柱色谱.ppt
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柱色谱柱色谱1一一概概述述19061906年时由俄国植物学家年时由俄国植物学家M.TswettM.Tswett首先提出首先提出2在荣获诺贝尔科学奖(主要是化学奖和生在荣获诺贝尔科学奖(主要是化学奖和生理学医学奖)的科学家中,至少有理学医学奖)的科学家中,至少有2020多位得益多位得益于这种分析手段。
于这种分析手段。
v奥地利化学家库恩(奥地利化学家库恩(R.KuhnR.Kuhn)获得了获得了19381938年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖v英国化学家马丁(英国化学家马丁(A.MartinA.Martin)及辛格及辛格(R.SyngeR.Synge)获得获得19521952年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖马丁马丁辛格辛格3二二分分类类1.1.按固定相所处的状态分类按固定相所处的状态分类:
v柱色谱柱色谱(ColumnChromatography)v纸色谱纸色谱(PaperChromatography)v薄层色谱薄层色谱(ThinLayerChromatography)4二二分分类类v柱色谱柱色谱(ColumnChromatography)一类是固定相装在玻璃或金属管内,叫一类是固定相装在玻璃或金属管内,叫“填充填充柱色谱柱色谱”;一类是固定相吸附在一根细管内壁上,管子中一类是固定相吸附在一根细管内壁上,管子中心是空的,叫心是空的,叫“开管色谱柱开管色谱柱”或习称或习称“毛细管色毛细管色谱谱”;如果把固定相装在玻璃管内,再拉成毛细管,如果把固定相装在玻璃管内,再拉成毛细管,就叫就叫“填充毛细管柱填充毛细管柱”。
5二二分分类类2.2.按分离机理分类:
按分离机理分类:
吸附色谱吸附色谱(AdsorptionChromatographyAdsorptionChromatography)分配色谱分配色谱(PartitionChromatographyPartitionChromatography)离子交换色谱离子交换色谱(IonExchangeIonExchangeChromatographyChromatography)凝胶色谱凝胶色谱(GelChromatographyGelChromatography)6三三吸附色谱吸附色谱吸附色谱体系是由吸附色谱体系是由吸附剂、溶剂和吸附剂、溶剂和试样试样三者构成的,试样在吸附剂和洗三者构成的,试样在吸附剂和洗脱剂作用下,反复地在柱中进行吸附脱剂作用下,反复地在柱中进行吸附解吸,从而继续用洗脱剂连续展开,解吸,从而继续用洗脱剂连续展开,由于由于在在两相吸附能力的差异,两相吸附能力的差异,顺次从顺次从柱中流出而得到分离。
柱中流出而得到分离。
吸附色谱基本原理吸附色谱基本原理:
78在吸附层析中,为要提高分离效果,在吸附层析中,为要提高分离效果,必须充分考虑必须充分考虑试样试样、洗脱剂洗脱剂和和吸附剂吸附剂三者三者关系。
它们三者的关系如下图。
关系。
它们三者的关系如下图。
9吸附色谱三要素吸附色谱三要素1.1.吸附剂(吸附剂(adsorbentsadsorbents)对吸附剂的基本要求是对吸附剂的基本要求是:
具有具有适度的适度的活性较大的比表面积;活性较大的比表面积;与洗脱剂及被分离物质不起化学反应;与洗脱剂及被分离物质不起化学反应;不溶于洗脱剂中;不溶于洗脱剂中;要有一定的均匀粒度;要有一定的均匀粒度;10吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂氧化铝(氧化铝(aluminaalumina)氧化铝的吸附活性来源于铝原子上未成氧化铝的吸附活性来源于铝原子上未成键电子对。
氧化铝的活性与含水量有关,含键电子对。
氧化铝的活性与含水量有关,含水量越低,活性越大,吸附力越强。
无水氧水量越低,活性越大,吸附力越强。
无水氧化铝吸附活性特别强。
根据氧化铝的含水量化铝吸附活性特别强。
根据氧化铝的含水量可将氧化铝的活性分为五级可将氧化铝的活性分为五级。
11吸附色谱三要素氧化铝吸附色谱三要素氧化铝活性活性氧化铝含水氧化铝含水量()量()硅胶含水量硅胶含水量()()00003355881515101025251515383812吸附色谱三要素吸附色谱三要素吸附剂吸附剂v酸酸性性氧氧化化铝铝(pH5pH544),适适用用于于分分离离酸酸性性化化合合物物和和对对酸酸稳稳定定的的中中性性化化合合物物,如如酚酚类类物物质质和和某某些些氨氨基酸类等。
基酸类等。
v中中性性氧氧化化铝铝(pHpH7.57.5),适适用用与与分分离离生生物物碱碱、挥挥发发油油、萜萜类类、甾甾类类、蒽蒽醌醌以以及及在在酸酸碱碱中中不不稳稳定定甙甙类类、酯酯、内内酯酯等等化化合合物物。
凡凡是是能能用用酸酸性性或或碱碱性性氧化铝层析分离的物质,中性氧化铝也都适用。
氧化铝层析分离的物质,中性氧化铝也都适用。
v碱碱性性氧氧化化铝铝(pH9pH91010),适适用用于于碱碱性性,如如生生物物碱和中性化合物的分离。
碱和中性化合物的分离。
13吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂硅胶(硅胶(silicagel)它的吸附性来源于硅胶氧原子上未成键它的吸附性来源于硅胶氧原子上未成键的电子对和可以形成氢键的羟基。
羟基有的电子对和可以形成氢键的羟基。
羟基有结合型(结合型()、活性型()、活性型()和游离型)和游离型()三种)三种14它们可以与试样和洗脱剂分子中的极性基团或它们可以与试样和洗脱剂分子中的极性基团或不饱和键产生氢键缔合而起吸附作用,其吸附不饱和键产生氢键缔合而起吸附作用,其吸附性强弱为:
(性强弱为:
()()()。
)。
15如果将硅胶在如果将硅胶在200200以上长时间强热后,则硅原以上长时间强热后,则硅原子上结合的羟基发生脱水而形成硅氧烷型(子上结合的羟基发生脱水而形成硅氧烷型(),),这种不含羟基的硅氧烷型的硅胶吸附性极差。
这种不含羟基的硅氧烷型的硅胶吸附性极差。
活性羟基在硅胶表面较小的孔穴中较多,水与活性羟基在硅胶表面较小的孔穴中较多,水与硅胶表面的羟基形成水合硅醇,使其失去活性。
因硅胶表面的羟基形成水合硅醇,使其失去活性。
因此需加热除去水分。
最佳活化条件为此需加热除去水分。
最佳活化条件为105C-105C-110C110C加热加热3030分钟。
分钟。
16吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂硅胶,通常视为硅胶,通常视为酸性吸附剂酸性吸附剂。
一般用来分离。
一般用来分离一些酸性和中性有机物。
如有机酸、萜类、氨基一些酸性和中性有机物。
如有机酸、萜类、氨基酸、甾类和一些甙类。
酸、甾类和一些甙类。
但是,对某些酸性弱的试样,在色层中有分但是,对某些酸性弱的试样,在色层中有分解的危险。
解的危险。
此外,对于碱性物质可发生不可逆吸附。
因此外,对于碱性物质可发生不可逆吸附。
因此,对一些碱性物质在使用硅胶进行层析时,有此,对一些碱性物质在使用硅胶进行层析时,有必要进行预实验。
必要进行预实验。
如在硅胶中拌入如在硅胶中拌入1515左右的硝酸银,这种加左右的硝酸银,这种加硝酸银的硅胶对有机物中不饱和键有特殊的吸附硝酸银的硅胶对有机物中不饱和键有特殊的吸附性,因此,常用它分离一些不饱和化合物。
性,因此,常用它分离一些不饱和化合物。
17吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂活性炭(活性炭(activecarbon)活性炭是使用较多的一种活性炭是使用较多的一种非极性非极性吸附吸附剂。
活性炭的吸附性主要是由范德华力所剂。
活性炭的吸附性主要是由范德华力所引起,它的特点是对非极性物质,尤其是引起,它的特点是对非极性物质,尤其是对芳香族化合物吸附性特别强。
它可以在对芳香族化合物吸附性特别强。
它可以在如水溶液那样强的极性溶剂中,吸附弱极如水溶液那样强的极性溶剂中,吸附弱极性的有机化合物。
此外,活性炭还具有分性的有机化合物。
此外,活性炭还具有分子筛的性能。
子筛的性能。
18吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂活性炭主要用于分离活性炭主要用于分离水溶液成分,水溶液成分,如如氨基酸、氨基酸、糖类及某些甙类糖类及某些甙类。
由于它在水溶液中对有机物吸。
由于它在水溶液中对有机物吸附性特别强,在有机溶剂中则较弱,故水的洗脱附性特别强,在有机溶剂中则较弱,故水的洗脱能力最弱,而有机溶剂洗脱能力则较强。
例如,能力最弱,而有机溶剂洗脱能力则较强。
例如,用乙醇和水的混合溶剂进行洗脱时,则随乙醇浓用乙醇和水的混合溶剂进行洗脱时,则随乙醇浓度的递增而洗脱能力增强。
又由于活性炭对芳香度的递增而洗脱能力增强。
又由于活性炭对芳香族化合物的吸附性大于脂肪族化合物;对大分子族化合物的吸附性大于脂肪族化合物;对大分子化合物的吸附性大于小分子化合物。
因此,利用化合物的吸附性大于小分子化合物。
因此,利用这些吸附性的差别,可将水溶性芳香族化合物与这些吸附性的差别,可将水溶性芳香族化合物与脂肪族化合物分开,单糖与多糖分开,氨基酸与脂肪族化合物分开,单糖与多糖分开,氨基酸与多肽分开。
多肽分开。
19吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂硅藻土(硅藻土(celite):
):
硅藻土是由硅藻的硅质细胞壁组成的硅藻土是由硅藻的硅质细胞壁组成的一种生物化学沉积岩。
是一种吸附性非常一种生物化学沉积岩。
是一种吸附性非常弱的吸附剂弱的吸附剂,一般用在分离,一般用在分离极性特别强的极性特别强的化合物和高度不饱和化合物等化合物和高度不饱和化合物等层析方面。
层析方面。
也经常作助滤剂用,将它与别的吸附剂混也经常作助滤剂用,将它与别的吸附剂混合使用,能使溶液容易流过。
此外,在柱合使用,能使溶液容易流过。
此外,在柱层析中,可以将试样溶液与硅藻土拌合。
层析中,可以将试样溶液与硅藻土拌合。
风干后再加入柱中。
风干后再加入柱中。
20吸附色谱三要素吸附剂吸附色谱三要素吸附剂聚酰胺(聚酰胺(polyamide):
):
聚酰胺的吸附性是由于分子中含有许多酰胺基,聚酰胺的吸附性是由于分子中含有许多酰胺基,在在水溶液中能与酚羟基发生氢键缔合水溶液中能与酚羟基发生氢键缔合而吸附,因而吸附,因此,聚酰胺是分离此,聚酰胺是分离酚性物质和蒽醌及其甙类酚性物质和蒽醌及其甙类最有最有效的吸附剂。
要从聚酰胺柱上洗脱被吸附的酚性效的吸附剂。
要从聚酰胺柱上洗脱被吸附的酚性物质,是用一种溶剂分子顶替被吸附的酚性化合物质,是用一种溶剂分子顶替被吸附的酚性化合物,溶剂这种解吸性质的强弱,一般是按下列顺物,溶剂这种解吸性质的强弱,一般是按下列顺序增强:
水、乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、稀氨水序增强:
水、乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、稀氨水或稀氢氧化钠水液、甲酰胺。
或稀氢氧化钠水液、甲酰胺。
21吸附色谱三要素吸附色谱三要素洗脱剂洗脱剂洗脱过程:
洗脱过程:
流动相与被分离分子竞争占据吸附剂流动相与被分离分子竞争占据吸附剂表局面活性中心的过程。
表局面活性中心的过程。
22吸附色谱三要素洗脱剂吸附色谱三要素洗脱剂2.2.溶剂(洗脱剂)溶剂(洗脱剂)在层析中,如采用氧化铝或硅胶为吸附剂,在层析中,如采用氧化铝或硅胶为吸附剂,则所用的溶剂应先从极性低的(对吸附剂亲和力则所用的溶剂应先从极性低的(对吸附剂亲和力小的)开始,以后逐渐增加极性大的溶剂。
常用小的)开始,以后逐渐增加极性大的溶剂。
常用的流动相按其极性增强顺序排列:
的流动相按其极性增强顺序排列:
石油醚石油醚环己烷环己烷二硫化碳二硫化碳四氯化碳四氯化碳三氯乙烯三氯乙烯苯苯甲苯甲苯二氯甲烷二氯甲烷氯仿氯仿乙醚乙醚乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸甲乙酸甲酯酯丙酮丙酮正丙醇正丙醇乙醇乙醇甲醇甲醇吡啶吡啶酸。
酸。
23吸附色谱三要素洗脱剂吸附色谱三要素洗脱剂在实际操作中,使用混合溶剂作为洗在实际操作中,使用混合溶剂作为洗脱剂,一般要比单独使用一种溶剂为洗脱脱剂,一般要比单独使用一种溶剂为洗脱剂的时候多些,因为混合溶剂往往能起到剂的时候多些,因为混合溶剂往往能起到单一溶剂所不能起到的微妙分离效果,但单一溶剂所不能起到的微妙分离效果,但在使用时要绝对避免用两个极端洗脱力的在使用时要绝对避免用两个极端洗脱力的混合剂,这是因为洗脱力强的溶剂发生溶混合剂,这是
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- 色谱