常用分离材料及用途(徐少华)

1、常见分离材料及用途常见分离材料及用途一、正、反相硅胶一、正、反相硅胶二、凝胶二、凝胶三、三、MCI一、正反相硅胶一、正反相硅胶l1.硅胶的组成及分类l2.硅胶的性质及原理l3正反相硅胶柱的区别l4.硅胶柱的使用过程1.硅胶的组成及分类硅胶的组成及分类l1.硅胶的组成硅胶的组成l硅胶(SilicaGel)的化学成分是二氧化硅。l在传统的硅胶合成方面，主要是以水玻璃作为原料经过反应胶凝老化洗涤浸泡干燥焙烧等步骤合成出成品。l用作分离介质的硅胶是人工合成的多孔二氧化硅，它的特点是其表面含有硅醇基，这是硅胶可以进行表面化学键合或改性的基础。2.硅胶的分类硅胶的分类l2.1颗粒大小l2.2正反相硅胶l2

2、.3制备方法l2.1 颗粒大小颗粒大小l作为分离材料的硅胶，其颗粒的形状大小、孔的结构、孔径及其分布、总孔容、比表面及机械强度等，均是重要的参数。目前，通用的分析型硅胶基质的直径为5-10m，且其化学键合相硅胶已有商品出售，而高效制备型所用的硅胶，其直径多在20-40m之间。l2.2正反相硅胶柱正反相硅胶柱l正相柱大多以硅胶为柱填料或是在硅胶表面键合-CN,-NH3等官能团的键合相硅胶柱。反相柱填料主要以硅胶为基质，在其表面键合非极性的十八烷基官能（ODS）称为C18柱。其它常用的反相柱还有C8,C4,C2和苯基柱等。l一般的C18柱pH值范围都在2-8，流动相的pH值小于2时，会导致键合相的

3、水解；当pH值大于7时硅胶易溶解；经常使用缓冲液固定相要降解。如果流动相pH较高或经常使用缓冲液时，建议选择pH范围大的柱子。l2.3硅胶的制备方法硅胶的制备方法l根据硅胶制备的不同技术原理，可将它们分为3类：(1)堆积硅珠法；(2)溶胶凝胶法(S0L-GEL)；(3)喷雾干燥法。二二.硅胶的性质及使用原理硅胶的性质及使用原理l1.硅胶的物理性质硅胶无毒、无味，对液相和气相介质有很强的吸附性能，硬度比玻璃稍软，除氢氟酸和强碱外，不溶于水及各种化学溶剂，物性非常稳定。l2.硅胶的化学性质硅胶的化学性质比较稳定，可以耐受酸性介质的侵蚀。无定型硅胶常温下在纯水中的平衡溶解度约为10(-4)，但是，当

4、pH值升至9以上时，溶解度增大，至pH10.7以上时硅胶即会溶解。为安全计，硅胶一般只用于pH18范围内。硅胶是一种酸性吸附剂，适用于酸性或中性成分的分离。其表面上的硅醇基具弱酸性，对碱性化合物吸附力强。硅胶作为吸附剂有较大的吸附容量，分离范围广，能用于极性和非极性化合物的分离，如有机酸，挥发油、黄酮、萜类、氨基酸，皂苷等。l3.硅胶的作用原理硅胶的作用原理l硅胶层析法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离，一般情况下极性较大的物质易被硅胶吸附，极性较弱的物质不易被硅胶吸附，整个层析过程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸过程。硅胶柱层析流动相极性小的用乙酸乙酯：石油醚系统；极性较大的用

5、甲醇：氯仿系统；极性大的用甲醇：水：正丁醇：醋酸系统；拖尾可以加入少量氨水或冰醋酸硅胶吸附剂是粉末状多孔固体，其起到吸附作用的基团是硅醇基上的羟基（吸附中心），这些羟基所处的形态不同，其吸附能力也不同。硅羟基的吸附性能排列为：活泼型（a）自由型（b）束缚型（c）游离型（d），各型结构见下图。正反相硅胶柱的区别正反相硅胶柱的区别l正相柱和反相柱缘于，柱上固定相与流动相之间极性的对比。若固定相极性大于流动相，为正相柱，反之，为反相柱。通常为反相柱应用较多。所有色谱均适用，包括纸色谱和薄层。l现在一般都用反相，正相在样品对水敏感等特殊情况下才使用。l 正相的固定性是极性的，流动相是非极性的，适于分离

6、强极性物质。l 反相的固定性是非极性的，流动相是极性的，适于分离弱极性物质。l正相色谱柱与反相色谱柱的区别本质上是填料(固定相)的不同，正相色谱柱填料极性强，通常为硅胶以及其他具有极性官能团胺基团和氰基团的键合相填料，洗脱顺序由弱到强;反相色谱柱填料极性弱，通常是以硅胶为基质，表面键合有极性相对弱官能团的键合相，洗脱顺序由强到弱。三三.硅胶柱的使用过程硅胶柱的使用过程l1.称量：称取硅胶，称30-70倍于上样量；如果极难分，也可以用100倍量的硅胶H。干硅胶的视密度在0.4左右，所以要称40g硅胶，用烧杯量100ml也可以。l2.搅成匀浆：加入干硅胶体积一倍的溶剂用玻璃棒充分搅拌。l3.过柱：

7、如果洗脱剂是石油醚/乙酸乙酯/丙酮体系，就用石油醚拌；如果洗脱剂是氯仿/醇体系，就用氯仿拌。l4.装柱。将柱底用棉花塞紧，不必用海沙，加入约1/3体积石油醚（氯仿），装上蓄液球，打开柱下活塞，将匀浆一次倾入蓄液球内。随着沉降，会有一些硅胶沾在蓄液球内，用石油醚（氯仿）将其冲入柱中。l5.压实。沉降完成后，加入更多的石油醚，用双联球或气泵加压，直至流速恒定。柱床约被压缩至9/10体积。无论走常压柱或加压柱，都应进行这一步，可使分离度提高很多，且可以避免过柱时由于柱床萎缩产生开裂。l6.柱子沉降时间：自然沉降一般一夜，如果时间紧张也可以沉降1-2小时即可。l7.上样：干法湿法都可以。上样后，加入一

8、些洗脱剂，再将一团脱脂棉塞至接近硅胶表面；或者在样品的上部加一些空白硅胶。然后就可以放心地加入大量洗脱剂，而不会冲坏硅胶表面。l个人经验：加空白硅胶效果不好。一：样品容易扩散到空白硅胶上面，导致分离效率降低；二：加洗脱剂的时候容易将空白硅胶冲散。l8.过柱和收集:柱层析实际上是在扩散和分离之间的权衡。太低的洗脱强度并不好，常用梯度洗脱。收集的例子：10mg上样量，1g硅胶H，0.5ml收一馏分；1-2g上样量，50g硅胶（200-300目），20-50ml收一馏分。二、凝胶二、凝胶l1.凝胶的种类及性质l2.凝胶柱的分离原理l3.凝胶柱的使用方法l交联葡聚糖凝胶G交联葡聚糖的Sephadex，

9、G-25的羧丙基衍生物，能溶于水及亲脂溶剂，用于分离不溶于水的物质。l琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶是依靠糖链之间的次级链如氢键来维持网状结构，网状结构的疏密依靠琼脂糖的浓度。一般情况下，它的结构是稳定的，可以在许多条件下使用（如水，pH4-9范围内的盐溶液）。1.凝胶的种类及性质凝胶的种类及性质l聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成凝胶，是以丙烯酰胺为单位，由甲叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工成形制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶。l聚苯乙烯凝胶具有大网孔结构，可用于分离分子量1600到40,000,000的生物大分子，适用于有机多聚物，分子量测定和脂溶性天然物的分级，凝胶机械强度好，洗脱剂

10、可用甲基亚砜。凝胶层析的分子筛原理凝胶层析的分子筛原理1 分子大小不同混合物上柱；分子大小不同混合物上柱；2 洗脱开始，小分子扩散进人凝胶颗粒内，大洗脱开始，小分子扩散进人凝胶颗粒内，大分子被排阻于颗粒之外；分子被排阻于颗粒之外；3 大小分子分开：大小分子分开： 4大分子行程较短，已洗脱出层析柱，小分子大分子行程较短，已洗脱出层析柱，小分子尚在进行中。尚在进行中。l吸附原理吸附原理l吸附：范德华力或产生氢键吸附：范德华力或产生氢键 l反相分配原理反相分配原理l分配：极性与非极性溶剂组成的混合剂（反相分配：极性与非极性溶剂组成的混合剂（反相溶剂）中起到反相分配的效果溶剂）中起到反相分配的效果l使

11、用反相溶剂洗脱，极性大的化合物保留弱，使用反相溶剂洗脱，极性大的化合物保留弱，先被洗脱下来，极性小的化合物保留强，后出先被洗脱下来，极性小的化合物保留强，后出柱。柱。l如果使用正相溶剂洗脱，这主要靠凝胶过滤作如果使用正相溶剂洗脱，这主要靠凝胶过滤作用来分离。用来分离。2.凝胶柱的使用方法凝胶柱的使用方法2.1预处理称取凝胶约5g，加入蒸馏水100ml，置室温下3h进行溶胀。2.2装柱凝胶层析柱的直径与柱长之比一般为1:15。柱的底部用装有细玻璃管的橡皮塞塞紧,用洗净的玻璃柱。然后将柱垂直安装好,先加入1/3柱体积蒸馏水，接着将溶胀好的凝胶边搅匀边连续装入，使它们在柱内自然沉降。同时大开下口慢速

12、流出蒸馏水。装柱后的凝胶必须均匀，不能有气泡或明显条纹。否则，必须到出重装装好后，用蒸馏水平衡23h即可加样品分离。2.3加样加样前，首先把柱内凝胶上面多余的蒸馏水放出，直到柱内液面与凝胶表面相齐（或留一极薄液层）为止。然后，由柱的上端加水解液2ml，注意不要让溶液把凝胶冲松浮起，加完样品后，打开下口缓慢放出液体至液面与凝胶面相齐，再用少量蒸馏水冲洗原来盛样品的容器23次，待全部进入层析柱后，即可进行洗脱。2.4洗脱与收集洗脱时，用蒸馏水作洗脱剂，并且要连续不断地进行，使凝胶柱上端保持一定的液层，防止凝胶柱表面的液体流干。2.5回收与再生凝胶柱使用一次后，必须反冲疏松一次，平衡后再使用。若使用

13、数次，就需要再生处理。用0.1mol/LNaOH-0.5mol/LNaCl溶液浸泡，然后用蒸馏水洗至中性备用。若实验完毕，将再生后的凝胶在布氏漏斗上用蒸馏水洗涤抽干，再用95%乙醇洗两次，在60烘箱中烘干，回收保存。3.MCIl分离原理l使用方法分离原理分离原理MCIGELCHP20p应该是吸附为主，其实同C18一样，只不过结构不同，但两者无法在同一个条件下进行比较。MCI是凝胶的一种，主要是反相和分子筛的原理。使用方法使用方法MCI的预处理将MCI加入到烧杯中，加入适量甲醇甲醇，搅拌，使其浸泡30min，将甲醇倒出，加入蒸馏水充分搅拌，浸泡30min，准备装柱。装柱搅拌使MCI混旋均匀，搅拌均匀后，缓缓将其倒入准备好的玻璃柱内，活塞打开，倒入速度稍微快一些，在倒入的过程中，要不断的在烧杯里轻轻搅动，以防止MCI沉降于底部，尽