stringtranslate.com

Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хроматография ( ТСХ ) — это метод хроматографии , позволяющий разделять компоненты в нелетучих смесях. [1]

Он выполняется на пластине ТСХ, состоящей из нереакционноспособного твердого вещества, покрытого тонким слоем адсорбирующего материала. [2] Это называется неподвижной фазой. [2] Образец наносится на пластину, которая элюируется растворителем или смесью растворителей, известной как подвижная фаза (или элюент ). [3] Затем этот растворитель перемещается вверх по пластине посредством капиллярного действия . [4] Как и во всех хроматографических методах , некоторые соединения больше притягиваются к подвижной фазе, в то время как другие больше притягиваются к неподвижной фазе. [5] Поэтому различные соединения перемещаются вверх по пластине ТСХ с разной скоростью и разделяются. [6] Для визуализации бесцветных соединений пластину просматривают под УФ-светом или окрашивают. [7] Тестирование различных неподвижных и подвижных фаз часто необходимо для получения четко определенных и разделенных пятен. [ требуется цитата ]

ТСХ — быстрый, простой метод, обеспечивающий высокую чувствительность при относительно низкой стоимости. [5] Он позволяет контролировать ход реакции, идентифицировать соединения в смеси, определять чистоту или очищать небольшие количества соединений. [5]

Процедура

Процесс ТСХ похож на бумажную хроматографию , но обеспечивает более быстрые запуски, лучшее разделение и выбор между различными неподвижными фазами. [5] Пластины можно маркировать до или после процесса хроматографии карандашом или другим инструментом, который не будет мешать процессу. [8]

Существует четыре основных этапа работы пластины тонкослойной хроматографии: [3] [8]

Подготовка пластины: Используя капиллярную трубку, небольшое количество концентрированного раствора образца наносится вблизи нижнего края пластины ТСХ. Растворителю дают полностью испариться перед следующим шагом. Для нелетучих растворителей может потребоваться вакуумная камера . Чтобы убедиться, что соединения достаточно для получения видимого результата, процедуру нанесения можно повторить. В зависимости от применения несколько различных образцов могут быть размещены в ряд на одинаковом расстоянии от нижнего края; каждый образец будет перемещаться по пластине по своей собственной «дорожке».

ТСХ трех аминокислот и образца (слева) с переводом на английский язык (справа)

Подготовка камеры проявления: Растворитель проявления или смесь растворителей помещают в прозрачный контейнер (камеру разделения/проявления) на глубину менее 1 сантиметра. Полоска фильтровальной бумаги (также известная как «фитиль») также помещают вдоль стенки контейнера. Эта фильтровальная бумага должна касаться растворителя и почти достигать верха контейнера. Контейнер накрывают крышкой, и пары растворителя позволяют насыщать атмосферу контейнера. Невыполнение этого требования приводит к плохому разделению и невоспроизводимым результатам.

Проявление: ТСХ-пластина помещается в контейнер таким образом, чтобы пятно(а) образца не были погружены в подвижную фазу. Контейнер накрывается для предотвращения испарения растворителя. Растворитель перемещается вверх по пластине под действием капилляров , встречается со смесью образцов и переносит ее вверх по пластине (элюирует образец). Пластина извлекается из контейнера до того, как растворитель достигнет верха 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 УФ-свет, 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 смеси образцов перемещаются с разной скоростью из-за различий в их коэффициентах распределения . [10] Различные растворители или различные смеси растворителей дают разное разделение. [5] Фактор замедления ( R f ), или фактор удерживания , количественно определяет результаты. Это расстояние, пройденное данным веществом, деленное на расстояние, пройденное подвижной фазой. [ необходима цитата ]

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

В нормально-фазовой ТСХ неподвижная фаза полярная . Силикагель очень распространен в нормально-фазовой ТСХ. Более полярные соединения в смеси образцов сильнее взаимодействуют с полярной неподвижной фазой. [ требуется ссылка ] В результате более полярные соединения меньше перемещаются (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. [ требуется ссылка ] «Сильные» растворители перемещают соединения выше по пластине, тогда как «слабые» растворители перемещают их меньше. [11]

Если неподвижная фаза неполярная, как C18 -функционализированные кремниевые пластины, это называется обращенно-фазовой ТСХ. В этом случае неполярные соединения движутся меньше, а полярные соединения движутся больше. [ необходима цитата ] Смесь растворителей также будет намного более полярной, чем в нормально-фазовой ТСХ. [11]

Выбор растворителя

Элюотропный ряд , который упорядочивает растворители по тому, насколько они перемещают соединения, может помочь в выборе подвижной фазы. [5] Растворители также делятся на группы селективности растворителей. [5] [12] Использование растворителей с различной силой элюирования или различными группами селективности часто может давать очень разные результаты. [5] [12] Хотя подвижные фазы с одним растворителем иногда могут давать хорошее разделение, в некоторых случаях могут потребоваться смеси растворителей. [13]

В ТСХ с нормальной фазой наиболее распространенные смеси растворителей включают этилацетат/гексаны ( EtOAc / Hex ) для менее полярных соединений и метанол/дихлорметан ( MeOH / DCM ) для более полярных соединений. [14] Различные смеси растворителей и соотношения растворителей могут помочь обеспечить лучшее разделение. [15] В ТСХ с обращенной фазой смеси растворителей обычно представляют собой воду с менее полярным растворителем: типичным выбором является вода с тетрагидрофураном ( THF ), ацетонитрилом ( ACN ) или метанолом. [14]

Анализ

Пластинка ТСХ, визуализированная в УФ-свете

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

Производство пластин

Пластины ТСХ обычно имеются в продаже со стандартными диапазонами размеров частиц для улучшения воспроизводимости . [4] Их готовят путем смешивания адсорбента, такого как силикагель , с небольшим количеством инертного связующего, такого как сульфат кальция (гипс) и вода. [18] Эту смесь наносят в виде густой суспензии на нереакционноспособный носитель, обычно стекло , толстую алюминиевую фольгу или пластик. Полученную пластину сушат и активируют путем нагревания в печи в течение тридцати минут при 110 °C. [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 реакции

ТСХ является полезным инструментом для мониторинга реакции. [15] Для этого пластина обычно содержит пятно исходного материала, пятно из реакционной смеси и совместное пятно (или перекрестное пятно), содержащее оба. [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 спиртом и катализатором непосредственно в совместном пятне пластины ТСХ перед ее проявлением. Это обеспечивает быстрое и простое мелкомасштабное тестирование различных реагентов .

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

Характеристика соединений с помощью ТСХ также возможна [ требуется ссылка ] и похожа на мониторинг реакции. Однако вместо пятна с исходным материалом и реакционной смесью, это происходит с неизвестным и известным соединением. Это может быть одно и то же соединение, если оба пятна имеют одинаковый R f и выглядят одинаково при выбранном методе визуализации. [ требуется ссылка ] Однако совместное элюирование усложняет как мониторинг реакции, так и ее характеристику. Это происходит потому, что разные соединения будут перемещаться в одно и то же место на пластине. В таких случаях разные смеси растворителей могут обеспечить лучшее разделение. [21]

Чистота и очищение

ТСХ помогает показать чистоту образца. [ требуется цитата ] Чистый образец должен содержать только одно пятно по ТСХ. ТСХ также полезна для очистки в небольших масштабах. [22] Поскольку разделенные соединения будут находиться на разных участках пластины, ученый может соскоблить частицы неподвижной фазы, содержащие желаемое соединение, и растворить их в соответствующем растворителе. [22] Как только все соединение растворится в растворителе, они отфильтровывают частицы кремнезема, затем выпаривают растворитель, чтобы выделить продукт. Большие препаративные пластины ТСХ с толстым покрытием из силикагеля могут разделить более 100 мг материала. [22]

Для крупномасштабной очистки и выделения ТСХ полезна для быстрого тестирования смесей растворителей перед запуском флэш-колоночной хроматографии на большой партии неочищенного материала. [13] [23] Соединение элюируется из колонки, когда количество собранного растворителя равно 1/ R f . [24] Элюент из флэш-колоночной хроматографии собирается в нескольких контейнерах (например, пробирках), называемых фракциями. ТСХ помогает показать, какие фракции содержат примеси, а какие содержат чистое соединение. [ необходима цитата ]

Кроме того, двумерная ТСХ [4] может помочь проверить, является ли соединение стабильным на определенной неподвижной фазе. Этот тест требует двух запусков на квадратной пластине ТСХ. Пластина поворачивается на 90º перед вторым запуском. Если целевое соединение появляется на диагонали квадрата, оно стабильно на выбранной неподвижной фазе. В противном случае оно разлагается на пластине. Если это так, альтернативная неподвижная фаза может предотвратить это разложение. [25]

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

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Гарри В. Льюис и Кристофер Дж. Муди (13 июня 1989 г.). Экспериментальная органическая химия: принципы и практика (иллюстрированное издание). WileyBlackwell. стр. 159–173. ISBN 9780632020171.
  2. ^ ab Zhang, Meizhen; Yu, Qian; Guo, Jiaqi; Wu, Bo; Kong, Xianming (2022-11-28). "Обзор тонкослойной хроматографии в тандеме с поверхностно-усиленной рамановской спектроскопией для обнаружения аналитов в смешанных образцах". Biosensors . 12 (11): 937. doi : 10.3390/bios12110937 . ISSN  2079-6374. PMC 9687685 . PMID  36354446. 
  3. ^ ab Silver, Jack (2020-12-08). «Давайте научим правильной технике тонкослойной хроматографии!». Журнал химического образования . 97 (12): 4217–4219. Bibcode : 2020JChEd..97.4217S. doi : 10.1021/acs.jchemed.0c00437 . ISSN  0021-9584. S2CID  226349471.
  4. ^ abcdefg Stahl, Egon (1969), Stahl, Egon (ред.), «Приборы и общие методы в ТСХ», Тонкослойная хроматография: лабораторное руководство , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 52–86, doi :10.1007/978-3-642-88488-7_3, ISBN 978-3-642-88488-7, получено 29.03.2023
  5. ^ abcdefgh Сантьяго, Марина; Штробель, Скотт (2013-01-01), "Глава двадцать четвертая - Тонкослойная хроматография", в Лорш, Джон (ред.), Клетка, липиды и углеводы, методы в энзимологии, т. 533, Academic Press, стр. 303–324, doi :10.1016/b978-0-12-420067-8.00024-6, ISBN 978-0-12-420067-8, PMID  24182936 , получено 29.03.2023
  6. ^ AI Vogel; AR Tatchell; BS Furnis; AJ Hannaford & PWG Smith (1989). Учебник практической органической химии Фогеля (5-е изд.). Longman Scientific & Technical. 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 использовать http://www.reachdevices.com/TLC.html
  9. ^ ab Reich, E.; Schibli A. (2007). Высокоэффективная тонкослойная хроматография для анализа лекарственных растений (Иллюстрированное издание). Нью-Йорк: Thieme. ISBN 978-3-13-141601-8.
  10. ^ abc Тонкослойная хроматография (ТСХ): Принцип с анимацией
  11. ^ ab Dolan, John W. (31 мая 2006 г.). «Сила прочности подвижной фазы». LCGC North America . LCGC North America-06-01-2006. 24 (6): 570–578 . Получено 30 марта 2023 г. .
  12. ^ ab Джонсон, Эндрю Р.; Вита, Марк Ф. (2011-01-28). «Треугольники хроматографической селективности». Журнал хроматографии A. ВЫБОР РЕДАКЦИИ V. 1218 (4): 556–586. doi :10.1016/j.chroma.2010.09.046. ISSN  0021-9673. PMID  21067756.
  13. ^ ab Snyder, Lloyd R.; Kirkland, Joseph J.; Dolan, John W. (2009-11-11). 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". SiliCycle . 28 марта 2023 г.
  15. ^ ab Dickson, Hamilton; Kittredge, Kevin W.; Sarquis, Arlyne M. (1 июля 2004 г.). «Тонкослойная хроматография: «Глаза» химика-органика». Журнал химического образования . 81 (7): 1023. Bibcode : 2004JChEd..81.1023D. doi : 10.1021/ed081p1023. ISSN  0021-9584.
  16. ^ Окрашивание методом 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 O. Kaynar; Y. Berktas (2010-12-01). "Как выбрать правильную пластину для тонкослойной хроматографии?". Reviews in Analytical Chemistry . 29 (3–4): 129–148. doi : 10.1515/REVAC.2010.29.3-4.129 . ISSN  2191-0189. S2CID  94158318.
  19. ^ Таблицы, показывающие значения толщины коммерческих обычных и препаративных пластин для тонкослойной хроматографии.
  20. ^ Пластины ТСХ как удобная платформа для реакций без растворителя Джонатан М. Стоддард, Лиен Нгуен, Гектор Мата-Чавес и Келли Нгуен Chem. Commun. , 2007 , 1240–1241, doi :10.1039/b616311d
  21. ^ Биклер, Боб (22 ноября 2022 г.). «Почему оценка растворителя методом ТСХ важна для хороших результатов флэш-хроматографии?». Biotage . Получено 1 апреля 2022 г.
  22. ^ abc Wing, RE; Bemiller, JN (1972-01-01), Whistler, Roy L.; Bemiller, James N. (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 2023-04-01
  23. ^ Биклер, Боб (13 ноября 2020 г.). «Потратьте 10 минут на заботу и внимание, и вы избавите себя от горя» . Получено 30 марта 2023 г.
  24. ^ Фэр, Джастин Д.; Кормос, Чад М. (2008-11-21). «Хроматограммы флэш-колонок, оцененные по данным тонкослойной хроматографии». Журнал хроматографии A. 1211 ( 1): 49–54. doi :10.1016/j.chroma.2008.09.085. ISSN  0021-9673. PMID  18849041.
  25. ^ "Тонкослойная хроматография: полное руководство по ТСХ". Chemistry Hall . 2020-01-02 . Получено 2020-01-30 .
  26. ^ Бхушан, Р .; Танвар, SJ Chromatogr. А 2010 , 1217 , 1395–1398. ( дои :10.1016/j.chroma.2009.12.071)

Библиография