大专本科分析化学第十八章平面色谱法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物碱、脂溶性维生素等； • 中性氧化铝（ pH7.5 ） ——分离酸性及对碱不稳定的化
合物；
• 酸性氧化铝（ pH4.0 ） ——酸性化合物的分离。活度也 与含水量有关。
氧化铝和硅胶含水量与活性的比较
硅胶含水量（%） 活性级 氧化铝含水量（%）
0
5 15 25 38
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
0
3 6 10 15
边缘效应？
产生原因？
防止边缘效应？
边缘效应
•
展开剂的蒸气饱和程度影响样品的色谱行为，尤其在使 用混合溶剂时更为突出。
•
同一物质在同一薄层板上出现中间部分的Rf值比边缘的
Rf值小，这种现象称为边缘效应。
•
密闭容器，先用溶剂蒸气饱和。
斑点的定位（确定斑点位置）
• •
有色物质 有紫外吸收 无色物质
日光下观察 紫外线灯下观察 在荧光背景下呈现暗斑 喷洒显色剂
斑点的吸光度A（或荧光强度F）随展开距离a的变化，
所记录的A-a（或F-a）曲线称为薄层色谱扫描图，利用 薄层扫描图进行定量及定性分析的方法成为薄层扫描法。
薄层扫描法
•
薄层吸收扫描法
•
薄层荧光扫描法
透过法与反射法 单波长法和双波长法
单波长法与双波长法
•
常采用双波长法
λs 选用被测组分的最大吸收波长，λR选
选择原则 • 根据被分离物质的极性 Stahl简图 • 极性物质—活度低（活 性级大）的吸附剂--极 性展开剂
混合溶剂
• 先用单一溶剂展开。
• 若Rf值太小，则加入一定量极性强的溶剂，如乙醇、丙酮 等，如果Rf值太大，则加入适量极性弱的溶剂（如环己烷、
石油醚等），以降低极性。
• 展开剂中加入少量酸、碱可抑制某些化合物斑点拖尾， 使斑点集中。 • 展开剂中加入中等极性的溶剂（如丙酮）可使不相混合 的溶剂混溶、降低展开剂黏度。
展开剂的选择 • 增加展开剂中极性溶剂的比例量，可以增大 Rf 值；增加 展开剂中非极性溶剂的比例量，可以减少Rf值。 常用的展开剂 • 水饱和的有机溶剂，如水饱和的正丁醇、正戊醇、酚等 操作步骤 • 点样、展开、显色、定性定量分析
小结
• 比移值及其与K和k的关系、相对比移值
Rf ( a )
a c
Rｆ顺序
极性小的Rf值大 极性小的Rf值大 极性小的Rf值小
纸色谱
分配 滤纸
水
水-有机溶剂
极性小的Rf值大
Thank you very much!
•
线形扫描 差较大。 曲折形扫描
快速，但在斑点不规则和浓度不均匀时测量误 适用于形状不规则及浓度分布不均匀的斑点。
•
薄层பைடு நூலகம்谱的应用
•
广泛应用于各种天然和合成有机物的分离和鉴定，有时也 可用于小量物质的精制。 药品质量监控，可用于测定药物的纯度和检查降解产物。 在生产上可用于判断反应终点，监视反应过程。 对中药和中成药，薄层色谱鉴别应用广泛，可鉴别有效成 分，进一步进行含量测定。
（二）吸附薄层色谱的吸附剂和展开剂
1.吸附剂 （1）硅胶：多孔性微粒，表面带有硅醇基，呈弱酸性。 • 原理：硅醇基（吸附中心）与极性基团形成氢键（吸附 性）。 • 组分与硅醇基形成氢键（被吸附）的能力不同而分离。 • 应用：酸性和中性物质的分离，如有机酸酚类、醛类等
硅胶
• 活度与含水量的关系：含水量高，活性级高，活度低。
f (i)
• 重现性和可比性均比Rf值好，能消除系统误差（参考物质
与组分在完全相同的条件下展开）
（二）相平衡参数
• • •
分配系数K= Cs/Cm 容量因子k K、k与Rf值的关系：
Rf ( a )
a c
1 Rf 1 KVs / Vm
Rr Rf (i) Rf (s) a b
1 Rf 1 k
心的距离，c为原点 至溶剂前沿的距离
最佳范围 0.3～0.5
可用范围 0.2～0.8
影响比移值的因素 • 被分离物质的结构和性质 • 平面的性质 • 展开剂的性质 • 温度 • 展开剂蒸气的饱和程度
2.相对比移值（relative Rr）R • •
a Rr 与组分、色谱条件、参考物质有关。 Rf (s) Rr值可以大于1，也可以小于 1。 b
1 Rf 1 KVs / Vm
Rr Rf (i) Rf (s) a b
1 Rf 1 k
• 薄层色谱定性方法
• 吸附薄层色谱法：原理，吸附剂、展开剂及其选择
• 纸色谱法：原理和实验条件
主要平面色谱类型
分离 色谱类型 载体 原理 吸附薄 层色谱 正相薄 层色谱 反相薄 层色谱 吸附 分配 硅胶 分配 硅胶 固定相 硅胶 水 硅胶键合相 流动相 有机溶剂 有机溶剂 水-有机溶剂
二、平面色谱法的分类和原理
分类 • 薄层色谱法： 吸附薄层色谱法 分配薄层色谱法 分子排阻薄层色谱法 • 纸色谱法：分配 • 薄层电泳法
（一）定性参数
1.比移值（Rf值） • 溶质移动距离与流动
a R 相移动距离之比。
（速度之比？） c
Rf ( a )
f (b )
b c
• a、b为原点至斑点中
• • •
四、纸色谱法
（一）纸色谱法的分离原理
1. 纸纤维为载体，吸着在其上的水为固定相 2. 属于正相分配色谱 3. 依据分配系数的不同而达到分离 4. 极性或亲水性强的组分，K大，Rf值小；极性弱或亲脂性
强的组分，K小，Rf值大。
（二）纸色谱法的实验条件
色谱纸的选择 • 对Rf值相差很小的化合物，宜采用慢速滤纸 • 对Rf值相差较大的化合物，则可用快速滤纸 固定相 • 水或甲酰胺、二甲基甲酰胺、丙二醇或缓冲溶液。
代替以往的手工操作，再配以薄层扫描仪，这样就使薄层
色谱法定量结果的重现性和准确性大大提高。
高效液相色谱法
固定相 封在色谱柱内 样品预 要求严格 处理 进样 直接引入流动相，每次一个样
薄层色谱法
均匀涂在载板上 较不重要，节省时间、溶剂和 材料 点在固定相上，可同时点几个
色谱 分离
检测 定性 定量
通过改变流动相比例来改善分离 可采用不同溶剂系统进 恒组分流动相、梯度洗脱 行同向或双向多次展开 正相色谱占主导地位 反相色谱占主导地位 最常用：UV Rt 符合L-B定律 最常用：UV Rf 不符合L-B定律
• 活化：加热至100℃左右，除去吸附水提高活度（注意温 度不可过高）
• 分离效率：与其粒度、孔径及表面积等有关。
• 常用硅胶： 硅胶H，不含黏合剂 硅胶G，含煅石膏 硅胶GF254，含煅石膏和一种无机荧光剂，即锰激活的 硅酸锌，在254nm紫外线下呈强烈黄绿色荧光背景。
（2）氧化铝
• 碱性氧化铝（ pH9.0 ） ——分离中性或碱性化合物，如
薄膜上分离一种天然产物。
• 1949年，两位美国化学家报道了用薄层色谱法成功地分离 了精油中的萜烯。 • 1958年，德国化学家Stahl系统描述了用作涂布薄层的材 料（薄层色谱固定相）和涂板设备，对薄层色谱技术也进 行了规范化描述。 • Stahl于1965年出版了《薄层色谱法》一书。
20世纪80年代 • 出现了仪器化薄层色谱法，薄层色谱的每一步均用仪器来
• 如黄酮、酚类、醌类、有机酸、生物碱、萜类、甾体、 苷类、糖类、氨基酸衍生物、核苷类等。尤其是对黄酮、 酚类、醌类等物质的分离，远比其他方法优越。
2.展开剂（流动相）
• 同吸附柱色谱 • 极性强的溶剂洗脱能力强 • 常用溶剂的极性强弱顺序： 水＞酸＞吡啶＞甲醇＞乙醇＞正丙醇＞丙酮＞乙酸乙酯 ＞乙醚＞三氯甲烷＞二氯甲烷＞甲苯＞苯＞三氯乙烷＞ 四氯化碳>环己烷>石油醚。
• 一般极性强的组分K大，Rf值小；极性弱的组分K小，Rf 值大。
分配薄层色谱法
• 原理：多次分配的过程，分配系数（溶解度）不等实现
分离 • 分类：正相色谱、反相色谱
分配薄层色谱法
• 正相色谱：水为固定相（硅胶载体），有机溶剂为流动相。
极性强的组分K大， Rf值小。 • 反相色谱：烷基化学键合相为固定相，水-有机溶剂为流动 相。极性强的组分K小， Rf值大。
特点 • 快，需十至几十分钟，同时展开多个试样。 • 试样预处理简单，对试样限制少。 • 载样量比较大，适用于制备。 • 仪器简单，操作方便。 • 分离能力较强。 • 灵敏度较高。
（一）薄层色谱法的主要类型和原理
吸附薄层色谱法
• 原理：组分在薄层板上吸附、解吸附、再吸附、再解吸 附的过程。
• 吸附系数不等，实现分离。
与固定相的分离效率有关的是
• •
粒度和孔径 表面积
粒度越小，均匀性越好，分离效率越高；
表面积越大，则与样品之间的相互作用越强，
即吸附力越强。
（3）聚酰胺
•
聚酰胺是由酰胺聚合而成的高分子物质。色谱常用的是
聚己内酰胺
O ‖ C
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2
N H n
聚酰胺可分离极性和非极性物质
用不被被测组分吸收的波长（薄层板的空白吸收）。由于 从测量值中减去了薄层本身的空白吸收，所以在一定程度 上消除了薄层不均匀的影响，使测定结果准确度提高。
双波长双光束薄层扫描仪
L：光源 MC：单色器 CH：斩光器 P：薄板 PM：光电检测器
双波长测定法
①、②为单波长扫描曲线；③为双波长扫描曲线
扫描方式
• •
Rf为1 的组分，K与k为0，表示该组分不被固定相保留； Rf为0 的组分，K与k为，表示该组分停留在原点，完全 被固定相所保留。
三、薄层色谱法（thin layer chromatography；TLC）
• 固定相（吸附剂或载体）涂布成一均匀薄层，点样，（密
闭的容器中）展开，斑点显色，（与对照物质）比较进行 定性定量。
（三）薄层色谱操作方法
• 制板 • 点样 • 展开 • 显色 均匀 集中 自学，实验课讲 （多种方式） 预饱和
展开
•
薄层色谱中的展开是在一个具有一定空间和形状的密闭
容器中，流动相沿薄层（固定相）运动。
卧式色谱槽
圆形色谱缸
直立双槽色谱缸
展开方式
↑↑
↙
↘
↑
↖
↗
↑ →
展开过程中注意溶剂蒸气饱和
• • •
分析化学
第十八章 平面色谱法
一、概述
二、平面色谱法的分类和原理 三、薄层色谱法 四、纸色谱法
一、概述
• 在平面上进行分离的一种色谱方法，主要包括薄层色谱法
和纸色谱法。 • 特点：
1. 方便、快速、成本较低，易于推广 2. 样品的预处理比较简单 3. 应用范围广 4. 展开剂选择范围宽
历史简介 • 1938年，俄国人Izmailov和Shraiber首先实现了在氧化铝
•
（四）定性和定量分析
1.定性分析
• 比较Rf值或Rr值 、斑点颜色或荧光
• 常采用已知标准物质对照（同一板上展开） • 多种展开系统的Rf值与对照品一致。 2.定量分析 • 洗脱法 • 直接定量法 （1）目视比较法（如杂质限度检查方法） （2）薄层扫描法
薄层扫描法
•
用一定波长的光束照射展开后的薄层板，测定薄层色谱
合物；
• 酸性氧化铝（ pH4.0 ） ——酸性化合物的分离。活度也 与含水量有关。
氧化铝和硅胶含水量与活性的比较
硅胶含水量（%） 活性级 氧化铝含水量（%）
0
5 15 25 38
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
0
3 6 10 15
边缘效应？
产生原因？
防止边缘效应？
边缘效应
•
展开剂的蒸气饱和程度影响样品的色谱行为，尤其在使 用混合溶剂时更为突出。
•
同一物质在同一薄层板上出现中间部分的Rf值比边缘的
Rf值小，这种现象称为边缘效应。
•
密闭容器，先用溶剂蒸气饱和。
斑点的定位（确定斑点位置）
• •
有色物质 有紫外吸收 无色物质
日光下观察 紫外线灯下观察 在荧光背景下呈现暗斑 喷洒显色剂
斑点的吸光度A（或荧光强度F）随展开距离a的变化，
所记录的A-a（或F-a）曲线称为薄层色谱扫描图，利用 薄层扫描图进行定量及定性分析的方法成为薄层扫描法。
薄层扫描法
•
薄层吸收扫描法
•
薄层荧光扫描法
透过法与反射法 单波长法和双波长法
单波长法与双波长法
•
常采用双波长法
λs 选用被测组分的最大吸收波长，λR选
选择原则 • 根据被分离物质的极性 Stahl简图 • 极性物质—活度低（活 性级大）的吸附剂--极 性展开剂
混合溶剂
• 先用单一溶剂展开。
• 若Rf值太小，则加入一定量极性强的溶剂，如乙醇、丙酮 等，如果Rf值太大，则加入适量极性弱的溶剂（如环己烷、
石油醚等），以降低极性。
• 展开剂中加入少量酸、碱可抑制某些化合物斑点拖尾， 使斑点集中。 • 展开剂中加入中等极性的溶剂（如丙酮）可使不相混合 的溶剂混溶、降低展开剂黏度。
展开剂的选择 • 增加展开剂中极性溶剂的比例量，可以增大 Rf 值；增加 展开剂中非极性溶剂的比例量，可以减少Rf值。 常用的展开剂 • 水饱和的有机溶剂，如水饱和的正丁醇、正戊醇、酚等 操作步骤 • 点样、展开、显色、定性定量分析
小结
• 比移值及其与K和k的关系、相对比移值
Rf ( a )
a c
Rｆ顺序
极性小的Rf值大 极性小的Rf值大 极性小的Rf值小
纸色谱
分配 滤纸
水
水-有机溶剂
极性小的Rf值大
Thank you very much!
•
线形扫描 差较大。 曲折形扫描
快速，但在斑点不规则和浓度不均匀时测量误 适用于形状不规则及浓度分布不均匀的斑点。
•
薄层பைடு நூலகம்谱的应用
•
广泛应用于各种天然和合成有机物的分离和鉴定，有时也 可用于小量物质的精制。 药品质量监控，可用于测定药物的纯度和检查降解产物。 在生产上可用于判断反应终点，监视反应过程。 对中药和中成药，薄层色谱鉴别应用广泛，可鉴别有效成 分，进一步进行含量测定。
（二）吸附薄层色谱的吸附剂和展开剂
1.吸附剂 （1）硅胶：多孔性微粒，表面带有硅醇基，呈弱酸性。 • 原理：硅醇基（吸附中心）与极性基团形成氢键（吸附 性）。 • 组分与硅醇基形成氢键（被吸附）的能力不同而分离。 • 应用：酸性和中性物质的分离，如有机酸酚类、醛类等
硅胶
• 活度与含水量的关系：含水量高，活性级高，活度低。
f (i)
• 重现性和可比性均比Rf值好，能消除系统误差（参考物质
与组分在完全相同的条件下展开）
（二）相平衡参数
• • •
分配系数K= Cs/Cm 容量因子k K、k与Rf值的关系：
Rf ( a )
a c
1 Rf 1 KVs / Vm
Rr Rf (i) Rf (s) a b
1 Rf 1 k
心的距离，c为原点 至溶剂前沿的距离
最佳范围 0.3～0.5
可用范围 0.2～0.8
影响比移值的因素 • 被分离物质的结构和性质 • 平面的性质 • 展开剂的性质 • 温度 • 展开剂蒸气的饱和程度
2.相对比移值（relative Rr）R • •
a Rr 与组分、色谱条件、参考物质有关。 Rf (s) Rr值可以大于1，也可以小于 1。 b
1 Rf 1 KVs / Vm
Rr Rf (i) Rf (s) a b
1 Rf 1 k
• 薄层色谱定性方法
• 吸附薄层色谱法：原理，吸附剂、展开剂及其选择
• 纸色谱法：原理和实验条件
主要平面色谱类型
分离 色谱类型 载体 原理 吸附薄 层色谱 正相薄 层色谱 反相薄 层色谱 吸附 分配 硅胶 分配 硅胶 固定相 硅胶 水 硅胶键合相 流动相 有机溶剂 有机溶剂 水-有机溶剂
二、平面色谱法的分类和原理
分类 • 薄层色谱法： 吸附薄层色谱法 分配薄层色谱法 分子排阻薄层色谱法 • 纸色谱法：分配 • 薄层电泳法
（一）定性参数
1.比移值（Rf值） • 溶质移动距离与流动
a R 相移动距离之比。
（速度之比？） c
Rf ( a )
f (b )
b c
• a、b为原点至斑点中
• • •
四、纸色谱法
（一）纸色谱法的分离原理
1. 纸纤维为载体，吸着在其上的水为固定相 2. 属于正相分配色谱 3. 依据分配系数的不同而达到分离 4. 极性或亲水性强的组分，K大，Rf值小；极性弱或亲脂性
强的组分，K小，Rf值大。
（二）纸色谱法的实验条件
色谱纸的选择 • 对Rf值相差很小的化合物，宜采用慢速滤纸 • 对Rf值相差较大的化合物，则可用快速滤纸 固定相 • 水或甲酰胺、二甲基甲酰胺、丙二醇或缓冲溶液。
代替以往的手工操作，再配以薄层扫描仪，这样就使薄层
色谱法定量结果的重现性和准确性大大提高。
高效液相色谱法
固定相 封在色谱柱内 样品预 要求严格 处理 进样 直接引入流动相，每次一个样
薄层色谱法
均匀涂在载板上 较不重要，节省时间、溶剂和 材料 点在固定相上，可同时点几个
色谱 分离
检测 定性 定量
通过改变流动相比例来改善分离 可采用不同溶剂系统进 恒组分流动相、梯度洗脱 行同向或双向多次展开 正相色谱占主导地位 反相色谱占主导地位 最常用：UV Rt 符合L-B定律 最常用：UV Rf 不符合L-B定律
• 活化：加热至100℃左右，除去吸附水提高活度（注意温 度不可过高）
• 分离效率：与其粒度、孔径及表面积等有关。
• 常用硅胶： 硅胶H，不含黏合剂 硅胶G，含煅石膏 硅胶GF254，含煅石膏和一种无机荧光剂，即锰激活的 硅酸锌，在254nm紫外线下呈强烈黄绿色荧光背景。
（2）氧化铝
• 碱性氧化铝（ pH9.0 ） ——分离中性或碱性化合物，如
薄膜上分离一种天然产物。
• 1949年，两位美国化学家报道了用薄层色谱法成功地分离 了精油中的萜烯。 • 1958年，德国化学家Stahl系统描述了用作涂布薄层的材 料（薄层色谱固定相）和涂板设备，对薄层色谱技术也进 行了规范化描述。 • Stahl于1965年出版了《薄层色谱法》一书。
20世纪80年代 • 出现了仪器化薄层色谱法，薄层色谱的每一步均用仪器来
• 如黄酮、酚类、醌类、有机酸、生物碱、萜类、甾体、 苷类、糖类、氨基酸衍生物、核苷类等。尤其是对黄酮、 酚类、醌类等物质的分离，远比其他方法优越。
2.展开剂（流动相）
• 同吸附柱色谱 • 极性强的溶剂洗脱能力强 • 常用溶剂的极性强弱顺序： 水＞酸＞吡啶＞甲醇＞乙醇＞正丙醇＞丙酮＞乙酸乙酯 ＞乙醚＞三氯甲烷＞二氯甲烷＞甲苯＞苯＞三氯乙烷＞ 四氯化碳>环己烷>石油醚。
• 一般极性强的组分K大，Rf值小；极性弱的组分K小，Rf 值大。
分配薄层色谱法
• 原理：多次分配的过程，分配系数（溶解度）不等实现
分离 • 分类：正相色谱、反相色谱
分配薄层色谱法
• 正相色谱：水为固定相（硅胶载体），有机溶剂为流动相。
极性强的组分K大， Rf值小。 • 反相色谱：烷基化学键合相为固定相，水-有机溶剂为流动 相。极性强的组分K小， Rf值大。
特点 • 快，需十至几十分钟，同时展开多个试样。 • 试样预处理简单，对试样限制少。 • 载样量比较大，适用于制备。 • 仪器简单，操作方便。 • 分离能力较强。 • 灵敏度较高。
（一）薄层色谱法的主要类型和原理
吸附薄层色谱法
• 原理：组分在薄层板上吸附、解吸附、再吸附、再解吸 附的过程。
• 吸附系数不等，实现分离。
与固定相的分离效率有关的是
• •
粒度和孔径 表面积
粒度越小，均匀性越好，分离效率越高；
表面积越大，则与样品之间的相互作用越强，
即吸附力越强。
（3）聚酰胺
•
聚酰胺是由酰胺聚合而成的高分子物质。色谱常用的是
聚己内酰胺
O ‖ C
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2
N H n
聚酰胺可分离极性和非极性物质
用不被被测组分吸收的波长（薄层板的空白吸收）。由于 从测量值中减去了薄层本身的空白吸收，所以在一定程度 上消除了薄层不均匀的影响，使测定结果准确度提高。
双波长双光束薄层扫描仪
L：光源 MC：单色器 CH：斩光器 P：薄板 PM：光电检测器
双波长测定法
①、②为单波长扫描曲线；③为双波长扫描曲线
扫描方式
• •
Rf为1 的组分，K与k为0，表示该组分不被固定相保留； Rf为0 的组分，K与k为，表示该组分停留在原点，完全 被固定相所保留。
三、薄层色谱法（thin layer chromatography；TLC）
• 固定相（吸附剂或载体）涂布成一均匀薄层，点样，（密
闭的容器中）展开，斑点显色，（与对照物质）比较进行 定性定量。
（三）薄层色谱操作方法
• 制板 • 点样 • 展开 • 显色 均匀 集中 自学，实验课讲 （多种方式） 预饱和
展开
•
薄层色谱中的展开是在一个具有一定空间和形状的密闭
容器中，流动相沿薄层（固定相）运动。
卧式色谱槽
圆形色谱缸
直立双槽色谱缸
展开方式
↑↑
↙
↘
↑
↖
↗
↑ →
展开过程中注意溶剂蒸气饱和
• • •
分析化学
第十八章 平面色谱法
一、概述
二、平面色谱法的分类和原理 三、薄层色谱法 四、纸色谱法
一、概述
• 在平面上进行分离的一种色谱方法，主要包括薄层色谱法
和纸色谱法。 • 特点：
1. 方便、快速、成本较低，易于推广 2. 样品的预处理比较简单 3. 应用范围广 4. 展开剂选择范围宽
历史简介 • 1938年，俄国人Izmailov和Shraiber首先实现了在氧化铝
•
（四）定性和定量分析
1.定性分析
• 比较Rf值或Rr值 、斑点颜色或荧光
• 常采用已知标准物质对照（同一板上展开） • 多种展开系统的Rf值与对照品一致。 2.定量分析 • 洗脱法 • 直接定量法 （1）目视比较法（如杂质限度检查方法） （2）薄层扫描法
薄层扫描法
•
用一定波长的光束照射展开后的薄层板，测定薄层色谱