第七章色譜分離技術(shù)

第二節(jié)吸附及吸附色譜技術(shù)活性炭提問(wèn)：根據(jù)以前所學(xué)的知識(shí)，你能舉例說(shuō)明活性炭的應(yīng)用嗎？活性炭防毒面具第一次世界大戰(zhàn)1920年-1929年活性炭除臭芝加哥自來(lái)水廠惡臭事件1927年20世紀(jì)，活性炭被稱為萬(wàn)能吸附劑活性炭口罩，用于防止空氣中的霧霾有效吸收空氣中的甲醛除去新車(chē)中的有害物質(zhì)吸附技術(shù)：是利用適當(dāng)?shù)奈絼挂后w（氣體）中的特定組分被吸附劑所吸附，然后再以適當(dāng)?shù)南疵搫⑵浣馕聛?lái)，達(dá)到分離特定組分或純化液體（氣體）的目的。我國(guó)古代制糖工人在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)黃泥吸附粗糖色素馬王堆出土的木炭防腐除濕吸附劑：在表面上能發(fā)生吸附作用的多孔固體顆粒。吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。物理吸附：范德華力，選擇性低化學(xué)吸附：生成化學(xué)鍵，選擇性高（一）吸附原理吸附技術(shù)是靠溶質(zhì)與吸附劑之間分子吸附力的差異而分離的方法。吸附力主要是范德華力，有時(shí)也可能形成氫鍵或化學(xué)鍵。固體表面吸附力示意圖一、吸附基本知識(shí)（二）吸附劑無(wú)機(jī)吸附劑：白土

氧化鋁

硅膠

硅藻土有機(jī)吸附劑：活性炭聚酰胺

纖維素

大孔樹(shù)脂按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為

1.活性炭吸附能力很強(qiáng)的非極性吸附劑粉末活性炭，表面積大，吸附能力強(qiáng)。顆粒活性炭，表面積小，吸附能力較差，但便于裝柱，靜態(tài)使用時(shí)容易與溶液分離。錦綸活性炭，表面積介于粉末活性炭和顆粒活性炭之間。

活性炭的應(yīng)用（生化藥物的制備）應(yīng)用之一：去除色素和熱原活性炭用量不宜太大，否則易造成精制物質(zhì)的損失。活性炭吸附性很強(qiáng)對(duì)氣體的吸附力和吸附量很大注意事項(xiàng)活性炭的活化活性炭是強(qiáng)吸附劑，對(duì)氣體的吸附力很大，氣體分子占據(jù)了活性炭的吸附表面，會(huì)造成活性炭“中毒”，使其活力降低，因此使用前可加熱烘干，以除去大部分氣體。對(duì)于一般的活性炭可在160℃加熱干燥4-5h；錦綸活性炭受熱容易變形，可于100℃干燥4-5h。

活性炭的應(yīng)用（生化藥物的制備）應(yīng)用之二：生化藥物的分離

活性炭的應(yīng)用局限性活性炭吸附力受來(lái)源、制法影響難以標(biāo)準(zhǔn)化難以回收利用

2.大孔吸附樹(shù)脂選擇性好、易解析理化性質(zhì)穩(wěn)定質(zhì)量可控可反復(fù)使用可按照需要改變其孔隙大小骨架結(jié)構(gòu)極性

大孔吸附樹(shù)脂一種不溶于酸、堿及各種有機(jī)溶劑的有機(jī)高分子聚合物，只有多孔骨架，沒(méi)有引入離子交換功能團(tuán)，其性質(zhì)與活性炭等吸附劑類似。

大孔吸附樹(shù)脂的合成

大孔吸附樹(shù)脂的骨架是由單體聚合而成，如苯乙烯和二乙烯苯，在一定條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，生成網(wǎng)狀的骨架，在聚合過(guò)程中還可以加入惰性的致孔劑。不參與聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)后，用溶劑去除，留下不受外界因素影響的孔隙。稱為大孔，便于化合物進(jìn)出孔隙。樹(shù)脂類型：非極性、中極性和極性三種。（1）非極性大孔吸附樹(shù)脂：苯乙烯、二乙烯苯型。適于極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)。（2）中等極性大孔吸附樹(shù)脂：聚丙烯酸酯型。既可由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，又可由非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。（3）極性大孔吸附樹(shù)脂：含酰胺基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹(shù)脂，如丙烯酰胺。它們通常適用于吸附極性物質(zhì)。分離純化目的物時(shí)，應(yīng)選用哪種樹(shù)脂呢？?jī)?yōu)點(diǎn)：吸附容量大、選擇性好、吸附速度快、解吸條件溫和、再生處理方便、使用周期長(zhǎng)、宜于構(gòu)成閉路循環(huán)、節(jié)省費(fèi)用等諸多優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用：廢水處理、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、分析化學(xué)、臨床檢定和治療等領(lǐng)域，近年來(lái)在我國(guó)已廣泛用于中草藥有效成分的提取、分離和純化工作。

3.硅膠極性吸附劑。通常用SiOxH2O表示，是具有多孔性的硅氧交聯(lián)結(jié)構(gòu)，表面有許多硅醇基（—Si—OH），因此具有微酸性，常用于有機(jī)酸、氨基酸、萜類、甾體類化合物的分離。吸附規(guī)律：一般成分極性越大，吸附力越強(qiáng)，遷移速度越慢，Rf值越小。流動(dòng)相極性越大,解吸附力越強(qiáng)，成分Rf值越大。水的洗脫能力最強(qiáng)。ABC下列三個(gè)化合物，判斷三者的吸附力大小？2025/6/20311)影響硅膠吸附能力的因素：與吸附物的性質(zhì)有關(guān)，對(duì)極性的吸附力更大。與含水量有關(guān)，隨含水量的增加而降低。2)硅膠的活化：105~110℃活化1~2h。3)硅膠的再生：用5~10倍的1%NaOH水溶液回流30min，熱過(guò)濾，用蒸餾水沖洗3次，再用3~6倍量的5%乙酸回流30min，過(guò)濾，水洗至中性，再用甲醇、水洗兩次，120℃烘干活化12h，即可重新使用。4.氧化鋁極性吸附劑，吸附規(guī)律與硅膠類似，分為酸性、中性和堿性3種。堿性氧化鋁：用于碳?xì)浠衔铩?duì)堿穩(wěn)定的中性色素、甾體化合物、生物堿的分離。中性氧化鋁：應(yīng)用最廣，用于分離生物堿、揮發(fā)油、萜類化合物、甾體化合物及酸、堿中不穩(wěn)定的苷類、酯、內(nèi)酯等。酸性氧化鋁：用于分離酸性物質(zhì)如氨基酸及對(duì)酸穩(wěn)定的中性物質(zhì)。5.聚酰胺（由己酰胺通過(guò)酰胺鍵聚合成的一類高分子化合物）原理：氫鍵吸附，主要通過(guò)酰胺鍵與酚羥基、酸、醌等形成氫鍵，產(chǎn)生吸附作用。吸附力取決于形成氫鍵締合的能力。吸附力影響因素：化合物中能形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目化合物中能形成氫鍵的基團(tuán)位置化合物分子中芳香化程度洗脫溶劑等溫下吸附過(guò)程1.動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中物質(zhì)傳遞的4個(gè)階段（1）溶質(zhì)穿過(guò)固體吸附劑顆粒外兩相界面的邊界膜，擴(kuò)散進(jìn)入毛細(xì)孔內(nèi)。（2）從毛細(xì)孔流動(dòng)相進(jìn)入顆粒相的內(nèi)表面。（3）吸附于內(nèi)表面的活性點(diǎn)上。（4）溶質(zhì)由內(nèi)表面擴(kuò)散進(jìn)入固體吸附劑的晶格內(nèi)。（三）吸附工藝及其控制2.影響吸附的因素（1）吸附劑：根據(jù)所分離成分選擇合適的吸附劑。（2）吸附質(zhì)：溶解在非極性溶劑中的極性吸附質(zhì)易被極性吸附劑吸附，溶解在極性溶劑中的非極性吸附質(zhì)易被非極性吸附劑吸附。吸附質(zhì)的濃度越高，吸附量也越大。（3）溶劑：一般吸附質(zhì)溶解在單溶劑中易被吸附，若溶解在混合溶劑中則不易被吸附；因此，一般單溶劑吸附用混合溶劑解吸。（4）吸附操作條件：溫度、pH等。（5）其他成分二、吸附色譜技術(shù)依據(jù)固定相對(duì)不同物質(zhì)的吸附力不同而使混合物分離的方法，稱為吸附色譜法。（一）吸附色譜原理分離規(guī)律：混合物被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)，吸附劑對(duì)被分離成分的吸附能力越強(qiáng)，被分離成分吸附得越牢固，在色譜中移動(dòng)的速度就越慢，反之移動(dòng)得就快。吸附力：黑球□＞綠球分子△＞紅球分子○遷移速度：紅球分子○＞綠球分子△＞黑球□（二）吸附柱色譜的分離操作

常用色譜柱1.色譜柱的選擇對(duì)于分離復(fù)雜樣品常先使用短而粗的柱子進(jìn)行粗分，然后對(duì)于已經(jīng)過(guò)粗分且成分相對(duì)較簡(jiǎn)單的樣品，再用細(xì)而長(zhǎng)的柱子進(jìn)行分離。2.固定相的選擇根據(jù)待分離成分的性質(zhì)選擇合適的吸附劑。吸附劑用量一般為樣品量的20～50倍，可以更大。3.洗脫劑的選擇

“相似相溶”原理。一般洗脫極性大的組分，選擇極性大的洗脫劑；極性小的組分宜選用極性小的洗脫劑。4.操作方法（1）裝柱1）干法裝柱：在柱下端加少許棉花或玻璃棉。打開(kāi)下口，然后將吸附劑經(jīng)漏斗緩緩加入柱中，同時(shí)敲動(dòng)色譜柱，使吸附劑松緊一致，最后，將色譜柱用最初洗脫劑小心沿壁加入，至完全浸潤(rùn)并剛好覆蓋吸附劑頂端平面，關(guān)緊下口活塞。2）濕法裝柱：先在吸附劑中加入合適量的色譜最初用洗脫劑，調(diào)成稀糊狀，

在柱下端加少許棉花或玻璃棉。打開(kāi)下口，然后徐徐將制好的糊漿灌入柱子。要始終保持吸附劑上有溶劑，最后讓吸附劑自然下沉。當(dāng)洗脫劑剛好覆蓋吸附劑平面時(shí)，關(guān)緊下口活塞。（2）上樣1）濕法上樣：直接溶解上樣。把被分離的物質(zhì)溶在少量色譜最初用的洗脫劑中，小心加在吸附劑上層，注意保持吸附劑上表面仍為一水平面，打開(kāi)下口，待溶液面正好與吸附劑上表面一致時(shí)，在上面撒一層細(xì)砂，關(guān)緊柱活塞。2）干法上樣：可選用一種對(duì)其溶解度大而且沸點(diǎn)低的溶劑，取盡可能少的溶劑將其溶解。在溶液中加入少量吸附劑（比例<1:2)，拌勻，揮干溶劑，研磨使之成松散均勻的粉末，輕輕撒在色譜柱吸附劑上面，再撒一層細(xì)砂。（3）洗脫：通常按洗脫劑洗脫能力大小遞增變換洗脫劑的品種和比例，分別分部收集流出液，流出液中所含成分顯著減少或不再含有時(shí)，再改變洗脫劑的品種和比例。如何收集餾分？整個(gè)操作過(guò)程必須保持有充分的洗脫劑留在固定相的上面，不流干。應(yīng)控制洗脫液的流速。

多采用等餾分收集法收集。再多采用薄層色譜或紙色譜定性檢查各流分中的化學(xué)成分組成，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行合并。注意事項(xiàng)：

下列三個(gè)化合物用硅膠吸附色譜分離，以石油醚-乙酸乙酯（95：5）洗脫，判斷三者流出色譜柱先后順序。

ABC

舉例：

下列三個(gè)化合物用硅膠吸附色譜分離，以石油醚-乙酸乙酯（95：5）洗脫，判斷三者流出色譜柱先后順序。

ABC由先到后：

C→B→A

舉例：三、吸附薄層色譜吸附力大小：遷移速度：定性分析的一個(gè)依據(jù)：當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件一定的時(shí)候，任何一個(gè)特定的Rf值都是一個(gè)常數(shù)。阻滯因數(shù)①0≤Rf≤1，Rf越大，溶質(zhì)隨流動(dòng)相移動(dòng)快，被洗脫速率也就越快。②當(dāng)Rf=1，此種溶質(zhì)不溶于固定相，隨流動(dòng)相以同樣的速率移動(dòng)。③當(dāng)Rf=0，此種溶質(zhì)不溶于流動(dòng)相，而被吸附在固定相上。Rf=0.2-0.8之間較好。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，查閱資料，以某種物質(zhì)的分離為例討論在柱色譜和薄層色譜操作過(guò)程中如何選擇吸附色譜的吸附劑和展開(kāi)劑呢？分配色譜技術(shù)第三節(jié)利用被分離成分在互不相溶的兩相（固定相液體和流動(dòng)相溶劑）之間的分配系數(shù)不同而達(dá)到分離的技術(shù)。一、分配色譜基本知識(shí)物質(zhì)在兩相中溶解度差異物質(zhì)在兩相間分配系數(shù)不同液液連續(xù)分配形成差速遷移固定相：液體（吸附于載體表面）載體：硅膠（含水可達(dá)17%），纖維素，硅藻土等流動(dòng)相：與固定相液體不相混溶的液體一種物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中振搖，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，在同一溫度下，該物質(zhì)在兩相溶劑中濃度的比值是恒定的，這個(gè)比值就稱為該物質(zhì)在這兩種溶劑中的分配系數(shù)。如果需要分離的物質(zhì)在兩相溶劑中的分配系數(shù)相差很小，則萃取無(wú)法將其分離。分配系數(shù)1、固定相：液體+載體

載體又稱支撐劑，為中性多孔粉末，只起到支持固定相的作用。

要求：對(duì)分離的組分無(wú)吸附作用；

不溶于兩相溶劑；

不與被分離的組分發(fā)生相互作用。

液體（吸附于載體表面）載體：硅膠（含水可達(dá)17%），纖維素，硅藻土等2、流動(dòng)相：與固定相液體不相混溶的液體

水、甲酰胺、二甲基甲酰胺、硅油等。1、固定相與流動(dòng)相2、分配色譜的分類請(qǐng)判斷？濾紙表面20%水分硅膠表面鍵合十八烷基怎樣選擇色譜條件被分離化合物與固定相極性“一致”分離極性大的親水試樣，選擇正相分配色譜；分離極性小的親脂試樣，選擇反相分配色譜。正相：固定相極性>流動(dòng)相極性固定相：最常用的有氰基（—CN）、氨基（—NH2）鍵合相分離對(duì)象：主要用于分離極性及中等極性的物質(zhì)。洗脫順序：極性小的物質(zhì)先被洗脫出來(lái)。流動(dòng)相極性增大，洗脫能力提高。反相：流動(dòng)相極性>固定相極性固定相：最常用的有C8，C18（ODS）鍵合相流動(dòng)相：甲醇-水或乙腈-水。分離對(duì)象：主要用于分離非極性及中等極性的成分。洗脫順序：極性大的物質(zhì)先被洗脫出來(lái)。流動(dòng)相極性增大，洗脫能力減弱。分配色譜的分離工作難易取決于混合物各成分分配系數(shù)的差異。分配系數(shù)相差較大，只要用較小的柱和較少的支持劑（如硅膠）；分配系數(shù)相差較小，需要用較大的柱和較多的支持劑。分配色譜中移動(dòng)相的體積常大于固定相體積的5-10倍。分配系數(shù)控制在0.1-0.2為宜。分配系數(shù)較大，則很快被洗脫，分離效果差。分配系數(shù)過(guò)大，則采用反相分配色譜。二、分配色譜的分離操作（一）裝柱濕法裝柱一般樣品與支持劑的用量之比為1∶100～1∶1000。（二）上樣如果樣品能溶于移動(dòng)相溶劑，可用少量移動(dòng)相溶劑溶解，加于柱頂再行展開(kāi)。

如樣品難溶于移動(dòng)相而易溶于固定相時(shí)，則可用少量固定相溶劑溶解，再用支持劑（硅膠）吸著，裝于柱頂再行展開(kāi)。

如果樣品在兩相溶劑中的溶解度均不大，則可另選其他有機(jī)溶劑溶解后，加干燥支持劑拌勻，待溶劑揮發(fā)除盡后，加0.5～1.0倍量固定相溶劑拌勻，再裝于柱頂。（三）洗脫等餾分收集，用薄層色譜等方法檢查，相同者合并。溶劑系統(tǒng)的選擇：主要根據(jù)有效成分和雜