TLC中展开剂的选择

浅谈浅谈 TLCTLC 中展开剂的选择中展开剂的选择 摘要 展开剂是平面色谱法中作流动相的液体 展开剂的主要任务是溶解被分离物质在吸附薄层转移分离物质 使各组分 的 Rf 值在 0 2 0 8 之间 并对被分离物质要有适当的选择性 文章综述了薄层色谱的展开剂根据样品本身的性质以及吸附 剂的类型而选择的各种理论以及对相关分析介绍的描述 以便快速 简便地选择展开剂 关键词 薄层色谱 展开剂 TLC 样品极性中图分类号 TQ646 文献标识码 A 文章编号 1009 2374 2009 07 0044 02 由于薄层色谱具有设备简单 操作简易 展开速度快 分离能力强 斑点集中 灵敏度高 样品用量少等特点而被广 泛地应用到化学合成 天然药物的定性鉴别和纯度检验中 其在化学分析中的重要性突显 其主要表现在分离效果上 而 分离效果则主要有样品 吸附剂及展开剂等三个因素决定的 三者中样品的性质 如溶解度 酸碱性及极性 是固定的 吸附剂的活性和非活性 在吸附薄层色谱中通常以硅胶为主 故种类也是有限的 而展开剂种类则千变万化 并且受制约 的因素比较多 主要的还是样品的性质和吸附剂 因此可以这样说能找到与样品及吸附剂相匹配的展开剂就能对样品的分 离起决定性作用 以下就对展开剂的选择作一探讨 一 作为展开剂用的溶剂应满足的条件 1 合适的纯度 至少要 用 AR 试剂 展开剂如有杂质 则会直接影响分离效果 如三氯甲烷 乙酸乙酯和乙醚中含有少量的醇和水会使其极性增 大 芳香烃中含有杂环化合物和酚类物质 卤化烃中含有游离酸也会使极性增大 三氯甲烷中的光气 乙醚中的过氧化物 有可能氧化或破坏被分离组分等 2 适当的稳定性 一般不用三氯甲烷 因其中的乙醇量不够则易生成光气 3 低黏度 能使其迅速展开 4 沸点和挥发性集中 展开后能快速地在薄层上挥发样品 不影响显色和定量 挥发性过弱 饱和时间 过长 不利于展开 过强则在展开过程中易冲盖而导致系统不饱和致使实验失败 5 要尽可能的低毒性 要充分考虑实验 者自身的身体健康 6 不与待测组分和吸附剂发生化学反应 二 根据样品的极性来选择展开剂 采用 相似相溶 原则来选择展开剂 也就是说极性强的组分需用极性强的展开剂 极性弱组分需用极性弱的展开剂 在 TLC 实验中 更多 地采用试验方法 在薄层板上进行实验 在吸附薄层上先用单一的弱极性溶剂展开 若所选展开剂混合物的点都移到溶剂 的前沿 则说明溶剂的极性过强 如果所选的展开剂几乎不能使混合物中的组分移动 则说明溶剂极性过弱 然后再按溶 剂的洗脱顺序依次更换极性较大的溶剂进行试验 若用单一溶剂不能分离时 可用两种以上的多元展开剂 并不断地改变 多元展开剂的组成和比例 使待测组分的 Rf 值在 0 2 0 8 之间 定量测定应在 0 3 0 5 之间 最终能使各组分之间有效地 分离 但混合展开剂配制的比例要精确 特别是比例小的 如 1 10ml 的应用吸管移取 现用现配 1 底剂为展开剂比 例较大的溶剂其极性应相对较弱 具有溶解物质和基本分离作用 由于物质的化学结构不同 则极性有所不同 为了更好 地分析物质的化学结构与底剂之间的关系 表 1 是有关文献中定性地给出典型化学结构和底剂之间的强度因子 0 值 表中 可见不同的化合物都有相应的 0 值 参照表 1 分析物质的化学结构 根据物质的化学结构在表 1 中确定相对应的 0 值 然后用 0 值在表 2 中确定接近 0 值的溶剂作为底剂 取 0 值尽可能低些的无氢键的的溶剂为底剂 使用表 1 和表 2 时应注意以下几点 1 烃基和卤素取代芳香族化合物 0 值的改变不超过原来的 0 05 2 典型的脂肪族化合物 R C6H13 化合物中 R 2 20 碳的化合物 0 值不超过典型化合物 0 值的 0 05 3 物质的母核相同 分子中极性基团 较多 则分子的极性越大 一般情况下 与溶剂易形成氢键的官能团数目增加分子极性增大 但在分子内形成氢键的 则 分子极性减弱 相似的分子结构中 芳香 共轭双键多的极性增强 2 展开剂中比例较小的溶剂极性应大 对被分离的组 分有较强的洗脱能力 帮助化合物在薄层上移动 可增大 Rf 值 可称之为极性调节剂 在吸附薄层中 调节剂在吸附和解 吸附过程中起了主要作用 选择哪一种溶剂调节剂直接影响物质的分离效果 加入极性太强的调节剂 则调节剂物质优先 占领吸附点 加入极性太弱的调节剂则物质较溶剂优先占领吸附点 这两种情况都不利于物质的分离 只有加入的溶剂与 分离物质有相同或相似的官能团时 分离效果会较好 这样一方面有利于物质和调节剂竞争吸附点 另一方面物质与 调节剂相似性结构增强 物质在展开剂溶解度也相应增大 加入调节剂应注意以下四个方面的内容 且这四个方面是 相互联系的 1 加入的调节剂与被分离物质应有相同或相似的官能团 2 被分离物质具有两种或者两种以上的官能 团时 加入一种调节剂 调节剂的官能团与被分离物质中一种官能团相同或相似 当加入第二种调节剂时 调节剂官能团 与被分离组分的各种官能团相同或相似均可 3 被分离物质具有多种官能团 如天然药物 一般情况下选择极性最强的 官能团即加入调节剂的官能团与物质极性最强的官能团相同或相似 4 被分离物质具有强极性的官能团时 任选一种官 能团即可 3 展开剂中加入少量酸或碱 一般的酸有乙酸 乙二酸 磷酸 甲酸等 碱包括三乙胺 二乙胺 吡啶 氨试 液等 这类溶剂可抑制某些酸碱性物质或其盐类解离而产生斑点拖尾 故称之为拖尾抑制剂 表 2 溶剂在硅胶吸附剂上的 强度因子 0 值 4 加入丙酮等中等极性溶剂可使不相混溶的溶剂混溶 并降低展开剂的黏度 加速展开 盐酸普鲁卡因检查杂质 对 氨基苯甲酸 时给出了苯 冰醋酸 丙酮 甲醇 14 1 1 4 的展开剂 根据上述理论分析 盐酸普鲁卡因的基本结构酸为 从表 1 中找到 的结构 确定 0 值在 0 25 左右的溶剂为底剂 即苯为底剂 由于其具 的结构 因此加入了相 同官能团的冰醋酸为调节剂 三 在选择展开剂时应考虑吸附剂的酸碱性 1 对普通酸性的组分 特别是离解度较大 的弱酸性组分 在展开剂中加入一定比例的酸 可防止拖尾现象 对于多元展开剂 例如 苯 丙酮 则可加入二乙胺来调 整展开剂的 pH 值 使分离集中 2 在分离碱性物质 如生物碱 多数情况下是以氧化铝为吸附剂 则要选用中性溶剂为 展开剂 若采用硅胶为吸附剂 则选用碱性展开剂为宜 例如 盐酸小檗碱的展开剂为 乙酸乙酯 三氯甲烷 甲醇 二乙胺 8 2 2 1 茶碱的展开剂为 正丁醇 丙酮 三氯甲烷 浓氨溶液 4 3 3 1 总之 展开剂的选择是一门复杂而且 严谨的学问 只有在具有一定的展开剂调配理论的基础上 再加上丰富的实践经验 才能选择较合适的展开剂和优化展开 剂组分的比例 参考文献 1 李伯骥 化学化工实验师手册 M 大连理工大学出版社 1996 2 盛龙生 等 药物分析 M 北京 化学工 业出版社 2003 3 国家药典委员会 中华人民共和国药典 M 北京 化学工业出版社 2005 TLC 中展开剂的选择中展开剂的选择 薄层色谱中展开剂的选择 一 有机合成中展开剂的选择做有机合成时走板子是常有的事 展开剂的选择就至关重要了 选择适当的展开剂是首要任务 一般常用溶剂按照极性从小到大的顺序排列大概为 石油迷 己烷 苯 THF 乙酸乙 酯 丙酮 乙醇 甲醇 使用单一溶剂 往往不能达到很好的分离效果 往往使用混合溶剂通常使用一个高极性和低级性溶 剂组成的混合溶剂 高极性的溶剂还有增加区分度的作用 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 展开剂的选择条件 对的所需成分有良好的溶解性 可使成分间分开 待测组分的 Rf 在 0 2 0 8 之间 定量测定在 0 3 0 5 之间 不与待测组分或吸附剂发生化学反应 沸点适中 黏度较小 展开后组分斑点圆且集中 混合溶剂最好用新鲜配 制 一般来说 弱极性溶剂体系的基本两相由正己烷和水组成 再根据需要加入甲醇 乙醇 乙酸乙酯来调节溶剂系统的 极性 以达到好的分离效果 适合于生物碱 黄酮 萜类等的分离 中等极性的溶剂体系由氯仿和水基本两相组成 由甲 醇 乙醇 乙酸乙酯等来调节 适合于蒽醌 香豆素 以及一些极性较大的木脂素和萜类的分离 强极性溶剂 由正丁醇 和水组成 也靠甲醇 乙醇 乙酸乙酯等来调节 适合于极性很大的生物碱类化合物的分离 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 我们在实验中 为了实现一个配体与其他杂质有效分离 曾经尝试了很多种 的溶剂组合 最后才找到石油醚 EtOAc HCOOH 5 5 3 5 0 1 混合溶剂 一般把两种溶剂混合时 采用高极性 低 极性的体积比为 1 3 的混合溶剂 如果有分开的迹象 再调整比例 或者加入第三种溶剂 达到最佳效果 如果没有分开的 迹象 斑点较 拖 最好是换溶剂 对于在硅胶中这种酸性物质上易分解的物质 在展开剂里往往加一点点三乙胺 氨水 吡啶等碱性物质来中和硅胶的酸性 选择所添加的碱性物质 还必须考虑容易从产品中除去 氨水无疑是较好的选择 分离效果的好坏和所用硅胶和溶剂的质量很有关系 不同厂家生产的硅胶可能含水量以及颗粒的粗细程度 酸性强弱不同 从而导致产品在某个厂家的硅胶中分离效果很好 但在另一个厂家的就不行 溶剂的含水量和杂质含量对分离效果都有明 显的影响 温度 湿度对分离效果影响也很明显 在实验中我们发现有时同一展开条件 上下午的 Rf 截然不同 展开 剂的选择主要根据样品的极性 溶解度和吸附剂的活性等因素来考虑 在进行薄层层析时 首先应该知道未知化学成分的 类型 其极性的大致归属 从提取液或从色谱柱的流动相极性可知 另外某样品里含多种化学成分先按极性不同大致分 然后细分 对于分离未知的化学物质 展开剂的选择也是一个摸索的过程 不应该仅仅从展开剂考虑 多因素综合衡量 溶剂 层析过程中溶剂的选择 对组分分离关系极大 在柱层析时所用的溶剂 单一剂或混合溶剂 习惯上称洗脱剂 用 于薄层或纸层析时常称展开剂 洗脱剂的选择 须根据被分离物质与所选用的吸附剂性质这两者结合起来加以考虑在用极 性吸附剂进行层析时 当被分离物质为弱极性物质 一般选用弱极性溶剂为洗脱剂 被分离物质为强极性成分 则须选用 极性溶剂为洗脱剂 如果对某一极性物质用吸附性较弱的吸附剂 如以硅藻土或滑石粉代替硅胶 则洗脱剂的极性亦须相 应降低 在柱层操作时 被分离样品在加样时可采用于法 亦可选一适宜的溶剂将样品溶解后加入 溶解样品的溶剂应选 择极性较小的 以便被分离的成分可以被吸附 然后渐增大溶剂的极性 这种极性的增大是一个十分缓慢的过程 称为 梯 度洗脱 使吸附在层析柱上的各个成分逐个被洗脱 如果极性增大过诀 梯度太大 就不能获得满意的分离 溶剂的洗 脱能力 有时可以用溶剂的介电常数 来表示 介电常数高 洗脱能力就大 以上的洗脱顺序仅适用于极性吸附剂 如 硅胶 氧化铝 对非极性吸附剂 如活性炭 则正好与上述顺序相反 在水或亲水住溶剂中所形成的吸附作用 较在脂溶 性溶剂中为强 被分离物质的性质被分离的物质与吸附剂 洗脱剂共同构成吸附层析中的三个要素 彼此紧密相连 在指 定的吸附剂与洗脱剂的条件下 各个成分的分离情况 直接与被分离物质的结构与性质有关 对极性吸附剂而言 成分的 极性大 吸附住强 当然 中草药成分的整体分子观是重要的 例如极性基团的数目愈多 被吸附的住能就会更大些 在 同系物中碳原子数目少些 被吸附也会强些 总之 只要两个成分在结构上存在差别 就有可能分离 关键在于条件的选 择 要根据被分离物质的性质 吸附剂的吸附强度 与溶剂的性质这三者的相互关系来考虑 首先要考虑被分离物质的极 性 如被分离物质极性很小为不含氧的萜烯 或虽含氧但非极性基团 则需选用吸附性较强的吸附剂 并用弱极性溶剂如 石油醚或苯进行洗脱 但多数中药成分的极性较大 则需要选择吸附性能较弱的吸附剂 一般 级 采用的洗脱剂极 性应由小到大按某一梯度递增 或可应用薄层层析以判断被分离物在某种溶剂系统中的分离情况 此外 能否获得满意的 分离 还与选择的溶剂梯度有很大关系 现以实例说明吸附层析中吸附剂 洗脱剂与样品极性之间的关系 如有多组分的 混合物 象植物油脂系由烷烃 烯烃 舀醇酯类 甘油三酸醋和脂肪酸等组份 如对于 C 27 甾体皂甙元类成分 能因其 分字中羟基数目的多少而获得分离 将混合皂甙元溶于含有 5 氯仿的苯中 加于氧化铝的吸附柱上 采用以下的溶剂进 行梯度洗脱 如改用吸附性较弱的硅酸镁以替代氧化铝 由于硅酸镁的吸附性较弱 洗脱剂的极牲需相应降低 亦即采用 苯或含 5 氯仿的苯 即可将一元羟基皂甙元从吸附剂上洗脱下来 这一例子说明 同样的中草药成分在不同的吸附剂中 层析时 需用不同的溶剂才能达到相同的分离效果 从而说明吸附剂 溶剂和欲分离成分三者的相互关系 二 簿 层层析 薄层层析是一种简便 快速 微量的层析方法 一般将柱层析用的吸附剂撒布到平面如玻璃片上 形成一薄层进 行层析时一即称薄层层析 其原理与柱层析基本相似 1 薄层层析的特点 薄层层析在应用与操作方面的特点与柱层析的比较 2 吸附剂的选择 薄层层析用的吸附