近代有機(jī)合成技術(shù)與方法提純與分離

1、近代有機(jī)合成技術(shù)與方法,分離與純化,色譜法薄層色譜法(TLC),基本原理TLC定義：把吸附劑鋪在玻璃板上，將樣品點(diǎn)在其上，然后用溶劑展開，使樣品中各個(gè)組分相互分離的方法。這是一種簡(jiǎn)便、快速、微量的分離分析技術(shù)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。分類：吸附薄層色譜、分配薄層色譜、離子交換薄層色譜、分子篩薄層色譜等。,吸附薄層色譜基本原理：不同物質(zhì)與吸附劑（固定相）之間的吸附力不同；不同物質(zhì)在溶劑（流動(dòng)相）中的溶解度不同；當(dāng)達(dá)到吸附和溶解（解吸

2、）平衡時(shí)，不同的物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間便具有不同的質(zhì)量分配比或平衡常數(shù)（K）。這一過程相當(dāng)于一次固—液萃取。當(dāng)流動(dòng)相的向前移動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于固—液萃取的固液分離。流動(dòng)相中因含有較多的吸附力小、溶解性大的成分，因此，相當(dāng)于對(duì)此成份進(jìn)行了一次富集。到達(dá)前方的各成分會(huì)在新位置于固定相和流動(dòng)相之間的重新形成分配平衡。同時(shí)，原位置殘留的各成分因新鮮溶劑的到來也會(huì)在原位置重新形成分配平衡。此時(shí)相當(dāng)于對(duì)原材料進(jìn)行二次萃取。只要移動(dòng)相是連續(xù)的，那么對(duì)

3、原位置各成分的“萃取”也就是不斷的。經(jīng)過多次“萃取”之后，原位置的易溶成分優(yōu)先被萃取完全，殘留的將是吸附力強(qiáng)、溶解相差的成分。這樣便達(dá)到了分離的目的。,分配薄層色譜的原理：相當(dāng)連續(xù)多次的液—液萃取。與吸附色譜不同的是固定相和流動(dòng)相均是液體，固定相的液體由其它固體材料（支持劑、載體或擔(dān)體）來支持或載附，不隨流動(dòng)相的移動(dòng)而移動(dòng)。因此，物質(zhì)的分離是依靠不同的物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間以不同的分配系數(shù)（K）連續(xù)不斷地形成分配平衡而實(shí)現(xiàn)的。

4、物質(zhì)在薄層板上移動(dòng)速度常用Rf值（比移值）表示，其定義是：,,影響Rf值的因素：,薄層的厚度吸附劑的種類、粒度、活度（吸附能力）展開劑的純度、組成及揮發(fā)性展開方式（上行或下行）展開缸的形狀、大小及飽和程度外界溫度等。,Rf的特性和應(yīng)用：在固定條件下，特定化合物的Rf值是一個(gè)常數(shù)。因此，在條件完全相同的情況下，Rf值可以作為該化合物定性檢定的物理指標(biāo)，就像測(cè)定熔點(diǎn)或其它物理常數(shù)一樣。為了獲得相同的色譜條件，通常是把未知樣和標(biāo)準(zhǔn)

5、樣同時(shí)滴加在同一塊薄板上。,（二）、吸附劑吸附色譜：?最常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁，粒度一般為150~300目篩孔，其次是聚酰胺和纖維素，其粒度一般分別為70~140目篩孔和160~200目篩孔。?氧化鋁的極性比硅膠大，比較適用于分離極性較小的化合物（烴、醚、醛、酮、鹵代烴等）；相反，硅膠適用于分離極性較大的化合物（羧酸、醇、胺等）。,分配色譜支持劑：硅膠、硅藻土、纖維素等。固定相：水、甲酰胺、石蠟油等。薄層粘合劑及其他

6、添加劑石膏（10—15%）、羧甲基纖維素鈉（CMC）（0.5—1%）、淀粉（5%）、聚乙烯醇（0.5—1%）等。添加1.5%的硅酸鋅錳（Zn2SiO4∶Mn），制成熒光板。加入硝酸銀可制成硝酸銀薄板，用于分離含π鍵的順、反異構(gòu)體。添加硼酸制成的薄層板則可以分離單糖類化合物異構(gòu)體。,（三）、展開劑及其選擇大原則：選擇展開劑一般需要針對(duì)吸附劑的種類、活度和被分離混合物的組成及各成分的性質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等情況綜合而定。小原則：被分離

7、物質(zhì)和展開劑之間的極性關(guān)系應(yīng)符合“相似相溶原理”。該原則可用于確定展開劑的大致范圍。,單一溶劑的極性順序?yàn)椋◤男〉酱螅?石油醚→環(huán)己烷→四氯化碳→三氯乙烯→苯→甲苯→二氯甲烷→氯仿→乙醚→乙酸乙酯→乙酸甲酯→丙酮→正丙醇→甲醇→吡啶→乙酸混合溶劑的極性順序（從小到大）： 苯∶氯仿（1+1）→ 環(huán)己烷∶乙酸乙酯（8+2）→氯仿∶丙酮（95+5）→苯∶丙酮（9+1）→苯∶乙酸乙酯（8+2）→氯仿∶乙醚（9+1）→苯

8、∶甲醇（95+5） →苯∶乙醚（6+4）→環(huán)己烷∶乙酸乙酯（1+1）→氯仿∶乙醚（8+2）→氯仿∶甲醇（99+1）→苯∶甲醇（9+1）→氯仿∶丙酮（85+15）→苯∶乙醚（4+6）→苯∶乙酸乙酯（1+1）→氯仿∶甲醇（95+5）→氯仿∶丙酮（7+3）→苯∶乙酸乙酯（3+7）→苯∶乙醚（1+9）→乙醚∶甲醇（99+1）→乙酸乙酯∶甲醇（99+1）→苯∶丙酮（1+1）→氯仿∶甲醇（9+1）,四、基本操作1．薄層板的選擇和鋪制（1）薄板的

9、選擇 最常用的薄板是玻璃板，其大小選擇：根據(jù)目的、樣品量、組分的數(shù)目多少和展開的方式等綜合而定。小量制備：待分離組分總量在0.5～1g左右，可采用400mm×350mm的薄板1~3塊即可。預(yù)試或定性分析：用單項(xiàng)展開時(shí)，多用載玻片（200mm×50mm，200mm×25mm或75mm×25mm）。雙向展開或小量制備時(shí)，一般采用200mm×200mm或400mm×200mm的

10、大板。玻璃板要求：平整、光滑、干凈。,（2）制板方法：干鋪法和濕鋪法 干鋪法概念：就是將吸附劑顆?；蚍勰┚鶆虻仄戒佋诓ＡО迳系姆椒?，所制得薄板稱為干板。吸附劑粒度要求：一般為150~200目左右。涂鋪方法：把玻璃板平放在平臺(tái)上或?qū)嶒?yàn)臺(tái)面上，先將吸附劑大致平攤在玻板上，然后兩手握住一根帶有兩個(gè)套圈的粗玻璃棒，按照?qǐng)D所示方向推動(dòng)，把多余的吸附劑除去，便可得到一塊均勻的薄板。玻棒套圈可以用塑料管或膠布等制成。兩個(gè)套圈的厚度和距離，

11、便是薄層的厚度和寬度。,,濕鋪法 概念：將溶劑或含粘合劑的溶劑和吸附劑按一定的比例，[一般硅膠為30g/(75～90) ml，氧化鋁為25g/50ml]，加到一起，調(diào)成糊狀，然后再將糊狀物均勻的鋪在薄板上的方法。濕鋪法的操作步驟： ①調(diào)糊 硅膠G、氧化鋁G、硅膠GF254或不含粘合劑的吸附劑如硅膠H、氧化鋁H的充分調(diào)勻，均是取1份吸附劑，加入2~3份水。用CMC作粘合劑：0.5%羧甲基纖維素鈉溶液100ml, 加硅膠H

12、（200～250目）30g或氧化鋁50g，充分調(diào)勻后，即可涂鋪。,用淀粉作粘合劑時(shí)：取硅膠H（200～250目）0.95份，加0.05份淀粉（可溶性淀粉不能用），加水2—3份，將容器放在沸水浴上加熱，不停攪拌下煮沸5分鐘，直到獲得最大的粘稠度，再加水1份，再煮1—2min，調(diào)勻，冷后涂鋪。纖維素粉作粘合劑：纖維素粉1份，加水（或丙酮）5～6份調(diào)成糊狀后涂鋪。聚酰胺作粘合劑：聚酰胺1g，加6mL 85%甲酸，攪拌溶解后，再加70%乙醇

13、3mL，調(diào)勻后，便可涂鋪。,薄板的后處理：晾干后，活化。硅膠板一般在105℃,最高不超過128℃ ，烘箱中烘烤半小時(shí)，冷卻后取出在干燥器中保存?zhèn)溆谩Ｗ鳛榉峙渖V的硅膠薄層板無需活化，在室溫下放置12h～24h后即可使用；氧化鋁板200～220℃活化4h，得活性為Ⅱ級(jí)的板。150～160 ℃ 活化4h，得活性為Ⅲ～Ⅳ級(jí)的板。,點(diǎn)樣,點(diǎn)樣工具：微量注射器；玻璃毛細(xì)管。點(diǎn)樣方法：液體直接點(diǎn)樣法；固體添埋法。樣點(diǎn)式樣：點(diǎn)型；線型；條型

14、。點(diǎn)樣應(yīng)注意的問題：點(diǎn)樣斑點(diǎn)的大?。阂话泓c(diǎn)樣斑點(diǎn)直徑不大于3mm；點(diǎn)樣量：0.25mm薄層，一般點(diǎn)樣量為幾微克～幾百微克作定性分析；2mm層厚，點(diǎn)樣量可達(dá)幾十毫克～幾百毫克作制備。點(diǎn)樣位置：距底邊約1.5~2cm的起始線上，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離一般為1.5~2cm。,,,,4．展開/展層展開/展層的概念：展層的容器：除了專用的色譜缸外，常見玻璃標(biāo)本缸、染色缸、廣口瓶、大量筒、大試管等可作為其代用品。展層方式：上行法、下行法

15、、雙向法、梯次上行法。,（1）上行法：有傾斜上行法或垂直上行法兩種。軟板則只能與平面成約15℃的近水平傾斜放置。上行法展開的距離一般為10~15cm，展開時(shí)間約為30min左右，最快者只需幾分鐘，最慢者需2~3h。,（2）下行法：薄層樣點(diǎn)朝上，展開劑是從上向下通過薄層。展開劑與薄層之間是通過濾紙條或紗布條作為橋梁進(jìn)行轉(zhuǎn)移的。由于展開劑受吸附和重力的雙重作用，因此，下行法展開速度較快。（3）雙向展開法：適用于方形板。先沿X軸展開，然后

16、再換用另外一種展開劑沿Y軸展開。此法常用于某些復(fù)雜成分或Rf值較小的成分的展開，氨基酸分離就常用此法展開。（4）遞次單向法/多次單向法：先用一種展開劑上行展開后，再在同一方向用同一種或換成另外一種展開劑展開，如此反復(fù)多次，可得到較好的分離效果，這種方法稱為遞次上行法，可適用于不易分離的化合物的分離。,5．顯色/檢出顯色/檢出的概念：檢出方法：物理法——紫外光照射化學(xué)法——噴灑化學(xué)試劑顯色劑種類：通用顯色劑；選擇性顯色劑；

17、專屬性顯色劑。噴灑工具及方法：噴壺；噴灑顯色劑要在展開劑未干之前進(jìn)行，噴壺與薄層的距離應(yīng)在約30～40厘米，顯色后，要立即用鉛筆或打頭針把斑點(diǎn)位置標(biāo)出，以便下步測(cè)量Rf值，并把薄層色譜圖描繪下來。,6．Rf的測(cè)量及定性、定量測(cè)定Rf值測(cè)量：斑點(diǎn)輪廓→斑點(diǎn)重心位置→斑點(diǎn)中心到點(diǎn)樣原點(diǎn)距離→展開劑前沿到點(diǎn)樣原點(diǎn)距離→Rf值計(jì)算定性分析：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較法——比較樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在同一薄板上的Rf值；儀器分析法——將斑點(diǎn)物質(zhì)分離出來

18、，用儀器測(cè)定其物化性質(zhì)并與已知物的物化性質(zhì)比較。,吸附柱色譜,柱色譜是將吸附劑填充到一根玻璃管或金屬管中進(jìn)行的色譜技術(shù)。這種方法可以用來分離大多數(shù)有機(jī)化合物，尤其適合于復(fù)雜的天然產(chǎn)物的分離。適用于分離和精制較大量的樣品。硅膠色譜,（一）吸附劑與洗脫劑 根據(jù)待分離組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)選擇合適的吸附劑和洗脫劑是分離成敗的關(guān)鍵。1．吸附劑的要求①對(duì)樣品組分和洗脫劑都不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，在洗脫劑中也不會(huì)溶解。②對(duì)待分離組分能夠進(jìn)行可逆

19、的吸附，同時(shí)具有足夠的吸附力，使組分在固定相與流動(dòng)相之間能最快地達(dá)到平衡。③顆粒形狀均勻，大小適當(dāng)，以保證洗脫劑能夠以一定的流速（一般為1.5mL·min-1）通過色譜柱。④材料易得，價(jià)格便宜而且是無色的，以便于觀察。2、常用吸附劑的種類：硅膠、氧化鋁、聚酰胺、硅酸鎂、滑石粉、氧化鈣（鎂）、淀粉、纖維素、蔗糖和活性炭等。,3、幾種常見吸附劑的特性（1）氧化鋁：市售的層析用氧化鋁有堿性、中性和酸性三種類型，粒度規(guī)格大多為

20、100～150目。堿性氧化鋁（pH9—10）：適用于堿性物質(zhì)（如胺、生物堿）和對(duì)酸敏感的樣品（如縮醛、糖苷等），也適用于烴類、甾體化合物等中性物質(zhì)的分離。但這種吸附劑能引起被吸附的醛、酮的縮合。酯和內(nèi)酯的水解、醇羥基的脫水、乙酰糖的去乙酰化、維生素A和K等的破壞等不良副反應(yīng)。所以，這些化合物不宜用堿性氧化鋁分離。酸性氧化鋁（pH3.5—4.5）：適用于酸性物質(zhì)如有機(jī)酸、氨基酸等以及色素和醛類化合物的分離。中性氧化鋁（pH7—7.5

21、）：適用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定的物質(zhì)如酯、內(nèi)酯等的分離，也可以用來分離弱的有機(jī)酸和堿等。,（2）硅膠：硅膠是硅酸的部分脫水后的產(chǎn)物，其成分是SiO2·xH2O。柱色譜用硅膠一般不含粘合劑。適用范圍：非極性和極性化合物，適用于芳香油、萜類、甾體、生物堿、強(qiáng)心甙、蒽醌類、酸性、酚性化合物、磷脂類、脂肪酸、氨基酸，以及一系列合成產(chǎn)品如有機(jī)金屬化合物等。（3）聚酰胺：色譜用聚酰胺主要包括尼龍6（聚己內(nèi)酰

22、胺）和尼龍66（聚己二酰己二胺）兩種，分子量一般在16000～20000，其親水性和親脂性均較好，因此既可分離水溶性成份，也可分離脂溶性成分?？扇苡跐恹}酸、甲酸及熱的乙酸、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；對(duì)堿穩(wěn)定，對(duì)強(qiáng)酸可水解。,分離對(duì)象：能與聚酰胺形成氫鍵的化合物，如酚類、酸類、醌類、硝基化合物及含羥基、氨基、亞氨基的化合物及腈和醛等類化合物。聚酰胺在水中吸附能力的規(guī)律：形成氫鍵的基團(tuán)

23、(如：酚經(jīng)基、按基、酪基、硝基等)越多，則吸附力越強(qiáng)。如：丁二酸＞丁酸,形成氫鍵的位置與吸附力有很大關(guān)系。對(duì)位、間位酚羥基使吸附力增大，鄰位使吸附力減小。如：芳香環(huán)、共軛雙鍵多者吸附力大，少者吸附力小。如：,若形成分了內(nèi)氫鍵，則使化合物的吸附力減小。如：（4）硅酸鎂：中性硅酸鎂的吸附特性介于氧化鋁和硅膠之間，主要用于分離甾體化合物和某些糖類衍生物。為了得到中性硅酸鎂，用前先用稀鹽酸，然后用醋酸洗滌，最后用甲醇和蒸餾水

24、徹底洗滌至中性。,3．吸附劑的活度及其調(diào)節(jié)吸附劑的活性取決于它們含水量的多少，活性最強(qiáng)的吸附劑含有最少的水。吸附劑的活性一般分為五級(jí)，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ表示。數(shù)字越大，表示活性越小，一般常用Ⅱ～Ⅲ。向吸附劑中添加一定的水，可以降低其活性。反之，如果用加熱處理的方法除去吸附劑中的部分水，則可以增加其活性，后者稱為吸附劑的活化。,4、實(shí)驗(yàn)操作吸附劑用量的確定→柱子的選擇→裝柱→柱留體積的測(cè)量→加樣或拌樣→洗脫→分部收集→檢測(cè)→

25、合并→濃縮硅膠：吸附色譜——1g樣品/20～50g ，特例1g樣品/500～1000g，用前最好120ºC 烘24h，可不做活性測(cè)定。分配色譜——1g樣品/100～1000g，特例1g樣品/10000g。,色譜柱的選擇：有玻璃柱和不銹鋼柱兩種；徑長(zhǎng)比一般為1:10～1:20，特例1:40；內(nèi)壁光滑均勻，上下粗細(xì)一樣，管壁無裂縫，活塞密封良好；根據(jù)吸附劑用量（體積）確定柱子的大小。裝柱：有干裝法和濕裝法兩種。干

26、裝法——在下端減壓抽氣的同時(shí)，將吸附劑通過長(zhǎng)徑漏斗緩緩到入柱內(nèi)。濕裝法——①準(zhǔn)確加入一定體積的溶劑，然后緩慢加入吸附劑，必要時(shí)可輕敲柱壁，排除多余溶劑，計(jì)算柱留體積；②準(zhǔn)確量取一定體積的溶劑倒入稱量好的吸附劑，間歇性攪拌數(shù)次，靜置過夜，次日在攪拌下裝柱，計(jì)算主留體積。,加樣：①將樣品溶于合適的溶劑，在不擾動(dòng)吸附劑層面的情況下，加到柱體上面。最后在用少量清潔溶劑對(duì)主壁洗滌2～3次；②將樣品溶于合適的溶劑后，在攪拌下加入樣品量3～5倍