薄板层析

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薄层色谱法(英语:Thin layer chromatography,简称TLC,又称为薄层层析)是一种用于分离混合物的色谱技术。[1]在化学分析特别是对于有机化合物的分析中,薄层色谱是极为重要的分离方法。

薄层色谱在覆盖有很薄一层吸附剂的玻璃板、塑料片或铝箔上进行。吸附剂又称为薄层色谱固定相:常为硅胶、氧化铝或纤维素。操作时先将混合物样品用毛细管点于板上,而后在密闭的层析缸中,用单一或混合溶剂作为流动相,通过毛细作用缓慢地将混合物试样中的成份由下而上带到板的顶端。由于样品中各组分对于吸附剂的作用力不同,且在洗脱溶剂的溶解度也不同,导致各组分的上升速度有差异而最终在板上形成不同的斑点,达到分离混合物的目的。[2]

薄层色谱可用于:

▪监测反应进程

▪在已经有对照样品的条件下鉴定化合物

▪测定物质的纯度

下列为使用薄层色谱的实例:

▪分析神经酰胺与脂肪酸

▪检测在食物和水中的农药或杀虫剂

▪在法医的工作中,分析纤维的染料成份

▪化验放射性药物的放化纯度

▪鉴定药用植物和它们的组成[3]

高效薄层色谱是对经典薄层色谱的改进法之一,该法中色谱的灵敏度和分辨力都有很大的提高,可以准确地检出极微量的物质。[编辑]薄层板的制作

TLC板通常可在市场上直接购买,如硅胶G板或聚酰胺板等,根据其固定相标准颗粒大小范围而分为不同规格,通常颗粒越细分离效果越好。将吸附相(如硅胶)与少量惰性粘合剂(硫酸钙)和水混合形成的浆状物,均匀地铺于以玻璃片、厚铝箔或塑料制成的载板上。铺过固定相的板先晾干,然后在烤炉内于110℃加热三十分钟进行活化。用于分析鉴定时吸附剂厚度一般为

0.1–0.25 毫米,而用于制备时(见下文)则为0.5–2.0 毫米。[4] [编辑]薄层层析技术

展开一个TLC板,一个紫色的斑点被分离为一个红色斑点与一个蓝

色斑点

10种精油通过薄层色谱展开后,再使用香草醛试剂显色后的效果。

薄层层析的操作过程类似于纸层析,且原理方面也相似于柱色谱,因而与纸色谱相比具有很多优势,例如它分离效果好,灵敏快速,对于固定相的选择更多,且TLC 的结果还可作为柱色谱的参考。由于以上的诸多优势,使TLC成为当今检测化学反应、定性分析化合物和分离化合物的最常用的手段。实验室常用的是硅胶薄层色谱,其制作简单、成本低廉且用途广泛。在化学技术当中,符合这几点的技术方法并不多见。

[编辑]操作

薄层色谱的步骤如下:[5]

▪点样:将试样溶液用毛细管在层析板上距离板底部约

1.5厘米的位置点若干下(次数根据样品浓度而定),

并静置顷刻以使溶剂完全蒸发。若溶剂难以挥发,则

点样之后需要将板放于真空容器中干燥后再使用。溶剂的蒸发是必须的,否则残留的溶剂会与流动相作用,降低流动相的均一性,导致分离效果变差。

▪将少量合适的溶剂(流动相)倒于一个合适的玻璃器皿中(展缸),让流动相高度不超过1厘米,并在上面放上表面皿使溶剂蒸气在展缸中饱和。可在展缸底部放上一张滤纸,让滤纸底部浸没于溶剂中并靠在展缸内壁,过几分钟后让洗脱溶剂蒸发并在展缸空间内饱和。若不经过以上步骤可能会导致分离度的下降或使结果不具重复性。

▪然后将层析板置于展缸内(样品点不可触碰溶剂表面),盖上盖子让溶剂通过毛细现象缓慢爬升。溶剂遇到样品混合点时,会带着样品上升(即洗脱样品)。

当溶剂快到层析板顶端时,将板拿出,迅速记录溶剂到达的高度并晾干。不要让溶剂爬升到达板的顶部。[编辑]R f值

对于确定的固定相,混合物样品中不同的化合物在层析板上爬升的速度不同,这是由于它们对于固定相的吸附能力不同,对于洗脱剂的溶解能力也不同。改变不同的洗脱溶剂,或用不同溶剂配成混合洗脱剂,化合物的分离效果可自行调节。组分在板上的分离情况一般用比移

值(R f)的大小来表征。薄层色谱板上的分离情况还可用于预测柱色谱或快速柱色谱的分离效果。[6]

R f值定义:R f=S/L,其中L表示从原点至溶剂前沿距离;S表示化合物从原点至终点距离。

由于薄层色谱中很难产生均匀的吸附剂涂层,且薄板的质量与吸潮程度亦参差不齐,所以即便是同一物质在同类型而不同的层析板上得到的比移值也难以完全一致。相比于纸色谱这是薄层色谱的缺点。操作中常常将标准试样与试样在同一薄板上同时展开并点上混合点,以克服这一缺点。

化合物的分离是固定相的吸附和洗脱剂对于化合物的洗脱两者之间竞争的结果。以硅胶作为固定相时,硅胶是

极性的,那么在试样中两个极性上有差异的组分中,极性更强的组分对于硅胶的结合力更强,可抵抗流动相将其从原点带走,而极性更低的组分吸附到硅胶上的效果不好,容易被流动相向上带走,所以具有更高的R f值。若流动相溶剂的极性变强,它就可以抵抗化合物结合于硅胶的能力以致于所有的化合物色斑会移动到更高的位置。因而,“强极性”溶剂(洗脱剂)能够推动样品化合物至板更高的位置,而“弱极性”溶剂几乎不能移动它们。强/弱之间的等级取决于TLC板的附着物(固定相)。[编辑]洗脱剂(流动相)

对于硅胶TLC板,洗脱剂的强度从左到右依次增加:

全氟烷烃(最弱),正己烷,戊烷,四氯化碳,苯,甲苯,二氯甲烷,乙醚,乙酸乙酯,乙腈, 丙酮,异丙醇/正丁醇,甲醇,水,三乙胺,乙酸,甲酸(最强)

而对于C18覆盖的TLC板,其顺序完全相反。在应用

中,若使用乙酸乙酯/庚烷的混合溶剂作为流动相,乙

酸乙酯比例越高会导致所有化合物在TLC上的R f值

更大。通常,更改流动相的极性不会导致TLC板上

的化合物斑点前后顺序发生改变。若需要更改化合物

在TLC板上的前后顺序,可以选用反相TLC板,即

使用非极性固定相来代替极性固定相,如C18修饰后的硅胶。

[编辑]制备TLC

TLC还可用于少量化合物的分离,如100毫克左右。此时混合物样品不是“点”在板上,而是涂抹在TLC板上且高于洗脱剂液面上的位置形成一条水平的样品带。然后如同展开小型TLC板一样将制备TLC板展开并晾干,然后将每条携带不同化合物的色带从板上分别刮下,并用合适的溶剂萃取洗涤(如二氯甲烷)并过滤掉固定相等不溶物,得到的滤液后脱除溶剂而得到纯净的化合物。对于小量且易于分离的反应产物,制备TLC较柱色谱在时间,效率和经济上更有优势。显然,这种方法得到的TLC板不可用全部用化学方法显色,否则会导致样品全部损失。因此可使用一些不会破坏样品的显色方法,如紫外线。或者,可刮下板上部分的吸附相进行鉴定,或割下部分的TLC板用显色剂用诸如碘显色找到需要的化合物。[编辑]分析与显色

由于被分离出的化学品可能是无色的,因此下列几种方法可用于让没有可见光吸收的斑点显色:

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