柱层析相关知识

柱层析技术柱层析技术也称柱色谱技术。

一根柱子里先填充不溶性基质形成固定相，将蛋白质混合样品加到柱子上后用特别的溶剂洗脱，溶剂组成流动相。

在样品从柱子上洗脱下来的过程中，根据蛋白质混合物中各组分在固定向和流动相中的分配系数不同经过多次反复分配，将不同蛋白组分逐一分离。

目录展开简介根据填充基质和样品分配交换原理不同，离子交换层析，凝胶过滤层析和亲和层析是三种分离蛋白质的经典层析技术。

柱层析分离净化的实验技巧和方法柱层析操作方法的选择目前 ,柱色谱分离的操作方式 ,主要包括常压分离、减压分离和加压分离 3种模式。

常压分离是最简单的分离模式方便、简单 ,但是洗脱时间长。

减压分离尽管能节省填料的使用量 ,但是由于大量的空气通过填料会使溶剂挥发 ,并且有时在柱子外面会有水汽凝结 ,以及有些易分解的化合物也难以得到 ,而且还必须同时使用水泵或真空泵抽气。

加压分离可以加快淋洗剂的流动速度 ,缩短样品的洗脱时间 ,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液更快洗脱。

压力的提供可以是压缩空气 ,双连球或者小气泵等。

柱子规格的选择市场上有各种规格的柱层析分离柱。

柱子长了 ,相应的塔板数就高 ,分离就好。

目前市场上的柱子 ,其径高比一般在1: 5～10范围 ,在实际使用时 ,填料量一般是样品量的 30～40倍 ,具体的选择要根据样品的性质和含量进行具体分析。

如果所需组分和杂质的分离度较大 ,就可以减少填料量 ,使用内径相对较小的柱子 (如2cm×20cm的柱子 ) ;如果 Rf相差不到0.1,就要加大柱子 ,增加填料量 ,比如用 3cm内径的柱子。

装柱柱层析色谱柱的填装主要有湿法和干法两种 ,湿法省事 ,一般用淋洗剂溶解样品 ,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等 ,但溶剂越少越好 ,不然溶剂就成了淋洗剂了。

柱子底端的活塞一定不要涂润滑剂 ,否则会被淋洗剂带到淋洗液中 ,可以采用聚四氟乙烯材料的阀门。

干法和湿法装柱没什么实质性差别,只要能把柱子装实就行。

装完的柱子应该有适度的紧密(太密了淋洗剂流速太慢 ) ,并且一定要均匀 ,不然样品就会从一侧斜着流动。

同时柱中不能有大气泡 ,大多数情况下有些小气泡没太大的影响 ,因为只要加压气泡就可消失。

但是柱子更忌讳的是开裂 ,开裂会影响分离效果 ,甚至报废。

溶剂的选择选择一个合适的溶剂系统是柱层析分离的关键。

在选用柱层析洗脱剂时首先要考虑三个方面的因素:溶解性 ( Solubil2ity)、亲合性 (Affinity)和分离度 (Res oluti on)。

溶剂应选择价廉、安全、环保的 ,可以考虑石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚、甲醇和正己烷等等。

但正己烷价格较高 ,乙醚很易挥发,二氯甲烷和甲醇与硅胶的吸附是一个放热过程 ,易使柱子产生气泡。

其他的溶剂用的相对较少 ,要依不同需要选择。

另外值得一提的是 ,由于我们进行的是痕量分析 ,淋洗剂的纯度必须关注 ,一般使用农药残留级或 HPLC级的 ,如果是分析纯的必须进行精制。

同时溶剂在过柱后最好回收使用 ,一方面环保 ,另一方面也能节省部分经费。

上样用少量的溶剂溶解样品加样 ,加完后将底端的活塞打开 ,待溶剂层下降至石英砂面时 ,再加少量的低极性溶剂 ,然后再打开活塞 ,如此两三次 ,一般石英砂就基本是白色的了。

加入淋洗剂 ,一开始不要加压 ,等溶解样品的溶剂和样品层有一段距离 (2～4 cm) ,再加压 ,这样避免了溶剂 (如二氯甲烷等 )夹带样品快速下行。

很多样品在上柱前粘性较大 ,上样后在柱上又会析出 ,这一般都是比较大量的样品才会出现 ,是因为填料对样品的吸附饱和所致。

有些样品溶解性差,能溶解的溶剂 (比如 DMF,DMSO等)又不能上柱 ,这样就必须用干法上柱了。

淋洗液的收集和浓缩用硅胶作固定相过柱子的原理是一个吸附与解吸的平衡。

如果样品与硅胶的吸附比较强的话 ,就不容易流出 ,这时可以采用氧化铝作固定相。

柱层析后的淋洗液 ,由于使用了较多的溶剂 ,必须进行浓缩 ,如果待测物具有一定的挥发性 ,最好使用常压挥发溶剂 ,否则易导致检测结果偏低。

硅胶层析目录展开性状：该产品为白色均匀颗粒，主要成分为二氧化硅，由优质硅胶为原料加工制成。

其主要特点是能通过对混合物质中的不同成分吸附保留时间的差异，达到分离提纯的目的。

依其纯度又分为工业级粗孔柱层析硅胶、试剂级柱层析硅胶。

用途：主要用于石油产品的精制，脱除芳烃物质或用于中草药有效成分的分离提纯，高纯度物质的制备等。

规格：国际惯例：63-212μm（70-230目）；38-63μm（230-400目）国内常规：150-250μm （60-100目）；75-150μm （100-200目）；45-75μm （200-300目）（也可按用户需求加工成其他规格）硅胶表面结构概述在色谱和工业水处理领域中，无定形硅胶已得到了广泛的应用，它具有多孔的无定形结构，不产生任何x 射线衍射[1,4]。

硅胶的表面存在着硅醇基团(si-oh)和暴露的硅氧烷键(si-o-si)。

硅醇基团是强吸附的极性基团，而硅氧烷键是疏水基团。

硅氧烷键上的δ键被dπ-pπ作用而加强，氧原子上的孤对电子参与π作用，不能参与给体与受体间的相互作用，不能形成氢键。

scott和kucera证实硅氧烷基团几乎不吸附极性溶剂分子。

然而，由于硅氧烷键的疏水作用性，可以吸附某些非极性溶剂分子。

对硅胶改性而言，硅醇基比硅氧烷基重要得多。

硅醇基团可以孤立、成对(双生)和缔合(连位)等不同的方式存在于硅胶表面。

最近研究表明，不仅两个或两个以上的缔合硅醇基团可以形成键合对，甚至成对硅醇基团也可以形成键合对。

硅胶表面的结构可以通过许多方法进行测定。

一般情况下，随着比表面积的增加，硅胶表面上硅醇基团的浓度略有降低。

通常硅醇含量的测定方法有同位素交换法、滴定法、光谱法和烷基铝法等。

nawrock[1]报道了用同位素交换法测定硅胶表面的硅醇基浓度是8.0±1.0μmol/m2，而且这个数值常常被视为硅胶的物理化学常数。

硅醇基团具有明显的酸性，测定的pka值是7.1。

通过对硅胶表面的结构分析，可知硅胶表面硅醇基的类型、浓度和表面分布都会影响所制备键合相的性能，而硅胶的预处理则可以改变表面硅醇类型的分布，提高表面的缔合硅醇的含量，改善硅胶表面键合相的性能。

硅胶柱层析技术硅胶柱层析原理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柱层析惯用方法1.称量。

200-300目硅胶，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。

2.搅成匀浆。

加入干硅胶体积一倍的溶剂用玻璃棒充分搅拌。

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。

如果不能搅成匀浆，说明溶剂中含水量太大，尤其是乙酸乙酯/丙酮，如果不与水配伍走分配色谱的话，必须预先用无水硫酸钠久置干燥。

氯仿用无水氯化钙干燥，以除去1%的醇。

如果样品对酸敏感，不能用氯仿体系过柱。

3.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。

4.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。

5.上样。

干法湿法都可以。

海沙是没必要的。

上样后，加入一些洗脱剂，再将一团脱脂棉塞至接近硅胶表面。

然后就可以放心地加入大量洗脱剂，而不会冲坏硅胶表面。

6.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，推荐用梯度洗脱。

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。

7.检测。

要更多地使用专用喷显剂，如果仅用紫外灯，会损失较多产品，紫外的灵敏度一般比喷显剂底1-2个数量级。

8.送谱。

收集的产品旋干，在送谱前通常需要重结晶。

如果样品太少或为液体，可过一小凝胶柱，作为送谱前的最后纯化手段。

可除去氢谱1.5ppm 左右所谓的“硅胶”峰。

注意事项1.先根据TLC方法筛选好洗脱剂，使两相邻物质Rf值之差最大化2.将柱子必须装平整、均匀3.考虑有限柱填料的吸附量4.可考虑用剃度法分开并洗脱柱层析分离的实验方法和技巧1B= vr Gq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。

一：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。

二：关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）。

En8-Hc#NC 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。