薄层色谱

色谱分离法(Chromatorgraphy)

色谱分离法是目前有机分析中使用最多,最有效的分离方法,•许多化学物理性质相似的异构体,同系物以及多组分混合物的样品往往难以用简单的蒸馏、精馏、萃取、重结晶、升华等简单手段分开，而用色谱方法却能得到快速、准确的分离及测定。

什么是色谱方法(Chtomatography)?

最初，1903年俄国植物学家M.C.Цвег(茨维特)把干燥的叶子用石油醚萃取后,将小量的萃取液倾入充填有沉降碳酸钙的玻璃柱子的顶端,然后用石油醚淋洗,•结果叶中的色素在碳酸钙柱上互相分离,形成不同颜色的色带,分列在柱上;•随着淋洗液的流动,色带的分离越加明显。他把这种方法叫做“色谱法”，色谱的英文名称是chromatograph,它是由希腊文chromos(色彩)和grapho(记录)两字并合而成,字面上意义是颜色的记录。可以说茨维特在色谱方面做了开创性的工作，但以后的二十几年并未引起很多人的注意，直到1931年有人用充填氧化铝粉末的柱管将性质非常相似的α-胡萝卜素和β-胡萝卜素分离成功(在此之前,人们一直以为胡萝卜素是一种纯物质),并且得到的纯物质可做Ｃ、Ｈ元素定量分析用，这才引起了许多有机化学工作者的注意，认识到色谱法在分离混合物方面有广阔的前景，并且研究出许多新技术，例如分配色谱法、纸上色谱法、薄层色谱法、离子交换色谱法等。

现在，人们所说的“色谱”一词的含义已经远不是Цвег所发现的那种色带,而是根据混合物中各组分在互不相溶的两相(固定相、流动相)中的吸附能力、•分配系数或其它亲合能力的差异而设计的分离分析方法,它集分离与分析于一体,快速、简便、微量，成为分离分析复杂混合物的理想方法之一。现在，色谱法所涉及到的领域不仅限于分析化学，而且涉及到许多其它领域如石油化工、精细化工、近代电子技术、生命科学、食品科学、临床分析、考古学、甚至兴奋剂检测等。

虽然目前在各种色谱法中茨维特所发现的那种色带已经没有普遍性，但由于这种名称在中外已沿用很久，众所周知，不宜更改。因此国家标准中仍定名为色谱法。

色谱分离法的种类很多，根据流动相和固定相的特点，可以分为：

柱色谱（ＣＣcolumu chro.）

薄层色谱（ＴＬＣ thin layer chro.）

纸色谱（ＰＣ paper chro.）

气相色谱（ＧＣ gas chro.）

高效液相色谱（ＨＰＬＣ high performance liquid chro.）

凝胶渗透色谱（ＧＰＣ gel permeation chro.）

离子交换色谱（ＩＥＣ iron exchang chro.）

…………

这里我们主要介绍ＴＬＣ、ＧＣ、ＨＰＬＣ。

第一章薄层色谱法（ＴＬＣ）

一、简介

ＴＬＣ──在铺成薄层的固体上进行色谱的方法。

（简述ＴＬＣ的操作及仪器）

优点：①操作容易，设备简单，易于掌握。

②分离迅速（ＰＣ需几个小时到几十个小时，ＴＬＣ只需十几分

钟到几十分钟）。

③灵敏度高（可检测10-5μg物质）。

④固定相（与ＰＣ相比）、流动相（与ＧＣ相比）、显色剂(与PC 相比）均可灵活选用。

⑤样品用量可小（几微克～几十微克）可大（几毫克～几百毫克），可用于备色谱。

⑥特别适用于热不稳定及难挥发样品。

⑦技术多样化（如双向展开、多次展开等），可分离复杂样品。

⑧不存在样品堵塞柱子而使柱效下降或柱子报废的问题。

缺点：①不适合挥发性样品、

②自动化程度低于ＧＣ、ＨＰＬＣ。

③分离效果不及ＧＣ、ＨＰＬＣ，不能分离过于复杂的样品。

二、基本原理

1.TLC分类

按照分离过程中样品与固定相、流动相之间相互作用的性质，有三种TLC：

①吸附色谱：利用样品中各组分对吸附剂（固定相）的吸附能力不同，将其分离。

Ｒf值大──溶质对吸附剂的吸附能力小。

Ｒf值小──溶质对吸附剂的吸附能力大。

②分配色谱：利用样品中各组分对固定液与流动相的分配系数不同，将其分离，原则上与

液－液连续萃取相似。

Ｒf值大──溶质易溶于流动相，不易溶于固定相。

Ｒf值小──溶质易溶于固定相，不易溶于流动相。

③离子交换色谱：样品中某组分与离子交换剂进行离子交换作用。

这里主要介绍吸附色谱。

2. 吸附色谱原理

吸附色谱的原理是基于样品溶液与固定相表面发生了吸附作用。吸附有物理吸附和化学吸附之分，物理吸附的特点是无选择性、吸附速度快、可逆、吸附热小，化学吸附的特点是有选择性、吸附速度慢、不可逆、吸附热大。在吸附色谱中主要发生物理吸附。

在吸附剂固体表面，溶质分子（Ａ）与溶剂分子（Ｓ）以占据吸附剂表面的位置可以互相竞争，Ａ可以顶出Ｓ，Ｓ也可以顶出Ａ，这种竞争可用下式表示：

Ａ溶＋Ｓ吸＝＝Ａ吸＋nＳ溶

Ａ溶──溶液中的溶质分子；Ａ吸──被吸在吸附剂表面的溶质分子；

Ｓ溶──溶液中的溶剂分子；Ｓ吸──被吸在吸附剂表面的溶剂分子；

n──竞争过程中，被溶质分子顶出来的溶剂分子的个数（假定溶质分子体崐积比溶剂分子大）。

溶质分子顶替溶剂分子时，过程从左向右进行；

溶剂分子顶替溶质分子时，过程从右向左进行；

一定条件下（如Ａ、Ｓ、吸附剂、Ｔ、Ｐ、……），这种竞争达到平衡，即Ａ、Ｓ的吸附或解吸速度相等。但条件改变时，平衡就会遭到破坏，如果向上述平衡体系中加入溶剂，平衡就会向左移动，然后达到新的平衡。

在吸附薄层色谱中,展开剂(溶剂)是不断供给的。所以，原点上Ａ与Ｓ（展开剂）之间的平衡不断遭到破坏，吸附在原点上的溶质不断解吸，解吸出来的Ａ溶于Ｓ中并随之向前移动，遇到新的吸附剂表面，Ａ与Ｓ又建立起新的平衡，但又立刻遭到不断移动上来的展开剂（Ｓ）的破坏，又有一部分Ａ解吸并随之向前移动。如此吸附－解吸－吸附－解吸－吸附－……的交替过程就构成了色谱法的分离基础。

吸附力弱的组分容易解吸而溶于展开剂中，并随之向前移动，Rf值较大；

吸附力强的组分不易解吸，也不易随着展开剂向前移动，Ｒｆ值较小；

如果样品溶液中有两种溶质Ａ1、Ａ2，其极性不同，因而其吸附能力、Rf值也就不同，从而达到分离。

3. 吸附作用强弱顺序

如何判断各种溶质分子在吸附剂表面吸附能力的大小？当然是考滤吸附剂与溶质分子间作用力的大小。

吸附色谱常用的吸附剂为：

O─ O─H …O─H

| | |

硅胶：─O─Si─O─Si─O─Si-- 氧化路:---Al---O---Al---O---Al--

| | | | | |

O─H …O─H O─H OH O -- H …OH

O

│

聚酰胺：─ C - NH - (CH2)5─

吸附剂的共同特点是：①含有带孤对电子的氧原子、氯原子。

②含有-NH-、-OH-等, 易形成氢键。

即极性大，易成氢键。

吸附剂与非极性溶质分子间的作用力主要是诱导力；

吸附剂与极性溶质分子间的作用力主要是静电力。（静电力＞诱导力）

所以，溶质的极性越大，与吸附剂的作用力越大，即极性大的样品与固定相的亲合力大。

所以，吸附剂与被吸附物质间的亲合作用遵循下列原则：

①被吸附物质的极性越大，与极性吸附剂的作用越强，单官能团化合物与硅胶或氧化铝有下列亲合顺序：