柱层析方法和技巧

《柱层析方法和技巧》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柱层析方法和技巧（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、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

2、）。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

3、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）。现在见到的柱子径高比一般在1： 510,书中写硅胶量是样品量的3040 倍，具体的选择要具体分析。如果所需组分和杂质分的比较开（是指在所需组分 rf在0.20.4，杂质相差0.1以上），就可以少用硅胶，用小柱子（例如200毫 克的样品，用2cmX20cm的柱子）；如果相差不到0.1,就要加大柱子，我觉得 可以增加柱子的直径，比如用3cm的，

4、也可以减小淋洗剂的极性等等。三：关于无水无氧柱适用于对氧，水敏感，易分解的产品，可以湿柱，也可以干柱。不过在样 品之前至少要用溶剂把柱子饱和一次，因为溶剂和硅胶饱和时放出的热量有可能 是产品分解，毕竟要分离的是敏感的东东，小心不为过。也是因为分离的东西比 较敏感，所以接收瓶一定要用可密封的，遵循schlenk操作。至于是加压、常压、 减压，随需而定。因为是schlenk操作，所以点板是个问题，如果样品是显色的， 恭喜了，不用点板，直接看柱子上的色带就行了。如果样品无色，只好准备几十 个schlenk瓶，一瓶一瓶的点，不过几次之后就知道样品在哪，也就可以省些了。 像我以前过一根无水无氧柱，需要六

5、个schlenk，现在只一个就能把所要的全收 集到。无水无氧柱中用的比较多的是用氧化铝作固定相。因为硅胶中有大量的羟 基裸露在外，很容易是样品分解，特别是金属有机化合物和含磷化合物。而氧化 铝可以做成碱性、中性和酸性的，选择余地比较大，但是比硅胶要贵些。听说有 个方法，就是用石英做柱子，然后用 HF254 做固定相，这样在柱子外面用紫外 灯一照就知道产品在哪里了，没有验证过。哪位做过可以提出来大家参详参详。四：关于湿法、干法上样湿法省事，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。很多样品在上柱前是粘乎乎的，一般 没关系。可是有的上样后在硅胶上

6、又会析出，这一般都是比较大量的样品才会出 现，是因为硅胶对样品的吸附饱和，而样品本身又是比较好的固体才会发生，这 就应该先重结晶，得到大部分的产品后再柱分，如果不能重结晶，那就不管它了， 直接过就是了，样品随着淋洗剂流动会溶解的。有些样品溶解性差，能溶解的溶剂又不能上柱（比如 DMF,DMSO 等，会 随着溶剂一起走，显色是一个很长的脱尾），这时就必须用干法上柱了。样品和 硅胶的量有一种说法是1：1，我觉得是越少越好，但是要保证在旋干后，不能 看到明显的固体颗粒（那说明有的样品没有吸附在硅胶上）。五：溶剂的选择当然是最便宜，最安全，最环保的了。所以大多选用石油醚，乙酸乙酯。 文献中有写用正己烷

7、的，太贵了，除非特别需要不要用不然银子哗哗的，流的比 淋洗剂还快，不过因为极性很小，有时还是非它不可。乙醚也可以用，但是就是 容易睡觉，注意保持清醒别让溶剂流干了，那样柱子也就不爽了。二氯甲烷也有 用的，但是要知道，它和硅胶的吸附是一个放热过程，所以夏天的时候经常会在 柱子里产生气泡，天气冷的时候会好一些。甲醇据说能溶解部分的硅胶，所以产 品如果想过元素分析的话要留神，应该经过后继处理，比如说重结晶等。其他的 溶剂用的相对较少，要依个人的不同需要选择了。由于某些原因，用到的淋洗剂多是大包装的（便宜嘛），我们这里是用10 升或25 升的塑料桶装的，就要注意这些工业品的纯度是较低的。经常能够从送

8、来的大桶底部看见有色的杂质，其他的杂质就可想而知了，所以在比较严格的柱 分时就要对溶剂重蒸。当然过原料时就可以免去这一步了，反正下面还有提纯的 方法。另外溶剂在过柱子后最好也回收使用，一方面环保，另一方面也能节省部 分经费，缺点是要消耗一定的人工。这里要注意的是，一般在过柱同时进行的是 减压旋蒸，石油醚和乙酸乙酯的比例由于挥发度的不同会导致极性的变化，一般 会使得极性变大，在梯度淋洗时比较合适，正好极性越来越大了。在过完柱子后， 溶剂最后回收要采用常压，因为在减压旋蒸时会有部分低沸点的杂质一起出来， 常压时就会减少这种现象，如果杂质和你下面要过的样品有反应那就惨了。六：关于操作问题1、装柱柱子

9、下面的活塞一定不要涂润滑剂，会被淋洗剂带到产品中的，可以采用 四氟节门的。干法和湿法装柱觉得没什么区别，只要能把柱子装实就行。装完的 柱子应该要适度的紧密（太密了淋洗剂走的太慢），一定要均匀（不然样品就会 从一侧斜着下来）。书中写的都是不能见到气泡，我觉得在大多数情况下有些小 气泡没太大的影响，一加压气泡就全下来了。当然如果你装的柱子总是有气泡就 说明需要多练习了。但是柱子更忌讳的是开裂，甭管竖的还是横的，都会影响分 离效果，甚至作废！2、加样用少量的溶剂溶样品加样，加完后将下面的活塞打开，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

10、了。加入淋洗剂，一开始不要加压，等溶样品的溶剂和样品层有一段距离（24cm就够了），再加压，这样避免了溶剂（如二氯甲烷等）夹带 样品快速下行。3、淋洗剂的选择感觉上要使所需点在rf0.20.3左右的比较好。不要认为在板上爬高了分 的比较开，过柱子就用那种极性，如果rf在0.6,即使相差0.2也不容易在柱子 上分开，因为柱子是一个多次爬板的状态，可以通过公式的比较：0.6/0.8 一次的 分离度，肯定不如（0.2/0.3）的三次方或四次方大。4、样品的收集用硅胶作固定相过柱子的原理是一个吸附与解吸的平衡。所以如果样品与 硅胶的吸附比较强的话，就不容易流出。这样就会发生，后面的点先出，而前面 的点

11、后出。这时可以采用氧化铝作固定相。另外，收集的试管大小要以样品量而 定，特别是小量样品，如果用大试管，可能一根就收到了三个样品，wuwu。如 果都用小试管那工作量又太大。5、最后的处理柱分后的产品，由于使用了大量的溶剂，其中的杂质也会累积到产品中， 所以如果想送分析，最好用少量的溶剂洗涤一下，因为大部分的杂质是溶在溶剂 里的，一洗基本就没了，必要时进行重结晶。另外，再过柱的时候，有时会出现气泡，一是和使用的溶剂有关，如果是 易挥发的溶剂，如乙醚、二氯甲烷等，在室温稍高的情况下，很容易出现这种现 象，因此，在室温高的时候，可以选择沸点较高，挥发相对小的溶剂。还有，使 用混合溶剂时，使用的两种溶剂

12、的沸点应该相差不大，如：乙酸乙酯和石油醚 （6090）,而乙醚却要选择3060的石油醚。二是：不论是用带砂板的还是塞棉花 的，在装柱之前，都要将空气用加压的方法将空气排干，这样就可避免柱中有空 气！（一）吸附剂与洗脱剂根据待分离组分的结构和性质选择合适的吸附剂和洗脱剂是分离成败的关键。1吸附剂的要求 对样品组分和洗脱剂都不会发生任何化学反应，在洗脱剂中也不会溶解。 对待分离组分能够进行可逆的吸附，同时具有足够的吸附力，使组分在固定相与流动相之 间能最快地达到平衡。 颗粒形状均匀，大小适当，以保证洗脱剂能够以一定的流速（一般为1.5mLmin-1）通过 色谱柱。 材料易得，价格便宜而且是无色的，

13、以便于观察。2、常用吸附剂的种类：氧化铝、硅胶、聚酰胺、硅酸镁、滑石粉、氧化钙（镁、）淀粉、纤 维素、蔗糖和活性炭等。3、几种常见吸附剂的特性（1）氧化铝：市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型，粒度规格大多为100150 目。碱性氧化铝（pH910）：适用于碱性物质（如胺、生物碱）和对酸敏感的样品（如缩醛、 糖苷等），也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。但这种吸附剂能引起被吸附的醛、 酮的缩合。酯和内酯的水解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和K等的破坏 等不良副反应。所以，这些化合物不宜用碱性氧化铝分离。酸性氧化铝（pH3.54.5）：适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以

14、及色素和醛类化合物的 分离。中性氧化铝（pH77.5）：适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的 物质如酯、内酯等的分离，也可以用来分离弱的有机酸和碱等。（2）硅胶：硅胶是硅酸的部分脱水后的产物，其成分是SiO2xH2O,又叫缩水硅酸。柱色 谱用硅胶一般不含粘合剂。适用范围：非极性和极性化合物，适用于芳香油、萜类、甾体、生物碱、强心甙、蒽醌类、 酸性、酚性化合物、磷脂类、脂肪酸、氨基酸，以及一系列合成产品如有机金属化合物等。（3）聚酰胺：色谱用聚酰胺主要又锦纶6（聚己内酰胺）和锦纶66（聚己二酰己二胺）两 种，分子量一般在 1600020000，其亲水性和亲脂性均较好，因此既可

15、分离水溶性成份， 也可分离脂溶性成分。可溶于浓盐酸、甲酸及热的乙酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺中；微溶于 乙酸和苯酚等；不溶于醇、氯仿、丙酮、乙醚、苯等；对碱稳定，对强酸可水解。 聚酰胺色谱的原理：兼具吸附色谱和分配色谱的功能。采用强极性洗脱剂时主要为吸附色谱 正相色谱；采用弱极性洗脱剂时主要为分配色谱反相色谱。分离对象：能与聚酰胺形成氢键的化合物，如酚类、酸类、醌类、硝基化合物及含羟基、氨 基、亚氨基的化合物及腈和醛等类化合物。聚酰胺在水中吸附能力的规律： 形成氢键的基团（如：酚经基、按基、酪基、硝基等）越多， 则吸附力越强。如：丁二酸丁酸 形成氢键的位置与吸附力有很大关系。对位、间位酚羟基使吸附

16、力增大，邻位使吸附力减小。 芳香核、共轭双键多者吸附力大，少者吸附人小。若形成分了内氢键，则使化合物的吸附力减小。（4）硅酸镁：中性硅酸镁的吸附特性介于氧化铝和硅胶之间，主要用于分离甾体化合物和 某些糖类衍生物。为了得到中性硅酸镁，用前先用稀盐酸，然后用醋酸洗涤，最后用甲醇和 蒸馏水彻底洗涤至中性。3吸附剂的活度及其调节 吸附剂的活性取决于它们含水量的多少，活性最强的吸附剂含有最少的水。吸附剂的活性一 般分为五级，分别用I、11、III、W和V表示。数字越大，表示活性越小，一般常用IIIII。 向吸附剂中添加一定的水，可以降低其活性。反之，如果用加热处理的方法除去吸附剂中的 部分水，则可以增加

17、其活性，后者称为吸附剂的活化。各种不同活度吸附剂的含水量见表表 36 各种不同活度的吸附剂的含水量活度I氧化铝（水%）硅胶（水%）硅酸镁（水%）000I357I61515W102525V1535354、实验操作吸附剂用量的确定f柱子的选择f装柱f柱留体积的测量f加样或拌样f洗脱f分部收集 f检测f合并f浓缩氧化铝：一般选择中性，粒度150200 目,超过220目需加压；一般用量1g样品/2050g, 特例1g样品/100200g硅胶：吸附色 一1g样品/2050g，特例1g样品/5001000g,用前最好120烘24h, 可不做活性测定。分配色 一1g样品/1001000g，特例1g样品/10

18、000g。色谱柱的选择： 有玻璃柱和不锈钢柱两种，一般不使用有机玻璃柱，实验室常用玻璃柱； 径长比一般为 1:101 :20，特例 1:40；内壁光滑均匀，上下粗细一样，管壁无裂缝，活塞密封良好； 根据吸附剂用量（体积）确定柱子的大小，一般吸附剂应填充到柱子体积的1/41/5左右。 装柱：有干装法和湿装法两种。干装法在下端减压抽气的同时，将吸附剂通过长径漏斗缓缓到入柱内。湿装法一一准确加入一定体积的溶剂，然后缓慢加入吸附剂，必要时可轻敲柱壁，排除多 余溶剂，计算主留体积；准确量取一定体积的溶剂倒入称量好的吸附剂，间歇性搅拌数次， 静置过夜，次日在搅拌下装柱，计算主留体积。加样： 将样品溶于合适

19、的溶剂，在不扰动吸附剂层面的情况下，加到柱体上面。最后在用少量清 洁溶剂对主壁洗涤23次； 将样品溶于合适的溶剂后，在搅拌下加入样品量35倍的吸附剂，晾干至粉末状，然后 在不扰动吸附剂层面的情况下，加到柱体上面。洗脱 必须注意在洗脱的过程中，尤其是开始阶段，不能扰动层面。洗脱速度一般为每分钟流出 1/200柱留体积左右。对于梯度洗脱需注意标记不同溶剂的分界管号。分部收集：一般每管收集1/20 1/10柱留体积 检测：确定目标物的位置及纯化情况 薄层色谱或纸色谱检测； 气相色谱或液相色谱检测；合并：成分相同或相似的收集液合并，交叉部分单独收集。浓缩：旋转薄膜蒸发；确保烧瓶干燥干净。展开剂的极性规

20、律单一溶剂的极性大小顺序为：石油醚（小）f环己烷f四氯化碳f三氯乙烯f苯f甲苯f二氯甲烷f氯仿f乙醚f乙酸乙 酯f乙酸甲酯f丙酮f正丙醇f甲醇f吡啶f乙酸（大）混合溶剂的极性顺序：苯：氯仿（1+1） f环己烷：乙酸乙酯（8+2） f氯仿：丙酮（95+5） f苯：丙酮（9+1） f苯：乙酸乙酯（8+2）f氯仿：乙醚（9+1）f苯：甲醇（95+5） f苯：乙醚（6+4） f环己烷：乙酸乙酯（1+1） f氯仿：乙醚（8+2）f氯仿：甲醇（99+1） f苯：甲醇（9+1） f氯仿：丙酮（85+15） f苯：乙醚（4+6） f苯：乙酸乙酯（1+1） f氯仿：甲醇（95+5） f氯仿：丙酮（7+3）f苯：

21、乙酸乙酯（3+7）f苯：乙醚（1+9）f乙醚：甲醇（99+1） f乙酸乙酯：甲醇（99+1）f苯：丙酮（1+1）f氯仿：甲醇（9+1）选择展开剂，要依据溶剂极性和他们的混溶性，溶剂对被分析 物的溶解性，以及被分析物 的结构。这里只讨论药典里通常使用的以硅胶为固定相主体的正相薄层，也不考虑板的活 性。列出溶剂极性参数表，方便以下比较展开剂。环已烷：-0.2、石油醚（I类，3060C）、石 油醚（II类，6090C）、正已烷:0.0、甲苯:2.4、二甲苯:2.5、苯:2.7、二氯甲烷:3.1、异 丙醇：3.9、正丁醇：3.9 、四氢呋喃：4.0、氯仿：4.1、乙醇：4.3、乙酸乙酯：4.4、甲醇：

22、5.1、丙 酮:5.1、乙腈:5.8、乙酸:6.0、水:10.2 1 。关于溶剂混溶性，一般根据相似相溶原则，需要注意，极性相 差大的不混溶，比如正 己烷与甲醇。多元展开剂，主体的两种溶剂不能混溶，就需要通过第三种溶剂来调和。比如： 石油醚、正庚烷、正已烷、戊烷、环已烷和甲醇、水之类的。一般正相色谱，固定相为极性，被分析物质的极性越大，需要极性更 大的展开剂。 了解被分析物的极性可以通过分析其结构获得，很难获得它的极性指 数。物质分子化学 结构中，通常由较极性部分和非极性部分两部分。例如下面以苯丙烷为极性小部分，随着极 性基团 部分的增加，总体的极性就增加，展开剂极性也增加了。， 依次为肉桂酸

23、、阿魏酸、咖啡酸、菊苣酸、绿原酸 。相应展开剂分别为：正己烷乙醚冰醋酸 （5:5:0.1）、苯 冰醋酸甲醇（30:1:3）、 氯仿甲醇甲酸（9:1: 0.5）、石油醚乙酸乙酯甲酸（3:6: 1）、醋酸丁酯甲酸 水 （7:2.5:2.5）。（由于薄层板、比移值不同的原因，展开剂极性比较是相对的，并非绝对的后 者大于前者）。现在最重要的问题是，不同化合物，怎么定它的极性，又用什 么标准来定它对应的展 开剂呢？以下分开讨论不同化合物极性情况及其对应的展开剂。首先是极性较小的挥发性物质。比如：冰片：石油醚（3060 C）醋酸乙酯（17:3）、 厚朴酚：苯一醋酸乙酯（9:1.5）、a-香附酮：苯一醋酯乙

24、酯一冰醋酸（92:5:5）、丹皮酚：环己 烷醋酸乙酯（3:1），这类化合物，以石油醚、正构烷和苯为体积百分数比较大的溶剂，通 常起溶解和分离化合物的作用，而用醋酸乙酯为调节Rf （比移值）的溶剂。为了减少拖尾 之类其他相似相溶原则以外的影响，适当加入添加剂， 如有机酸或者有机碱。极性较小的不挥发性物质。比如：B -谷甾醇：环己烷一醋酸乙酯一甲醇（6:2.5:1）或者 环己烷丙酮(5:2) 、熊果酸：甲苯醋酸乙酯冰醋酸(12:4:0.5)、齐墩果酸：氯仿甲 醇 (40:1)、猪去氧胆酸：氯仿乙醚冰醋酸(2:2:1)、大黄素：苯醋酸乙酯甲醇(15:2:0.2) 或者苯一乙醇(8:1)、丹参酮IIA

25、：苯-醋酸乙酯-甲酸(40:25:4)、穿心莲内酯：氯仿-无水 乙醇(9:1)、靛玉红、靛蓝氯仿乙醇(9:1)或 者苯氯仿丙酮(5:4:1)。这类物质展开剂极 性比极性较小的挥发性物质洗脱力强一些，因为这类物质极性小的母核 大，而极性大的基 团通常可以形成氢键，比如羧酸、羟基。以上物质，母核分子量减小、母核结构中不饱和健 的增加 (尤其是出现苯环)，极性基团的增加，都使极性增加，展开剂极性也增大。这个范 围内的物质很多，一般展开剂大 百分数的溶剂可以从环己烷甲苯二甲苯苯 氯仿的顺序，按照极性要求选择。这里注意，异丙醇、正 丁醇极性指数也比较小，在这范 围的化合物很少用，因为粘性大、展开慢，造成

26、斑点扩散；另外，羟基的氢键作用力 也有 不利。调节 Rf 值的溶剂，从醋酸乙酯甲醇丙酮乙醇。挥发性物质也有很多带 羰基、羟基的，但从它 的挥发性就可以明白，分子间作用力不强，另外，母核与石油醚、 正构烷和苯的结构差异小，估计更容易脱离硅胶吸 附，更快进入溶剂中，而不需要通过提 高展开剂的极性。皂苷类。人参皂苷：氯仿一甲醇一水(65:35:10)10以下放置 的下层溶液或正丁醇一 醋酸乙酯一水(4:1:5)的上层溶液或氯仿一醋酸乙酯一甲醇一水(15:40:22:10)10C以下放置 的 下层溶液、芍药苷：氯仿醋酸乙酯甲醇甲酸(40:5:10:0.2)、黄芩苷：醋酸乙酯 丁酮醋酸水(10:7:5:

27、3)、 橙皮苷：苯醋酸乙酯甲酸水(1:12:2.5:3)的上层溶液、 葛根素：氯仿甲醇水(14:5:0.5)、芦丁：醋酸乙酯 甲酸水(8:1:1)。这类物质，由 于存在糖的多羟基结构，苷元的结构影响变小。展开剂中使用极性大的有机溶剂( 氯仿、 醋酸乙酯、甲醇、正丁醇)和水。乙酸和甲酸的使用，一方面增大展开剂极性，另外也可以 抑制硅胶羟基的作 用，减少拖尾。由于混溶性和硅胶耐酸能力的限制，水和酸的使用是有 限度的。极性大的小分子有机酸。没食子酸：氯仿醋酸乙酯甲酸(5:4:1)、阿魏酸、咖啡酸、 菊苣酸、绿原酸、异绿原酸。这类物质多数是苯乙烯母核的，这个结构的极性本身比较大 ， 另外有酚羟基和羧酸

28、基团，个别有多羟基配基。皂苷的展开剂差不多，极性大。注意甲酸通 常指的是浓度 85%左右的 ，含有水。含氮有机物。盐酸小檗碱：苯醋酸乙酯甲醇异丙醇浓 氨试液(12： 6： 3： 3： 0.6)(氨蒸气饱和) 或正丁醇冰醋酸-水(7:1:2)、麻黄碱：氯仿甲醇浓氨试液(20:5:0.5) 或正丁醇冰醋酸水(8:2:1)、甘草酸铵：醋酸乙酯甲酸冰醋酸水(15:1:1:2)。由于 NH2 硅醇基的作用很强， 在强极性展开剂加有机酸、有机碱扫尾。对于极性化合物，使用 正丁醇对斑点扩散影响较小，因为化合物和硅胶的作 用强。进行薄层分析基本可以根据母核、基团，选择相似的化合物对 号入座。当然，具体的 条件优化则需要根据实际情况了。遇到较困难的分离，需要使用到设计优化方法的，已经不 属 于本文讨论范围了。