到達(dá)最正確效果。有人為了實現(xiàn)一個配體與其 他雜質(zhì)有效別離， 曾經(jīng)嘗試了很多種的溶劑組合， 最后才找到 PE/EtOAc/HCOOH 5.5 ： 3.5： 0.1 、PE /THF 這類不常見的混合溶劑。展開劑的使用一看自己的喜愛； 二看產(chǎn)品特點。 TLC 可以選擇的展開劑范圍較廣， 我們多用二氯甲烷、 二氯甲烷 / 石油醚、乙酸乙酯

12、 / 石油醚、丙酮 /石油醚、氯仿 /石油醚、氯仿 /乙醇、氯仿 / 甲醇，或者三組分體 系！主要是調(diào)節(jié)比例！掌握了幾種展開劑的比例和極性，處理起來就容易多了！過柱 我們通常用石油醚，二氯甲烷，乙酸乙酯，丙酮和氯仿的組合物，必要時加醋酸或三乙胺。極性 乙酸乙酯和非極性的石油醚按不同比例混合對一般的有機(jī)物都能適應(yīng)；只要調(diào)整好比例，根本解決大多數(shù) 問題。洗脫劑中，最廉價、最平安、最環(huán)保的當(dāng)然是石油醚和乙酸乙酯。有時用到正己烷，雖然太貴了， 有時還是非它不可。乙醚也可以用，但是就是容易睡覺，注意保持清醒別讓溶劑流干了，那樣柱子也就不 爽了。二氯甲烷也有用的，但是要知道，它和硅膠的吸附是一個放熱過程，

13、所以夏天的時候經(jīng)常會在柱子 里產(chǎn)生氣泡，天氣冷的時候會好一些。甲醇，據(jù)說能溶解局部的硅膠，所以產(chǎn)品如果想過元素分析的話要 留神，應(yīng)該經(jīng)過后繼處理，比方說重結(jié)晶等。過柱最好不用三乙胺，可以添加 1% 的二乙胺，這樣有利于餾分收集后的濃縮和送譜。如果用三乙胺， 在油泵上抽數(shù)個小時，送 NMR 仍可見三乙胺的殘留。同理，可能的情況下最好用甲酸代替乙酸、甲醇代 替乙醇。這里要特別強(qiáng)調(diào)的一點是： 別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)品在某個廠家的硅膠中別離效果很好， 但在另一個廠家的就不行。溶劑的含水量和雜質(zhì)含量對別離

14、效果都有明顯的影響。溫度對別離效果影響也 很明顯。我們實驗室沒有空調(diào)，我在實驗過程發(fā)現(xiàn)，在夏天別離相同的產(chǎn)品，所需的淋洗劑極性要比在冬 天小很多， 這一點大家也是可以理解的。 有時同一展開條件， 上下午的 Rf 截然不同。 鑒于此， 使用的硅膠， 不用時一定要密封，防止吸潮。 TLC 所用的硅膠板一定要保存在枯燥器里面，或使用前在紅外烘箱里枯燥 一段時間。此外，在利用TLC跟蹤反響時，在點板的時候往往是反響體系的混和溶液點一個點 A ,每種難揮發(fā) 的原料各點一個點B,C, D等等，然后所有的原料和反響體系的混合溶劑再共同點一個混合點X，這些點在板上的位置如下圖：A X B C D這樣的好處是展

15、開后可以清楚地看見每個點的位置，把A這個點展開后的各個層份的點與B,C,等原料比擬，從而判斷原料消失沒有，點混合點 X 的目的在于，方便觀察，因為有時候，板展開后，各點的位 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)的純度 時，往往要和 NMR 相結(jié)合，因為某種樣品在這種展開劑中只顯示一個 點，并不等于在別的展開劑中也只顯示一個點。但有趣的是，由于 H NMR 可鑒別的純度也就在 95%左右， 有時候 H NMR 顯示較純的東西，一點板就會發(fā)現(xiàn)有幾個點。所以，兩者要結(jié)合使用。但是自己以前使用 過的樣品，那么可以只通過點板來判斷純度。對于在硅膠呈酸性中易分解的物質(zhì)，在展開劑里往往加一點點三乙胺、氨水、吡啶等堿性物質(zhì) 來中和硅膠的酸性。 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，氨水無疑是較好的選擇。 如果用到的淋洗劑是大包裝的 10 升或 25 升的塑料桶裝，就要注意這些工業(yè)品的純度是較低的， 經(jīng)常能夠從送來的大桶底部看見有色的雜質(zhì)，其他的雜質(zhì)就可想而知了，所以在比擬嚴(yán)格的柱層析時就要