作為有機僧的獨門絕技——柱色譜,確實是必須學會掌握的一門技藝,而且應該日月精進!
那么,這們?nèi)绾沃匾募妓?,有沒有什么武學秘籍呢?作為一門實驗學科,理論的指導作用也在與日俱增。因此,柱色譜當然也被人們進行了深入的研究。接下來,咱們進入主題:快速柱色譜分離技術
快速柱色譜
J.Org. Chem., 1978, 43, 2923-2925報道了快速柱色譜分離技巧。具體的過程如下:
首先,展開劑的選擇。通過TLC(薄層色譜)確定展開劑,展開劑應該使目標化合物在TLC上的Rf值為0.30-0.35。這樣可以獲得良好的分離。
其次,色譜柱的選擇。根據(jù)所需分離物質(zhì)質(zhì)量或者體積,選擇適宜大小和長度的色譜柱,裝填上10-15 cm高的硅膠。表I給出一些經(jīng)驗值,可以根據(jù)該表進行選擇。
接著,潤洗與排氣。使用選定的展開劑(洗脫劑)沖洗色譜柱,排出硅膠中的氣體。
最后,裝填上樣品,使用展開劑以6 cm/min的速度進行洗脫。
通常,15分鐘以內(nèi)即可完成分離純化。
當然,具體問題需要具體分析。我們應該明白,方法是死的,人是活的,而實驗也是千差萬別的,故混合物的分離純化也無窮盡。因此,掌握了基本法之后,也應該對應實驗要求,對方法進行靈活變化。
所以,如今我們不僅有常壓、加壓柱,也有減壓柱,柱子大小、長短規(guī)格多樣,硅膠50-500目等多種型號,裝柱與上樣都可以分為干法與濕法,并且還有了自動化過柱機。
當然,即便如此多的選擇,作為有機人,還是應該嫻熟地掌握快速柱色譜分離技藝。
TLC
那么,TLC又應該如何使用呢?
相對于柱色譜,TLC應該是化學反應中必須掌握的入門技。TLC具有微量、快速、簡單、節(jié)省等特點。通過TLC,我們可以非??焖俚孬@得反應有關的大量信息:反應速度、原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物產(chǎn)量、反應復雜程度、分離難以、各化合物極性大小等等。
那么,我們怎么進行TLC監(jiān)測反應呢?
首先,需要原料留樣。在TLC板上距離底部0.5 cm使用鉛筆畫一條線,間隔0.3~0.5 cm點上4~6個點。從左到右依次點上稀釋了的原料樣。反應液取樣稀釋,點上一個與原料的混合點,一個單點(如圖1)。點板可選的毛細管通常有兩種:0.3 mm的用于有機相,0.5 mm用于點水相。
隨后,嘗試使用常用的展開劑進行展開。如圖 1,雖然也起到了分離鑒別等作用,但是原料與產(chǎn)物Rf值較大,應該繼續(xù)更換更小極性的展開劑進行展開,以使產(chǎn)物的Rf值在0.2~0.35之間為宜。常用展開劑極性大小順序為:
石油醚<二氯甲烷<乙醚<四氫呋喃<乙酸乙酯<丙酮<正丙醇<甲醇<水
Fig. 1
因此,一般極性的化合物,通常使用PE/EA體系;極性較大的化合物,則選擇DCM/MeOH體系。對于胺類化合物,在展開劑中加入0.1%三乙胺;對于含羧基的化合物,加0.1%的乙酸,這樣可以有效地消除拖尾現(xiàn)象。
然后,在紫外燈下進行顯色(254 nm、365 nm),如果化合物顯色不明顯,那么可以使用合適的顯色劑進行顯色后在觀測。
通常,先使用碘缸進行顯色。這是因為碘顯色可逆,等待碘揮發(fā)后,TLC板還可以使用其他顯色劑進行進一步顯色。常用的有高錳酸鉀、濃硫酸、磷鉬酸等。
顯色可以歸納為四字訣:看、照、碘、顯。即:
一看、首先在日光下觀察,劃出有色物質(zhì)的斑點位置
二照、在紫外燈下觀察有無暗斑或熒光斑點
三碘、大部分有機物會吸附碘可逆的產(chǎn)生棕色或黃色斑點
四顯、既無色又無紫外吸收的物質(zhì),可以用顯色劑顯色
TLC是有機合成工作者的眼睛,因此每位有機化學工作者都應該熟能生巧地運用TLC進行科學研究。
參考
J.Org. Chem., 1978, 43, 2923-2925
《柱子歌》全文:
人生何事最艱難,有機屌絲讀了研。
兩寸硅膠爬歲月,三根柱子過流年。 君不見, 停了反應爬塊板,一跑跑出十個點。 極性基本差不多,目標產(chǎn)物找瞎眼。 硬著頭皮裝硅膠,咬牙裝到兩尺高。 就為這根破柱子,多少博士盡折腰。 不敢加壓慢慢流,展開比例最溫柔。 心中祈禱一千遍,過出產(chǎn)物更何求。 想著長征二萬五,終于熬過上下午。 滿心期待盼它純,紫外燈前一聲苦。 君不見, 這鍋反應真拔群,沒有雜點太喜人。 隨手裝根小柱子,趕緊過完要出門。 終于過出產(chǎn)物點,一收收了三十管。 我和伙伴都驚呆,旋蒸蒸到淚滿臉。 那瓶粗品點挺濃,一過柱子影無蹤。 產(chǎn)物人間蒸發(fā)了?剩我凌亂在風中。 此間辛酸說不盡,有限光陰無限恨。 可憐辜負好韶光,損身傷體無人問。 乙酸乙酯滿屋香,甲醇丙酮斷人腸。 石油醚兮如洗手,二氯甲烷又何妨。 誤吸硅膠得塵肺,說多滿滿都是淚。 用生命在搞科研,工資基本像安慰。 問君可有女盆友?指指柱子不開口。 大好青春付與它,哪有妹子肯牽手。 朝夕相伴久生情,再看柱子也婷婷。 冰肌玉骨膚如雪,只手堪握柳腰輕。 冷眼相對她不惱,惡語相加她不吵。 萬般心事她都聽,不怕到頭跟人跑。 想找妹子如做夢,看到女神徒心動。 且伴柱子過殘生,這種領悟多么痛。 又是一年春花開,夏月秋風次第來。 冬雪紛紛漫天舞,良人仍在實驗臺。 實驗室外風光好,實驗室里博士老。 柱子閃亮總?cè)缧?,年華已舊白發(fā)早。 腿軟眼花耳不靈,前路昏昏夢不成。 亂語胡言君莫笑,人生不易有機僧。
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