4有机化合物的分离与提纯技术(第9页)
2. 萘的减压升华
称取0。5g粗萘,置于直径2。5cm的抽滤管中,且使萘尽量摊匀,然后按照第一章图124装一直径为1。5cm的冷凝指,冷凝指内通冷凝水,利用水泵或油泵对抽滤管进行减压。将吸滤管置于80℃以下水浴中加热,使萘升华,待冷凝指底部挂足升华的萘时,即可慢慢停止减压,小心取下冷凝指,将萘收集到干燥的表面皿中。反复进行上述操作,直到萘升华完毕为止。纯萘熔点80。6℃。
本实验约需4~6h。【注释】
[1] 升华发生在物质的表面,待升华的样品应该研得很细。被升华物一定要干燥,如有溶剂将会影响升华后固体的凝结。
[2] 刺孔向上,以避免升华上来的物质再落到蒸发皿内。
[3] 可在石棉网上铺一层厚约1~2cm的细砂代替砂浴。
[4] 提高升华温度可以使升华加快,但会使产物晶体变小,产物纯度下降。注意在任何情况下,升华温度均应低于物质的熔点。
[5] 升华面到冷凝面的距离必须尽可能短,以便获得快的升华速度。
[6] 可升华样品还有咖啡碱、龙脑、异龙脑等。
五、思考题
(1) 什么样的物质可以用升华方法进行提纯?
(2) 升华操作的基本原理是什么?升华温度应控制在什么范围内,为什么?
(3) 升华时蒸发皿上为什么要盖一张带小孔的滤纸,漏斗管上端为何用棉花塞住?
实验12薄层色谱
一、实验目的
(1) 学习薄层色谱的原理及其意义。
(2) 掌握薄层色谱的实验操作技术。
二、实验原理
薄层色谱(Thiography,缩写为TLC),又称薄层层析,是快速分离和定性分析微量物质的一种重要的实验技术,具有设备简单、操作方便而快速的特点。它是将固定相支持物均匀地铺在载玻片上制成薄层板,将样品溶液点加在起点处,置于层析容器中用合适的溶剂展开而达到分离的目的。可用于精制样品、化合物鉴定、跟踪反应进程和柱色谱的先导(即为柱色谱摸索最佳条件)等方面。薄层色谱也可以分离较大量的样品(可达几百毫克),特别适用于挥发性较低、或在高温下易发生变化而不能用气相色谱进行分离的化合物。
薄层层析按分离机制不同可分为吸附薄层层析、分配薄层层析、离子交换薄层层析等,最常用的为吸附薄层层析,在此主要讨论。吸附薄层层析中样品在薄层板上经过连续、反复地被吸附剂吸附及展开剂解吸附过程,由于不同的物质被吸附及被解吸的能力不同,故在薄层板上以不同速度移动而得以分离。通常用比移值(Rf值)表示物质移动的相对距离,如图247所示:
Rf=色斑最高浓度中心至原点中心的距离a展开剂前沿至原点中心的距离b
图247Rf值计算示意图
1。 起点线2。 展开剂前沿
a。色斑最高浓度中心至原点中心的距离;b。展开剂前沿至原点中心的距离物质的Rf值随化合物的结构、薄层板、吸附剂、展开剂的性质以及温度而变化,但在一定条件下每一种化合物的Rf值都为一个特定的数值。故在相同条件下分别测定已知和未知化合物的Rf值,再进行对照,即可确定是否为同一物质。下面介绍薄层色谱的操作规程。
1。 吸附剂的选择
一种合适的吸附剂应该具备的条件是:① 它能够可逆地吸附被层析的物质;② 它不会引起被吸附物质的化学变化;③ 它的粒度大小应该能使展开剂以合适的速率展开。此外,吸附剂最好是白色或浅色的。最常用的吸附剂是硅胶和氧化铝,其颗粒的大小对层析速率、分离效果均有明显的影响。颗粒太大,其总表面积则相对小,吸附量降低,展开速率快,层析后组分的斑点较大,不集中,分离效果不好;反之颗粒太小,层析速度太慢,各组分分不开,效果也不好。一般干法铺层所用的硅胶和氧化铝颗粒大小为150~200目较合适;湿法铺层则要求200目以上。
① 硅胶:硅胶是无定形多孔物质,略具酸性,适用于酸性和中性物质的分离和分析,薄层色谱用的硅胶分为以下几种:
硅胶H——不含黏合剂;
硅胶G——含黏合剂(煅石膏2CaSO4·H2O),标记G代表石膏(gypsum);
硅胶HF254——含荧光物质,可在波长254nm的紫外光下发出荧光;
硅胶GF254——既含黏合剂,又含荧光剂。
黏合剂除煅石膏外,还有淀粉、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠(CMC)。使用时,一般配成水溶液。如羧甲基纤维素钠的质量分数一般为0。1%~0。5%,淀粉的质量分数为5%。
② 氧化铝:氧化铝也分为氧化铝G、氧化铝HF254及氧化铝GF254。氧化铝的极性比硅胶强,适用于分离极性小的化合物。
2。 薄板的制备和活化
薄板的制备方法有两种:一种是干法制板;另一种是湿法制板。
① 干法制板:一般用氧化铝作吸附剂,涂层时不加水,将氧化铝倒在玻璃板上,取直径均匀的一根玻璃棒,将两头用胶布缠好,在玻璃板上滚压,把吸附剂均匀地铺在玻璃板上。这种方法简便,展开快,但是样品展开点易扩散,制成的薄板不易保存。
② 湿法制板:是实验室最常用的制板方法。选用一定规格的玻璃板[1],用肥皂水洗净,用蒸馏水淋洗两次后烘干,用时再用酒精棉球擦除手印至对光平放无斑痕。在洁净的50mL研钵中加8mL 1%羧甲基纤维素钠的水溶液,然后一边分批放入3g硅胶GF254,一边充分研磨[2],使浆料搅成均匀的糊状。用吸管或玻璃棒迅速将浆料涂于上述洁净的载玻片上,用食指和拇指拿住玻片,作前后左右摇晃摆动,使流动的硅胶GF254均匀地平铺在载玻片上。必要时,可在实验台面上,让一端接触台面而另一端轻轻跌落数次并互换位置。然后把薄层板放在水平的长玻璃板上晾干,半小时至数小时[3]后移入烘箱内,缓慢升温至110℃,恒温半小时,此谓活化[4]。取出,稍冷后置于干燥器中备用。
3。 点样
在距薄层板一端0。5~1cm处,用铅笔轻轻地画一条线,作为起点线。用毛细管(内径小于1mm)吸取样品溶液(一般以氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、苯、乙醚或四氯化碳等作溶剂,配成1%溶液),垂直地轻轻接触到薄层的起点线上,称为点样。若溶液太稀,待第一次点样干后,再点第二次,每次点样都应在同一圆心上。点的次数依样品溶液浓度而定,一般为2~3次。若样品的量太少,则有的成分不易显出;若量太多则易造成斑点过大,互相交叉或拖尾,不能得到很好的分离效果。点样后斑点直径以扩散成1~2mm圆点为度。若为多处点样时,则点样间距为0。5~1cm。
薄层色谱展开剂的选择和柱色谱一样,主要根据样品的极性、溶解度、吸附剂的活性等因素来考虑。溶剂的极性越大,则对化合物的洗脱力也越大,即Rf值也越大。良好的分离Rf值应在0。15~0。75之间。如发现样品各组分的Rf值较大,可考虑换用一种极性较小的溶剂,或在原来的溶剂中加入适量极性较小的溶剂去展开,反之亦然。薄层色谱用的展开剂绝大多数是有机溶剂,各种溶剂的极性参见柱色谱部分。