柱层析和TLC操作关键

柱层析和TLC操作关键

一、总论

柱层析和TLC是有机化学工作者必须下苦功夫的两项实验技术，这两项技术掌握得好，对于提高实验效率、减轻工作量、减少有机溶剂的使用至关重要，对身心健康和环境保护都有明显作用。 1、柱层析

柱层析的关键在于柱子是否装好和洗脱剂是否选择恰当。

在柱层析中由于层析柱中的硅胶填料装得不均匀(没填严实)，使得柱子在淋洗过程中就因为出现太多气泡变花，导致分离效果不好。

更多的是层析柱虽然装得不错，但由于淋洗剂选择不恰当，结果导致要分几十毫克产品，用了几百毫升淋洗剂都还没有完全分离。分离同样的东西，熟手可能只需要半个小时，而一个层析技术不过关的人可能半天都不能得到纯品。

1) 湿法装柱和干法装柱

不论干法还是湿法，硅胶(固定相)的上表面一定要平整。

湿法装柱：是先把硅胶用适当的溶剂拌匀后，再填入柱子中，然后再加压用淋洗剂“走柱子”，本法最大的优点是一般柱子装的比较结实，没有气泡。

干法装柱：则是直接往柱子里填入硅胶，然后再轻轻敲打柱子两侧，至硅胶界面不再下降为止，然后再填入硅胶至合适高度，最后再用油泵直接抽，这样就会使得柱子装的很结实。接着是用淋洗剂“走柱子”，一般淋洗剂是采用TLC分析得到的展开剂的比例再稀释一倍后的溶剂。通常上面加压，下面再用油泵抽，这样可以加快速度。

干法装柱方便，但最大的缺陷在于“走柱子”时，由于溶剂和硅胶之间的吸附放热(可以用手摸柱子明显感觉到)，易产生气泡，这一点在使用低沸点的淋洗剂时如乙醚、二氯甲烷更为明显。虽然产生的气泡在加压的情况下不易察觉，但是，一旦撤去压力，如在上样、加溶剂等操作的时候，气泡就会释放出来，严重时，整个柱子变花，样品不可能平整地通过，当然也就谈不上分离了。解决的办法是：

第一、硅胶一定要结实；

第二、一定要用较多的溶剂“走柱子”，一定要到柱子的下端不再发烫，恢复到室温后再撤去压力。也可以在硅胶的最上层填上一小层石英砂，防止添加溶剂的时候，弄得样品层不再整齐。

2. 干法上样和湿法上样

1

干法上样就是把待分离的样品用少量溶剂溶解后，在加入少量硅胶，拌匀后再旋去溶剂。如此得到的粉末再小心加到柱子的顶层。干法上样较麻烦，但可以保证样品层很平整。

湿法上样就是用少量溶剂(最好就是展开剂，如果展开剂的溶解度不好，则可用一极性较大的溶剂，但必须少量)将样品溶解后，再用胶头滴管转移得到的溶液，沿着层析柱内壁均匀加入。然后用少量溶剂洗涤后，再加入。

湿法较方便，熟手一般采用此法。上样完毕后，接着即用淋洗剂淋洗。淋洗剂一般采用TLC分析得到的展开剂的比例再稀释一倍后的溶剂(即:把极性大的溶剂量减半; 如TLC溶剂为PE/AcOEt = 6/4, 则柱层析用的洗脱剂为PE/AcOEt = 8/2)。

2. 薄层色谱TLC

需要切记的是：

第一、展开剂的极性要合适

极性太小，点分不开; 极性太大，也分不开。某种样品在这种展开剂中只显示一个点，并不等于在别的展开剂中也只显示一个点。因此在寻找展开剂时，多尝试几种比例不同、成分不同的展开剂。

展开剂一般以所需目标产物的Rf值在0.3左右为最佳。

最常用的体系是乙酸乙酯/环己烷，不断调节比例，直到有满意的Rf值。 用下面这四种溶剂体系做展开剂, 基本上可以解决很多问题：PE (60~90 oC), EtOAc/PE=1:2, EtOAc/PE/AcOH=15:5:1, EtOAc/AcOH/n-BuOH/H2O = 2:1:1:1。 ************************************************************* 消除TLC拖尾的方法:

薄层色谱是样品与硅胶之间的吸附/解吸的过程，当样品与硅胶吸附能力过强，就会造成拖尾(或者过载大多会造成拖尾)，需要更强的溶剂系统来解吸附。

如果有拖尾时可能要加酸或碱，一般加乙酸和三乙胺。

对于羧酸类化合物，需要醋酸或者甲酸来加强洗脱极性；另外，羧酸的电离也会造成拖尾，因此加入醋酸或者甲酸抑制电离，使得薄层点比较圆。

对于碱性物质，需要加碱(通常是三乙胺、二乙胺或者氨水)来加强洗脱极性和抑制电离。

由于普通的硅胶板都是弱酸性的，所以对于某些对酸敏感的化合物，需要用碱板。在铺板时，用0.05~0.5％或1%的NaOH代替水来铺就可以得到碱板了；碱板对碱性物质分离效果较好，可以减轻脱尾。

**************************************************************

2

第二、点不能点得太浓,否则容易重叠,不易判断,因为如果两个点相近的话,一浓就变成一个点；

第三、板上点的展开的清晰程度和溶剂的极性和物质在该溶剂中的溶解性有关，只有两者比较合适了，才能有一个较好的分离效果。

在利用TLC跟踪反应时，在点板的时候往往是反应液点一个点A，每种难挥发的原料各点一个点B, C, D等，然后所有的原料和反应体系的混合溶剂再共同点一个混合点X，这些点在板上的位置如图所示：A X B C D. 这样的好处是展开后可以清楚地看见每个点的位置，把A这个点展开后的各个层份的点与B, C等原料比较，从而判断原料消失没有，点混合点X的目的在于，方便观察，因为有时候板展开后，各点的位置有些变形，或由于边缘效应等等，使判断不易。

利用TLC判断物质的纯度时，往往要和NMR相结合，因为某种样品在这种展开剂中只显示一个点，并不等于在别的展开剂中也只显示一个点。但有趣的是，由于1H NMR可鉴别的纯度也就在95%左右，有时候H NMR显示较纯的东西，一点板就发现有几个点。所以，两者要结合使用。但是自己以前的样品，则可以只通过点板来判断纯度。

关于柱层析的实验方法和技巧

常说的过柱就是柱层析分离，也叫柱色谱，通常用硅胶或氧化铝作为固定相。所有过柱操作尽可能在通风橱里进行。过柱很讲究经验与技巧。 1、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。在其他条件相同的时候，常压柱的效率最高，但时间也最长，比如天然化合物的分离，过一根柱子要几个月也是有的。

加压柱比较适用于普通有机物的分离，特别适于用来分离容易分解的样品；它与常压柱类似，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）；压力不可过大，不然溶剂走的太快就会减低分离效果。

减压柱能够减少硅胶的使用量，感觉能节省一半甚至更多，但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（噪音大，且时间长）。 2、固定相的粒度与用量

采用快速柱层析时，硅胶的粒度200-300目比较合适；常压柱层析或粗分，

3

100-150目。硅胶用量一般是样品量的30~50倍（一般选40倍）。 3、关于柱子的尺寸，应该是粗长的最好

柱子长，相应的塔板数就高；柱子粗，上样后在柱子上的样品层比较薄，相对减小了分离的难度。当然采用粗大的柱子要用比较多的硅胶和溶剂。

一般来说，柱子的直径高度比一般在1:(10~20)。

一般来说，硅胶层太短了分离效果不好，太长了也会由于扩散或拖尾导致分离效果不好。

如果所需组分和杂质分得比较开(是指所需组分Rf在0.2~0.4，与杂质的Rf相差0.1以上)，可以少用硅胶，用小柱子(例如200毫克的样品，用2 cm×20 cm的柱子)；如果相差不到0.1，就要加大柱子，可增加柱子的直径，比如用3 cm的，也可以减小淋洗剂的极性等。 4、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。不过在加样品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使产品分解，毕竟要分离的是敏感的东东，小心为好。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，如果样品是有色的，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。

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，很容易使样品分解，特别是金属有机化合物和含磷化合物。

层析用氧化铝有做成碱性、中性和酸性的，选择余地比较大，但比硅胶贵些。 也有用石英做柱子，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。 5、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，但溶剂用得越少越好。很多样品在上柱前是粘乎乎的，一般没关系。

有的样品上样后在硅胶上析出，这一般是样品量比较大才会出现，硅胶对样品的吸附饱和了，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。样品和硅胶

4

的量可以是1:1，但硅胶越少越好，不过要保证在旋干后，不能看到明显的固体颗粒(如有, 表明还有样品没被吸附在硅胶上）。

6、溶剂的选择（洗脱剂eluent的选择）

洗脱剂的选择是通过TLC确定。TLC的作用除了跟踪反应进程，检测试剂和原料纯度外，一个重要的用途就是为柱层析选择适当的洗脱剂。

溶剂当然是用最便宜、最安全、最环保的好。大多选用石油醚、乙酸乙酯。文献中有写用正己烷的，太贵了，除非特别需要不要用；不过因为正己烷极性很小，有时还非用它不可。乙醚也可以用，但是就是使人容易睡觉，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，应该经过后处理，比如重结晶等。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(10升或25升的塑料桶装的，便宜)，但要注意这些工业品的纯度较低。常能从送来的大桶底部看见有色的杂质，其他的杂质就可想而知了；在比较严格的柱分时就要对溶剂重蒸。当然过原料时可以免去这一步，反正下面还有提纯的方法。

溶剂在过柱后最好也回收使用，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。

7、关于操作问题：过柱子一定要仔细和耐心，不要着急或鲁莽。 7.1 装柱

柱子下面的活塞一定不要涂润滑剂，会被淋洗剂带到产品中的，可以采用聚四氟乙烯材料做的开关。

干法装柱和湿法装柱没什么区别，只要能把柱子装实就行。

湿法装柱要点：1) 估算柱子硅胶用量; 2) 估算溶剂与硅胶混合量; 3) 将溶剂与硅胶于烧杯中搅拌均匀，应搅至无气泡; 4) 用漏斗装柱，尽可能一次性加完, 边加边用洗耳球敲打柱子(如果柱子没有砂板，先用玻璃棒将一小团脱脂棉推入柱子下端狭窄的部分, 把柱子下部堵住(注意力度：堵太紧柱子走得很慢；堵

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oaxg.html