近代有機(jī)合成技術(shù)與方法-提純與分離2

1、近代有機(jī)合成近代有機(jī)合成技術(shù)與方法技術(shù)與方法分離與純化分離與純化色譜法薄層色譜法(TLC) 基本原理TLC定義：把吸附劑鋪在玻璃板上，將樣品點(diǎn)在其上，然后用溶劑展開(kāi)，使樣品中各個(gè)組分相互分離的方法。這是一種簡(jiǎn)便、快速、微量的分離分析技術(shù)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。分類：吸附薄層色譜、吸附薄層色譜、分配薄層色譜分配薄層色譜、離子交換薄層色譜、分子篩薄層色譜等。吸附薄層色譜基本原理：不同物質(zhì)與吸附劑（固定相）之間的吸附力不同；不同物質(zhì)在溶劑（流動(dòng)相）中的溶解度不同；當(dāng)達(dá)到吸附和溶解（解吸）平衡時(shí)，不同的物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間便具有不同的質(zhì)量分配比或平衡常數(shù)（K）。這一過(guò)程相當(dāng)于一次固液萃取。當(dāng)流動(dòng)相的

2、向前移動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于固液萃取的固液分離。流動(dòng)相中因含有較多的吸附力小、溶解性大的成分，因此，相當(dāng)于對(duì)此成份進(jìn)行了一次富集。到達(dá)前方的各成分會(huì)在新位置于固定相和流動(dòng)相之間的重新形成分配平衡。同時(shí)，原位置殘留的各成分因新鮮溶劑的到來(lái)也會(huì)在原位置重新形成分配平衡。此時(shí)相當(dāng)于對(duì)原材料進(jìn)行二次萃取。只要移動(dòng)相是連續(xù)的，那么對(duì)原位置各成分的“萃取”也就是不斷的。經(jīng)過(guò)多次“萃取”之后，原位置的易溶成分優(yōu)先被萃取完全，殘留的將是吸附力強(qiáng)、溶解相差的成分。這樣便達(dá)到了分離的目的。分配薄層色譜的原理：相當(dāng)連續(xù)多次的液液萃取。與吸附色譜不同的是固定相固定相和流動(dòng)相均是液體和流動(dòng)相均是液體，固定相的液體由其它固體材料（

3、支持劑、載體或擔(dān)體）來(lái)支持或載附，不隨流動(dòng)相的移動(dòng)而移動(dòng)。因此，物質(zhì)的分離是依靠不同的物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間以不同的分配系數(shù)（K）連續(xù)不斷地形成分配平衡而實(shí)現(xiàn)的。物質(zhì)在薄層板上移動(dòng)速度常用Rf值（比移值）表示，其定義是：原點(diǎn)到溶劑前沿的距離原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心的距離fR 圖 324 薄層色譜的 Rf值影響Rf值的因素：p薄層的厚度p吸附劑的種類、粒度、活度（吸附能力）p展開(kāi)劑的純度、組成及揮發(fā)性p展開(kāi)方式（上行或下行）p展開(kāi)缸的形狀、大小及飽和程度p外界溫度等。Rf的特性和應(yīng)用：在固定條件下，特定化合物的Rf值是一個(gè)常數(shù)。因此，在條件完全相同的情況下，Rf值可以作為該化合物定性檢定的物理指標(biāo)定性檢

4、定的物理指標(biāo)，就像測(cè)定熔點(diǎn)或其它物理常數(shù)一樣。為了獲得相同的色譜條件，通常是把未知樣和標(biāo)準(zhǔn)樣同時(shí)滴加在同一塊薄板上。（二）、吸附劑吸附色譜： 最常用的吸附劑有硅膠硅膠、氧化鋁，粒度一般為150300目篩孔，其次是聚酰胺和纖維素，其粒度一般分別為70140目篩孔和160200目篩孔。 氧化鋁的極性比硅膠大，比較適用于分離極性較小的化合物（烴、醚、醛、酮、鹵代烴等）；相反，硅膠適用于分離極性較大的化合物（羧酸、醇、胺等）。分配色譜v支持劑：硅膠、硅藻土、纖維素等。v固定相：水、甲酰胺、石蠟油等。薄層粘合劑及其他添加劑v石膏（1015%）、羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素鈉（CMC）（0.51%）、淀粉（

5、5%）、聚乙烯醇聚乙烯醇（0.51%）等。v添加1.5%的硅酸鋅錳（Zn2SiO4Mn），制成熒光板制成熒光板。v加入硝酸銀硝酸銀可制成硝酸銀薄板，用于分離含鍵的順、反異構(gòu)體。v添加硼酸硼酸制成的薄層板則可以分離單糖類化合物異構(gòu)體。（三）、展開(kāi)劑及其選擇大原則：選擇展開(kāi)劑一般需要針對(duì)吸附劑的種類、活度和被分離混合物的組成及各成分的性質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等情況綜合而定。小原則：被分離物質(zhì)和展開(kāi)劑之間的極性關(guān)系應(yīng)符合“相似相溶原理”。該原則可用于確定展開(kāi)劑的大致范圍。單一溶劑的極性順序?yàn)椋◤男〉酱螅?石油醚環(huán)己烷四氯化碳三氯乙烯苯甲苯二氯甲烷氯仿乙醚乙酸乙酯乙酸甲酯丙酮正丙醇甲醇吡啶乙酸混合溶劑的極性順

6、序（從小到大）： 苯 氯仿（1+1） 環(huán)己烷 乙酸乙酯（8+2）氯仿 丙酮（95+5）苯 丙酮（9+1）苯 乙酸乙酯（8+2）氯仿 乙醚（9+1）苯 甲醇（95+5） 苯 乙醚（6+4）環(huán)己烷 乙酸乙酯（1+1）氯仿 乙醚（8+2）氯仿 甲醇（99+1）苯 甲醇（9+1）氯仿 丙酮（85+15）苯 乙醚（4+6）苯 乙酸乙酯（1+1）氯仿 甲醇（95+5）氯仿 丙酮（7+3）苯 乙酸乙酯（3+7）苯 乙醚（1+9）乙醚 甲醇（99+1）乙酸乙酯 甲醇（99+1）苯 丙酮（1+1）氯仿 甲醇（9+1） 四、基本操作 1薄層板的選擇和鋪制（1）薄板的選擇 最常用的薄板是玻璃板是玻璃板，其大小選擇：

7、根據(jù)目的、樣品量、組分的數(shù)目多少和展開(kāi)的方式等綜合而定。 小量制備：待分離組分總量在0.51g左右，可采用400mm350mm的薄板13塊即可。 預(yù)試或定性分析：用單項(xiàng)展開(kāi)時(shí)，多用載玻片（200mm50mm，200mm25mm或75mm25mm）。雙向展開(kāi)或小量制備時(shí)，一般采用200mm200mm或400mm200mm的大板。玻璃板要求：平整、光滑、干凈。（2）制板方法：干鋪法和濕鋪法 干鋪法概念：就是將吸附劑顆粒或粉末均勻地平鋪在玻璃板上的方法，所制得薄板稱為干板。吸附劑粒度要求：一般為150200目左右。涂鋪方法：把玻璃板平放在平臺(tái)上或?qū)嶒?yàn)臺(tái)面上，先將吸附劑大致平攤在玻板上，然后兩手握住一

8、根帶有兩個(gè)套圈的粗玻璃棒，按照?qǐng)D所示方向推動(dòng)，把多余的吸附劑除去，便可得到一塊均勻的薄板。玻棒套圈可以用塑料管或膠布等制成。兩個(gè)套圈的厚度和距離，便是薄層的厚度和寬度。圖 326 薄層干鋪法1 玻板 2玻棒 3厚層套圈4導(dǎo)軌套圈 5薄層濕鋪法 概念：將溶劑或含粘合劑的溶劑和吸附劑按一定的比例，一般硅膠為30g/(7590) ml，氧化鋁為25g/50ml，加到一起，調(diào)成糊狀，然后再將糊狀物均勻的鋪在薄板上的方法。濕鋪法的操作步驟： 調(diào)糊 硅膠G、氧化鋁G、硅膠GF254或不含粘合劑的吸附劑如硅膠H、氧化鋁H的充分調(diào)勻，均是取1份吸附劑，加入23份水。用用CMC作粘合劑作粘合劑：0.5%羧甲基纖

9、維素鈉溶液100ml, 加硅膠H（200250目）30g或氧化鋁50g，充分調(diào)勻后，即可涂鋪。用淀粉作粘合劑時(shí)用淀粉作粘合劑時(shí)：取硅膠H（200250目）0.95份，加0.05份淀粉（可溶性淀粉不能用），加水23份，將容器放在沸水浴上加熱，不停攪拌下煮沸5分鐘，直到獲得最大的粘稠度，再加水1份，再煮12min，調(diào)勻，冷后涂鋪。纖維素粉作粘合劑纖維素粉作粘合劑：纖維素粉1份，加水（或丙酮）56份調(diào)成糊狀后涂鋪。聚酰胺作粘合劑：聚酰胺作粘合劑：聚酰胺1g，加6mL 85%甲酸，攪拌溶解后，再加70%乙醇3mL，調(diào)勻后，便可涂鋪。p 薄板的后處理：晾干后，活化。p 硅膠板一般在105,最高不超過(guò)12

10、8 ，烘箱中烘烤半小時(shí)，冷卻后取出在干燥器中保存?zhèn)溆谩 作為分配色譜的硅膠薄層板無(wú)需活化，在室溫下放置12h24h后即可使用；p 氧化鋁板200220活化4h，得活性為級(jí)的板。150160 活化4h，得活性為級(jí)的板。點(diǎn)樣點(diǎn)樣工具：微量注射器；玻璃毛細(xì)管玻璃毛細(xì)管。點(diǎn)樣方法：液體直接點(diǎn)樣法液體直接點(diǎn)樣法；固體添埋法。樣點(diǎn)式樣：點(diǎn)型點(diǎn)型；線型；條型。點(diǎn)樣應(yīng)注意的問(wèn)題：點(diǎn)樣斑點(diǎn)的大?。阂话泓c(diǎn)樣斑點(diǎn)直徑不大于3mm；點(diǎn)樣量：0.25mm薄層，一般點(diǎn)樣量為幾微克幾百微克作定性分析；2mm層厚，點(diǎn)樣量可達(dá)幾十毫克幾百毫克作制備。點(diǎn)樣位置：距底邊約1.52cm的起始線上，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離一般為1.52cm

11、。 圖328 各種點(diǎn)樣方式示意圖 4展開(kāi)/展層展開(kāi)/展層的概念：展層的容器：除了專用的色譜缸色譜缸外，常見(jiàn)玻璃標(biāo)本缸、染色缸、廣口瓶、大量筒、大試管等可作為其代用品。展層方式：上行法上行法、下行法、雙向法、梯次上行法。 （1）上行法：有傾斜上行法或垂直上行法兩種。軟板則只能與平面成約15的近水平傾斜放置。 上行法展開(kāi)的距離一般為1015cm，展開(kāi)時(shí)間約為30min左右，最快者只需幾分鐘，最慢者需23h。 （a）傾斜上行法展開(kāi) （b）直立式展開(kāi) 1色譜缸 2薄層板 3展開(kāi)劑 1色譜缸 2薄層板 3展開(kāi)劑 4展開(kāi)劑蒸氣 圖 329 （2）下行法：薄層樣點(diǎn)朝上，展開(kāi)劑是從上向下通過(guò)薄層。展開(kāi)劑與薄層

12、之間是通過(guò)濾紙條或紗布條作為橋梁進(jìn)行轉(zhuǎn)移的。由于展開(kāi)劑受吸附和重力的雙重作用，因此，下行法展開(kāi)速度較快。 （3）雙向展開(kāi)法：適用于方形板。先沿X軸展開(kāi)，然后再換用另外一種展開(kāi)劑沿Y軸展開(kāi)。此法常用于某些復(fù)雜成分或Rf值較小的成分的展開(kāi)，氨基酸分離就常用此法展開(kāi)。 （4）遞次單向法/多次單向法：先用一種展開(kāi)劑上行展開(kāi)后，再在同一方向用同一種或換成另外一種展開(kāi)劑展開(kāi)，如此反復(fù)多次，可得到較好的分離效果，這種方法稱為遞次上行法，可適用于不易分離的化合物的分離。 5顯色/檢出顯色/檢出的概念：檢出方法：物理法紫外光照射紫外光照射化學(xué)法噴灑化學(xué)試劑顯色劑種類：通用顯色劑；選擇性顯色劑；專屬性顯色劑。噴灑

13、工具及方法：噴壺；噴灑顯色劑要在展開(kāi)劑未干之前進(jìn)行，噴壺與薄層的距離應(yīng)在約3040厘米，顯色后，要立即用鉛筆或打頭針把斑點(diǎn)位置標(biāo)出，以便下步測(cè)量Rf值，并把薄層色譜圖描繪下來(lái)。 6Rf的測(cè)量及定性、定量測(cè)定Rf值測(cè)量：斑點(diǎn)輪廓斑點(diǎn)重心位置斑點(diǎn)中心到點(diǎn)樣原點(diǎn)距離展開(kāi)劑前沿到點(diǎn)樣原點(diǎn)距離Rf值計(jì)算定性分析：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較法比較樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在同一薄板上的Rf值；儀器分析法將斑點(diǎn)物質(zhì)分離出來(lái)，用儀器測(cè)定其物化性質(zhì)并與已知物的物化性質(zhì)比較。吸附柱色譜 柱色譜是將吸附劑填充到一根玻璃管或金屬管中進(jìn)行的色譜技術(shù)。這種方法可以用來(lái)分離大多數(shù)有機(jī)化合物，尤其適合于復(fù)雜的天然產(chǎn)物的分離。適用于分離和精制較大量的樣

14、品。 硅膠色譜 （一）吸附劑與洗脫劑 根據(jù)待分離組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)選擇合適的吸附劑和洗脫劑是分離成敗的關(guān)鍵。1吸附劑的要求 對(duì)樣品組分和洗脫劑都不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，在洗脫劑中也不會(huì)溶解。 對(duì)待分離組分能夠進(jìn)行可逆的吸附，同時(shí)具有足夠的吸附力，使組分在固定相與流動(dòng)相之間能最快地達(dá)到平衡。 顆粒形狀均勻，大小適當(dāng)，以保證洗脫劑能夠以一定的流速（一般為1.5mLmin-1）通過(guò)色譜柱。 材料易得，價(jià)格便宜而且是無(wú)色的，以便于觀察。2、常用吸附劑的種類：硅膠硅膠、氧化鋁、聚酰胺、硅酸鎂、滑石粉、氧化鈣（鎂）、淀粉、纖維素、蔗糖和活性炭等。3、幾種常見(jiàn)吸附劑的特性 （1）氧化鋁：市售的層析用氧化鋁有堿性

15、、中性和酸性三種類型，粒度規(guī)格大多為100150目。堿性氧化鋁（pH910）：適用于堿性物質(zhì)（如胺、生物堿）和對(duì)酸敏感的樣品（如縮醛、糖苷等），也適用于烴類、甾體化合物等中性物質(zhì)的分離。但這種吸附劑能引起被吸附的醛、酮的縮合。酯和內(nèi)酯的水解、醇羥基的脫水、乙酰糖的去乙?；⒕S生素A和K等的破壞等不良副反應(yīng)。所以，這些化合物不宜用堿性氧化鋁分離。酸性氧化鋁（pH3.54.5）：適用于酸性物質(zhì)如有機(jī)酸、氨基酸等以及色素和醛類化合物的分離。中性氧化鋁（pH77.5）：適用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定的物質(zhì)如酯、內(nèi)酯等的分離，也可以用來(lái)分離弱的有機(jī)酸和堿等。 （2）硅膠硅膠：硅膠

16、是硅酸的部分脫水后的產(chǎn)物，其成分是：硅膠是硅酸的部分脫水后的產(chǎn)物，其成分是SiO2xH2O。柱色譜用硅膠一般不含粘合劑。柱色譜用硅膠一般不含粘合劑。 適用范圍：非極性和極性化合物，適用于芳香油、萜類、甾體、生物堿、強(qiáng)心甙、蒽醌類、酸性、酚性化合物、磷脂類、脂肪酸、氨基酸，以及一系列合成產(chǎn)品如有機(jī)金屬化合物等。 （3）聚酰胺：色譜用聚酰胺主要包括尼龍6（聚己內(nèi)酰胺）和尼龍66（聚己二酰己二胺）兩種，分子量一般在1600020000，其親水性和親脂性均較好，因此既可分離水溶性成份，也可分離脂溶性成分。可溶于濃鹽酸、甲酸及熱的乙酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺中；微溶于乙酸和苯酚等；不溶于醇、氯仿、丙酮、乙

17、醚、苯等；對(duì)堿穩(wěn)定，對(duì)強(qiáng)酸可水解。分離對(duì)象：能與聚酰胺形成氫鍵的化合物，如酚類、酸類、醌類、硝基化合物及含羥基、氨基、亞氨基的化合物及腈和醛等類化合物。聚酰胺在水中吸附能力的規(guī)律：形成氫鍵的基團(tuán)(如：酚經(jīng)基、按基、酪基、硝基等)越多，則吸附力越強(qiáng)。如：丁二酸丁酸OHHOOHOHOHOH形成氫鍵的位置與吸附力有很大關(guān)系。對(duì)位、間位酚羥基使吸附力增大，鄰位使吸附力減小。如：芳香環(huán)、共軛雙鍵多者吸附力大，少者吸附力小。如：OHOHOHOHOHOHOHOH若形成分了內(nèi)氫鍵，則使化合物的吸附力減小。如： （4）硅酸鎂：中性硅酸鎂的吸附特性介于氧化鋁和硅膠之間，主要用于分離甾體化合物和某些糖類衍生物。為了

18、得到中性硅酸鎂，用前先用稀鹽酸，然后用醋酸洗滌，最后用甲醇和蒸餾水徹底洗滌至中性。OHOOHCOOHHO 3吸附劑的活度及其調(diào)節(jié)p 吸附劑的活性取決于它們含水量的多少，活性最強(qiáng)的吸附劑含有最少的水。吸附劑的活性一般分為五級(jí)吸附劑的活性一般分為五級(jí)，分別用、和表示。數(shù)字越大，表示活數(shù)字越大，表示活性越小性越小，一般常用。p 向吸附劑中添加一定的水，可以降低其活性。反之，如果用加熱處理的方法除去吸附劑中的部分水，則可以增加其活性，后者稱為吸附劑的活化。4、實(shí)驗(yàn)操作吸附劑用量的確定柱子的選擇裝柱柱留體積的測(cè)量加樣或拌樣洗脫分部收集檢測(cè)合并濃縮硅膠：吸附色譜1g樣品/2050g ，特例1g樣品/500

19、1000g，用前最好120C 烘24h，可不做活性測(cè)定。分配色譜1g樣品/1001000g，特例1g樣品/10000g。色譜柱的選擇：有玻璃柱玻璃柱和不銹鋼柱兩種；徑長(zhǎng)比一般為1:101:20，特例1:40；內(nèi)壁光滑均勻，上下粗細(xì)一樣，管壁無(wú)裂縫，活塞密封良好；根據(jù)吸附劑用量（體積）確定柱子的大小。裝柱：有干裝法和濕裝法兩種。干裝法在下端減壓抽氣的同時(shí)，將吸附劑通過(guò)長(zhǎng)徑漏斗緩緩到入柱內(nèi)。濕裝法準(zhǔn)確加入一定體積的溶劑，然后緩慢加入吸附劑，必要時(shí)可輕敲柱壁，排除多余溶劑，計(jì)算柱留體積；準(zhǔn)確量取一定體積的溶劑倒入稱量好的吸附劑，間歇性攪拌數(shù)次，靜置過(guò)夜，次日在攪拌下裝柱，計(jì)算主留體積。加樣：將樣品溶

20、于合適的溶劑，在不擾動(dòng)吸附劑層面的情況下，加到柱體上面。最后在用少量清潔溶劑對(duì)主壁洗滌23次；將樣品溶于合適的溶劑后，在攪拌下加入樣品量35倍的吸附劑，晾干至粉末狀，然后在不擾動(dòng)吸附劑層面的情況下，加到柱體上面。洗脫必須注意在洗脫的過(guò)程中，尤其是開(kāi)始階段，不能擾動(dòng)層面。洗脫速度一般為每分鐘流出1/200柱留體積左右。對(duì)于梯度洗脫需注意標(biāo)記不同溶劑的分界管號(hào)。The end of this section 表 16 常用干燥劑干燥劑酸堿性適用范圍備注CaCl2中性烴、鹵代烴、烯、酮、醚、硝基化合物、中性氣體吸水量大、作用快、效能不高、作初步干燥用，30以上失水，不能作醇、酚、酯、酸類的干燥。Na2SO4中性酯、醇、醛、酮、酸、腈、酚、酰胺、鹵代烴、 硝基化合物和其他不能用 CaCl2干燥的化合物吸水量大、作用慢、效能差、作初步干燥用，Na2SO410H2O 在 33以上失水。MgSO4中性酯、醇、醛、酮、酸、腈、酚、酰胺、鹵代烴、 硝基化合物和其他不能用 CaCl2干燥的化合物比 Na2SO4作用快、效能高、為一般良好