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实验一 柱色谱

实验一柱色谱、薄色谱

一、实验目的

1、了解色谱法分离提纯有机化合物的基本原理和应用。

2、掌握柱层析、薄层层析的操作技术。

二、实验原理

色谱法(Chromatography)亦称色层法、层析法等。

色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。色谱法的基本原理是利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能(分配)的不同,或其亲和性的差异,使混合物的溶液流经该种物质进行反复的吸附或分配作用,从而使各组分分离。

色谱法在有机化学中的应用主要包括以下几方面:

1、分离混合物一些结构类似、理化性质也相似的化合物组成的混合物,一般应用化学方法分离很困难,但应用色谱法分离,有时可得到满意的结果。

2、精制提纯化合物有机化合物中含有少量结构类似的杂质,不易除去,可利用色谱法分离以除去杂质,得到纯品。

3、鉴定化合物在条件完全一致的情况,纯碎的化合物在薄层色谱或纸色谱中都呈现一定的移动距离,称比移值(Rf值),所以利用色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。但影响比移值的因素很多,如薄层的厚度,吸附剂颗粒的大小,酸碱性,活性等级,外界温度和展开剂纯度、组成、挥发性等。所以,要获得重现的比移值就比较困难。为此,在测定某一试样时,最好用已知样品进行对照。

实验一 柱色谱

4、观察一些化学反应是否完成,可以利用薄层色谱或纸色谱观察原料色点的逐步消失,以证明反应完成与否。

吸附色谱主要是以氧化铝、硅胶等为吸附剂,将一些物质自溶液中吸附到它的表面上,而后用溶剂洗脱或展开,利用不同化合物受到吸附剂的不同吸附作用,和它们在溶剂中不同的溶解度,也就是利用不同化合物在吸附剂上和溶液之

间分布情况的不同而得到分离。吸附色谱分离可采用柱色谱和薄层色谱两种方式。

柱色谱常用的有吸附色谱和分配色谱两种。吸附色谱常用氧化铝和硅胶为吸附剂。分配色谱以硅胶、硅藻土和纤维素为支持剂,以吸收较大量的液体作为固定相。吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时,各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时,由于不同化合物吸附能力不同,往下洗脱的速度也不同,于是形成了不同层次,即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带,再用溶剂洗脱时,已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集;或将柱吸干,挤出后按色带分割开,再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来

薄层色谱又叫薄板层析,是色谱法中的一种,是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术,属固-液吸附色谱,它兼备了柱色谱和纸色谱的优点,一方面适用于少量样品(几到几微克,甚至0.01微克)的分离;另一方面在制作薄层板时,把吸附层加厚加大,又可用来精制样品,此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。此外,薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”。

二、基本操作训练:(含仪器装置和主要流程图)

正确装柱、制板、点样及分离操作

实验一 柱色谱

实验一 柱色谱

(1) (2)

(3)

柱层析薄层板在不同的层析缸中展开的方式【操作步骤】

薄层色谱

1、薄层板的制备(湿板的制备)

薄层板制备的好坏直接影响色谱的结果。薄层应尽量均匀且厚度要固定。否则,在展开时前沿不齐,色谱结果也不易重复。在烧杯中放入2g硅胶,加入5—6ml蒸馏水,调成糊状。将配制好的浆料倾注到清洁干燥的载玻片上,拿在手中轻轻的左右摇晃,使其表面均匀平滑,在室温下晾干后进行活化。也可买市售的硅胶板切割成适宜大小备用。本实验用此法制备薄层板5片:吸附剂为硅胶G,用0.5%的羧甲基纤维素钠水溶液调成浆料。

2、点样

先用铅笔在距薄层板一端1cm处轻轻划一横线作为起始线,然后用毛细管吸取样品,在起始线上小心点样,斑点直径一般不超过2mm。若因样品溶液太稀,可重复点样,但应待前次点样的溶剂挥发后方可重新点样,以防样点过大,造成拖尾、扩散等现象,而影响分离效果。若在同一板上点几个样,样点间距离应为1。点样要轻,不可刺破薄层。

3、展开

薄层色谱的展开,需要在密闭容器中进行。为使溶剂蒸气迅速达到平衡,可在展开槽内衬一滤纸。在层析缸中加入配好的展开溶剂,使其高度不超过1cm。将点好的薄层板小心放入层析缸中,点样一端朝下,浸入展开剂中。盖好瓶盖,观察展开剂前沿上升到一定高度时取出,尽快在板上标上展开剂前沿位置。晾干,观察斑点位置,计算Rf值。

4、显色

凡可用于纸色谱的显色剂都可用于薄层色谱。薄层色谱还可使用腐蚀性的显色剂如浓硫酸、浓盐酸和浓磷酸等。对于含有荧光剂(硫化锌镉、硅酸锌、荧光黄)的薄层板在紫外光下观察,展开后的有机化合物在亮的荧光背景上呈有色斑点。也可用卤素斑点试验法来使薄层色谱斑点显色。本实验样品本身具有颜色,不必在荧光灯下观察。

柱色谱

1、装柱(湿法)

用镊子取少许脱脂棉放于干净的色谱柱底部,轻轻塞紧,关闭活塞,向柱中倒入溶剂至约为柱高的3/4处,通过一干燥的玻璃漏斗慢慢加入色谱柱用中性氧化铝,打开活塞,控制流出速度为1滴/秒;并用橡皮塞轻轻敲打色谱柱下部,使填装紧密,当装柱至3/4时,再在上面加一片小圆滤纸或脱脂棉。操作时一直保持上述流速注意不能使液面低于氧化铝的上层。

2、上样

当溶剂液面刚好流至滤纸面时,立即沿柱壁加入待分离样品溶液,当此溶液流至接近滤纸面时,立即用少量溶剂洗下管壁的有色物质,如此连续2—3次,直至洗净为止。

3、洗脱

用已配好的溶剂(学生自己配制)洗脱,控制流出速度。整个过程都应有洗脱剂覆盖吸附剂。极性小的色带首先向下移动,极性较大的留在柱的上端,形成不同的色带。观察色带的出现,并用锥形瓶收集洗脱液。

三、实验关键及注意事项:

1、薄层层析时,薄层板的制备要厚薄均匀,表面平整光洁。

2、点样时,各样点间距1—1.5cm,样点直径应不超过2mm,

3、柱层析时,柱子要致密紧实,无气泡。

四、主要试剂及产品的物理常数:(文献值)

实验一 柱色谱

五、提问纲要

1、为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱?

2、柱子中若有气泡或装填不均匀,将给分离造成什么样的结果?如何避免?

值来鉴定化合物?

3、如何利用R

f

六、主要试剂用量、规格

1%偶氮苯、1%间硝基苯胺、荧光黄(95%乙醇, 1mg/1ml)、次甲基蓝、环己烷:乙酸9:1

七、时间分配及控制

计划安排4h

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