stringtranslate.com

Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хроматография ( ТСХ ) – это метод хроматографии , который разделяет компоненты в нелетучие смеси. [1]

Его выполняют на пластине ТСХ, состоящей из нереакционноспособного твердого вещества, покрытого тонким слоем адсорбента . [2] Это называется стационарной фазой. [2] Образец наносится на пластину, которую элюируют растворителем или смесью растворителей, известной как подвижная фаза (или элюент ). [3] Этот растворитель затем перемещается вверх по пластине под действием капиллярных сил . [4] Как и во всей хроматографии , некоторые соединения больше притягиваются к подвижной фазе, тогда как другие больше притягиваются к неподвижной фазе. [5] Таким образом, разные соединения движутся вверх по пластине ТСХ с разной скоростью и разделяются. [6] Для визуализации бесцветных соединений пластинку просматривают в УФ-свете или окрашивают. [7] Для получения четко определенных и разделенных пятен часто необходимо тестирование различных неподвижных и подвижных фаз. [ нужна цитата ]

ТСХ является быстрым, простым и обеспечивает высокую чувствительность при относительно низкой стоимости. [5] Он может отслеживать ход реакции, идентифицировать соединения в смеси, определять чистоту или очищать небольшие количества соединений. [5]

Процедура

Процесс ТСХ аналогичен бумажной хроматографии , но обеспечивает более быстрое выполнение анализов, лучшее разделение и возможность выбора между различными неподвижными фазами. [5] Планшеты можно маркировать до или после процесса хроматографии карандашом или другим инструментом, который не будет мешать процессу. [8]

Работа с пластинкой тонкослойной хроматографии состоит из четырех основных этапов: [3] [8]

Подготовка пластины: с помощью капиллярной трубки небольшое количество концентрированного раствора образца наносится у нижнего края пластины для ТСХ. Перед следующим этапом растворителю дают полностью испариться. Для нелетучих растворителей может потребоваться вакуумная камера . Чтобы убедиться, что состава достаточно для получения видимого результата, процедуру нанесения можно повторить. В зависимости от применения несколько разных образцов могут быть размещены в ряд на одинаковом расстоянии от нижнего края; каждый образец будет двигаться вверх по пластине по своей «дорожке».

ТСХ трех аминокислот и образца (слева) с английским переводом (справа)

Подготовка камеры проявления: растворитель проявления или смесь растворителей помещают в прозрачный контейнер (камеру разделения/проявки) на глубину менее 1 сантиметра. Вдоль стенки контейнера также кладут полоску фильтровальной бумаги (она же «фитиль»). Эта фильтровальная бумага должна касаться растворителя и почти доходить до верха контейнера. Контейнер накрывают крышкой и позволяют парам растворителя насытить атмосферу контейнера. Несоблюдение этого требования приводит к плохому разделению и невоспроизводимости результатов.

Проявление: Пластина для ТСХ помещается в контейнер таким образом, чтобы пятно(я) пробы не было погружено в подвижную фазу. Контейнер накрывают крышкой, чтобы предотвратить испарение растворителя. Растворитель мигрирует вверх по пластине под действием капиллярных сил , встречается со смесью образца и переносит ее вверх по пластине (элюирует образец). Пластину вынимают из контейнера до того, как растворитель достигнет верхней части пластины; в противном случае результаты будут вводящими в заблуждение. Отмечается фронт растворителя — самая высокая отметка, которую растворитель прошел вдоль пластины.

Визуализация: Растворитель испаряется с пластины. Методы визуализации включают ультрафиолетовое излучение, окрашивание и многое другое.

Процесс и принцип разделения

Разделение соединений происходит из-за различий в их притяжении к неподвижной фазе и из-за различий в растворимости в растворителе. [9] В результате соединения и подвижная фаза конкурируют за места связывания на неподвижной фазе. [9] Различные соединения в пробе смеси перемещаются с разной скоростью из-за различий в их коэффициентах распределения . [10] Различные растворители или разные смеси растворителей дают различное разделение. [5] Коэффициент задержки ( R f ) или коэффициент удержания определяет результаты количественно. Это расстояние, пройденное данным веществом, деленное на расстояние, пройденное подвижной фазой. [ нужна цитата ]

Разработка пластины ТСХ. Пятна, которые кажутся фиолетовыми, разделяются на красные и синие.

В нормально-фазовой ТСХ стационарная фаза полярна . Силикагель очень распространен в нормально-фазовой ТСХ. Более полярные соединения в смеси образцов сильнее взаимодействуют с полярной неподвижной фазой. [ нужна цитата ] В результате более полярные соединения движутся меньше (что приводит к меньшему R f ), в то время как менее полярные соединения перемещаются выше по пластине (более высокий R f ). [10] Более полярная подвижная фаза также сильнее связывается с пластиной, больше конкурируя с соединением за места связывания; более полярная подвижная фаза также больше растворяет полярные соединения. [10] Таким образом, все соединения на пластине ТСХ перемещаются выше по пластине в смесях полярных растворителей. [ нужна цитата ] «Сильные» растворители перемещают соединения выше по пластине, тогда как «слабые» растворители перемещают их меньше. [11]

Если неподвижная фаза неполярна, как пластины кремнезема, функционализированного C18 , ее называют ТСХ с обращенной фазой . При этом неполярные соединения движутся меньше, а полярные — больше. [ нужна цитация ] Смесь растворителей также будет намного более полярной, чем при нормально-фазовой ТСХ. [11]

Выбор растворителя

Элюотропный ряд , который упорядочивает растворители по степени перемещения соединений, может помочь в выборе подвижной фазы. [5] Растворители также делятся на группы по селективности растворителя. [5] [12] Использование растворителей с разной силой элюирования или разными группами селективности часто может давать очень разные результаты. [5] [12] Хотя подвижные фазы с одним растворителем иногда могут обеспечить хорошее разделение, в некоторых случаях могут потребоваться смеси растворителей. [13]

В нормально-фазовой ТСХ наиболее распространенные смеси растворителей включают этилацетат/гексан ( EtOAc / Hex ) для менее полярных соединений и метанол/дихлорметан ( MeOH / DCM ) для более полярных соединений. [14] Различные смеси растворителей и соотношения растворителей могут помочь улучшить разделение. [15] В обращенно-фазовой ТСХ смеси растворителей обычно представляют собой воду с менее полярным растворителем: типичным выбором являются вода с тетрагидрофураном ( ТГФ ), ацетонитрилом ( АКН ) или метанолом. [14]

Анализ

Пластина ТСХ, визуализированная в УФ-свете

Поскольку разделяемые химические вещества могут быть бесцветными, существует несколько методов визуализации пятен:

Производство плит

Пластины для ТСХ обычно имеются в продаже и имеют стандартные размеры частиц для улучшения воспроизводимости . [4] Их готовят путем смешивания адсорбента, такого как силикагель , с небольшим количеством инертного связующего, такого как сульфат кальция (гипс) и воды. [18] Эту смесь наносят в виде густой суспензии на инертный лист-носитель, обычно стекло , толстую алюминиевую фольгу или пластик. Полученную пластину сушат и активируют нагреванием в печи в течение тридцати минут при температуре 110°С. [18] Толщина абсорбирующего слоя обычно составляет около 0,1–0,25 мм для аналитических целей и около 0,5–2,0 мм для препаративной ТСХ. [19] Другие адсорбирующие покрытия включают оксид алюминия (глинозем) или целлюлозу . [18]

Приложения

Мониторинг и характеристика реакций

ТСХ — полезный инструмент для мониторинга реакций. [15] Для этого на пластине обычно имеется пятно исходного материала, пятно реакционной смеси и совместное пятно (или перекрестное пятно), содержащее оба пятна. [4] [14] Анализ покажет, исчез ли исходный материал и появились ли какие-либо новые продукты. [14] Это обеспечивает быстрый и простой способ оценить, насколько далеко продвинулась реакция. В одном исследовании ТСХ применялась для скрининга органических реакций . [20] Исследователи реагируют между спиртом и катализатором непосредственно в одном пятне пластины ТСХ, прежде чем разрабатывать его. Это обеспечивает быстрое и простое мелкомасштабное тестирование различных реагентов .

ТСХ для мониторинга реакции и выбора смеси растворителей для очистки (слева) ТСХ по результатам флэш-колоночной хроматографии (справа)

Также возможна характеристика соединений с помощью ТСХ [ нужна ссылка ] и аналогична мониторингу реакции. Однако вместо пятна с исходным материалом и реакционной смесью, это неизвестное и известное соединение. Они могут быть одним и тем же соединением, если оба пятна имеют одинаковый R f и выглядят одинаково при выбранном методе визуализации. [ нужна цитация ] Однако совместное элюирование усложняет как мониторинг реакции, так и ее характеристику. Это связано с тем, что разные соединения будут перемещаться в одно и то же место на пластине. В таких случаях различные смеси растворителей могут обеспечить лучшее разделение. [21]

Чистота и очищение

ТСХ помогает показать чистоту образца. [ нужна цитация ] Чистый образец должен содержать только одно пятно по данным ТСХ. ТСХ также полезна для мелкомасштабной очистки. [22] Поскольку разделенные соединения будут находиться на разных участках пластины, ученый может соскрести частицы неподвижной фазы, содержащие желаемое соединение, и растворить их в подходящем растворителе. [22] Как только все соединение растворяется в растворителе, они отфильтровывают частицы кремнезема, затем выпаривают растворитель, чтобы изолировать продукт. Большие пластины препаративной ТСХ с толстым покрытием из силикагеля позволяют разделить более 100 мг материала. [22]

Для крупномасштабной очистки и выделения ТСХ полезна для быстрого тестирования смесей растворителей перед проведением флэш-колоночной хроматографии на большой партии примесного материала. [13] [23] Соединение элюируется из колонки , когда количество собранного растворителя равно 1/ Rf . [24] Элюент от флэш-колоночной хроматографии собирается в несколько контейнеров (например, пробирок), называемых фракциями . ТСХ помогает показать, какие фракции содержат примеси, а какие — чистое соединение. [ нужна цитата ]

Кроме того, двумерная ТСХ [4] может помочь проверить, стабильно ли соединение на определенной неподвижной фазе. Этот тест требует двух прогонов на пластине ТСХ квадратной формы. Перед вторым проходом пластину поворачивают на 90°. Если целевое соединение появляется на диагонали квадрата, оно стабильно на выбранной неподвижной фазе. В противном случае он разлагается на тарелке. В этом случае альтернативная стационарная фаза может предотвратить это разложение. [25]

ТСХ также является аналитическим методом прямого разделения энантиомеров и контроля энантиомерной чистоты, например, хиральных активных фармацевтических ингредиентов ( АФИ ). [26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гарри В. Льюис и Кристофер Дж. Муди (13 июня 1989 г.). Экспериментальная органическая химия: принципы и практика (Иллюстрированное издание). Уайли Блэквелл. стр. 159–173. ISBN 9780632020171.
  2. ^ Аб Чжан, Мэйчжэнь; Ю, Цянь; Го, Цзяци; Ву, Бо; Конг, Сяньмин (28 ноября 2022 г.). «Обзор тандемной тонкослойной хроматографии с поверхностно-усиленной рамановской спектроскопией для обнаружения аналитов в образцах смесей». Биосенсоры . 12 (11): 937. doi : 10.3390/bios12110937 . ISSN  2079-6374. ПМЦ 9687685 . ПМИД  36354446. 
  3. ^ аб Сильвер, Джек (08 декабря 2020 г.). «Давайте научим правильной технике тонкослойной хроматографии!». Журнал химического образования . 97 (12): 4217–4219. Бибкод : 2020JChEd..97.4217S. doi : 10.1021/acs.jchemed.0c00437 . ISSN  0021-9584. S2CID  226349471.
  4. ^ abcdefg Шталь, Эгон (1969), Шталь, Эгон (редактор), «Аппарат и общие методы ТСХ», Тонкослойная хроматография: Лабораторный справочник , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 52–86, doi : 10.1007 /978-3-642-88488-7_3, ISBN 978-3-642-88488-7, получено 29 марта 2023 г.
  5. ^ abcdefgh Сантьяго, Марина; Стробел, Скотт (01 января 2013 г.), «Глава двадцать четвертая - Тонкослойная хроматография», в Лорш, Джон (ред.), Клетки, липиды и углеводы, Методы энзимологии, том. 533, Academic Press, стр. 303–324, номер документа : 10.1016/b978-0-12-420067-8.00024-6, PMID  24182936 , получено 29 марта 2023 г.
  6. ^ А. И. Фогель; А.Р. Тэтчелл; Б.С. Фернис; Эй Джей Ханнафорд и PWG Смит (1989). Учебник практической органической химии Фогеля (5-е изд.). Лонгман научно-технический. ISBN 978-0-582-46236-6.
  7. ^ ab Джорк, Х., Фанк, В., Фишер, В., Виммер, Х. (1990): Тонкослойная хроматография: реагенты и методы обнаружения, том 1a, VCH, Weinheim, ISBN 3-527-278834 
  8. ^ ab Тонкослойная хроматография: Как http://www.reachdevices.com/TLC.html
  9. ^ аб Райх, Э.; Шибли А. (2007). Высокоэффективная тонкослойная хроматография для анализа лекарственных растений (Иллюстрированное изд.). Нью-Йорк: Тиме. ISBN 978-3-13-141601-8.
  10. ^ abc Тонкослойная хроматография (ТСХ): Принцип с анимацией
  11. ^ аб Долан, Джон В. (31 мая 2006 г.). «Сила силы подвижной фазы». LCGC Северная Америка . LCGC Северная Америка-01.06.2006. 24 (6): 570–578 . Проверено 30 марта 2023 г.
  12. ^ Аб Джонсон, Эндрю Р.; Вита, Марк Ф. (28 января 2011 г.). «Треугольники хроматографической селективности». Журнал хроматографии А. ВЫБОР РЕДАКЦИИ Т. 1218 (4): 556–586. doi :10.1016/j.chroma.2010.09.046. ISSN  0021-9673. ПМИД  21067756.
  13. ^ аб Снайдер, Ллойд Р.; Киркланд, Джозеф Дж.; Долан, Джон В. (11 ноября 2009 г.). Введение в современную жидкостную хроматографию. Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc. doi : 10.1002/9780470508183.app1. ISBN 978-0-470-50818-3.
  14. ^ abcd «SiliaPlate - Практическое руководство по ТСХ». Силилицикл . 28 марта 2023 г.
  15. ^ аб Диксон, Гамильтон; Киттредж, Кевин В.; Саркис, Арлин М. (1 июля 2004 г.). «Тонкослойная хроматография: «глаза» химика-органика». Журнал химического образования . 81 (7): 1023. Бибкод : 2004JChEd..81.1023D. дои : 10.1021/ed081p1023. ISSN  0021-9584.
  16. ^ Окраски тонкослойной хроматографии http://www.reachdevices.com/TLC_stains.html
  17. ^ Джорк, Х., Фанк, В., Фишер, В., Виммер, Х. (1994): Тонкослойная хроматография: реагенты и методы обнаружения, Том 1b, VCH, Вайнхайм
  18. ^ abc О. Кайнар; Ю. Берктас (01 декабря 2010 г.). «Как правильно выбрать пластину для тонкослойной хроматографии?». Обзоры по аналитической химии . 29 (3–4): 129–148. дои : 10.1515/REVAC.2010.29.3-4.129 . ISSN  2191-0189. S2CID  94158318.
  19. ^ Таблицы, показывающие значение толщины коммерческих пластин для обычной и препаративной тонкослойной хроматографии.
  20. ^ Пластины для ТСХ как удобная платформа для реакций без растворителей Джонатан М. Стоддард, Лиен Нгуен, Гектор Мата-Чавес и Келли Нгуен Chem. Коммун. , 2007 , 1240–1241, doi :10.1039/b616311d
  21. ↑ Биклер, Боб (22 ноября 2022 г.). «Почему оценка растворителя с помощью ТСХ важна для хороших результатов флэш-хроматографии?». Биотаж . Проверено 1 апреля 2022 г.
  22. ^ Крыло abc, RE; Бемиллер, Дж. Н. (1 января 1972 г.), Уистлер, Рой Л.; БеМиллер, Джеймс Н. (ред.), «[8] - Препаративная тонкослойная хроматография», Общий углеводный метод , Academic Press, стр. 60–64, doi : 10.1016/b978-0-12-746206-6.50015-1 , ISBN 978-0-12-746206-6, получено 1 апреля 2023 г.
  23. ↑ Биклер, Боб (13 ноября 2020 г.). «Потратьте 10 минут на TLC и сэкономьте день горя» . Проверено 30 марта 2023 г.
  24. ^ Ярмарка, Джастин Д.; Кормос, Чад М. (21 ноября 2008 г.). «Колоночные флэш-хроматограммы, оцененные на основе данных тонкослойной хроматографии». Журнал хроматографии А. 1211 (1): 49–54. doi :10.1016/j.chroma.2008.09.085. ISSN  0021-9673. ПМИД  18849041.
  25. ^ «Тонкослойная хроматография: полное руководство по ТСХ». Химический зал . 2020-01-02 . Проверено 30 января 2020 г.
  26. ^ Бхушан, Р .; Танвар, SJ Chromatogr. А 2010 , 1217 , 1395–1398. ( doi :10.1016/j.chroma.2009.12.071)

Библиография