有机化学实验模块：薄层色谱和纸色谱

2024-08-20 百科知识版权反馈

【摘要】：实验三薄层色谱和纸色谱（一）实验目的1.了解色谱法的基本原理及薄层层析和纸层析的用途。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”。纸色谱（纸层析）属于分配色谱的一种，主要用于多官能团或高极性化合物如糖、氨基酸等的分离。

实验三　薄层色谱和纸色谱

（一）实验目的

1.了解色谱法的基本原理及薄层层析和纸层析的用途。

2.学习并掌握薄层层析和纸层析的操作方法。

（二）实验原理

色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能的不同或其他亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组分分开。

1.薄层色谱（TLC）

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（几到几十微克，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，因此，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或在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”。

吸附剂：最常用于TLC的吸附剂为硅胶和氧化铝。

粘结剂：一般用羧甲基纤维素钠（CMC），也有用淀粉的。CMC为粉状固体，用时加水，水浴上熬成糊状，配成1%水溶液。

制板：将硅胶加1%CMC，调成糊状（在平铺玻璃板上能晃动但不能流动），将其涂在载玻片上（75mm×25mm），为使其铺平，可将载玻片用手端平晃动，铺平后，放在干净平坦的台面上，晾干之后放入烘箱于110℃活化1小时即可使用（一次可做很多块）。

点样：如图2-5a，点样用的毛细管为内径小于1mm的管口平整的毛细管，将样品溶于低沸点的溶剂（乙醚、丙酮、乙醇、四氢呋喃等）配成1%溶液。点样前，可先用铅笔在小板上距一端1cm处轻轻画一横线，作为起始线，然后用毛细管吸取样品在起始线上小心点样，如需重复点样，则应待前次点样的溶剂挥发后方可重点。若在同一块板上点几个样，样品点间距离为5mm以上。

展开：展开剂的选择主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素来考虑。薄层的展开在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂放入广口瓶，使色谱器内空气饱和5min～10min，再将点好试样的薄层板放入色谱器中进行展开如图2-5b，点样的位置必须在展开剂液面之上，当展开剂上升到薄层的前沿（离前端5mm～10mm）或多组分已明显分开时取出薄层板在溶剂前沿的位置用铅笔画一记号，放平晾干，即可显色。

显色：如果化合物本身有颜色，就可直接观察它的斑点。如果本身无色，可先在紫外灯光下观察有无荧光斑点（有苯环的物质都有），用铅笔在薄层板上画出斑点的位置；对于在紫外灯光下不显色的，可放在含少量碘蒸气的容器中显色来检查色点（因为许多化合物都能和碘反应产生黄棕色斑点），显色后，立即用铅笔标出斑点的位置。

用TLC跟踪有机反应：在同一块板上点上原料样和反应混合物样（均需配成稀溶液），按上述方法进行展开和显色，记下原料样的斑点位置和反应混合物样中相应斑点的位置和大小。过一定时间后，再取反应混合物样液点样、展开、显色，如发现反应混合物样液中相应于原料斑点的位置处，无斑点或斑点变小，则说明反应已经完成或接近完成，所以依此可跟踪有机化学反应，这在有机合成上很有意义。

2.纸色谱

纸色谱的基本原理是利用样品在特定展开剂中分配系数的不同，采用标准样品和试样在同一张层析纸上进行层析,比较它们的R_f值，以达到分离和鉴定氨基酸的目的。

纸色谱（纸层析）属于分配色谱的一种，主要用于多官能团或高极性化合物如糖、氨基酸等的分离。通常用特制的滤纸作固定相——水的支持剂，流动相则是含有一定比例水的有机溶剂，通常称展开剂。

纸色谱装置如图2-5c。在滤纸上画好起始线，然后点样（如薄层色谱），待样品溶剂挥发后，将滤纸的一端悬挂在展开缸的玻璃钩上，使滤纸与展开剂接触，展开剂由于毛细作用沿纸条上升，当其接近滤纸上端时，取出滤纸，标记溶剂前沿。晾干，若化合物有色，可直接观察。若无色，通常将展开后的滤纸吹干后，在紫外灯下观察或喷显色剂，观察，与TLC显色方法相似。

图2-5　薄层色谱和纸色谱装置

3.比移值R_f计算：

图2-6　R_f值计算

注：h₁:溶质a的最高浓度中心至原点中心的距离

　　h₂:溶质b的最高浓度中心至原点中心的距离

　　h:溶剂前沿至原点中心的距离　　　　　　　　　　　 (www.chuimin.cn)

（三）所用试剂及仪器

偶氮苯，苏丹Ⅲ，偶氮苯和苏丹Ⅲ混合物，9∶1的环己烷-乙酸乙酯，天门冬氨酸，蛋氨酸，茚三酮乙醇溶液，薄层板，毛细管，展开缸，10∶50∶2的水-乙醇-冰醋酸

（四）操作步骤

1.薄层层析：偶氮苯和苏丹Ⅲ的分离

（1）薄层板的制备：将硅胶G和1%羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液混合调匀呈糊状，倾倒在洁净的玻璃片上，制成均匀平整的薄层板。室温放置0.5h后，放入烘箱中,在110℃加热0.5h取出备用。

（2）点样：在距离薄层板一端1cm处，用铅笔轻轻画一条起始线，并用毛细管分别点上偶氮苯，混合样，苏丹Ⅲ。