常用分離材料及用途(徐少華)課件

常見分離材料及用途一、正、反相硅膠二、凝膠三、MCI一、正反相硅膠1.硅膠的組成及分類2.硅膠的性質(zhì)及原理 3正反相硅膠柱的區(qū)別4.硅膠柱的使用過程1.硅膠的組成及分類1.硅膠的組成硅膠(Silica

Gel)的化學(xué)成分是二氧化硅。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。用作分離介質(zhì)的硅膠是人工合成的多孔二氧化硅，它的特點是其表面含有硅醇基，這是硅膠可以進行表面化學(xué)鍵合或改性的基礎(chǔ)。2.1顆粒大小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、比表面及機械強度等，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5-10μm，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20-40μm之間。2.2正反相硅膠柱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。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。2.3硅膠的制備方法根據(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.硅膠的性質(zhì)及使用原理1.硅膠的物理性質(zhì)

硅膠無毒、無味，對液相和氣相介質(zhì)有很強的吸附性能，硬度比玻璃稍軟，除氫氟酸和強堿外，不溶于水及各種化學(xué)溶劑，物性非常穩(wěn)定。2.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)pH值升至9以上時，溶解度增大，至pH

10.7以上時硅膠即會溶解。為安全計，硅膠一般只用于pH

1～8范圍內(nèi)。3.硅膠的作用原理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

正反相硅膠柱的區(qū)別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?，F(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。

正相的固定性是極性的，流動相是非極性的，適于分離強極性物質(zhì)。

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)。三.硅膠柱的使用過程1.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。2.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?.過柱：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。

4.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。

5.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。6.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。

7.上樣：干法濕法都可以。上樣后，加入一些洗脫劑，再將一團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。個人經(jīng)驗：加空白硅膠效果不好。一：樣品容易擴散到空白硅膠上面，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。8.過柱和收集:柱層析實際上是在擴散和分離之間的權(quán)衡。太低的洗脫強度并不好，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。

交聯(lián)葡聚糖凝膠G交聯(lián)葡聚糖的Sephadex，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)。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)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。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，適用于有機多聚物，分子量測定和脂溶性天然物的分級，凝膠機械強度好，洗脫劑可用甲基亞砜。吸附原理吸附：范德華力或產(chǎn)生氫鍵

反相分配原理分配：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，后出柱。如果使用正相溶劑洗脫，這主要靠凝膠過濾作用來分離。必須到出重裝裝好后，用蒸餾水平衡2－3h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2－3次，待全部進入層析柱后，即可進行洗脫。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.MCI分離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，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，盡量不要中斷，一次性倒入，可以很好地防止斷層。當(dāng)柱子裝好后，用蒸餾水沖洗MCI柱。洗脫洗脫時采用梯度醇濃度由低到高