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文檔簡介
1、常見分離材料及用途常見分離材料及用途一、正、反相硅膠一、正、反相硅膠二、凝膠二、凝膠三、三、MCI一、正反相硅膠一、正反相硅膠l1.硅膠的組成及分類l2.硅膠的性質(zhì)及原理l3正反相硅膠柱的區(qū)別l4.硅膠柱的使用過程1.硅膠的組成及分類硅膠的組成及分類l1.硅膠的組成硅膠的組成l硅膠(SilicaGel)的化學(xué)成分是二氧化硅。l在傳統(tǒng)的硅膠合成方面,主要是以水玻璃作為原料經(jīng)過反應(yīng)膠凝老化洗滌浸泡干燥焙燒等步驟合成出成品。l用作分離介質(zhì)的硅膠是人工合成的多孔二氧化硅,它的特點(diǎn)是其表面含有硅醇基,這是硅膠可以進(jìn)行表面化學(xué)鍵合或改性的基礎(chǔ)。2.硅膠的分類硅膠的分類l2.1顆粒大小l2.2正反相硅膠l2
2、.3制備方法l2.1 顆粒大小顆粒大小l作為分離材料的硅膠,其顆粒的形狀大小、孔的結(jié)構(gòu)、孔徑及其分布、總孔容、比表面及機(jī)械強(qiáng)度等,均是重要的參數(shù)。目前,通用的分析型硅膠基質(zhì)的直徑為5-10m,且其化學(xué)鍵合相硅膠已有商品出售,而高效制備型所用的硅膠,其直徑多在20-40m之間。l2.2正反相硅膠柱正反相硅膠柱l正相柱大多以硅膠為柱填料或是在硅膠表面鍵合-CN,-NH3等官能團(tuán)的鍵合相硅膠柱。反相柱填料主要以硅膠為基質(zhì),在其表面鍵合非極性的十八烷基官能(ODS)稱為C18柱。其它常用的反相柱還有C8,C4,C2和苯基柱等。l一般的C18柱pH值范圍都在2-8,流動相的pH值小于2時,會導(dǎo)致鍵合相的
3、水解;當(dāng)pH值大于7時硅膠易溶解;經(jīng)常使用緩沖液固定相要降解。如果流動相pH較高或經(jīng)常使用緩沖液時,建議選擇pH范圍大的柱子。l2.3硅膠的制備方法硅膠的制備方法l根據(jù)硅膠制備的不同技術(shù)原理,可將它們分為3類:(1)堆積硅珠法;(2)溶膠凝膠法(S0L-GEL);(3)噴霧干燥法。二二.硅膠的性質(zhì)及使用原理硅膠的性質(zhì)及使用原理l1.硅膠的物理性質(zhì)硅膠無毒、無味,對液相和氣相介質(zhì)有很強(qiáng)的吸附性能,硬度比玻璃稍軟,除氫氟酸和強(qiáng)堿外,不溶于水及各種化學(xué)溶劑,物性非常穩(wěn)定。l2.硅膠的化學(xué)性質(zhì)硅膠的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,可以耐受酸性介質(zhì)的侵蝕。無定型硅膠常溫下在純水中的平衡溶解度約為10(-4),但是,當(dāng)
4、pH值升至9以上時,溶解度增大,至pH10.7以上時硅膠即會溶解。為安全計,硅膠一般只用于pH18范圍內(nèi)。硅膠是一種酸性吸附劑,適用于酸性或中性成分的分離。其表面上的硅醇基具弱酸性,對堿性化合物吸附力強(qiáng)。硅膠作為吸附劑有較大的吸附容量,分離范圍廣,能用于極性和非極性化合物的分離,如有機(jī)酸,揮發(fā)油、黃酮、萜類、氨基酸,皂苷等。l3.硅膠的作用原理硅膠的作用原理l硅膠層析法的分離原理是根據(jù)物質(zhì)在硅膠上的吸附力不同而得到分離,一般情況下極性較大的物質(zhì)易被硅膠吸附,極性較弱的物質(zhì)不易被硅膠吸附,整個層析過程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸過程。硅膠柱層析流動相極性小的用乙酸乙酯:石油醚系統(tǒng);極性較大的用
5、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硅膠吸附劑是粉末狀多孔固體,其起到吸附作用的基團(tuán)是硅醇基上的羥基(吸附中心),這些羥基所處的形態(tài)不同,其吸附能力也不同。硅羥基的吸附性能排列為:活潑型(a)自由型(b)束縛型(c)游離型(d),各型結(jié)構(gòu)見下圖。正反相硅膠柱的區(qū)別正反相硅膠柱的區(qū)別l正相柱和反相柱緣于,柱上固定相與流動相之間極性的對比。若固定相極性大于流動相,為正相柱,反之,為反相柱。通常為反相柱應(yīng)用較多。所有色譜均適用,包括紙色譜和薄層。l現(xiàn)在一般都用反相,正相在樣品對水敏感等特殊情況下才使用。l 正相的固定性是極性的,流動相是非極性的,適于分離
6、強(qiáng)極性物質(zhì)。l 反相的固定性是非極性的,流動相是極性的,適于分離弱極性物質(zhì)。l正相色譜柱與反相色譜柱的區(qū)別本質(zhì)上是填料(固定相)的不同,正相色譜柱填料極性強(qiáng),通常為硅膠以及其他具有極性官能團(tuán)胺基團(tuán)和氰基團(tuán)的鍵合相填料,洗脫順序由弱到強(qiáng);反相色譜柱填料極性弱,通常是以硅膠為基質(zhì),表面鍵合有極性相對弱官能團(tuán)的鍵合相,洗脫順序由強(qiáng)到弱。三三.硅膠柱的使用過程硅膠柱的使用過程l1.稱量:稱取硅膠,稱30-70倍于上樣量;如果極難分,也可以用100倍量的硅膠H。干硅膠的視密度在0.4左右,所以要稱40g硅膠,用燒杯量100ml也可以。l2.攪成勻漿:加入干硅膠體積一倍的溶劑用玻璃棒充分?jǐn)嚢琛3.過柱:
7、如果洗脫劑是石油醚/乙酸乙酯/丙酮體系,就用石油醚拌;如果洗脫劑是氯仿/醇體系,就用氯仿拌。l4.裝柱。將柱底用棉花塞緊,不必用海沙,加入約1/3體積石油醚(氯仿),裝上蓄液球,打開柱下活塞,將勻漿一次傾入蓄液球內(nèi)。隨著沉降,會有一些硅膠沾在蓄液球內(nèi),用石油醚(氯仿)將其沖入柱中。l5.壓實。沉降完成后,加入更多的石油醚,用雙聯(lián)球或氣泵加壓,直至流速恒定。柱床約被壓縮至9/10體積。無論走常壓柱或加壓柱,都應(yīng)進(jìn)行這一步,可使分離度提高很多,且可以避免過柱時由于柱床萎縮產(chǎn)生開裂。l6.柱子沉降時間:自然沉降一般一夜,如果時間緊張也可以沉降1-2小時即可。l7.上樣:干法濕法都可以。上樣后,加入一
8、些洗脫劑,再將一團(tuán)脫脂棉塞至接近硅膠表面;或者在樣品的上部加一些空白硅膠。然后就可以放心地加入大量洗脫劑,而不會沖壞硅膠表面。l個人經(jīng)驗:加空白硅膠效果不好。一:樣品容易擴(kuò)散到空白硅膠上面,導(dǎo)致分離效率降低;二:加洗脫劑的時候容易將空白硅膠沖散。l8.過柱和收集:柱層析實際上是在擴(kuò)散和分離之間的權(quán)衡。太低的洗脫強(qiáng)度并不好,常用梯度洗脫。收集的例子:10mg上樣量,1g硅膠H,0.5ml收一餾分;1-2g上樣量,50g硅膠(200-300目),20-50ml收一餾分。二、凝膠二、凝膠l1.凝膠的種類及性質(zhì)l2.凝膠柱的分離原理l3.凝膠柱的使用方法l交聯(lián)葡聚糖凝膠G交聯(lián)葡聚糖的Sephadex,
9、G-25的羧丙基衍生物,能溶于水及親脂溶劑,用于分離不溶于水的物質(zhì)。l瓊脂糖凝膠瓊脂糖凝膠是依靠糖鏈之間的次級鏈如氫鍵來維持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的疏密依靠瓊脂糖的濃度。一般情況下,它的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的,可以在許多條件下使用(如水,pH4-9范圍內(nèi)的鹽溶液)。1.凝膠的種類及性質(zhì)凝膠的種類及性質(zhì)l聚丙烯酰胺凝膠是一種人工合成凝膠,是以丙烯酰胺為單位,由甲叉雙丙烯酰胺交聯(lián)成的,經(jīng)干燥粉碎或加工成形制成粒狀,控制交聯(lián)劑的用量可制成各種型號的凝膠。l聚苯乙烯凝膠具有大網(wǎng)孔結(jié)構(gòu),可用于分離分子量1600到40,000,000的生物大分子,適用于有機(jī)多聚物,分子量測定和脂溶性天然物的分級,凝膠機(jī)械強(qiáng)度好,洗脫劑
10、可用甲基亞砜。凝膠層析的分子篩原理凝膠層析的分子篩原理1 分子大小不同混合物上柱;分子大小不同混合物上柱;2 洗脫開始,小分子擴(kuò)散進(jìn)人凝膠顆粒內(nèi),大洗脫開始,小分子擴(kuò)散進(jìn)人凝膠顆粒內(nèi),大分子被排阻于顆粒之外;分子被排阻于顆粒之外;3 大小分子分開:大小分子分開: 4大分子行程較短,已洗脫出層析柱,小分子大分子行程較短,已洗脫出層析柱,小分子尚在進(jìn)行中。尚在進(jìn)行中。l吸附原理吸附原理l吸附:范德華力或產(chǎn)生氫鍵吸附:范德華力或產(chǎn)生氫鍵 l反相分配原理反相分配原理l分配:極性與非極性溶劑組成的混合劑(反相分配:極性與非極性溶劑組成的混合劑(反相溶劑)中起到反相分配的效果溶劑)中起到反相分配的效果l使
11、用反相溶劑洗脫,極性大的化合物保留弱,使用反相溶劑洗脫,極性大的化合物保留弱,先被洗脫下來,極性小的化合物保留強(qiáng),后出先被洗脫下來,極性小的化合物保留強(qiáng),后出柱。柱。l如果使用正相溶劑洗脫,這主要靠凝膠過濾作如果使用正相溶劑洗脫,這主要靠凝膠過濾作用來分離。用來分離。2.凝膠柱的使用方法凝膠柱的使用方法2.1預(yù)處理稱取凝膠約5g,加入蒸餾水100ml,置室溫下3h進(jìn)行溶脹。2.2裝柱凝膠層析柱的直徑與柱長之比一般為1:15。柱的底部用裝有細(xì)玻璃管的橡皮塞塞緊,用洗凈的玻璃柱。然后將柱垂直安裝好,先加入1/3柱體積蒸餾水,接著將溶脹好的凝膠邊攪勻邊連續(xù)裝入,使它們在柱內(nèi)自然沉降。同時大開下口慢速
12、流出蒸餾水。裝柱后的凝膠必須均勻,不能有氣泡或明顯條紋。否則,必須到出重裝裝好后,用蒸餾水平衡23h即可加樣品分離。2.3加樣加樣前,首先把柱內(nèi)凝膠上面多余的蒸餾水放出,直到柱內(nèi)液面與凝膠表面相齊(或留一極薄液層)為止。然后,由柱的上端加水解液2ml,注意不要讓溶液把凝膠沖松浮起,加完樣品后,打開下口緩慢放出液體至液面與凝膠面相齊,再用少量蒸餾水沖洗原來盛樣品的容器23次,待全部進(jìn)入層析柱后,即可進(jìn)行洗脫。2.4洗脫與收集洗脫時,用蒸餾水作洗脫劑,并且要連續(xù)不斷地進(jìn)行,使凝膠柱上端保持一定的液層,防止凝膠柱表面的液體流干。2.5回收與再生凝膠柱使用一次后,必須反沖疏松一次,平衡后再使用。若使用
13、數(shù)次,就需要再生處理。用0.1mol/LNaOH-0.5mol/LNaCl溶液浸泡,然后用蒸餾水洗至中性備用。若實驗完畢,將再生后的凝膠在布氏漏斗上用蒸餾水洗滌抽干,再用95%乙醇洗兩次,在60烘箱中烘干,回收保存。3.MCIl分離原理l使用方法分離原理分離原理MCIGELCHP20p應(yīng)該是吸附為主,其實同C18一樣,只不過結(jié)構(gòu)不同,但兩者無法在同一個條件下進(jìn)行比較。MCI是凝膠的一種,主要是反相和分子篩的原理。使用方法使用方法MCI的預(yù)處理將MCI加入到燒杯中,加入適量甲醇甲醇,攪拌,使其浸泡30min,將甲醇倒出,加入蒸餾水充分?jǐn)嚢?,浸?0min,準(zhǔn)備裝柱。裝柱攪拌使MCI混旋均勻,攪拌均勻后,緩緩將其倒入準(zhǔn)備好的玻璃柱內(nèi),活塞打開,倒入速度稍微快一些,在倒入的過程中,要不斷的在燒杯里輕輕攪動,以防止MCI沉降于底部,盡
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