制备色谱技术
摘要：制备色谱是分离科学中最有效的制备性分离技术，是很多研究
领域和生产企业必不可少的分离手段。待分离物质达到一定含量且具备一定量时，可采用制备色谱技术进行分离。制备色谱安制备规模可分为实验室研究、小批量生产以及产业化制备。制备色谱应用十分广泛，不同领域需要的产品制备量各异，下面重点介绍实验室范围内的制备色谱技术。
关键词：制备型薄层色谱 制备型加压液相色谱 特殊柱色谱
制备气相色谱
Preparation chromatography
Abstract: Chromatographic separation is the science was the
most effective preparation sexual separation technology, is a lot of research and production enterprise indispensable separation means. Stay separation material reaches a certain content and have a certain amount, can use preparation chromatography separation. Preparation chromatographic Ann preparation can be divided into the laboratory research, the scale of small batch production and industrialization preparation. Preparation chromatographic application is very extensive, different fields need products of different preparation, introduced the laboratory within the scope of the preparation chromatography.
Keywords: Preparation of thin-layer chromatography
Preparation type pressure liquid chromatography Special column chromatography Preparation gas chromatography
引言
制备色谱是指采用色谱技术制备纯物质，即分离、收集一种或多种色谱纯物质。制备色谱中的“制备”这一概念指获得足够量的单一化合物，以满足研究和其它用途。 1903年，俄国植物学家Taweet在分离植物色素时发现。其原理为：利用物质在流动相和固定相中分
配系数的差异而分离的。
从广义来讲，制备色谱主要包含以下几种方法： 1、 薄层色谱——制备型薄层色谱（PTCL）、离心色谱 2、 特殊柱色谱——干柱色谱、减压液相色谱
3、 制备型加压液相色谱——中低压液相色谱(MPCL)、高压液
相色谱(HPCL)、超临界液相色谱(SFC) 4、 制备气相色谱 5、 逆流色谱
1、制备型薄层色谱
色谱法是近代化学实验技术中非常重要的一个组成部分【7】。其中薄层色谱(TLC)因其设备简单、操作容易、分析快速、样品用量少,检出灵敏度高【8】等特点,已成为实验室中普遍使用的研究手段,广泛应用于化学化工、医药食品、环境科学、生命科学、航天科技等领域。但是,作为一种基本实验技术,原理和实验技术介绍的较为详细,实验实例缺乏【5】。
薄层色谱法（TLC）是以适宜的固定相均匀涂布于平面载体上，点样，然后以适宜的溶剂展开，达到分离、鉴定、和定量的目的。经典的制备型薄层色谱设备简单，所需资金投入最少。PTLC可分离克量级的样品。绝大多数情况下用它来分离毫克级的样品。在许多天然产物的文章中，与常压柱色谱配合使用的制备型薄层色谱方法仍在使用，尤其是在一些没有现代分离手段的实验室。 1.1吸附剂：
曾有人对吸附剂的厚度与分离效果的关系做过一些研究(Stahl，1967)。但常用的吸附剂厚度为O．5～2mm，色谱板的尺寸一般为20cm×20cm或20cm×40cm。薄层厚度与薄层板的尺寸限制了PTLC可以分离的样品量。1.0mm厚的硅胶板最多可上样约5mg／cm2。硅胶是最常用的吸附剂，可用它来分离亲脂或亲水性物质。一些商品吸附剂可用于制备致密薄层，其颗粒度及孔径大小与相应TLC级吸附剂的相似。 PTLC板可以自己制备，也有预制板出售(即所谓的“Fertigplatten”自制PTLC板的优点在于吸附剂的厚度及组成可调节(最厚可达5mm)，在吸附剂中可掺人硝酸银及缓冲物质。在制备薄层板时可使用Camag或Desaga等公司生产的涂布器，薄层板的制备方法要根据不同的吸附剂而定。 1.2上样：
上样是进行PTLC分离的一个最关键的步骤。薄层板最好先用溶剂展开一次，以减少所需化合物从吸附剂洗脱下来时可能混入的杂质。上样前先将样品溶
于少量溶剂，低挥发性溶剂可引起点样带变宽，因此最好选用挥发性溶剂(如己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯等)。样品的浓度应在5％～10％左右。点样带应尽可能狭窄，以获得更好的分离效果。点样可用手工进行(采用滴管)，但最好利用自动点样仪(Camag和Desaga等公司生产)。如点样带太宽，可先用高极性的溶剂将薄层板展开至点样带上端约2cm处，以起到浓缩的作用，然后将薄层板干燥，再用所需溶剂展开。Whatman公司出售一种带有浓缩区的特制预制板，浓缩区是由惰性吸附剂或化学键合相C18构成；Analtech公司生产一种硅胶板，其硅胶薄层底部厚度为300μm。逐步展开至顶部厚度为1700μm，这种锲状的薄层板可帮助提高对样品的分辨率。 1.3流动相的选择及PTLC的展开
PTLC所用的洗脱剂条件由分析型TLC与实验来确定。由于两者所用吸附剂的颗粒大小几乎相同，可将分析型TLC的展开条件直接用于PTLC。 1.4被分离物质的回收
绝大多数PTLC吸附剂化合物含有荧光指示剂，它可帮助确定被分开的、具有紫外吸收化合物的色带位置。 在确定色带位置后，可用刮刀或一与真空收集器相连的管形刮离器将该色带吸附剂从板上刮下。 1.5应用实例：
①仪器和试剂【1】：
125 ml广口瓶,3×7 cm载薄片,镊子,三用紫外灯,毛细管,锥形瓶。薄层层析用硅胶GF254(青岛海洋化工厂产),乙酰苯胺(自制),乙醇(95%),冰醋酸(分析纯),浓硝酸(分析纯),浓硫酸(分析纯),甲苯(分析纯),乙酸乙酯(分析纯)。
②实验操作： ⅰ制板
用常规方法制板。 ⅱ点样
用毛细管点样法将反应物点于薄板上。样品扩散直径约为0.2~0.3 mm。 ⅲ展开
将点好样的薄板放在密闭的展开瓶中进行展开,在展开剂前沿上升至距薄板上端1 cm处停止展开,取出薄板放在通风处或用电吹风使溶剂挥发。
观察薄层色谱对有机制备反应对硝基乙酰苯胺合成的监控分析的过程。有机制备反应过程[2]:150 ml锥形瓶中加入5 g乙酰苯胺和5ml冰醋酸。冷水冷却,摇动下慢慢加入10 ml浓硫酸。溶液置于冰盐浴中冷至0~2℃。在冰盐浴中配制2.2 ml浓硝酸,1.4 ml浓硫酸混酸,摇动下小心逐滴加入上述混合液中,控制反应温度不超过5℃。加完混酸,取出锥形瓶,室温下放置30min,间歇振荡。整个反应过程在加入混酸1 ml、3.6ml时,放置时间为10 min、20 min、30 min时,分别取样0.5 g,配制成2%乙醇溶液,为薄层分析时备用。
展开剂选择为甲苯:乙酸乙酯=4∶1(体积比)显色:254 nm紫外灯观察(或碘蒸汽)。结果见图1。
图1中:A.乙酰苯胺纯品,RfA=0.37。B.对基乙酰苯胺RfB=0.23。C.邻硝基乙酰苯胺,RfC=0.64。D.加混酸1 ml时的混合物,Rf1=0.23、Rf2=0.38Rf3=0.65。E.加混酸3.6 ml时的混合物,Rf1=0.23、Rf2=0.37、Rf3=0.64。F.放置10 min时的混合物,Rf1=0.24、Rf2=0.37、Rf3=0.64。G.放置20 min时的混合物,Rf1=0.23、Rf2=0.65。H.放置30 min时的混合物,Rf1=0.24、Rf2=0.65。
③实验结果及分析：
从图1(Ⅰ)—(Ⅴ)依次来看,有机制备反应过程中的不同反应阶段,从薄层色谱展开板上完全可以直观体现。从(Ⅰ)展开图分析看,①斑点和B处于相同水平线,而B斑点就是纯品的对硝基乙酰苯胺展开点,这说明①斑点就是对硝基乙酰苯胺。②斑点和A处于相同水平线,而A斑点就是纯品乙酰苯胺展开点,这说明②斑点就是乙酰苯胺。③斑点和C处于相同水平线,而C斑点就是纯品邻硝基乙酰苯胺的展开点,这说明③斑点就是邻硝基乙酰苯胺。从(Ⅰ)—(Ⅳ)展开图分析来看,①斑点在不断增大,这反映了在设定反应条件下,随着混酸量的不断增加,反应不断进行,合成的目标化合物(对硝基乙酰苯胺)不断生成。②斑点从图上看,逐步减少直到为0,这说明随着反应时间推移,反应物乙酰苯不断减少,直至放置20 min时反应达到终点。③斑点也有一定增大,这表明反应过程中产生了一定的副产物,但斑点比较少,说明副产物量比较少。从(Ⅳ)—(Ⅴ)展开图看,目标化合物与副产物没有任何变化,这说明反应已经达到终点,产物斑点大小及荧光色斑颜色深度不再变化
2. 制备型加压液相色谱
这里所指的“加压液相色谱法”包括各种施加压力于色谱柱进行的液相色谱法，从快速液相色谱法（压力0.2MPa）至制备型高压液相色谱法（10.0MPa），进样量可从毫克级至千克级。这有别于靠重力驱动的柱色谱分离。
制备型加压液相色谱分离方法的建立于优化【2】：
①选择液相色谱系统
用薄层色谱分析来初步确定分离条件。即用硅胶薄层来确定正相柱的条件，用反相硅胶薄层来确定反相柱的条件。 ②少量样品在分析型液相色谱柱上的分离
在找到适合的薄层色谱分离的展开剂条件后，应将该条件转用于分析型液相