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柱层析法

Overview

资料来源: 实验室的博士吉米 · 佛朗哥-梅里马克大学

柱层析法是最有用的技术,纯化化合物之一。这种技术利用一个平稳的阶段,装在列和通过列中的流动相。这项技术利用极性化合物,允许轻便分离分子之间的差异。1两个最常见色谱固定相用于柱层析硅胶 (SiO2),氧化铝 (Al2O3),最常见的是用有机溶剂移动阶段。2 solvent(s) 为流动相选择都依赖被纯化分子的极性。通常更多极性化合物需要更多的极性溶剂以便利通道的分子通过固定相。纯化过程完成溶剂可以从使用旋转蒸发仪产生孤立的材料收集馏分中删除。

Principles

样品混合物是安置在列的顶部和吸收到顶部的固定相上。随后,流动相是应用于列和用于洗脱通过固定相混合。柱层析法利用分子极性分离的化合物。在极性差异导致分子穿越了列,这有效地分离开来另一个化合物的速率的差异。流动相收集在试管中的小分数作为它洗脱了列,从而使分离和纯化化合物。最后,用旋转蒸发仪产生孤立的 ④,去除了溶剂。

柱层析的多功能性和便利性使得净化化合物的使用最广泛的技术之一。与再结晶 (另一种常用净化技术) 不同化合物与柱层析纯化不必是固体。柱层析法也是有能力的一些孤立的化合物的混合物。柱色谱法的另一个优点是,很少需要有关化合物的物理属性被使用这种方法提纯,使这种技术合成或隔离新化合物,其中知之甚少 ④ 时非常有价值。

溶剂

一种化合物遍历列率是高度依赖于正在使用的流动相。通常情况下,更多极性化合物将通过列的溶剂得越快。极性溶剂有固相,限制 ④ 与固相,之间的相互作用使化合物洗脱更快更大的亲和力。必须小心以确保选择的柱色谱溶剂系统已创建分离混合物中化合物之间的适当极性。溶剂的选择是成功分离柱层析法的关键。要确定最佳的溶剂体系,应执行柱色谱试验之前进行一系列的薄层色谱法 (TLC) 实验。在某些情况下可能有必要使用二元溶剂体系。

选择一个溶剂系统

  1. 在薄层板上所需要的化合物为 0.2-0.3 之间确定产生阻滞因子 (Rf ) 溶剂体系。
  2. 用乙酸乙酯或二氯甲烷开始作为流动相薄层色谱法实验。
    1. 如果Rf大于 0.3,试着少极性的溶剂,如正己烷。如果Rf小于 0.2,可以尝试添加极少量的极性溶剂,如甲醇。
    2. 最佳的溶剂系统可能需要两种溶剂的混合物。
    3. 作为流动相硅胶柱会小心不使用超过 10%的甲醇。
Procedure

1.硅胶浆

  1. 硅凝胶倒入锥形瓶。包装材料的重量应该是大约 50 x 被分离的样品。如果被分离的化合物有很相似的Rf值,它可能需要使用更大数额的每个样品,在此示例中是二氧化硅。
    1. 白炭黑在锥形瓶,因为 50 毫克的样品 (45 毫克的芴酮和四苯基卟啉 5mg) 被隔离的地方 10 克。
  2. 添加溶剂体系 (正己烷/二氯甲烷,70%: 30%) 到锥形瓶含硅凝胶。添加足够的溶剂,以确保所有的硅胶是很好的溶剂。硅不会解散,但混合物将是明显的视觉时溶剂化。一旦已添加溶剂漩涡锥形瓶,以确保所有的白炭黑是很好的溶剂。

2.柱的制备

  1. 选择适当大小的列。通常列应填充硅胶浆的一半左右。被净化的较大样本、 较大所需的列。
  2. 插头用一块玻璃羊毛栏的底部。使用长杆,确保羊毛牢牢嵌入在上方旋塞阀栏的底部。
  3. 一旦羊毛坚定地到位,在玻璃羊毛适用一层薄薄的沙子。
    注:如果列配备玻璃熔块以上旋塞阀,应省略这一步。
  4. 夹紧中环站的垂直位置的列。
  5. 轻轻地用一个漏斗,倒入列对硅胶在准备好的浆料。您可能需要添加额外的溶剂要的料浆输送从锥形瓶到的列。使用吸管,洗下来任何列的双方坚持的硅胶。
    1. 随着硅凝胶沉淀在列中,轻轻地敲列的两侧以确保硅胶包紧紧,排除了任何的气泡。
  6. 打开旋塞阀和允许溶剂排入清洁的锥形瓶才匆匆硅胶和溶剂的前面见面。硅凝胶,绝不应干燥过程完成之前。
  7. 放一层薄薄的沙子硅胶 (图 1)。使用吸管,洗下来可能会有一些粘列的任何砂。
  8. 直到沙子是干的但不是到硅胶层流失任何额外的溶剂。

Figure 1
图 1。柱层析的适当设置实验前样品的加法。

3.向列添加示例

  1. 溶解样品溶剂可能 (使用相同的溶剂,被用来制造硅胶浆) 的最小金额。
  2. 轻轻地用移液管,将示例添加到列的顶部。
  3. 一旦样品已应用于列的顶部,打开旋塞阀和允许溶剂排出的砂层但不是硅胶层。使用非常少量的溶剂冲洗任何可能有紧紧抓住列的两侧的样品。排水砂层以及通过这额外的溶剂。

4.洗脱样品通过列

  1. 使用吸管,非常温柔地以不打扰的砂层的方式添加 4 — — 5 毫升的溶剂。
  2. 在列的顶部放置一个漏斗,慢慢地,轻轻地用溶剂填充列的其余部分。
  3. 打开旋塞阀和允许溶剂排出的列。
  4. 开始收集流动相,因为它从列流入试管。
    1. 试管应放在试管架以连续的方式。
  5. 列的顶部添加额外的溶剂,直到所有所需的化合物有从柱上洗脱。

5.回收成分

  1. 如果有色化合物,,我想他们可以直观地标识。然而,如果化合物都是无色的他们将不得不使用 ulta 可见 (UV) 光 (如果化合物含有共轭) 来标识或与适当的污点。可以用薄层色谱法验证化合物的纯度。
  2. 确定包含所需的 ④ 的试管。
  3. 合并所有包含所需的孤立的 ④ 进预先称量的圆底 (RB) 烧瓶的分数。为每个化合物做这。
  4. 通过将 RB 瓶放置在旋转蒸发器蒸发掉的溶剂。
  5. 一旦所有的溶剂已被删除,权衡与干燥后的产品 RB 和减去初始重量的 RB 来获得收益。
Results

成功分离了含有四苯基卟啉 (TPP,5 毫克) 和芴酮 (45 毫克) 的混合物样品,每种化合物已被隔离。TPP 洗脱第一列作为一个暗紫色红乐队和芴酮洗脱列作为一个黄色的乐队图 2)。洗脱收集在试管中,由他们与众不同的色彩 (图 3)。包含分离得到的化合物的分数被合并到单独的 RBs 和溶剂中移除了使用旋转蒸发仪起高度纯净 TPP 和芴酮。Chromatographed 化合物的纯度由核磁共振 (NMR) 进行了验证。如果为所需的 ④ 熔点先前已经确定,另外可通过熔点,但只验证化合物。

Figure 2
图 2。由于化合物遍历固定相他们开始分离。在这个实验中 TPP (暗紫色红带) 穿过列略快于芴酮 (黄色带)。

Figure 3
图 3为化合物洗脱剂列被收集在试管里。在这个实验中分离的化合物被上色,所以他们可以直观地标识。

Application and Summary

摘要

柱层析法是净化化合物的方便和灵活的方法。此方法分离基于极性的化合物。利用分子的极性的差异,柱层析法可以轻便分隔各个化合物化合物遍历列的固定相的速率。柱层析 (特别是当相比再结晶) 的好处之一是,很少需要净化过程之前已知的化合物。对柱层析法的另一个优势是,它可以用于净化固体和油,而再结晶不仅可以用于净化固体。这种技术也可以用于分离化合物从混合物的数目。

应用程序

柱层析法是净化化合物最方便和广泛使用的方法之一。通常情况下,合成反应会产生多个产品和柱层析法可用于隔离每个化合物作进一步检验。柱层析是极其宝贵的当合成或分离化合物,因为很少需要了解一种化合物及其 ' 之前的净化过程的物理性能。

制药业经常利用柱层析分离纯化化合物作为其早期阶段的药物开发过程的一部分。3通常情况下的在这些初步阶段研究人员将构建图书馆周围的铅化合物,化合物,然后随后用柱层析净化新合成的化合物。4的广泛使用和多功能性的此种净化技术促使教育工作者将技术纳入本科课程。5,6

References
  1. Mayo, D. W.; Pike, R. M.; Forbes, D. C., Microscale organic laboratory : with multistep and multiscale syntheses. 5th ed.; J. Wiley & Sons: Hoboken, NJ; p xxi, 681 p (2011).
  2. Armarego, W. L. F.; Chai, C. L. L., Purification of laboratory chemicals. 5th ed.; Butterworth-Heinemann: Amsterdam; Boston; p xv, 609 p (2003).
  3. Silverman, R. B.; Holladay, M. W., The organic chemistry of drug design and drug action. Third edition / ed.; Elsevier/AP, Academic Press, is an imprint of Elsevier: Amsterdam ; Boston; p xviii, 517 pages (2014).
  4. Mortensen, D. S.; Perrin-Ninkovic, S. M.; Shevlin, G.; Elsner, J.; Zhao, J.; Whitefield, B. et. al. Optimization of a Series of Triazole Containing Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) Kinase Inhibitors and the Discovery of CC-115. Journal of Medicinal Chemistry (2015).
  5. Davies, D. R.; Johnson, T. M., Isolation of Three Components from Spearmint Oil: An Exercise in Column and Thin-Layer Chromatography. Journal of Chemical Education,84 (2), 318 (2007).
  6. Taber, D. F.; Hoerrner, R. S., Column chromatography: Isolation of caffeine. Journal of Chemical Education, 68 (1), 73 (1991).
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Overview

1:01

Principles of Column Chromatography

3:06

Column and Sample Preparation

5:23

Separation of Compounds

6:24

Results

7:10

Applications

8:58

Summary

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