薄层色谱法要点课件.ppt
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- 薄层 色谱 要点 课件
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1、什么是TLC?薄层色谱法(thin layer chromatography,TLC)是将适宜的固定相喷涂(或喷雾)于玻璃板,塑料或铝基片上,成一均匀薄层。干燥后进行点样,展开,斑点定位;或与适宜的对照物随行对照比较,或用薄层扫描仪扫描,用于药物或其他化合物的分离,鉴别,检查或含量测定等。 TLC是一种简单、快速的色谱技术。是一种简单、快速的色谱技术。TLC法特法特别适用于挥发性较小或在较高温度易发生变别适用于挥发性较小或在较高温度易发生变化的物质的分离。化的物质的分离。 薄层色谱不需要特殊设备,操作简单,试样薄层色谱不需要特殊设备,操作简单,试样和展开剂用量少,展开速度快。和展开剂用量少,展
2、开速度快。 TLC经常被用于探索柱色谱分离条件和监测经常被用于探索柱色谱分离条件和监测柱色谱过程柱色谱过程 。 在进行化学反应时,可利用薄层色谱观察原在进行化学反应时,可利用薄层色谱观察原料斑点的逐步消失来判断反应是否完成。料斑点的逐步消失来判断反应是否完成。 概概 述述一、发展历史一、发展历史19381938年俄国人首先实现了在氧化铝薄层上分离一种年俄国人首先实现了在氧化铝薄层上分离一种天然药物。天然药物。19651965年德国化学家出版了年德国化学家出版了“薄层色谱法薄层色谱法”一书,促一书,促进了这一技术的发展。进了这一技术的发展。因因TLCTLC法设备简单,分析速度快,分离效率高,法设
3、备简单,分析速度快,分离效率高,结果直观,很快被用作定性和半定量的方法。结果直观,很快被用作定性和半定量的方法。 7070年代中后期发展了高效薄层色谱。年代中后期发展了高效薄层色谱。8080年代年代以后发展了薄层色谱光密度扫描仪,各步操以后发展了薄层色谱光密度扫描仪,各步操作实现了仪器化,并实现了计算机化。作实现了仪器化,并实现了计算机化。 二、特点二、特点: :(薄层色谱与高效液相色谱的差(薄层色谱与高效液相色谱的差别)别)1.1.固定相和流动相固定相和流动相 TLC流动相流动靠毛细作用力,流动相流动相流动靠毛细作用力,流动相选择较少受限制,固定相不用再生。选择较少受限制,固定相不用再生。
4、HPLC是在封闭的系统内,流动相流量靠泵是在封闭的系统内,流动相流量靠泵控制,溶剂选择受检测器限制,固定相需再控制,溶剂选择受检测器限制,固定相需再生。生。2.样品处理样品处理 TLC要求没有要求没有HPLC严格。严格。3.色谱分离色谱分离 TLC可同时分离多个样品,并可采用相同或不可同时分离多个样品,并可采用相同或不同溶剂进行同向或双向多次展开,通常采用正同溶剂进行同向或双向多次展开,通常采用正相色谱,色谱后衍生化方便。相色谱,色谱后衍生化方便。 HPLC一次只能分离一个样品,通常采用反相一次只能分离一个样品,通常采用反相色谱,色谱后衍生化受限制。色谱,色谱后衍生化受限制。4.对污染物抗受力
5、对污染物抗受力 TLC颗粒物质、腐蚀性物质、不可逆吸附颗粒物质、腐蚀性物质、不可逆吸附物质均无影响。物质均无影响。 HPLC 颗粒物质、腐蚀性物质、不可逆吸颗粒物质、腐蚀性物质、不可逆吸附物质均有大的影响。附物质均有大的影响。 薄层色谱参数一、保留参数一、保留参数 1. Rf值值 用来表征斑点位置的基本参数是用来表征斑点位置的基本参数是比移值比移值,用,用Rf表示。表示。 Rf=Ls/L0原点SRWLsL0Lr原点参比样品前沿 注意:注意: 同一物质在不同展开方式中得到的比移值是不相同同一物质在不同展开方式中得到的比移值是不相同的。的。 在同样溶剂的重复在同样溶剂的重复n次的多次展开后的比移值
6、次的多次展开后的比移值(Rf)n=1-(1-Rf)n 2. 相对比移值(相对比移值(Rx) 在难以确定溶剂前沿的位置时,需要引入在难以确定溶剂前沿的位置时,需要引入相对比相对比移移值值(Rx) Rx=Ls/Lr二、分离效能参数二、分离效能参数 1.理论塔板数理论塔板数 n=16Ls/W 2 ,考虑静态扩散对起始斑点半峰,考虑静态扩散对起始斑点半峰宽的影响引入真实塔板数(宽的影响引入真实塔板数(n真实真实 ) n真实真实 =5.54Ls/(b0.5 - b0 ) 2 b0.5为样品斑点半峰宽,为样品斑点半峰宽, b0样品起始斑点半峰样品起始斑点半峰宽宽 塔板高度塔板高度h真实真实= Ls/ n真
7、实真实 2.容量因子(容量因子(k) k=ts/ tm(物质在两相中滞留时间之比)(物质在两相中滞留时间之比) 又又k=K(Vs/ Vm) Rf=Vm/(Vm+KVs)=1/(1+k) k 9 4 2 1 0.5 0 Rf 0 0.1 0.2 0.33 0.5 0.67 1 3.分离度分离度 R= 因因Ls=Rf L0,同时对相邻的两个斑点,假定,同时对相邻的两个斑点,假定W1=W2=W 则则R= L0 = Rf 与与n=16Ls/W 2式合并,得:式合并,得:WW R Rf f与与R R之之间存在着如图所示关系:间存在着如图所示关系: 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1 RfR1.0
8、00.750.50.250流动相与固定相流动相与固定相 液液-固吸附固吸附 在该色谱中,溶质的保留在该色谱中,溶质的保留和分离选择性决定于三个因素:和分离选择性决定于三个因素:溶溶解解能能力力流动相溶质吸附剂相互作用相互作用竞争竞争固定相固定相要求:纯度高,含杂质少;要求:纯度高,含杂质少; 粒度,结构均匀一致,有一定的比表粒度,结构均匀一致,有一定的比表面面 积;积; 在展开剂中不溶;在展开剂中不溶; 与展开剂和式样组分不发生化学反应;与展开剂和式样组分不发生化学反应; 具有适当的吸附能力;具有适当的吸附能力; 机械强度和稳定性。机械强度和稳定性。选择:分离亲脂性化合物,选择氧化铝,硅选择:
9、分离亲脂性化合物,选择氧化铝,硅胶,乙酰化纤维素以及聚酰胺胶,乙酰化纤维素以及聚酰胺 分离亲水性化合物,选择纤维素和离分离亲水性化合物,选择纤维素和离子交换纤维素及硅藻土。子交换纤维素及硅藻土。 一般,被分离组的极性强,选择吸附一般,被分离组的极性强,选择吸附能力弱的吸附剂;反之,选吸附能力较强能力弱的吸附剂;反之,选吸附能力较强者。者。种类:种类: 硅胶硅胶为使用最广泛的薄层材料为使用最广泛的薄层材料 氧化铝氧化铝有碱性、中性、酸性有碱性、中性、酸性 硅藻土硅藻土为化学中性吸附剂为化学中性吸附剂 纤维素纤维素天然多糖类天然多糖类 聚酰胺聚酰胺为特殊类型有机薄层材料,对能形为特殊类型有机薄层材
10、料,对能形成氢键的物质有特别的选择性成氢键的物质有特别的选择性 硅胶硅胶:化学分子式为:化学分子式为mSiO2nH2O,多孔性多孔性微粒,表面带有硅醇基,呈弱酸性。微粒,表面带有硅醇基,呈弱酸性。常用硅胶规格:常用硅胶规格:硅胶硅胶H H,不含黏合剂,不含黏合剂硅胶硅胶G G,含煅石膏(硫酸钙),含煅石膏(硫酸钙)硅胶硅胶S S,用,用5%5%淀粉作黏合剂淀粉作黏合剂硅胶,用羧甲基纤维素(硅胶,用羧甲基纤维素(CMCCMC)作黏合剂)作黏合剂硅胶硅胶GFGF254254,含煅石膏和一种无机荧光剂,含煅石膏和一种无机荧光剂,即锰激活的硅酸锌,在即锰激活的硅酸锌,在254nm254nm紫外光下呈紫
11、外光下呈强烈黄绿色荧光背景。强烈黄绿色荧光背景。 氧化铝氧化铝碱性氧化铝碱性氧化铝(pH9.0)分离中性或碱性化合分离中性或碱性化合物,如生物碱、脂溶性维生素等;物,如生物碱、脂溶性维生素等; 中性氧化铝中性氧化铝(pH7.5)分离酸性及对碱不稳分离酸性及对碱不稳定的化合物;定的化合物; 酸性氧化铝酸性氧化铝(pH4.0)酸性化合物的分离。酸性化合物的分离。活度也与含水量有关。活度也与含水量有关。流动相(展开剂)流动相(展开剂)要求:待测组分很好地溶解不与组分发生要求:待测组分很好地溶解不与组分发生 化学反应;化学反应; 组分斑点圆而集中,无拖尾现象;组分斑点圆而集中,无拖尾现象; 注意注意
12、Rf的选择。的选择。 选择:选择:“相似相溶相似相溶”原则原则 同吸附柱色谱同吸附柱色谱极性强的溶剂洗脱能力强极性强的溶剂洗脱能力强常用溶剂的极性强弱顺序:常用溶剂的极性强弱顺序:水酸吡啶甲醇乙醇正丙醇水酸吡啶甲醇乙醇正丙醇丙酮乙酸乙酯乙醚氯仿二氯甲丙酮乙酸乙酯乙醚氯仿二氯甲烷甲苯苯三氯乙烷四氯化碳烷甲苯苯三氯乙烷四氯化碳 环己环己烷烷 石油醚。石油醚。 展开剂展开剂选择原则:选择原则:根据被分根据被分离物质的极性离物质的极性StahlStahl简图:极性物简图:极性物质质活度低(活性活度低(活性级大)的吸附剂级大)的吸附剂-极性展开剂极性展开剂 展开剂展开剂 先用单一溶剂展开,先用单一溶剂展
13、开, 若若R Rf f值太小,值太小, 则加入一定量极性强的溶剂,如乙醇、丙酮等,则加入一定量极性强的溶剂,如乙醇、丙酮等, 如果如果R Rf f值太大,值太大, 则加入适量极性弱的溶剂则加入适量极性弱的溶剂( (如环己烷、石油醚等如环己烷、石油醚等) ),以降低极性。以降低极性。可加入一定比例的酸或碱可加入一定比例的酸或碱, ,使斑点集中。使斑点集中。 流动相选择时需考虑溶剂的下列情况流动相选择时需考虑溶剂的下列情况 一些溶剂如氯仿、乙醚一般含有微量乙醇作保护剂,一些溶剂如氯仿、乙醚一般含有微量乙醇作保护剂,有时需重蒸除去乙醇。有时需重蒸除去乙醇。 许多溶剂有吸湿性,使溶剂含水量不一致,导致
14、实许多溶剂有吸湿性,使溶剂含水量不一致,导致实验难以重现。验难以重现。 溶剂储藏时间和条件对溶剂质量影响,应注意出厂溶剂储藏时间和条件对溶剂质量影响,应注意出厂日期。日期。 混合流动相组分之间(或杂质)可能发生相互作用。混合流动相组分之间(或杂质)可能发生相互作用。 对于易挥发的溶剂,难于配制稳定组成的流动相。对于易挥发的溶剂,难于配制稳定组成的流动相。要求操作格外小心,同时混合流动相不应重复使用。要求操作格外小心,同时混合流动相不应重复使用。 溶剂的选择性溶剂的选择性 指溶剂引起两种溶质位移差别的能力,即分离指溶剂引起两种溶质位移差别的能力,即分离度。度。 R=1/4( -1) k /( k
15、 +1) 分离因子分离因子 = k1/k2,k为为k1和和k2的平均值的平均值 由上式可见,由上式可见,R取决于三个因子:取决于三个因子: 理论塔片理论塔片n主要是吸附剂性质的函数主要是吸附剂性质的函数 k 反映了两种溶质的平均迁移速度,其由流动相溶反映了两种溶质的平均迁移速度,其由流动相溶剂强度剂强度 决定决定 取决于吸附剂和流动相的组成取决于吸附剂和流动相的组成n 溶剂优化规则:溶剂优化规则: 增加溶剂强度增加溶剂强度,使,使Rf值增大,但也可能降低分值增大,但也可能降低分离能力。离能力。 流动相中较强组分的流动相中较强组分的体积比体积比小于小于5%或大于或大于50%,选择性最大,此时最有
16、利于溶质与流动,选择性最大,此时最有利于溶质与流动相组分的选择性相互作用。相组分的选择性相互作用。 用乙醚或甲醇代替流动相中的一种较强组分,用乙醚或甲醇代替流动相中的一种较强组分,由于形成由于形成氢键氢键可改善选择性。可改善选择性。 若出现斑点拖尾,可向流动相中加少量水,或若出现斑点拖尾,可向流动相中加少量水,或降低薄层活性降低薄层活性,有利于改善分离。,有利于改善分离。 也可采用两种强溶剂与一种弱溶剂组成的三元也可采用两种强溶剂与一种弱溶剂组成的三元混合流动相混合流动相,此时,溶剂强度由弱溶剂控制,此时,溶剂强度由弱溶剂控制,而溶剂选择性则由两强溶剂控制。而溶剂选择性则由两强溶剂控制。 斑点
17、的扩散与形状斑点的扩散与形状 在在TLC中斑点的移动与扩散是二维的,因为中斑点的移动与扩散是二维的,因为斑点在展开方向和与之垂直方向上的扩散速斑点在展开方向和与之垂直方向上的扩散速度是不相等的,展开剂的移动速度也是不等度是不相等的,展开剂的移动速度也是不等的,在单位体积或单位质量薄层内所含的溶的,在单位体积或单位质量薄层内所含的溶剂量越接近溶剂前沿减少得越明显,直至溶剂量越接近溶剂前沿减少得越明显,直至溶剂前沿时为零,这一现象称为剂前沿时为零,这一现象称为“溶剂的体积溶剂的体积梯度梯度”,在各种展开形式中均存在。当然,在各种展开形式中均存在。当然,对于这一问题实际上只是在定量斑点浓度时对于这一
18、问题实际上只是在定量斑点浓度时才需要考虑。才需要考虑。 同时同时一种成分的色谱行为会受到混合物中其他一种成分的色谱行为会受到混合物中其他成分的影响成分的影响,这种影响的大小取决于混合成分,这种影响的大小取决于混合成分的种类、浓度、以及斑点间的距离等。这种影的种类、浓度、以及斑点间的距离等。这种影响一般使分配系数变小。如两个相邻斑点中后响一般使分配系数变小。如两个相邻斑点中后面的一个展开速度较其单独展开时为大。面的一个展开速度较其单独展开时为大。 固定相的活度及其调节固定相的活度及其调节 在其他因素一定时,活度增加,在其他因素一定时,活度增加,Rf值减少,值减少,反之亦然。可通过预吸附溶剂分子,
19、调节其反之亦然。可通过预吸附溶剂分子,调节其表面活性。例如可将活化薄层板放在相对湿表面活性。例如可将活化薄层板放在相对湿度恒定的空间里来达到调节活度的目的。度恒定的空间里来达到调节活度的目的。 实际工作中常常使固定相预吸附一定量单一实际工作中常常使固定相预吸附一定量单一或混合溶剂蒸气,预吸附量越大,溶剂前沿或混合溶剂蒸气,预吸附量越大,溶剂前沿运动速度越快,物质斑点的运动速度越快,物质斑点的Rf值越小。值越小。 预吸附还可能影响预吸附还可能影响Rf在在0.6-1.0之间的斑点的之间的斑点的分离。分离。 在层析过程中发生的在层析过程中发生的边缘效应边缘效应就是由于这种就是由于这种因素引起的。尤其
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