薄層色譜,或稱薄層層析(thin-layer chromatography),是以涂布于支持板上的支持物作為固定相,以合適的溶劑為流動(dòng)相,對(duì)混合樣品進(jìn)行定性與定量分析、分離和鑒定的一種層析分離技術(shù)。20世紀(jì)50年代從經(jīng)典柱色譜法及紙色譜法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種平面色譜技術(shù);至20世紀(jì)60年代后,人們對(duì)薄層色譜法在使用器材的規(guī)格、操作方法及術(shù)語(yǔ)使用的標(biāo)準(zhǔn)化等方面進(jìn)行了大量的工作,使該方法日趨成熟和完善,廣泛地應(yīng)用于有機(jī)合成中。TLC薄層層析技術(shù)作為有機(jī)合成中,最直接的監(jiān)測(cè)反應(yīng)的手段。
原理:色譜法的基本原理是利用混合物中各組分在某一物質(zhì)中的吸附或溶解性能的不同,或和其它親和作用性能的差異,使混合物的溶液流經(jīng)該種物質(zhì),進(jìn)行反復(fù)的吸附或分配等作用,從而將各組份分開。
特點(diǎn):樣品分離量少(微克-毫克級(jí)),分析快速。
分類:按所用固定相材料不同,分為吸附、分配、離子交換、凝膠過(guò)濾等薄層層析。有機(jī)合成中常用的硅膠,氧化鋁薄層屬于吸附色譜。
比移值(Rf):化合物移動(dòng)的距離大小用Rf值來(lái)表達(dá)。這是一個(gè)位于0-1之間的數(shù)值,它的定義為:化合物最高濃度中心距離原點(diǎn)基線(最先點(diǎn)樣時(shí)已經(jīng)確定)的距離除以溶劑的前沿距離原點(diǎn)基線的距離。
點(diǎn)樣----成功分離的關(guān)鍵
1、點(diǎn)樣原點(diǎn)小而圓,直徑盡量不要超過(guò)2mm(有機(jī)溶劑盡量用0.3mm直徑毛細(xì)管,水等高粘度的溶劑用0.5mm直徑的);
2、在便于顯色的前提下,點(diǎn)樣量盡量少,防止過(guò)載拖尾或掩蓋Rf相近的點(diǎn);
3、點(diǎn)樣勿傷及薄層表面;
4、點(diǎn)樣原點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離薄層邊緣,至少相隔3mm, 減少邊緣效應(yīng)(邊緣經(jīng)常跑歪);
5、選擇規(guī)則的矩形薄板;
6、所有點(diǎn)樣點(diǎn)要保持在一條與底邊平行的直線上,標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)照時(shí),務(wù)必點(diǎn)交叉點(diǎn);
7、點(diǎn)樣完后,溶劑用電吹風(fēng)盡量吹干。
展開劑的選擇:化合物在薄板上移動(dòng)距離的多少取決于所選取的溶劑不同。在戊烷和己烷等非極性溶劑中,大多數(shù)極性物質(zhì)不會(huì)移動(dòng),但是非極性化合物會(huì)在薄板上移動(dòng)一定距離。相反,極性溶劑通常會(huì)將非極性的化合物推到溶劑的前段而將極性化合物推離基線。一個(gè)好的溶劑體系應(yīng)該使混合物中所有的化合物都離開基線,但并不使所有化合物都到達(dá)溶劑前端,Rf值最好在0.2-0.8之間。雖然這個(gè)條件不一定都能滿足,但這應(yīng)該作為薄層色譜分析的目標(biāo)(在柱色譜中,合適的溶劑應(yīng)該滿足Rf在0.2-0.3之間)。那么,應(yīng)該選取哪些溶劑呢?一些標(biāo)準(zhǔn)溶劑和他們的相對(duì)極性列于如下:
石油醚<正己烷<二氯甲烷<四氫呋喃<乙酸乙酯<丙酮<正丙醇<甲醇<水
常用的混合體系
EA/PE(hexanes),DCM/MeOH
PE/DCM,PE/Acetone,Ether/DCM,EA/DCM,Acetone/DCM
展開劑的選擇原則
1、對(duì)所需成分有良好的溶解性;
2、可使各成分間有較好的分離;
3、待測(cè)組分的Rf在0.2-0.8之間;
4、不與待測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng);
5、沸點(diǎn)適中,黏度較小;
6、展開后組分斑點(diǎn)圓且集中;
7、混合溶劑最好新鮮配制。
展開
1、盡量用新配制展開劑(長(zhǎng)時(shí)間揮發(fā)后比例會(huì)改變);
2、展開缸蓋子密封性要好;
3、展開劑用量適中,不能漫過(guò)點(diǎn)樣原點(diǎn);
4、薄層板側(cè)邊不能貼到展開缸壁;
5、薄層板盡量用鑷子夾住小心放入展開缸中,而不是用手捏住放入;
6、讓溶劑向上展開約90%的薄板長(zhǎng)度;
7、理想的展開位置為保證Rf值在0.2-0.8之內(nèi)。
看板:一看、二照、三碘、四顯
1、從展開池中取出薄板并且馬上用鉛筆標(biāo)注出溶劑到達(dá)的前沿位置,根據(jù)這個(gè)計(jì)算Rf的數(shù)值;
2、用鑷子小心取出薄層板,吹干溶劑;
3、首先直接觀察,畫出有色物質(zhì)的斑點(diǎn)位置;
4、在紫外燈下觀察有無(wú)暗斑或熒光斑點(diǎn)(并用鉛筆畫出斑點(diǎn)位置);
5、大部分有機(jī)物會(huì)吸附碘,可逆的產(chǎn)生棕色或黃色斑點(diǎn);
6、千萬(wàn)注意,等高的點(diǎn),不一定是同一個(gè)物質(zhì),有可能是極性相同的點(diǎn),需要用其他監(jiān)測(cè)方法(如LCMS)確定。
7、用破壞性方式觀測(cè)薄板。當(dāng)化合物沒(méi)有紫外活性的時(shí)候,只能采用這種方法。使用染色劑時(shí),將干燥的薄板用鑷子夾起并放入染色劑中,確保從基線到溶劑前沿都被浸沒(méi)。用紙巾擦干薄板的背面。將薄板放在加熱板上觀察斑點(diǎn)的變化。在斑點(diǎn)變得可見而且背景顏色未能遮蓋住斑點(diǎn)之前,將薄板從加熱板上取下。
TLC-MS聯(lián)用
用小板點(diǎn)成帶狀,分離少量的樣品,刮取a、b、c三個(gè)純點(diǎn),MS檢測(cè)出哪個(gè)點(diǎn)可能是我們的產(chǎn)物,取得標(biāo)樣,再展開prep-TLC得到純化后樣品,作NMR鑒定。
TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)時(shí)機(jī)
對(duì)于不穩(wěn)定的化合物各個(gè)時(shí)機(jī)點(diǎn)最好都要監(jiān)測(cè)。
1、反應(yīng)半小時(shí);
2、反應(yīng)過(guò)夜前后,TLC檢測(cè)并留樣:
3、后處理前后,TLC檢測(cè)并留樣;
4、樣品拌硅膠前后,TLC檢測(cè)并留樣;
5、機(jī)分樣品濃縮凍千前后,TLC檢測(cè)并留樣。
TLC為柱分離尋找條件
1、選擇不同的混合體系, 多次嘗試,如果想讓Rf變得更大一些,可使溶劑體系極性更強(qiáng)些;如果想讓Rf變小,就應(yīng)該使溶劑體系的極性減小些。如果在薄板上點(diǎn)樣變成了條紋狀而不是一個(gè)圓圈狀,那么你的樣品濃度可能太高了。稀釋樣品后再進(jìn)行一次薄板層析,如果還是不能奏效,就應(yīng)該考慮換一種溶劑體系。
2、找到目標(biāo)物Rf值0.2左右,并與其他雜質(zhì)分離度較大的系統(tǒng);
3、然后根據(jù)樣品分離度,硅膠規(guī)格,柱徑比,硅膠與樣品比例等綜合信息,選擇比Rf值0.2左右體系稍小極性的體系進(jìn)行柱層析。
樣品要求:因?yàn)楣枘z板是弱酸性的,對(duì)酸不穩(wěn)定的化合物盡量避免爬大板;對(duì)空氣,水,有機(jī)溶劑穩(wěn)定;低沸點(diǎn)的溶劑里要好溶;最好有紫外吸收;極性不能太大(至少展開劑能爬起來(lái))。
上樣:盡量少的溶劑溶解樣品,最好是易揮發(fā)的,二氯甲烷最常用,如果不溶可以加幾滴甲醇促溶。可以用一次性滴管塞棉花后剪成毛筆狀上樣,每個(gè)人的辦法都不同,小編就是這么弄的,順便練練毛筆字。上樣時(shí)也最好像寫毛筆字一樣一氣呵成,這樣跑出來(lái)的帶比較均勻。如樣品溶液太多需要上兩遍樣,先用吹風(fēng)機(jī)吹干溶劑后再上樣。
跑板:展開劑的選擇,先用小板爬樣,具體怎么爬小板,選到合適的展開劑后,配好溶劑爬大板,由于大板和小板由細(xì)微的差別,大板展開劑的極性可以稍微比小板展開劑的極性大一點(diǎn),一樣的話也問(wèn)題不大。跑板最好要跑到快頂端1cm左右,充分展開樣品,切記不要跑過(guò),跑過(guò)的話,極性小的點(diǎn)可能會(huì)被展開劑沖都一起,而極性大的點(diǎn)雖然不會(huì)沖到上面,但會(huì)變散,不容易判斷色帶的邊緣。
檢測(cè):產(chǎn)品的判斷,通過(guò)極性大致判斷哪幾個(gè)色帶可能是產(chǎn)品,然后每個(gè)色帶可以先刮一點(diǎn),碾碎,加甲醇溶解,過(guò)濾送LCMS檢測(cè)判斷。
刮板:判斷好色帶后,在紫外燈下,用鉛筆描好熒光帶,開始刮板。帶好口罩很重要,小編是用美工刀刮的,刮不干凈的可以用小板刮可以刮干凈。
洗脫:刮好的硅膠,量少的話,可以隔著稱量紙用試管搟碎。量多的話,直接裝到自封袋里面隨便蹂躪,直到成粉末為止。粉末狀的硅膠樣品的洗脫,大部分人是直接加溶劑泡出來(lái)。但小編用的是,把硅膠粉直接裝到柱子(有底層砂芯的那種)里,上層鋪一薄薄的石英砂,直接像過(guò)柱子一樣在上層加溶劑壓出來(lái),這種方法的好處就是,對(duì)于溶解性不好的樣品可以快速洗出,用相對(duì)較少的溶劑洗出產(chǎn)品。加入溶劑洗脫的時(shí)候可以隨時(shí)點(diǎn)板看產(chǎn)品是否已經(jīng)完全洗出。
常見拖尾原因及解決辦法
1、首先考慮的是樣品濃度過(guò)大,薄層板過(guò)載導(dǎo)致。這種情況直接降低樣品濃度或者是上樣量就可以驗(yàn)證了。
2、樣品對(duì)硅膠的吸附能力過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致的拖尾。對(duì)不同體系加入不同的調(diào)節(jié)劑,酸體系加冰醋酸或甲酸,堿體系加氨水、三乙胺或二乙胺。
3、展開劑的極性與樣品極性不附,不能做到有效展開導(dǎo)致。可以通過(guò)調(diào)節(jié)展開劑極性解決。
4、如果是長(zhǎng)帶狀,那最可能的原因是展開劑對(duì)樣品的溶解度不夠所導(dǎo)致。可以根據(jù)極性表?yè)Q極性相近的對(duì)樣品溶解度更好的溶劑做展開劑,另外樣品未溶解完全,點(diǎn)在班上的樣品有未溶固體樣品也會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)條狀拖尾。
TLC顯色劑匯總
1、4-甲氧基苯甲醛顯色 (廣譜顯色劑)
原料:1.4-甲氧基苯甲醛 (p-anisaldehyde)13mL;2.醋酸(AcOH) 5mL;3.濃硫酸(conc.H2SO4)18mL;4.乙醇 (EtOH)478mL
調(diào)配方法:把1,2,4在冰浴條件下混合后,緩慢滴加3,冷藏保存
2、磷鉬酸顯色劑 (廣譜顯色劑,特別是含有羥基的化合物)
原料:1.磷鉬酸 (12MoO3.H3PO4) 5g;2.乙醇 (EtOH)100mL
調(diào)配方法:把1,2混合成溶液
注意:需要強(qiáng)熱才能顯色
3、鈰-鉬酸銨顯色,別名:HANESSIAN染色液(廣譜顯色劑)
原料:1.鉬酸銨((NH4)6Mo7O24?4H2O)25g;2.硫酸鈰 (Ce(SO4)2)5g;3.濃硫酸(conc.H2SO4)50mL;4.蒸餾水 (H2O)450mL
調(diào)配方法:把1,2,3,4混合后即可使用
4、硝酸鈰銨(適用于:大分子醇類)
原料:1.1%硝酸鈰銨的0.2mol/L硝酸溶液;2.N,N-二甲基-對(duì)苯二胺鹽酸鹽1.5g溶于甲醇(128ml)、水(25ml)與乙酸(1.5ml)混合液
調(diào)配方法:將(1)與(2)等量混合
噴板后于105℃加熱5min
5、茚三酮顯色 (適用于:胺基化合物)
原料:1. 茚三酮 ((ninhydrin) 0.3g;2.醋酸 (AcOH)3mL;3.正丁醇 (n-BuOH)100mL
調(diào)配方法:把1,2,3混合成溶液即可
小竅門:對(duì)于比較難顯色的胺基化合物,把TLC蘸一下HBr溶液加熱烤一下后再蘸取茚三酮顯色劑
6、二硝基苯肼顯色,簡(jiǎn)稱:DNP顯色 (適用于:醛或酮類)
原料:1.2,4-二硝基苯肼12g;2.濃硫酸(conc.H2SO4)60mL;3.蒸餾水(H2O)80mL;4.乙醇(EtOH)200mL
調(diào)配方法:把1,2,3,4混合成溶液即可
7、堿性高錳酸鉀顯色(廣譜顯色劑,特別是還原性化合物)
原料:1.高錳酸鉀(KMnO4)1.5g ;2.碳酸鉀(K2CO3)10g ;3.氫氧化鈉(NaOH)0.125g;4.蒸餾水(H2O)200mL
調(diào)配方法:把1,2,3,4混合成溶液即可
注意要點(diǎn):試劑壽命比較短,一般三個(gè)月以內(nèi)就得重新配置
8、硝酸銀/過(guò)氧化氫(適用于:鹵代烴類)
原料:1.硝酸銀0.1g溶于水1ml;2.2-苯氧基乙醇l00ml溶于丙酮200mL;3.30%過(guò)氧化氫1滴
調(diào)配方法:把1,2,3混合成溶液即可
方法:噴后置紫外光下照射
現(xiàn)象:斑點(diǎn)呈暗黑色
9、氯化鐵(適用于:酚類、羥酰胺酸)
原料:1%-5%氯化鐵的0.5mol/L鹽酸溶液
現(xiàn)象:酚類呈藍(lán)色、羥酰胺酸呈紅色
10、溴甲酚綠顯色,簡(jiǎn)稱:BCG顯色 (適用于:羧酸類等含有酸性基團(tuán)的化合物)
原料:1.溴甲酚綠(Bromocresol green)40mg;2.乙醇(EtOH)100mL;3.0.1N氫氧化鈉水溶液適量
調(diào)配方法:把1,2混合后,往里面滴加3直到溶液變成藍(lán)色
11、過(guò)氧化氫(適用于:芳香酸)
原料:0.3%過(guò)氧化氫溶液
使用方法:噴后置紫外光(365nm)下觀察
現(xiàn)象:呈強(qiáng)藍(lán)色熒光
12、DRAGENDORFF試劑顯色(適用于:含氮化合物)
原料:1.次硝酸鉍 (Bismuth subnitrate)1.7g;2.醋酸(AcOH)20mL;3.蒸餾水(H2O)80mL;4.碘化鉀(KI)40g;5.蒸餾水(H2O)100mL
調(diào)配方法:A液: 1+2+3, B液:4+5,A液(5mL)+B液(5mL)+醋酸(20mL)+蒸餾水(70mL)混合配成
13、香草醛顯色(廣譜顯色劑)
原料:1.香草醛((Vanillin)15g;2.濃硫酸(conc.H2SO4)2.5mL;3.乙醇(EtOH)250mL
調(diào)配方法:把1,2,3混合后配成,使用壽命較短
14、碘/硅膠顯色(廣譜顯色劑)
原料:1.碘(I2)適量;2.硅膠(SiO2)適量
調(diào)配方法:把1,2混合在密閉容器中靜置,顯色的時(shí)候直接只需要把TLC放進(jìn)去即可,碘熏后,用水沖一下,可以增強(qiáng)顯色效果,并可以固定住顯色一段時(shí)間
15、紫外燈-UV LAMP(適用于:共軛結(jié)構(gòu)化合物)
16、5%的硫酸乙醇(廣譜顯色劑,尤其是含有羥基等易于氧化的基團(tuán))
原料:1.98%的濃硫酸1g;2.乙醇19g
調(diào)配方法:將濃硫酸緩慢加入到乙醇中,加入少量無(wú)水硫酸鎂干燥
17、水(適用于:最后的手段!)
在所有的顯色劑都沒(méi)用的情況下,把TLC稍微浸點(diǎn)水后,對(duì)著光看,有可能看到化合物的點(diǎn)(有機(jī)化合物不溶于水)
18、茜素(適用于:硼酸/硼酸酯類化合物)
配制:1M的茜素丙酮溶液
顯色的時(shí)候直接只需要把TLC放進(jìn)去,在366nm紫外燈下觀察有亮黃色熒光點(diǎn)。
茜素----一種高效的硼酸TLC顯色劑
注:TLC板在浸潤(rùn)顯色劑后,不一定能立刻顯色的,有的需要熱烤才能顯色!