色普法
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、薄层析和纸层析的操作
技术。
二、基本原理
? 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( R f 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。
? 4, 跟踪一些化学反应进程,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。
三、柱色谱
? 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。下面主
要介绍以氧化铝为吸附剂的柱色谱分离方
法。

谱 带
吸 附 剂

玻 璃 棉
? * 吸附剂
? 常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙和活性炭
等。供色谱使用的氧化铝有酸性、中性和碱性三种。
? 碱性氧化铝适用于碳氢化合物、生物碱以及其它碱性化合
物的分离。
? 中性氧化铝应用最广,适用于醛、酮、醌以及酯类化合物
的分离。
? 酸性氧化铝适用于有机酸类的分离。氧化铝的活化化 I~V
五级,I 级的吸附作用太强,V 级的吸附作用太弱。所
以一般常采用 II, III 级。
? 表 1 吸附剂活性和含水量的关系
活性等级 I II III IV V
氧化铝加
水量 /% 0 3 6 10 15
硅胶加水
量 /% 0 5 15 25 38
? 2,溶质的结构和吸附能力 化合物的吸附
性和它们的极性成正比,化合物分 子中含
有极性较大的基团其吸附性较强。氧化铝
对各种化合物的吸附性按下列顺序递
减。
? 酸、碱 > 醇、胺、硫醇 > 酯、醛、酮 >
芳香族化合物 > 卤代物、醚 > 烯 > 饱和
烃。
3,溶解试样的溶剂
? ( 1 )溶剂要求较纯,如氯仿中含有乙醇、水分及不挥
发物质,都会影响试样的吸附和洗脱。( 2 )溶剂和氧
化铝不能起化学反应。
? ( 3 )溶剂的极性应比试样极性小一些,否则试样不易
被氧化铝吸附。
? ( 4 )溶剂对试样的溶解度不能太大,否则影响吸附;
也不能太小,如太小,溶液的体积增加,易使色谱分散。
? ( 5 )有时可使用混合溶剂,如有的组分含有较多的极
性基团,在极性小的溶剂中溶解度太小,也可先选用极性
较大的溶剂溶解。而后加入一定量的非极性溶剂,这样既
降低了溶液的极性,又减少了溶液的体积。
? 4,洗脱剂 试样吸附在氧化铝柱上后,用合
适的溶剂进行洗脱,这种溶剂称为洗脱剂。常用
洗脱溶剂的极性按以下次序递增,
己烷、石油醚<环已烷<四氯化碳<三氯乙烯<
二硫化碳<甲苯<苯<二氯甲烷<三氯甲烷<乙
醚<乙酸乙酯<丙酮<丙醇<乙醇<甲醇<水<
吡啶<乙酸

谱 带
吸 附 剂

玻 璃 棉
? *柱色谱操作步骤
? ( 1 )装柱:取清洁、干
燥色谱柱,在玻璃管底铺一
层玻璃棉或脱脂棉,轻轻塞
紧,再在玻璃棉 上盖一层
厚约 0.5cm 的石英砂(或
用一张比柱直径略小的滤纸
代替),而后将氧化铝装入
管内( 湿法 或 干法 )。
? *湿法 是将备用的溶剂装入管内,约为柱高的四分之三,
而后将氧化铝和溶剂调成糊状,慢慢地倒入管中。此时应
将管的下端旋塞打开,控制流出速度为 1 滴 /s 。
? *干法 是在管的上端放一干燥漏斗,使氧化铝均匀地经
干燥漏斗成一细流慢慢装入管中,中间不应间断,时时轻
轻敲打柱身,使装填均匀,全部加入后,再加入溶剂,使
氧化铝全部润湿。另外也可先将溶剂加入管内,约为柱高
的四分之三处,而后将氧化铝通过一粗颈玻璃漏斗慢慢倒
入并轻轻敲击柱身。此法较简便。
? 2、加样, 把要分离的试样配制成适当浓度的溶
液。将氧化铝上多余的溶剂放出,直到柱内液体
表面到达氧化铝表面时,停止放出溶剂。沿管壁
加入试样溶液,注意不要使溶液把氧化铝冲松浮
起,试样溶液加完后,开启下端旋塞,使液体渐
渐放出,至溶剂液面和氧化铝表面相齐(勿使氧
化铝表面干燥)即可用溶剂洗脱。
? 色谱柱大小、吸附剂量及试样量
试样量 /g 吸附剂量 /g 柱的直径 /mm 柱高 /mm
0.01 0.3 3.5 30
0.10 3.0 7.5 60
1.00 30.0 16.0 130
10.00 300.0 35.0 280
3、洗脱和分离,在洗脱和分离的过程中,应当注意:
? ① 不断加入洗脱剂,并保持一定高度的液面,在整个操
作中勿使氧化铝表面的溶液流干,一旦流干,再加溶剂,
易使氧化铝柱产生气泡和裂缝,影响分离效果。
? ②收集洗脱液,如试样各组分有颜色,在氧化铝柱上可直
接观察。洗脱后分别收集各个组分。在多数情况下,化合
物没有颜色,收集洗脱液时,多采用等份收集,每份洗脱
剂的体积随所用氧化铝的量及试样的分离情况而定。
? ③ 控制洗脱液的流出速度,一般不宜太快,太快了柱中
交换来不及达到平衡,因而影响分离效果。
? ④由于氧化铝表面活性较大,有时可能促使某些成分破坏,
所以应尽量在一定时间内完成一个柱色谱的分离,以免试
样在柱上停留的时间过长,发生变化。
四、薄层色谱
? 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, 。
* 薄层色谱几要素:
? 薄层色谱用的吸附剂和支持剂 和柱色谱相似,薄层吸附色谱的吸附
剂常用的是氧化铝和硅胶。分配色谱的支持剂为纤维素和硅藻土等。
? 硅胶是无定形多孔性的物质,略具酸性,适用于酸性和中性化合物的
分离和分析。
?, 硅胶 H, —— 不含粘合剂。
?, 硅胶 G, —— 含煅石膏做粘合剂。
?, 硅胶 HF — 254, —— 含荧光物质,可在波长 254nm 紫外光下观
察荧光。
?, 硅胶 GF — 254, —— 含有煅石膏和荧光剂。
? 薄层色谱用的氧化铝也分为氧化铝 G,氧化铝 GF-254 及氧化铝
HF — 254 。
? 粘合剂 除煅石膏( CaSO 4 · H 2 O )外,
还可用淀粉、羧甲基纤维素钠。加粘合剂的薄板
称为硬板,不加粘合剂的称为软板。
? 薄层吸附色谱和柱吸附色谱一样,化合物的吸
附能力和它们的极性成正比,具有较大极性的化
合物吸附较强,因而 R f 值就小。因此利用化合
物极性的不同,将它们分离开。
? 操作步骤
比移值
显色
点样
展开剂选择
薄层板的制备
碘蒸气显色法
紫外光显色法
试剂显色法
平铺法
倾注法
六、实验操作
1,柱层析
? 荧光黄和碱性湖蓝 BB 的分离
? 色谱柱,15 × 1.5cm 的层析柱
? 展开剂,95% 乙醇(为柱高的 3/4 ),
? 固定相:中性氧化铝
? 2,薄层色谱
? 1、硅胶 G 板的制备
? 取 7.5cm × 2.5cm 左右的载玻璃片 5 块,
洗净晾干。
? 在 50mL 烧杯中,放入约 3g 硅胶 G,加入
0.5% 羧甲基纤维素钠水溶液 8mL,调成糊状。
用牛角匙将此糊状物倾倒于上述玻璃片上,用食
指和拇指拿住玻璃片,做前后、左右振摇摆动,
使流动的糊状物均匀地铺在载玻片上。将已涂好
硅胶 G 的薄层板放置在水平的长玻璃片上,室温
放置 0.5h 后,移入烘箱,缓慢升温至 110 ℃,
恒温 0.5h 。取出稍冷放入干燥器中备用。
? ( 2 )点样
? 在小试管中,分别取少量 0.5%~1% 苏丹红、
苏丹黄、偶氮苯的苯溶液及以上三个样品的混合
溶液为试样
? ( 3 )用 2 块上述方法制好的薄层板,分别在
离薄层板一端约 1cm 处,用铅笔轻轻画一直线。
取管口平整的毛细管,插入试样溶液中,注意毛
细管必须专用,不可弄混,于画线处轻轻点样
( 4 )在一块板的起点线上点 1% 的偶氮苯溶液
和混合样两个点;在第二块板的起点线上点 1%
的苏丹 III 苯溶液和混合液两个样点。样点间距
离 1cm 左右。先点纯试样,再点混合试样。晾干、
备用。
? ( 3 )展开
? 以体积比 9, 1 的正庚烷与乙酸乙酯为展
开剂,在层析缸(或大的广口瓶)中加入展开剂,
使其高度不超过 1cm 。将点好样的薄层板小心放
入层析缺中,点样一端朝下,浸入展开剂约
0.5cm ( 5 ) 。盖好瓶盖,观察展开剂前沿上
升到一定高度时取出,尽快在展开剂的前沿画出
标记 ( 6 ) 。晾干,观察混合试样斑点出现的
位置及相应样品斑点是否相符。计算 R f 值。
七、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。
*注释
? ( 1 )荧光黄为橙红色,
商品一般是二钠盐,稀的水
溶液带有荧光黄色。碱性湖
蓝 BB 又称为亚甲基蓝,深
绿色的有铜光的结晶,其稀
的水溶液为蓝色,其结构式
如下
C O 2 H
OOH O
荧 光 黄
S +( C H
3 ) 2 N
C l -
碱 性 湖 蓝 B B
N ( C H 3 ) 2
? ( 2 )棉花塞得太紧,影响洗脱液的流速。
? ( 3 )苏丹红的结构是:
? 苏丹黄的结构是:
N = N N = N
C H 3 C H 3 O H
1 - [ 4 - ( 2 - 甲 苯 基 偶 氮 ) - 2 - 甲 苯 基 偶 氮 ] 基 - 2 - 萘 酚
N = N
O H
1 - ( 苯 基 偶 氮 ) 基 - 2 - 萘 酚
? ( 4 )点样时,毛细管刚接触薄板即可。点样过量影响分离效果。
点与点之间应相距 1cm 左右。
? ( 5 )展开剂不超过点样线。
? ( 6 )取出薄板应立即在展开剂前沿画出标记,如不注意,展开剂
挥发后,无法确定其上升的高度。也可先画出前沿,待展开剂到达立
即取出。
? ( 7 )水解完全与否,判断方法是:用双缩脲试验检验其中是否含
有多肽。
? ( 8 )本实验非常灵敏。手指上的油脂中含有相当量的氨基酸,若
触及滤纸会占染在滤纸上,在以后的显色步骤中会显出颜色,与样点
颜色混淆。
? ( 9 ) 80% 苯酚水溶液是由 20mL 水与 80g 苯酚混合加热溶解制
得的。制成后宜立即使用,以免氧化。若需短时间存放,可在溶液面
上加盖一层石油醚使之与空气隔离。
八、思考题
? 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?
? 3,如何利用 R f 值来鉴定化合物?
? 4,展开剂的高度超过点样线,对薄层色
谱有什么影响?