柱层析心得
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重结晶、柱层析技术——多年经验总结别忘支持一下哦经过任一反应所合成的有机化合物,一般总是与许多其它物质(其中包括进行反应的原料、副产物、溶剂等)共存于反应体系中,因此在有机制备中,常需要从复杂的混合物中分离出所需的物质。
本人从事实验小试多年,总结经验如下:1、重结晶技术:重结晶是提纯固体有机化合物常用的方法之一。
众所周知,固体有机物在任何一溶剂中的溶解度,均随温度的升高而增加,所以将一个有机化合物在某溶剂中,在较高温度时制备成饱和溶液,然后使其冷却到室温或降至室温一下,即会有部分成结晶析出。
利用溶剂与被提纯物和杂质的溶解度不同,让杂质全部留在溶液或大部分留在溶液;当然,有时一开始析出的结晶也可能是杂质,而需要的组分则在溶液中。
通过,上述我们知道影响重结晶纯化的重要因素是:溶剂的选择;热溶液的制备;冷却析晶(1)溶剂的选择溶剂选择的条件:a 不与被提纯物发生化学反应;b 溶剂沸点较低,易除去(常压、减压蒸馏除去);c 对所需组分在高温和低温条件下溶解度差异尽量大,而对杂质的溶解度要么很大,要么很小;d 溶剂价格便宜、毒性小,容易回收,操作安全。
(2)热溶液的制备很多人认为,制备热溶液就是将溶液加热至一定温度,然后将要结晶的混合物溶解其中。
其实,热溶液的制备还是有很多的讲究的。
根据经验我认为首先,必须先了解选用的溶剂的沸点,热溶液的温度应同其沸点有一段距离,否则溶剂挥发量太大,不仅影响重结晶效果,还会危害身体健康;其次,热溶并不是一口气加入混合物使其溶解,最好的操作应该是在升温的过程中不断的搅拌加入混合物,使其饱和。
(3)冷却析晶通常可分为常温(室温)、低温析晶两种。
至于采用哪种方法则决定于结晶速度的快慢,晶形要求等因素。
如果,结晶速度快,一般采用常温(室温,自然冷却)结晶,而对于一些有特殊要求(如,不易结晶,结晶慢等)可采用低温结晶方式(先自然冷却至室温,至于冰箱保鲜层缓慢降温)。
一般来说,我们希望在最短的时间里得到结晶,常采用非常手段(如,至于冷水中,冷却过程中加以振摇),这要是可以加快结晶速度,但是它也带来很大的弊端。
吸附柱层析实验结果讨论吸附柱层析实验是一种常用的分离和纯化技术,广泛应用于化学、生物、医药等领域。
本文将讨论吸附柱层析实验的结果,重点探讨实验过程中的观察现象、数据分析以及可能的原因。
在吸附柱层析实验中,我们通常将待分离的混合物溶液通过填充了吸附剂的柱子进行处理,通过不同物质在吸附剂上的亲和力差异,实现目标物质的分离和纯化。
在实验中,我们可以通过观察溶液的颜色变化、流速变化以及收集到的洗脱液等数据来推测实验的结果。
我们需要观察溶液在柱子中的流速变化。
在吸附柱层析实验中,流速的变化可以反映出吸附剂对不同物质的亲和力。
如果某一物质与吸附剂的亲和力较强,那么它将被慢慢吸附在柱子上,从而导致流速的减慢。
相反,如果某一物质与吸附剂的亲和力较弱,那么它将很快通过柱子,流速变化不明显。
通过观察流速的变化,我们可以初步判断吸附柱层析实验的效果。
我们需要观察洗脱液中目标物质的含量。
洗脱液是通过洗脱剂将吸附在柱子上的目标物质进行洗脱得到的,其含量可以反映出目标物质在吸附柱上的含量。
通过定量分析洗脱液中目标物质的含量,我们可以判断吸附柱层析实验的纯化效果。
如果洗脱液中目标物质的含量较高,说明实验的纯化效果较好;反之,如果洗脱液中目标物质的含量较低,说明实验的纯化效果较差。
我们需要分析实验结果可能的原因。
实验结果的不理想可能是由多种因素造成的。
例如,吸附剂的选择、洗脱剂的浓度和pH值、流速的控制等都会对实验结果产生影响。
通过分析这些因素,我们可以找到实验结果不理想的原因,并采取相应的改进措施。
总的来说,吸附柱层析实验的结果可以通过观察流速变化和洗脱液中目标物质的含量来判断实验的效果。
实验结果的不理想可能是由多种原因造成的,需要进行深入分析,并采取相应的改进措施。
通过不断改进实验条件和操作技术,我们可以提高吸附柱层析实验的效果,实现更好的分离和纯化效果。
在今后的研究中,我们可以进一步探索吸附柱层析实验的机理,优化实验条件,提高实验效果。
多数微生物碱性蛋白酶不耐热,碱土金属,特别是钙对碱性蛋白酶有明显的热稳定作用碱性蛋白酶是加酶洗涤剂的主要添加剂之一,在丝绸、制革工业中也有广泛用途热稳定性将酶液分别置于不同的温度条件下(30℃,40℃,50℃,60℃,70℃)保温10min 后,立即在0℃冰浴中冷却,然后在40℃下测碱性蛋白酶活力,以剩余的酶活性作为评价酶的热稳定性的指标。
测量三个重复求平均值,将最高的酶活力定义为100%,分别计算不同温度条件下蛋白酶的剩余酶活性与最高酶活性的比值。
以ph7的缓冲液为例,如果你的目标蛋白等电点小于7,呢就带负电荷,用阴离子交换的柱子,如果是大于7,那选择阳离子交换的柱子,如果等电点是7,那上样的缓冲液pH大于它的等电点用阴离子,小于7的用阳离子,如此类推就可以缓冲液的PH=pI值+1,上阴离子柱,=pI值-1,上阳离子柱,一般缓冲液ph范围在6.5~8.5之间,与PI值相差1个PH是比较理想的。
如果不清楚PI值,可以将蛋白溶到PH梯度的缓冲液里,然后分别试阳离子和阴离子填料(50ul左右得体积就够了),看那个PH下挂得好。
强离子交换剂: 在宽pH范围内载量稳定,所以他的优点是不同pH下载量恒定,可控性好,平衡过程快速、简单。
弱离子交换介质的缺点:适用的pH范围比较小,随着pH不同载量发生变化。
但是大部分蛋白等电点在5.5 ~ 7.5 。
因此强/弱离子交换介质都可以使用弱离子交换介质(DEAE、ANX、CM)优点在于:和强离子交换介质的选择性不同,因此我们一般先使用强离子交换,如果优化条件还是达不到理想的分离效果,可以尝试弱离子交换,用选择性不同的介质尝试一下。
因此弱离子交换与强离子交换由于选择性不同,可以说是对不同蛋白的结合力有差异。
S技术规格离子交换剂类型Q Sepharose FF 季氨基,强阴离子DEAE Sepharose FF 二乙基氨基乙基,弱阴离子ANX Sepharose 4FF 二乙基氨基丙基,弱阴离子SP Sepharose FF 磺丙基,强阳离子CM Sepharose FF 羟甲基,弱阳离子离子容量Q Sepharose FF 0.18-0.25mmol(Cl-)/mlDEAE Sepharose FF 0.11-0.16mmol(Cl-)/mlANX Sepharose 4 FF 0.13-0.18mmol(Cl-)/mlSP Sepharose FF 0.18-0.25mmol(H+)/mlCM Sepharose FF 0.09-0.13mmol(H+)/ml动态载量Q Sepharose FF 120mg HSA/ml 填料DEAE Sepharose FF 110mg HSA/ml 填料ANX Sepharose 4 FF 5mg 甲状腺球蛋白/ml 填料SP Sepharose FF 70mg RNAase/ml 填料CM Sepharose FF 50mg RNAase/ml 填料压力/流速Q Sepharose FF 400-700cm/h,100kpa,XK50/30层析柱,柱床高15cmDEAE Sepharose FF 300-600cm/h,100kpa,XK50/30层析柱,柱床高15cmANX Sepharose 4 FF 至少200cm/h,100kpa,XK50/60层析柱,柱床高25cmSP Sepharose FF 400-700cm/h,100kpa,XK50/30层析柱,柱床高15cmCM Sepharose FF 300-600cm/h,100kpa,XK50/30层析柱,柱床高15cm平均颗粒大小 90um(45-165um)基质Sepharose FF 高度交联琼脂糖,6%Sepharose 4 FF 高度交联琼脂糖,4%PH稳定性Q Sepharose FF 1-14(短期),2-12(长期)DEAE Sepharose FF 1-14(短期),2-13(长期)ANX Sepharose 4 FF 2-14(短期),3-13(长期)SP Sepharose FF 3-14(短期),4-13(长期)CM Sepharose FF 2-14(短期),4-13(长期)化学稳定性在所有常用的水溶液缓冲液中稳定:8M尿素、6M盐酸胍、70%乙醇、1M NaOH和1M醋酸20%乙醇(Q , DEAE,ANX,CM ),含0.2M醋酸钠的20%乙醇(SP)保存保存温度4℃-30℃l 1M NaOH和醋酸仅在清洗时使用Phenyl-Sepharose HP产品名称:苯基-琼脂糖凝胶6FF性状:白色微球凝胶类型:疏水层析介质粒径:45-165µm工作PH值:3-13应用:疏水层析介质,快流速,适合生物大分子和疫苗的分离纯化等产品名称:苯基-琼脂糖凝胶H.P.性状:白色微球凝胶类型:疏水层析填料粒径:24-44µm工作PH值:3-13应用:疏水层析介质,高分辨率,适合生物大分子和疫苗的分离纯化等产品名称:苯基-琼脂糖凝胶CL-4B性状:白色微球凝胶类型:疏水层析填料粒径:45-165µm工作PH值:3-13应用:疏水层析介质,适合生物大分子和疫苗的分离纯化等。
常说的过柱子应该叫柱层析分离,也叫柱色谱。
我们常用的是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。
由于柱分离的经验成分太多,所以下面我就几年来过柱的体会写些心得,希望能有所帮助。
1.吸附剂常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙和活性炭等:吸附剂一般要经过纯化和活性处理,颗粒大小应当均匀。
对吸附剂来说粒子小、表面积大,吸附能力就高,但是颗粒小时,溶剂的流速就太慢,因此应根据实际分离需要而定。
供柱色谱使用的氧化铝有酸性、中性和碱性3种。
酸性氧化铝是用1%盐酸浸泡后,用蒸馏水洗至氧化铝的悬浮液pH为4,用于分离酸性物质;中性氧化铝的pH约为7.5,用于分离中性物质;碱性氧化铝的pH约为10,用于胺或其它碱性化合物的分离。
因硅胶略带酸性,只能用于对酸不敏感的化合物的分离。
常用300-400目的柱硅胶或H 硅胶。
若化合物的R f值相差较大,则可考虑使用200-300目硅胶以加快层析速度。
另:因吸附剂的比表面较大,天气潮湿时或长期放置中吸附的水分会对分离效果产生极大的影响(相当于大大增加了固定相的极性导致样品分不开),因此应将吸附剂放入90~100度烘箱内烘2小时后,取出在干燥器中冷却后再使用。
使用的硅胶,不用时一定要密封,防止吸潮。
TLC所用的硅胶板一定要保存在干燥器里面,或使用前在红外烘箱里干燥一段时间。
2.溶质的结构与吸附能力的关系化合物的吸附性与它们的极性成正比,化合物分子中含有极性较大的基团时,吸附性也较强,氧化铝对各种化合物的吸附性按以下次序递减:酸和碱>醇、胺、硫醇>酯、醛、酮>芳香族化合物>卤代物、醚>烯>饱和烃3.柱子可以分为:加压,常压,减压。
压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。
所以其他条件相同的时候,常压柱是效率最高的,但是时间也最长,比如天然化合物的分离,一个柱子几个月也是有的。
加压柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,只不过外加压力使淋洗剂走的快些。
吸附剂与洗脱剂(一)吸附剂与洗脱剂根据待分离组分的结构和性质选择合适的吸附剂和洗脱剂是分离成败的关键。
1.吸附剂的要求①对样品组分和洗脱剂都不会发生任何化学反应,在洗脱剂中也不会溶解。
②对待分离组分能够进行可逆的吸附,同时具有足够的吸附力,使组分在固定相与流动相之间能最快地达到平衡。
③颗粒形状均匀,大小适当,以保证洗脱剂能够以一定的流速(一般为1.5mL•min-1)通过色谱柱。
④材料易得,价格便宜而且是无色的,以便于观察。
2、常用吸附剂的种类:氧化铝、硅胶、聚酰胺、硅酸镁、滑石粉、氧化钙(镁)、淀粉、纤维素、蔗糖和活性炭等。
3、几种常见吸附剂的特性(1)氧化铝:市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型,粒度规格大多为100~150目。
碱性氧化铝(pH9—10):适用于碱性物质(如胺、生物碱)和对酸敏感的样品(如缩醛、糖苷等),也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。
但这种吸附剂能引起被吸附的醛、酮的缩合。
酯和内酯的水解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和K等的破坏等不良副反应。
所以,这些化合物不宜用碱性氧化铝分离。
酸性氧化铝(pH3.5—4.5):适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以及色素和醛类化合物的分离。
中性氧化铝(pH7—7.5):适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的物质如酯、内酯等的分离,也可以用来分离弱的有机酸和碱等。
(2)硅胶:硅胶是硅酸的部分脱水后的产物,其成分是SiO2•xH2O,又叫缩水硅酸。
柱色谱用硅胶一般不含粘合剂。
适用范围:非极性和极性化合物,适用于芳香油、萜类、甾体、生物碱、强心甙、蒽醌类、酸性、酚性化合物、磷脂类、脂肪酸、氨基酸,以及一系列合成产品如有机金属化合物等。
(3)聚酰胺:色谱用聚酰胺主要又锦纶6(聚己内酰胺)和锦纶66(聚己二酰己二胺)两种,分子量一般在16000~20000,其亲水性和亲脂性均较好,因此既可分离水溶性成份,也可分离脂溶性成分。
柱层析经验谈仅供参考1、柱子可以分为:加压,常压,减压。
压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。
所以其他条件相同的时候,常压柱是效率最高的,但是时间也最长,比如天然化合 物的分离,一个柱子几个月也是有的。
减压柱能够减少硅胶的使用量,感觉能够节省一半甚至更多,但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发(有时在柱子外面有 水汽凝结),以及有些比较易分解的东西可能得不到,而且还必须同时使用水泵抽气(很大的噪音,而且时间长)。
以前曾经大量的过减压柱,对它有比较深厚的感 情,但是自从尝试了加压后,就几乎再也没动过减压的念头了。
加压柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,只不过外加压力使淋洗剂走的快些。
压力的提供可以是压缩空气,双连球或者小气泵(给鱼缸供气的就行)。
特别是在容 易分解的样品的分离中适用。
压力不可过大,不然溶剂走的太快就会减低分离效果。
个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。
2、于柱子的尺寸,应该是粗长的最好。
柱子长了,相应的塔板数就高。
柱子粗了,上样后样品的原点就小(反映在柱子上就是样品层比较薄),这样相对的减小了分离的难度。
试想如果柱子十厘米,而样品就有二厘米,那么分离的难度可想而知,恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。
而如果样品层只有0.5厘米,那么各组分就比较容易得到完全分离了。
当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了,不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了(有些不环保的说,不过溶剂回收重蒸后也就减小了部分浪费)。
现在见到的柱子径高比一般在1:5~10,书中写硅胶量是样品量的30~40倍,具体的选择要具体分析。
如果所需组分和杂质分的比较开(是指在所需组分rf在0.2~0.4,杂质相差0.1以上),就可以少用硅胶,用小柱子(例如200毫克的样品,用2cm×20cm的柱子);如果相差不到0.1,就要加大柱子,我觉得可以增加柱子的直径,比如用3cm的,也可以减小淋洗剂的极性等等3、关于无水无氧柱,适用于对氧,水敏感,易分解的产品。
吸附柱层析实验结果讨论
吸附柱层析实验是一种常见的色谱分离方法,通过利用样品成分在吸附剂表面的不同亲和力,分离和纯化出不同的物质。
本实验采用了正相吸附柱进行层析分离,根据结果可得出以下结论和讨论。
首先,实验结果表明了本实验利用正相吸附柱的确可以有效地分离不同疏水性化合物,这与我们的假设相符合。
经过试验对比可以看到,样品组分在吸附柱中的吸附时间和出峰顺序与其亲和力相关,疏水性较弱的化合物更容易在吸附剂表面停留更长时间,出峰顺序也更靠后。
因此,通过调整样品的pH值、盐度等参数可以有效地改变组分之间的相互作用力,从而实现更好的分离效果。
其次,吸附柱层析实验的结果还揭示出了吸附剂的重要性。
重点在于吸附剂的种类和质量,如果吸附剂质量不好或是不适合本实验分离的化合物,会使得分离效果不理想。
因此,在选择吸附剂的时候应该根据需要选择适合的类型,同时也需要对吸附剂进行质量检测和优化,以保证实验分离效果的有效性。
最后,本实验的结果对于吸附柱层析的应用具有一定的指导意义。
通过实验,我们可以确定合适的操作条件和优化实验参数,以更好地应用吸附柱层析方法来分离不同疏水性化合物。
同时,也为层析法在科学研究和化学工业中的应用提供了更加全面和详细的理论支持,为优化分离流程和提高纯度提供了有效的技术支持和指导。
吸附柱层析实验结果讨论吸附柱层析实验是一种常用的分离和纯化方法,它基于样品中化合物与吸附剂之间的相互作用来实现分离。
本文将讨论吸附柱层析实验的结果,并探讨其在分析化学领域的应用。
我们来讨论吸附柱层析实验的基本原理。
吸附柱层析实验中,样品溶液首先通过装有吸附剂的柱子,样品中的化合物会与吸附剂发生吸附作用。
然后,通过改变流动相的条件,如溶剂的成分、浓度和流速等,来控制化合物与吸附剂之间的相互作用,从而实现化合物的分离纯化。
在实验中,我们通常会选择合适的吸附剂和溶剂系统来实现分离。
吸附剂的选择应考虑样品中化合物的性质,如极性、分子量等。
而溶剂系统的选择则应根据吸附剂和化合物之间的相互作用来确定,以实现最佳的分离效果。
在实验过程中,我们需要关注吸附柱层析实验的几个重要参数:保留时间、分离度和回收率。
保留时间是指化合物在吸附柱中停留的时间,它与化合物与吸附剂之间的相互作用强度有关。
分离度是指化合物之间的分离效果,通常通过计算分离因子来评估。
回收率是指从样品中提取出的化合物的百分比,它反映了实验的提取效率。
根据实验结果,我们可以评估吸附柱层析实验的分离效果和纯化程度。
如果分离度较高,保留时间合适且回收率较高,说明吸附柱层析实验是一种有效的分离和纯化方法。
此外,我们还可以通过比较不同实验条件下的结果来选择最佳的操作条件,以实现最佳的分离效果。
吸附柱层析实验在分析化学领域有着广泛的应用。
它可以用于分离和纯化天然产物、药物、环境样品等复杂的混合物。
在药物研发中,吸附柱层析实验可以用于纯化目标化合物,以获得高纯度的药物原料。
在环境分析中,吸附柱层析实验可以用于提取和分离水样、土壤样、空气样等中的污染物,以实现对环境污染物的监测和分析。
总结而言,吸附柱层析实验是一种常用的分离和纯化方法,它基于化合物与吸附剂之间的相互作用来实现分离。
通过合适的吸附剂和溶剂系统的选择,我们可以实现化合物的高效分离和纯化。
吸附柱层析实验在分析化学领域有着广泛的应用,它可以用于分离和纯化各种复杂的混合物。
关于柱层析和TLC之我的体会(转载)层析和TLC是有机化学工作者必须下苦功夫的两项实验技术。
这两项技术掌握与否,对于提高实验的效率至关重要。
常见的例子是:在柱层析时,由于层析柱中的硅胶填料装得不均匀(没有填严实),使得柱子在淋洗过程中就因为出现太多气泡变花,导致分离效果不好。
更常见的例子是:层析柱虽然装得不错,但是由于淋洗剂选择不恰当,结果导致几十毫克产品,用了几百毫升淋洗剂都还没有完全分离。
分离同样的东西,熟手可能只需要半个小时,而一个层析技术不过关的人可能半天都不能得到纯品。
由此可见,这两项技术掌握与否,对于提高工作效率,减轻工作量,减少有机溶剂的使用,从而对身心健康和环境保护都有明显的作用。
柱层析关键在于柱子是否装好和淋洗剂是否选择恰当。
而淋洗剂的选择则是通过TLC确定。
这里要指出的一点是:TLC的作用除了跟踪反应进程,检测试剂和原料纯度外,一个重要的用途就是为柱层析选择适当的淋洗剂。
首先谈柱层析:装柱子(添硅胶)时,有两种方法:即湿法装柱和干法装柱,二者各有优劣。
不论干法还是湿法,硅胶(固定相)的上表面一定要平整,并且硅胶(固定相)的高度一般为15cm左右,太短了可能分离效果不好,太长了也会由于扩散或拖尾导致分离效果不好。
湿法装柱是先把硅胶用适当的溶剂拌匀后,再填入柱子中,然后再加压用淋洗剂“走柱子”,本法最大的优点是一般柱子装的比较结实,没有气泡。
干法装柱则是直接往柱子里填入硅胶,然后再轻轻敲打柱子两侧,至硅胶界面不再下降为止,然后再填入硅胶至合适高度,最后再用油泵直接抽,这样就会使得柱子装的很结实。
接着是用淋洗剂“走柱子”,一般淋洗剂是采用TLC分析得到的展开剂的比例再稀释一倍后的溶剂。
通常上面加压,下面再用油泵抽,这样可以加快速度。
干法装柱较方便,但最大的缺陷在于“走柱子”时,由于溶剂和硅胶之间的吸附放热(可以用手摸柱子明显感觉到),容易产生气泡,这一点在使用低沸点的淋洗剂时如乙醚,二氯甲烷更为明显。
柱层析实验技术范文柱层析实验技术是一种广泛应用于分析化学领域的分离技术。
它通过溶液在固定相填充的柱子中的分配行为,将混合物中的分离物分离开来。
柱层析实验技术具有分离效率高、分离速度快、重复性好等特点,被广泛应用于有机合成、药物分析、环境监测等领域。
柱层析的原理主要由平衡原理和分配原理组成。
平衡原理是指在溶液中溶解的物质在固定相和流动相之间建立平衡。
分配原理是指混合物中各组分在固定相和流动相之间的分配比例与它们之间的平衡常数有关。
柱层析的步骤主要包括填充柱子、装载样品、流动相、洗脱、监测和分析等。
首先,选择适当大小的柱子,并将固定相填充到柱子中。
然后,将样品溶解在流动相中,并将样品装载到柱子中。
接下来,选择合适的流动相,使其在柱子中流动。
通过调整流动相的性质和流速,使各组分在柱子中发生分配。
随后,选择合适的洗脱剂,将目标物质从柱子中洗脱出来。
最后,通过适当的监测方法,如紫外可见光谱、质谱等,对得到的洗脱物进行分析。
常用的柱层析技术主要包括液相柱层析和气相柱层析。
液相柱层析是指以液态为流动相的柱层析技术,主要应用于有机物的分离和分析。
常见的液相柱层析技术有固相萃取柱层析、离子交换柱层析、高效液相柱层析等。
气相柱层析是指以气态为流动相的柱层析技术,主要应用于描写气体或描写性精油的分离和分析。
常见的气相柱层析技术有气相色谱柱层析法、毛细管气相柱层析法等。
在进行柱层析实验时,需要注意实验条件的选择和优化。
选择合适的固定相和流动相、调整流动相的性质和流速、优化柱子的温度条件等都能够提高柱层析实验的分离效果和分离速度。
此外,还需要注意样品的装载量和洗脱剂的选择等因素。
总的来说,柱层析实验技术是一种重要的分离技术,广泛用于分析化学领域。
通过掌握柱层析的原理、步骤和常用技术,能够有效地进行分离和分析工作,为科研和工程实践提供有力支持。
柱层析心得常说的过柱子应该叫柱层析分离,也叫柱色谱。
我们常用的是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。
由于柱分离的经验成分太多,所以下面我就几年来过柱的体会写些心得,希望能有所帮助。
1.吸附剂常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙和活性炭等:吸附剂一般要经过纯化和活性处理,颗粒大小应当均匀。
对吸附剂来说粒子小、表面积大,吸附能力就高,但是颗粒小时,溶剂的流速就太慢,因此应根据实际分离需要而定。
供柱色谱使用的氧化铝有酸性、中性和碱性3种。
酸性氧化铝是用1%盐酸浸泡后,用蒸馏水洗至氧化铝的悬浮液pH为4,用于分离酸性物质;中性氧化铝的pH约为7.5,用于分离中性物质;碱性氧化铝的pH约为10,用于胺或其它碱性化合物的分离。
因硅胶略带酸性,只能用于对酸不敏感的化合物的分离。
常用300-400目的柱硅胶或H硅胶。
若化合物的Rf值相差较大,则可考虑使用200-300目硅胶以加快层析速度。
另:因吸附剂的比表面较大,天气潮湿时或长期放置中吸附的水分会对分离效果产生极大的影响(相当于大大增加了固定相的极性导致样品分不开),因此应将吸附剂放入90~100度烘箱内烘2小时后,取出在干燥器中冷却后再使用。
使用的硅胶,不用时一定要密封,防止吸潮。
TLC所用的硅胶板一定要保存在干燥器里面,或使用前在红外烘箱里干燥一段时间。
2.溶质的结构与吸附能力的关系化合物的吸附性与它们的极性成正比,化合物分子中含有极性较大的基团时,吸附性也较强,氧化铝对各种化合物的吸附性按以下次序递减:酸和碱>醇、胺、硫醇>酯、醛、酮>芳香族化合物>卤代物、醚>烯>饱和烃3.柱子可以分为:加压,常压,减压。
压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。
所以其他条件相同的时候,常压柱是效率最高的,但是时间也最长,比如天然化合物的分离,一个柱子几个月也是有的。
加压柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,只不过外加压力使淋洗剂走的快些。
压力的提供可以是压缩空气,双连球是常用的手动加压的方法。
特别是在容易分解的样品的分离中适用。
压力不可过大,不然溶剂走的太快就会减低分离效果。
个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。
体会:过柱时是否加压要具体分析,通常情况下直径比较粗的柱子用常压即可,因其横截面积的缘故淋洗剂的流速已足够快。
通常控制柱子下端液体流速大约在0.5~1滴每秒的范围比较合适。
减压柱能够减少硅胶的使用量,感觉能够节省一半甚至更多,但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发(有时在柱子外面有水汽凝结),以及有些比较易分解的东西可能得不到,而且还必须同时使用水泵抽气(很大的噪音,而且时间长)。
一般不推荐使用。
4. 柱子的尺寸从理论上讲应该是粗长的好。
柱子长了,相应的塔板数就高。
柱子粗了,上样后样品的原点就小(反映在柱子上就是样品层比较薄),这样相对的减小了分离的难度。
试想如果柱子十厘米,而样品就有二厘米,那么分离的难度可想而知,恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。
而如果样品层只有0.5厘米,那么各组分就比较容易得到完全分离了。
当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了,不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了。
现在见到的柱子径高比一般在1:5~10,书中写硅胶量是样品量的30~40倍,若需要时可增至100倍,具体选择要具体分析。
如果所需组分和杂质分的比较开(是指在所需组分Rf在0.2~0.4,杂质相差0.1以上),就可以少用硅胶,用小柱子(例如200毫克的样品,用2cm×20cm的柱子);如果相差不到0.1,就要加大柱子,我觉得可以增加柱子的长度,也可以减小淋洗剂的极性等等。
细长柱子可以增加塔板数,但是也会增加过柱的时间使样品在固定相中扩散影响分离效果。
5.溶剂溶剂的选择是重要的一环,通常根据被分离物中各种成分的极性、溶解度和吸附剂的活性等来考虑先将要分离的样品溶于一定体积的溶剂中,选用的溶剂极性应低,体积要小。
如有的样品在极性低的溶剂中溶解度很小,则可加入少量极性较大的溶剂,使溶液体积不致太大。
样品的展开首先使用极性较小的溶剂,使最容易脱附的组分分离。
然后加入不同比例的极性溶剂配成的洗脱剂,将极性较大的化合物白色谱柱中洗脱下来。
常用洗脱剂的极性按如下次序递增:己烷和石油醚<环己烷<四氯化碳<三氯乙烯<二硫化碳<甲苯<苯<二氯甲烷<氯仿<**<乙酸乙酯<丙酮<丙醇<乙醇<甲醇<水<吡啶<乙酸常选用石油醚,乙酸乙酯。
正己烷价格比较高。
使用**、二氯甲烷等沸点较低的溶剂时,它和硅胶的吸附是一个放热过程,特别是夏天的时候经常会在柱子里产生气泡,天气冷的时候会好一些。
由于硅胶中的活性羟基,用甲醇可能会洗下来一些硅胶中的东西,所以产品如果想过元素分析的话要留神,应该经过后继处理,比如说重结晶等。
展开剂的比例要靠尝试.一般根据文献中报道的该类化合物用什么样的展开剂,就首先尝试使用该类展开剂,然后不断尝试比例,直到找到一个分离效果好的展开剂。
很多时候,展开剂的选择要靠自己不断变换展开剂的组成来达到最佳效果。
体会:1)过柱的淋洗剂极性通常要比过板时极性要小。
一般为了得到更好的分离,通常是要把样品的Rf值调到0.2-0.3之间,不过,许多情况下,如果接受瓶小一些,即使Rf值在0.5,0.6。
2)尽量避免使用毒性较大的溶剂,如氯仿,可考虑用石油醚与乙酸乙酯调配。
3)当混合溶剂作为淋洗剂时,要考虑所用溶剂的沸点差异在使用过程中挥发程度不一样而造成的极性改变。
4)对于Rf值接近的化合物分离,可尝试极性相近但由不同溶剂组成的混合体系作为淋洗剂可能会产生意想不到的效果。
例如石油醚:乙酸乙酯=50:1与石油醚:二氯甲烷=5:1的极性相近(仅是例子,具体比例有些忘了)的极性差不多,但是后者的分离效果可能优于前者。
6.装柱柱子下面的活塞一定不要涂润滑剂,会被淋洗剂带到产品中的,可以采用四氟节门的。
装柱可采用湿法和干法两种,二者各有优劣。
无论采用哪种方法装柱,硅胶(固定相)的上表面一定要平整,并且都不要有裂缝或气泡,虽然产生的气泡在加压的情况下不易察觉,但是,一旦撤去压力,如在上样、加溶剂等操作的时候,气泡就会释放出来,严重时,整个柱子变花,导致柱子开裂,样品不可能平整地通过,当然也就谈不上分离了。
湿法装柱:关闭柱子下端活塞,把硅胶用适量的溶剂拌成半透明状的均匀稀糊(更像是汤),此时应充分搅拌,仔细观察没有气泡后,以玻璃棒引流倒入事先装有少量溶剂的空柱子中,然后打开活塞让溶剂流出,硅胶自然沉降。
注意:1)装柱溶剂极性不大于过柱淋洗剂;2)倒入硅胶稀糊应有耐心防止液体流击出气泡留于柱内;3)过程中若已产生气泡,则可趁着硅胶尚未完全沉降时用长玻棒搅动溶剂液面下的有气泡处的硅胶可将其赶跑。
待硅胶至所需高度后另加溶剂加压走柱,注意硅胶柱上方应时刻保留有一段溶剂!本法最大的优点是一般柱子装的比较结实,没有气泡。
缺点是所须溶剂体积较大(当然装柱时用溶剂可以重复使用),耗时长。
一般说来湿法装柱较干法紧密均匀,建议初学者采用。
干法装柱:是直接往柱子里填入硅胶,然后再轻轻敲打柱子两侧,至硅胶界面不再下降为止,然后再填入硅胶至合适高度,再用水泵在柱子下端直接抽,当硅胶不再下落时,保持水泵抽气状态下,从柱子上倒入溶剂,注意倒入的溶剂流量必须大于水泵抽气流量以保证柱子上方时刻保留一段溶剂!待溶剂前沿走到活塞时关闭活塞,注意此时因柱内负压溶剂仍在飞快往下走千万别让柱子干了!撤走水泵,待柱内液面不再下降,此时柱子的下半部分是均匀的而上半部分可以看见有气泡,打开活塞,倒入足够的溶剂后从上端用剪去缓冲球的双连球(即直接鼓气)加压,可将上半部分压均匀无气泡。
若想柱子装得紧密些,可用淋洗剂多走几次柱子。
本法的优点是装柱较方便,速度快,特别是装体积较大的柱子特别能显示时间优势(当然大柱子因为溶剂走得太快容易抽干所以对技术的熟练程度要求更高些)。
最大的缺陷在于抽气时,由于溶剂和硅胶之间的吸附放热(可以用手摸柱子明显感觉到),不太适合低沸点的淋洗剂如**,二氯甲烷(易产生气泡)。
解决的办法是:第一、硅胶一定要压结实;第二、一定要用较多的溶剂“走柱子”,一定要到柱子的下端不再发烫,恢复到室温后再撤去压力。
不论用湿法或干法装柱,若最后装好时硅胶表面不平整,可用干净玻棒将最上面约1厘米的硅胶重新捣松,待其自然降落后,再加点溶剂压紧即可。
7.上样样品上样分湿法、干法两种。
上样的基本要求是使样品以尽可能小的厚度上到柱子上,采用哪种方法应根据样品的实际情况而定,无论哪种都要求样品中不含大于淋洗剂极性的溶剂。
湿法上样:适合湿法的样品应该是粘度不大均匀液体样品或者在小极性溶剂(极性不大于淋洗剂)中溶解度非常好的固体样品(保证上样过程中不会析出)。
用于溶解样品的溶剂体积应越少越好。
打开活塞,控制柱子上方溶剂恰好流干时关闭活塞,即用滴管吸取样品,沿柱子内壁于硅胶面上方0.5cm以内距离均匀地加样,待样品布满硅胶面后打开活塞,继续加样。
加样的速度以柱子不出现气泡为限。
待所有样品上完后,用尽可能少的溶剂洗剂样品瓶,待样品在硅胶上恰好走干后依上样法将溶液加到硅胶上。
(若样品量比较大则可省去该步)。
另取干净滴管从上样处上方沿柱子内壁淋洗,确定所有样品开始在柱子中展开后可加入大量溶剂开始过柱。
若担心上样及加溶剂过程中会将柱子表面弄破可考虑在上样前先在柱子上加一层石英砂。
过程中时刻保持柱子不要干出气泡或裂纹!很多样品在上柱前是粘乎乎的,一般没关系,仍可用湿法。
可是有的上样后在硅胶上又会析出,这时候建议采用干法上样。
干法上样:干法就是把待分离的样品用少量低沸点大极性溶剂溶解后,在加入少量硅胶,拌匀后再旋去溶剂,注意必须在油泵上完全抽干大极性溶剂!如此得到的粉末再小心加到柱子的顶层,注意保留足够的溶剂使加入的干粉恰好能被覆盖以防柱子开裂(溶剂太多也不好,相当于增加了上样厚度)。
此时加入的干粉层中可能会有大量的气泡,但由于是松的,可以用玻棒稍做搅拌以除去气泡,同样要保持硅胶表面的平整。
有些样品溶解性差,能溶解的溶剂又不能上柱(比如DMF,DMSO等,会随着溶剂一起显色是一个很长的脱尾,这些溶剂虽溶解性好,但是沸点太高不易除去应避免),这时就必须用干法上柱了。
用于吸附上样的硅胶要求:1)样品和硅胶的量比例问题:应尽可能地少用硅胶,可先按1:2尝试,保证在旋干后固体是均匀的,不能看到有样品颗粒析出(那说明有的样品没有吸附在硅胶上)。
若有,则应重新用溶剂溶解后再加入硅胶重新抽干。
2)硅胶颗粒通常要比作为固定相的大,以保证能尽快脱附降低上样厚度。