層析柱是層析技術中的主體,一般用玻璃管或有機玻璃管,。
根據(jù)樣品混合物中各組分在固定相和流動相中分配系數(shù)不同,從而分離的一種層析法,。
選柱子:有玻璃柱和不銹鋼柱兩種,實驗室常用玻璃柱,。徑高比一般在1:5-10。
根據(jù)吸附劑用量(體積)確定柱子大小,,一般吸附劑應填充到柱子體積的1/4-1/5。
灌柱子方法
柱子可以分為:加壓,,常壓,,減壓,。
壓力可以增加淋洗劑的流動速度,,減少產(chǎn)品收集的時間,但是會減低柱子的塔板數(shù),。
其他條件相同的時候,,常壓柱是效率最高的,,但是時間也最長,比如天然化合物的分離,,一個柱子幾個月也是有的,。 減壓柱能夠減少硅膠的使用量,感覺能夠節(jié)省一半甚至更多,,但是由于大量的空氣通過硅膠會使溶劑揮發(fā)(有時在柱子外面有水汽凝結),,以及有些比較易分解的東西可能得不到,,而且還必須同時使用水泵抽氣(很大的噪音,,而且時間長)。 加壓柱是種比較好的方法,,與常壓柱類似,,只是外加壓力使淋洗劑走的快些。壓力的提供可以是壓縮空氣,,雙連球或小氣泵,。
特別在容易分解的樣品的分離中適用。
壓力不可過大,,不然溶劑走的太快就會減低分離效果,。加壓柱在普通的有機化合物的分離中是比較適用的。
柱子的尺寸為粗長的最好,。柱子越長,,相應的塔板數(shù)就越高。柱子越,,上樣后樣品的原點就越?。ǚ从吃谥由暇褪菢悠穼颖容^薄),這樣相對的減小了分離的難度,。 無水無氧柱適用于對氧,、水敏感,,易分解的產(chǎn)品??梢詽裰部梢愿芍?。
不過在樣品之前至少要用溶劑把柱子飽和一次,,因為溶劑和硅膠飽和時放出的熱量有可能使產(chǎn)品分解,,畢竟要分離的是敏感的物質,小心不為過,。因為分離的物質比較敏感,,所以接收瓶一定要用可密封的,,遵循schlenk操作,。
至于是加壓,、常壓、減壓,,隨需而定,。因為是schlenk操作,,所以點板是個問題,如果樣品是顯色的,,恭喜了,,不用點板,,直接看柱子上的色帶就行了。
如果樣品無色,,只好準備幾十個schlenk瓶,,一瓶一瓶的點,,不過幾次之后就知道樣品在哪,,也就可以省些了。
無水無氧柱中用的比較多的是用氧化鋁作固定相,。
因為硅膠中有大量的羥基裸露在外,,很容易是樣品分解,,特別是金屬有機化合物和含磷化合物。
而氧化鋁有堿性,、中性和酸性的,,選擇余地比較大,但比硅膠要貴些,。
聽說有個方法,,就是用石英做柱子,然后用HF254做固定相,,這樣在柱子外面用紫外燈一照就知道產(chǎn)品在哪里了,,沒有驗證過。
選擇吸附劑:200-300目硅膠,,稱30-70倍于上樣量,;如果極難分,也可以用100倍量的硅膠,。
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,。
推薦硅膠量是樣品量的30-40倍,,具體的選擇要具體分析。如果所需組分和雜質分的比較開(是指在所需組分Rf在0.2-0.4,,雜質相差0.1以上),,就可以少用硅膠。 用硅膠作固定相過柱子的原理是一個吸附與解吸的平衡,。
所以如果樣品與硅膠的吸附比較強的話,,就不容易流出。這樣就會發(fā)生,,后面的點先出,,而前面的點后出。
這時可以采用氧化鋁作固定相,。
常用吸附劑的種類:氧化鋁,、硅膠、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。 (1)氧化鋁:市售層析用氧化鋁有堿性,、中性和酸性三類,,粒度規(guī)格大多為100-150目。
堿性氧化鋁(pH9—10):適用于堿性物質(如胺,、生物堿)和對酸敏感的樣品(如縮醛,、糖苷等),也適用于烴類,、甾體化合物等中性物質的分離,。
但這種吸附劑能引起被吸附的醛、酮的縮合,。酯和內酯的水解,、醇羥基的脫水、乙酰糖的去乙?;?、維生素A和K等的破壞等不良副反應。所以,,這些化合物不宜用堿性氧化鋁分離,。
酸性氧化鋁(pH3.5—4.5):適用于酸性物質如有機酸、氨基酸等以及色素和醛類化合物的分離,。
中性氧化鋁(pH7—7.5):適用于醛,、酮、醌,、苷和硝基化合物以及在堿性介質中不穩(wěn)定的物質如酯,、內酯等的分離,也可以用來分離弱的有機酸和堿等,。
(2)硅膠:硅膠是硅酸的部分脫水后的產(chǎn)物,,其成分是SiO2·xH2O,又叫縮水硅酸,。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,、強心甙,、蒽醌類、酸性,、酚性化合物,、磷脂類、脂肪酸,、氨基酸,,及一系列合成產(chǎn)品如有機金屬化合物等。
(3)聚酰胺:色譜用聚酰胺主要有錦綸6(聚己內酰胺)和錦綸66(聚己二酰己二胺)兩種,,分子量一般在16000-20000,,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、乙醚,、苯等,;對堿穩(wěn)定,對強酸可水解,。
聚酰胺色譜的原理:兼具吸附色譜和分配色譜的功能,。
分
離對象: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,。
形成氫鍵的基團(如酚經(jīng)基、按基,、酪基,、硝基等)越多,吸附力越強。
如丁二酸>丁酸 形成氫鍵的位置與吸附力有很大關系,。對位,、間位酚羥基使吸附力增大,鄰位使吸附力減小,。
芳香核,、共軛雙鍵多者吸附力大,少者吸附力小,。若形成分子內氫鍵,,則使化合物的吸附力減小。
(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。
柱層析的裝柱非常重要,,裝柱的效果會直接影響層析分離效果,。
有濕法裝柱和干法裝柱等兩種方法。濕法裝柱很簡單,,使用也最普遍,, 就是先用比固定相多一倍的洗脫劑將固定相活成勻漿,柱子底部先用脫脂棉塞緊,, 然后倒入洗脫劑將脫脂棉中氣泡趕出,。
用漏斗將活好的固定相倒入柱子中, 打開底部活塞,, 將柱子中高出固定相的溶劑放出,。
期間不斷用橡皮棒敲打, 將固定相敲實,, 做到密實均勻無氣泡即可,。
很多時候用加壓的方法可以很高效地裝好柱子,而且在柱子中沒有氣泡產(chǎn)生,。
干法裝柱與濕法裝柱剛好相反的是,,它是將干燥的吸附劑從柱子上端直接加入到一個空的柱子中, 然后用油泵抽柱子底部,, 相當于減壓過柱,, 直到柱子變得很結實, 再用淋洗劑“走柱子” ,。干法裝柱的一個缺點就是在裝入洗脫劑后,, 由于溶劑和固定相之間的吸附放熱,, 所以柱子容易變花,影響分離效果,。(2)一定要用較多的溶劑“走柱子”,直到柱子的下端不再發(fā)燙,, 恢復到室溫后再撤去壓力。無論使用哪種方法裝柱,,最后都要求所裝的柱子結實,、勻稱、無氣泡,。上樣也有濕法和干法之分:濕法一般用淋洗劑溶解樣品,, 也可以用二氯甲烷、 乙酸乙酯等,, 但溶劑越少越好,。
再用膠頭滴管轉移得到的溶液,沿著層析柱內壁緩慢地均勻加入,。
在不用海沙的情況下,, 盡量不要破壞硅膠面。加樣后,, 打開柱底活塞,, 讓固定相充分地吸附所加樣品。然后再加入一些洗脫劑,,再充分地吸附后將一團脫脂棉塞至接近硅膠表面,。然后就可以放心地加入大量洗脫劑, 而不會沖壞硅膠表面,。很多樣品在上柱前是粘乎乎的,, 一般沒關系。
有的時候上樣后在硅膠上又會析出,,這一般都是比較大量的樣品才會出現(xiàn),, 是因為硅膠對樣品的吸附飽和, 而樣品本身又是比較好的固體才會析出,, 這就需要先重結晶樣品,, 得到大部分的產(chǎn)品后剩余的產(chǎn)品再柱分。
如果不能重結晶也沒關系,,直接過柱就行,, 樣品會隨著淋洗劑流動而慢慢溶解, 最后隨著洗脫劑流出,。
有些樣品溶解性差,,能溶解的溶劑又不能上柱(比如 DMF,,DMSO等, 會隨著溶劑一起走,, 顯色是一個很長的脫尾) ,, 這時就必須用干法上柱了。
干法過柱是把待分離的樣品用少量溶劑溶解后,,在加入少量硅膠,, 拌勻后再旋去溶劑。
一般樣品和硅膠按 1:1 的量混合,, 硅膠使用的量也可以少一些,, 但是要保證在旋干后, 不能看到明顯的固體顆粒,,讓樣品都吸附在硅膠的表面上,。然后小心地加入到裝好的柱子中, 加入洗脫劑洗脫,。
柱層析按過柱時的壓力可以分為:加壓,, 常壓, 減壓,。
壓力可以增加淋洗劑的流動速度,, 減少產(chǎn)品收集的時間, 但是會減低柱子的塔板數(shù),。
所以其他條件相同的時候,,常壓柱是效率最高的, 但是時間也最長,, 例如一些天然化合物的分離,,有時一個柱子過幾個月也有可能。
減壓柱能夠減少硅膠的使用量,,但是由于大量的空氣通過硅膠會使溶劑揮發(fā),, 有時會在柱子外面有水汽凝結, 另外有些比較易分解的東西可能得不到,, 而且還必須同時使用水泵抽氣,, 噪音大, 時間長,, 所以減壓過柱用得比較少,。
加壓過柱是一種比較好的方法, 與常壓柱類似,, 但用外加壓力可以使淋洗劑走的快些,。
壓力的提供可以是壓縮空氣,雙連球或者小氣泵 (用魚缸供氣的加壓泵就行),。特別是在容易分解的樣品的分離中很適用,。
一般壓力不可過大,,不然溶劑走的太快就會減低分離效果。
因為加壓過柱效率高,, 分離效果較好,, 所以加壓過柱在普通的有機化合物的分離中是非常適用的。
一些低沸點溶劑裝柱時往往會在柱子中產(chǎn)生氣泡,, 使柱子變花,, 利用加壓過柱法在裝柱時就可以有效地解決這個問題, 而且可以使柱子很快裝實,。隨著科技的發(fā)展,, 色譜法的技術也日新月異, 但柱層析實驗技術還是比較簡單和實用的,, 每個科研工作者在使用柱層析時, 可以根據(jù)自己的實際情況來不斷地摸索,,不斷地總結和提高柱層析的實驗技術,。