發布日期：2022-04-26 點擊率：61
薄層色譜技術在應用化學專業中的應用
1 薄層色譜技術簡介
薄層色譜(thin layer chromatography,TLC)是一種快速、簡便、高效、經濟、應 用廣泛的色譜分析方法。薄層色譜的特點是可以同時分離多個樣品,分析成本低, 對樣品預處理要求低,對固定相、展開劑的選擇自由度大,適用于含有不易從分離 介質脫附或含有懸浮微粒或需要色譜后衍生化處理的樣品分析。TLC 廣泛地應用 于藥物、生化、食品和環境分析等方面,在定性鑒定、半定量以及定量分析中發 揮著重要作用。常規的 TLC 法存在展開時間長、展開劑體積需求大和分離結果差 等缺點。高效薄層色譜法是近年來迅速發展的一種高效、快速、操作簡便、結果 準確、靈敏度高和重現性好的薄層色譜新技術,已廣泛用于各個領域。
1.1 常規的薄層色譜方法
TLC 分離的選擇性主要取決于固定相的化學組成及其表面的化學性質。常規 薄層色譜的固定相為未改性的硅膠、氧化鋁、硅藻土、纖維素和聚酰胺等,平均 顆粒度 20μ m,點樣量 1~5μ L,展開時間 30~200min,檢測限 1~5ng。以正相色譜占 主導地位,設備簡單,所需資金投入少;不足之處是分離所需時間長,有明顯的擴散 效應。
1.2 高效薄層色譜
高效薄層色譜(HPTLC)采用更細、更均勻的改性硅膠和纖維素為固定相,對吸 附劑進行疏水和親水改性,可以實現正相和反相薄層色譜分離,提高了色譜的選擇 性。C2、C8 和 C18 化學鍵合硅膠板為常見反相薄層板。高效板厚平均 100~250 μ m、點樣量 0. 1~0. 2μ L,展距 3~6cm,展開時間 3~20min,檢測量 0. 1~0. 5μ g,較常規 TLC 可改善分離度,提高靈敏度和重現性,適用于定量測定。
2 薄層色譜的在應用化學領域的應用
應用化學學科領域非常寬廣，涉及石油化工、精細化工、藥物分析、環境監 測等多方面。 色譜分析技術在這些領域都有著廣泛的應用。 當然隨著技術的發展， 氣象色譜和高效液相色譜的應用范圍越來越廣， 已將成為現代化學化工領域一種 必不可少的分析方法。 薄層色譜是最傳統的色譜分析方法，現代的色譜方法都是 在此基礎上發展起來的。氣相色譜、也想色譜在廣泛應用的同時，也存在價格昂 貴等不足之處， 薄層色譜剛好可以彌補這方面的不足，因此薄層色譜在現在分析 提取中仍有一定的應用。
2.1 常規薄層色譜的應用
常規薄層色譜以正相色譜占主導地位,設備簡單,所需資金投入少;常用于 從多種有機物復合成分中提取某一熱丁物質，尤其在中藥分析提取領域應用 甚廣。 周漩等在硅膠 G 薄層板上用chloroform 2 乙酸乙酯 2 甲醇 2 水(體積比 15: 40: 22: 10)作展開劑,測定了人參皂甙的 Rf 值,并計算描述了在正相薄層色譜中人 參皂甙結構與保留值之間的關系。 謝麗華等以乙酸乙酯 2 無水乙醇 2 水(體積 比 4: 1: 0. 6)為展開劑,玄參的特征性有效成分哈巴俄苷(harpagoside)和哈巴苷 (harpagide) 為對照品 ,對不同產地玄參藥材以及數種易混淆藥材進行檢測 , 建 立了中藥玄參薄層色譜鑒別法,方法操作簡便、準確、可靠。 除常見的藥物分析、 有機物提取之外， 薄層色譜法還有些特別的小應用。 薄層色譜法是鑒別圓珠筆種類最常用、有效的方法之一。由于它設備簡單、 操作方便、速度快、靈敏度高，因此 TLC 在法庭科學簡單油墨領域得到廣泛 地應用。 李繼民用 TLC 法對國內的 32 種藍色圓珠筆油墨進行了種類鑒別，將 這些筆分為五大類，并對每一類樣品進行了鑒別，又對市售 15 種不同廠家、 不同品牌或同一品牌不同規格簽字筆油墨的成分進行了分析，用 TLC 和紅外 光譜對這些筆進行了測定。 任玲對市場上 12 種黑色圓珠筆墨水鑒別。 對于藍 色圓珠筆油墨的薄層色譜法分析，一般選擇掃描波長為 570 或 580nln。趙鵬 程等人對市售的 70 種在 8 個月內的藍色圓珠筆油墨的染料成分的變化進行了 定量分析，探討了藍色圓珠筆油墨中堿性紫和銅酞著染料的峰高比值隨時間 變化的關系。 俄羅斯學者 Aginsky 研究了一種根據 TLC 法直接測定分離組分(樹脂和染 料)的質量比的方法來測定圓珠筆色痕的書寫時間， 該方法比用峰信號比例得 到的結果更為可靠。有學者利用薄層色譜法分析了圓珠筆油墨樣品，選出了 展開體系分析紅色、藍黑色、純藍色油墨，確定了染料隨時間的變化規 律，不僅能夠鑒別油墨中的染料，而且通過樹脂中兩個成分的比值隨時間變 化而得出變化。 在相對書寫時間方面的研究中，常用的一種方法是溶劑提取法，其原理 是當書寫的成分沉積在紙上， 會蒸發、 氧化、 還原及聚合等物理和化學變化， 這一變化改變了化學成分用溶劑提取的提取率，通過提取率的變化來確定相 對書寫時間。 溶劑提取法主要是針對染料在溶劑中提取率隨時間的變化規律。 一般采用單一溶劑法，即只用一種溶劑提取，提取后通過薄層掃描，確定其 提取量，包括質量相關和質量獨立法。還有連續溶劑提取法，即先用弱溶劑
提取， 再用強溶劑提取， 測定兩次提取量的比值， 這一比值與書寫時間有關， 可以得出 15 個月的變化曲線， 這種方法與所用溶劑及紙張有關。 薄層色譜法 對油墨的提起鑒定簡單可行，可能在法庭鑒別字跡證據，明星簽名真偽方面 得到應用。
2.2 高效薄層色譜法的應用
考慮到常規薄層色譜法在應用過程中存在的缺陷，常將薄層色譜法與其 他分析分離檢測方法連用， 提高了分析檢測效果， 下面來分別介紹這些方法。 2.2.1 棒狀薄層色譜 棒狀薄層色譜(TLC2FID)是用石英棒作支持物涂上硅膠,點樣、溶劑展開。樣 品在色譜棒上分離后,將棒通過適當的機械傳動裝置穿過氫火焰離子化檢測器火 焰中心,使化合物燃燒裂解, 形成離子碎片和自由電子 ,再由電極收集并產生與化 合物量成正比的電流信號,從而測出各物質的含量。該方法優點是靈敏度高,操作 簡便,薄層棒可反復使用,通用性好,可用于非揮發性、沒有可見及紫外吸收、沒有 熒光以及衍生化困難的有機化合物的定性定量分析,被廣泛地應用于工業、食品、 藥物及醫學等領域。杜國華等利用 TLC2FID 方法測定了不同來源、不同種類的催 化裂化原料油的烴族組成。 將重油樣品用甲苯溶解后點在 SIII 型色譜棒上,正庚烷 和甲苯分次展開后,轉移到氫火焰上掃描,得到試樣中飽和烴、芳烴、膠質以及瀝 青質的分離薄層色譜圖。 2.2.2 加壓薄層色譜 加壓薄層色譜(OPLC)是指在水平的薄層色譜板上施加一彈性氣墊。展開劑不 是靠毛細作用力,而是靠泵壓被強制流動,因此可以采用更細顆粒的吸附劑和更長 的色譜板,分離所需時間縮短,擴散效應減小,分離效果更好。 2.2.3 離心薄層色譜 離心薄層色譜 (CTLC)又叫旋轉薄層色譜 , 是一種離心型連續洗脫的環形薄層 色譜分離技術,主要是在經典的薄層色譜基礎上運用離心力促使流動相加速流動。 離心力用于分離 ,可以減少破壞,對沸點高、分子量大的化合物有利 ,可用于分離 100mg 左右的樣品。使用商品化生產的離心薄層色譜儀,儀器結構簡單。盡管其 分辨率低于制備型 HPLC,但操作簡便,分離時間短,并且無須將吸附劑刮下即可將 產物洗脫下來,廣泛應用于合成和天然產物的制備分離。徐晨等采用離心薄層色 譜法提取大豆磷脂酰膽堿(SPC),速度快,溶劑消耗量少,制備樣品量大,成本低。用 硅膠 GF254、和 CaSO4·12H2O,加聚丙烯酸鈉水溶液混合均勻,鋪制薄層盤,烘干,
薄層盤可重復使用 5 次以上,洗脫液:CHCl32CH3OH2H2O 2.2.4 膠束薄層色譜 Armstrong 在 1979 年 首 次 研 究 了 膠 束 薄 層 色 譜 (miceller thin layer chromatography,M2TLC)。 膠束薄層色譜分正相膠束薄層色譜和反相膠束薄層色譜 兩種。 正相膠束薄層色譜是在聚酰胺、氧化鋁或硅膠薄層上用低濃度表面活性劑 的水溶液為展開劑;反相膠束薄層色譜是在硅烷化的硅膠薄層上用低濃度含少量 水的非極性有機溶劑為展開劑。 膠束薄層色譜能使一些結構相似、難溶于水的化 合物得到較好分離。微乳液與膠束同屬于低粘度的締合膠體,同樣存在表面活性。 與膠束相比,微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水等在一定配比下自 發形成的無色透明、低粘度的熱力學穩定體系,具有更大的增溶量和超低界面張 力。微乳液作為展開劑,對待測成分具有獨特的選擇性和富集作用,更有利于提高 色譜效率,可同時分離親水物質、疏水物質、帶電成分、非帶電成分等。膠束薄 層和微乳液薄層主要用于三次采油、痕量金屬離子的回收和生物堿分析。膠束薄 層色譜的是很少使用有毒、易揮發、易燃、易造成污染的有機溶劑,并 且使用方便、 操作簡單和經濟廉價。聞璃毓等探討了微乳薄層色譜法用于同時分 離鑒定中成藥中多種有效成分,以十二烷基硫酸鈉(SDS)2 正丁醇 2 正庚烷 2 水微 乳液為展開劑, 聚酰胺薄膜為固定相, 通過一次點樣展開 ,分別檢測出抗感冒顆粒 劑和防風通圣丸中黃芩甙、綠原酸、防風、大黃素、大黃酚等多種成分。用含水 量 75%的此微乳液為展開劑還可分離和檢測 13 種黃連藥材、飲片及中成藥。操 作簡便,分離效果理想,檢出靈敏。 2.2.5 二維薄層 二維薄層 (2D TLC)是分離多組分復雜混合物的一種有效方法 ,基于在薄層板 兩個垂直的方向上進行相同或不同機理的展開。將樣品點在薄層板的一個角上, 展開至適當距離后取出,揮干溶劑,再將板以與原展開方向成 90°的方向展開,第 一次展開被分離的組分組斑點,成為第二次展開的原點。二維薄層的優點在于可 以用不同的流動相二次展開,并且在二次展開前,可以用其他方式處理薄層和已實 現組分離的樣品。例如二維薄層 SRS(分離 2 反應 2 分離)技術,就是在第一次展開 后,進行板上反應,再進行二次展開分離。在二次展開前,還可以點加標準樣。周漩 等用二維薄層色譜分離人參皂苷,點樣后,將薄層板先沿 Y 軸方向以不同比例的chloroform2 甲醇為流動相進行展開,展開后吹干,將板置于密閉容器中抽真空以除去殘留 在板上的展開劑,然后沿 X 軸方向以不同比例的正丁醇 2 乙酸乙酯為流動相進行
二維展開,結果比一維展開分離出了更多新的皂苷組分。 Pyka 在硅膠 60F254 鋁板 上分別用正己烷 2 乙酸乙酯 2 乙酸和chloroform 2 正丁醇 2 乙酸 2 水二維展開分離了 7 種膽汁酸。 Amanda 綜述了一維薄層和二維薄層的區別以及二維薄層應用的優點。
3 薄層色譜檢測方法
檢測與分離時密不可分的，薄層色譜法與其他檢測法連用，在應用化學領域 也有廣泛的應用，下面簡單介紹一些這些連用技術的種類。 在現代分析領域，已經形成薄層色譜-傅立葉變換紅外光譜聯用檢測、薄層 色譜-拉曼光譜聯用檢測、薄層色譜-質譜聯用、薄層色譜-核磁共振聯用、薄層色 譜-電化學方法聯用等連用技術，進一步擴大薄層色譜在化學化工中的應用。
4 結論 綜上可知，傳統的薄層色譜法在藥物分析、有機物提取、環境監測等領
域有著較廣泛的應用， 新發展起來的高效薄層色譜在化學化工領域的應用前景更 加廣闊。 薄層色譜法與現代檢測技術連用形成的新的檢測方法無疑將進一步擴大 薄層色譜法的應用范圍。
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