高效快速层析法_TLCMesh柱层析.pdf

第1 0卷第1期19 88年3月石油实验地质E X P ER IME NT ALPE TR O L EUMG EO L OG YVol.10Ma rNo.119 88高效快速层析法一一TLCMe sh柱层析李玉林(福州大学地质系TLCMes五柱层析是根据高效液相色谱的基本原理研制出来的一种新型柱层析方法.与普通柱层析相比,它具有分离速度快、分离效果显著、设备简单、操作方便等优 点.可供普通实验室配备使用.本文详细介绍了 TL CMe sh柱层析的实验装置、填充剂、洗脱液和装柱、进样方法等.在对原 油、煤和沉 积物(岩)抽提物的分析中,我们经常遇到一些尚未确认的、新的有机化合物。对于这类化合物的地球化学信息和 生物信息研究来说,高效快速的分离实验技术是十分必要的。传统上,高纯度制备性分离工作都是在很长的普通 层析柱上进行。这种普通柱层析方法 不仅费时很 大,样品回收率低,而 且由于拖尾 的影响,实验重复性很差。近年来国内外所使用 的低压柱层析,虽大大缩短了实验时间,但分离效果并没有明显 改善。另外制备性薄层 层析有时亦可获得令人满意的分离效果,但同样存在效率低,样品量少等缺点。7 0年代以后,高效液相色谱有了很大 的发展,它与普通柱层析的主要区别在于使用了粒度更 细 的填充剂,从 而使它 的分离效能及检测的灵敏度大大提高。同时,由于使用了加压技术,使分离效率比普通柱层析提高几百倍。但是,高效液相色谱需要专门的仪器设备,且价格昂贵,只有少数实验室有条件配置。国内目前主要用于少量样品的定性分析或作族组份分离,要进行常量 的制备性分离和普及应用尚有困难。为此,我们根据高效液相色谱的基本原理2,经过多次反复实践,成功地研制出TLcMes h 柱层析系统。二年多来的实践证明它是一种高效快速的有机分离实验技术,可以与制备性薄层层析相媲美。我们已经将薄层板上Rf0.0 5一。.1 0的不 同皂贰组份有效地 分离开来,获得制备性纯样。并且该方法设备简单便宜,进样范围大,从0.5一1 0 克均已获得满意的结果。一次实验一般只需3一5个小时即可完 成。所以,T LCMe sh柱层析有较大 的普及实用价值。一、实验装置T LcMe sh柱层析的实验装置主要 由氮气钢瓶、缓冲瓶、储液瓶、层析柱等四部 分组成(图1)。氮气钢瓶提供层析系统压力,也可用空气压缩泵代替;缓冲瓶上装有一支带磨口玻璃活塞的排气管,以调节系统压力,使其保持平稳;层析柱长度与内径之比要大于1 2;储液瓶可以与层析柱直接相连,也可以分离开来,中间由导管与层析 柱相连,这时储液瓶可用平底不锈钢瓶。实验时,按图1所示,安装好实验装置,然后 开启6 8石油实验地第1 0卷氮气钢瓶上 的活塞,通过压力表上的压力调节 阀 调整压力大小,使洗脱液的流速控制在实验所需的范围之内。二、填充剂和洗脱液图1T LCMe sh柱层析实验装置图1。氮气钢瓶5。三通活塞9。脱脂棉2。压力阀3.缓冲瓶4。磨口玻璃活塞6.磨口接头了。储液瓶8.层析柱1 0.馏分收集器1.填充剂填充剂 是决定柱效的主要因素。从理论上讲,填充剂的颗粒越细 和粒度范围越小,柱效就越 高。TL CMe sh柱层析一般都采用薄层层析粒级硅胶作填充剂,TLCMe sh柱层析也由此而得名。只有在个别情况下才使用氧化铝、活性碳和氧化镁等作填充剂。(1)填充剂粒级选择,必须根据样品分离纯化的难易程度及组份的复杂性选用适当的粒级范围,必要时可进一步过筛。例如,在对 中药 白头翁皂式(街体皂武和三菇皂戒)进行分离纯化时,我们发现普通层析硅胶(10 0一20 0目)柱效很低分离效果差。经试验以3 0。一40 0目薄层层析硅胶 分离效果最佳,用小于50 0目时,柱效并没有明显提高,反 而给装柱带来困难。总之,实验之前要注意选择填充剂的粒度范围,并不是说越细越好。(2)填充剂的 活性一般不宜太高,例如街烷皂贰的分离,填充剂的 活化级别以亚一皿级比较适宜。据认为“填充剂的含水量在液固相层析 中往往起很重要的作用,填充剂活性太低、含水量太大对水溶性样品有潮解作用。因此,适当控制填充剂的 活性级别非常必要,活性太强时可加入适量的水,使其活性降低;反之,放在烘箱 内烘烤,以提高填充剂活性。填充剂一与进样量的比例也是 影响柱层析效果 的 重要 因素,一般以1:3 00一1:5 0。为宜。对于难分离的样品,可适当增加填充剂与样品量的比例。但一般不能超过1,100。,否则将影响样品的 回收率。2。洗脱液TLCMe sh柱层析所用 的洗脱液,一般采用薄层 层析法 的系 列溶剂。即用不 同的溶剂系列对分离的样品作薄层层析,从 中选择分离效果最佳 的溶剂系 列作为TLCMes h柱层析的洗脱液。另外,洗脱液的流速对 分离效果影响很 大,实验时必须适当控制好洗 脱液的流速。在大多数情况下,洗脱液的流速控制在3一sml/mi n 比较适宜。但是,层析柱内径较大时,洗脱液流速也要适当增大。表1列 出了洗脱液的配量与柱的大小和进样量之间的比例关系,供大家参考。第l期李玉林:高效快速层析法-一T L CMe sh柱层析表l(ml)洗 脱 液与柱 径、进样量关系表。:+二、,*,、。;、。1进样量(mg),。、阵二厅;罗凭 号工1讥竖 坚,毕坦一-一一二-一-一-一旧甲 代价一 兰里 立!一兰 竺一.二Bi全i生一卜竺塑竺一卜一i巴 丫一-一性一一竺一卜一一兰竺一二生一一-一一二一一一竺一一型一卜一一互竺一竺兰-一1一生一-一竺一哩一缨一斗一一一一二 竺一一-.-竺兰一-一兰生一一一二竺一一缨-一2旦 里 9 一卜一竺旦一一5010 0 04 0 0 0120 0050表中数据是我们已结使用的数值,而不是极限值.四、装柱和进样T LCMe sh柱层析的实验包括装 柱、进样洗脱 和馏分收集四个步骤。其中,装柱和 进样最为关键。一般装柱均匀,进样较好,层析时溶剂前沿 和色带整齐,分离效果就好。1。装柱由于T LCMes h柱层析的填充剂粒度很小,一般都小于4 0 微米,所以以干法装柱 为宜。干法装 柱有许多种方法,据Kir kland对 六种不 同的干 法装柱效果对比,认为 改 良顿击法装柱效果最好。我们实验室 即采用 此 法装柱:用玻璃棒将一小团脱脂棉或多孔炼结玻璃放入柱底,压紧展平后将层析柱垂直地安装在铁架上(保持上 下可自由活动),插 入一个大小适中的玻璃漏斗,再用 一张表面光滑的硬 纸制成大小与三角漏 斗相似的形状,并在下面 开 一个小口,垫入玻璃漏斗中将已称好的适量填充剂倒入,上 面用 一张洁净的纸封闭,最后,轻轻地垂直顿击,使充填剂均匀地落入柱内,同时用套有橡皮管的玻璃棒轻轻 敲打柱内已充填的部位。当填充剂全部装入柱内时,继续轻 轻地顿击并敲打柱的外壁,直到填充剂表面平整,不再抖动为止。最后通入洗脱液驱除柱内填充剂中的气泡。2.进样T LCMes h柱层析进样有两种方法,直接进样和拌样法进样,现分别介绍如下:直接进样法:将待分离样品溶于少量溶剂中(溶剂量为样品量的3一5倍),待填充剂内气泡完全消失,洗 脱液与填充 剂处在同一平面时,用滴管将溶解好的样品沿柱壁仔细地 加入 到柱内。待样品全部 进入填充剂 内时,再用滴管沿柱壁仔细加入少量的洗脱液,当柱内洗脱液液面 有 一定高度(约3 cm)后,立 即装上储液 瓶并往瓶内加入足够量 的洗脱 液。然后 开启压力调节阀,将洗脱 液的流 速控制在实验所需要的流速范围即可。(2)拌样法进样:将待 分离的样品溶于少量易溶低 沸点的溶剂 中,并用滴管加 到相 当样品4一5倍的填充剂 上,拌匀后室温凉干。然 后加 入到柱内并轻 轻地垂直顿击,直到样品表面平整 和 不再抖动,在样品之 上 再复盖一层1一Z cm厚 的纯净填充剂或 处 理后70石油实验地质第1 0卷的干净细砂,轻轻敲顿使其表 面平整。沿柱壁 仔 细加 入洗脱液,当柱内液 面达 到一定高度后立即装上储液瓶。此后 的过程同上。拌样法进样的优点是操作简便,节省时间和溶剂。但是,很容易将气泡带入填充剂内,影响分离效果。对于装柱技术尚不熟练的初学者,最好采用直接进样法较为稳妥。据我们上百次实验,一般情况下,只要操作正确、填充剂和进样量比例适宜,薄层板上R f0.1的组份,我们都能成功地 分离而获得制备性纯样品。在许多情况 下,Rf、0.0 5的组分也能够被有效地分离出来。总之,TLcMes h柱 层析提供了高效、快速、简便、便宜 的制备性色谱分离技 术。在没有昂贵的高效液 相色谱情况下,也可以获得与制备性薄层层析相媲美的分离效果。由于层析柱上的 色带比制备性薄层 层析整齐而集中,实际的 分脱效果往往比制备性薄层层析更好。但必须强 调指出表1中的各种比例关系以及填充剂的 粒度、洗脱液的流速等选择,是T LCMes h 柱层析实验成功的关键。参考文献仁l朱明华主编,19 8 6,仪器分析,高等教育出版社。2王成瑞 等,19 8。,低压柱层析在夭然药物化学 中的应用,中草药,1 1卷3期.3WC la rkStilletall,z。了s,RaPidChr omatograPhieTecl iniqu eforPr ePa rati7eSePa ration sWithModer ateResolutien,J.OrgChem,vol。4 3,No.14,P292 3一292 5。第1期李玉林:高效快速层析法T LCMes h 柱层 析71HIG H一PE R FO RMAN CER APIDCH ROMA TOGRAPHY-一TLCMe sh ColumnC hr omatographyL iYulin(Ge ologie alDePa rtmentof Fu之houUniver sity)Abstra etTL Cme she olumnehr omatograPhy15anewtyPedeolumnehromao-graPhy,wh ieh15ba sedo nthePrineiPlesofhighPerfo rma ne eliquidehr omatogr aPhy.Itshowsseve raladvantagesove reo nventio nale olumnehromatograPhy,i.e.highsPe ed,h ighresolution,simplieityofequiP-me nta ndea syoPe r ation.It15availabletoo rdina rylabo r atories.Detailedinfo rmatio n ssueha slabo rato rydeviee,Pa ek ingmaterials,elu ants,eolumnfillingsandinjeetio nmethodsaregiveninthispaper.