(一)吸附劑、溶劑與被分離物性質(zhì)的關(guān)系:液一固吸附層析是運(yùn)用較多的一種方法,特別適用于很多中等分子量的樣品(分子量小于1,000的低揮發(fā)性樣品)的分離,尤其是脂溶性成分一一般不適用于高分子量樣品如蛋白質(zhì)、多糖或離子型親水住化合物等的分離。吸附層析的分離效果,決定于吸附劑、溶劑和被分離化合物的性質(zhì)這三個(gè)因素。
1. 吸附劑:常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁、活性炭、硅酸鎂、聚酰胺、硅藻土等。
(1) 硅膠:層析用硅膠為一多孔性物質(zhì),分子中具有硅氧烷的交鏈結(jié)構(gòu),同時(shí)在顆
粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強(qiáng)弱與硅醇基的含量多少有關(guān)。硅醇基能夠通過(guò)氫鍵的形成而吸附水分,因此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。若吸水量超過(guò)17%,吸附力極弱不能用作為吸附劑,但可作為分配層析中的支持劑。對(duì)硅膠的活化,當(dāng)硅膠加熱至100~110℃時(shí),硅膠表面因氫鍵所吸附的水分即能被除去。當(dāng)溫度升高至500℃時(shí),硅膠表面的硅醇基也能脫水縮臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)楣柩跬殒I,從而喪失了因氫鍵吸附水分的活往,就不再有吸附劑的性質(zhì),雖用水處理亦不能恢復(fù)其吸附活性。所以硅膠的活化不宜在較高溫度進(jìn)行(一般在170cC以上即有少量結(jié)合水失去)。
硅膠是一種酸性吸附劑,適用于中性或酸性成分的層析。同時(shí)硅膠又是一種弱酸性陽(yáng)離子交換劑,其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子,當(dāng)遇到較強(qiáng)的堿注化臺(tái)物,則可因離子交換反應(yīng)而吸附堿性化合物。
(2)氧化鋁:氧化鋁可能帶有堿性(因其中可混有碳酸鈉等成分),對(duì)于分離一些堿性中草藥成分,如生物堿類(lèi)的分離頗為理想。但是堿性氧化鋁不宜用于醛、酮、醋、內(nèi)酯等類(lèi)型的化合物分離。因?yàn)橛袝r(shí)堿性氧化鋁可與上述成分發(fā)生次級(jí)反應(yīng),如異構(gòu)化、氧化、消除反應(yīng)等。除去氧化鋁中絢堿性雜質(zhì)可用水洗至中性,稱(chēng)為中性氧化鋁。中性氧化鋁仍屬于堿性吸附劑的范疇,本適用于酸性成分的分離。用稀硝酸或稀鹽酸處理氧化鋁,不僅可中和氧化鋁中含有的堿性雜質(zhì),并可使氧化鋁顆粒表面帶有NO3一或CI一的陰離子,從而具有離于交換劑的性質(zhì),適合于酸性成分的層析,這種氧化鋁稱(chēng)為酸性氧化鋁。供層析用的氧化鋁,用于拄層析的,其粒度要求在100~160目之間。粒度大子100目,分離效果差:小于160目,溶濃流速大慢,易使譜帶擴(kuò)散。樣品與氧化鋁的用量比,一般在1:20~50之間層析柱的內(nèi)徑與柱長(zhǎng)比例在1:10-20之向。
在用溶劑沖洗柱時(shí),流速不宜過(guò)快,洗脫液的流速一般以每半~1小時(shí)內(nèi)流出液體的毫升數(shù)與所用吸附劑的重量(克)相等為合適。
(3)活性炭:是使用較多的一種非極性吸附劑。一般需要先用稀鹽酸洗滌,其次用乙醇洗,再以水洗凈,于80℃干燥后即可供層析用。層析用的活性炭,最好選用顆粒活注炭,若為活性炭細(xì)粉,則需加入適量硅藻土作為助濾劑一并裝柱,以免流速太慢。活性炭主要且于分離水溶性成分,如氨基酸、糖類(lèi)及某些甙。活性炭的有為吸附作用,在水溶液中最強(qiáng),在有機(jī)溶劑中則較低弱。故水的洗脫能力最弱,而有機(jī)溶劑則較強(qiáng)。例如以醇-水進(jìn)行洗脫時(shí),則隨乙醇濃度的遞增而洗脫力增加。活性炭對(duì)芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物,對(duì)大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。利用這些吸附性的差別,可將水溶性芳香族物質(zhì)與脂肪族物質(zhì)分開(kāi),單糖與多糖分開(kāi),氨基酸與多肽分開(kāi)。
2.溶劑:層析過(guò)程中溶劑的選擇,對(duì)組分分離關(guān)系極大。在柱層析時(shí)所用的溶劑(單一劑或混合溶劑)習(xí)慣上稱(chēng)洗脫劑,用于薄層或紙層析時(shí)常稱(chēng)展開(kāi)劑。洗脫劑的選擇,須根據(jù)被分離物質(zhì)與所選用的吸附劑性質(zhì)這兩者結(jié)合起來(lái)加以考慮在用極性吸附劑進(jìn)行層析時(shí),當(dāng)被分離物質(zhì)為弱極性物質(zhì),一般選用弱極性溶劑為洗脫劑;被分離物質(zhì)為強(qiáng)極性成分,則須選用極性溶劑為洗脫劑。如果對(duì)某一極性物質(zhì)用吸附性較弱的吸附劑(如以硅藻土或滑石粉代替硅膠),則洗脫劑的極性亦須相應(yīng)降低。
在柱層操作時(shí),被分離樣品在加樣時(shí)可采用于法,亦可選一適宜的溶劑將樣品溶解后加入。溶解樣品的溶劑應(yīng)選擇極性較小的,以便被分離的成分可以被吸附。然后漸增大溶劑的極性。這種極性的增大是一個(gè)十分緩慢的過(guò)程,稱(chēng)為“梯度洗脫”,使吸附在層析柱上的各個(gè)成分逐個(gè)被洗脫。如果極性增大過(guò)訣(梯度太大),就不能獲得滿(mǎn)意的分離。溶劑的洗脫能力,有時(shí)可以用溶劑的介電常數(shù)(ε)來(lái)表示。介電常數(shù)高,洗脫能力就大。以上的洗脫順序僅適用于極性吸附劑,如硅膠、氧化鋁。對(duì)非極性吸附劑,如活性炭,則正好與上述順序相反,在水或親水住溶劑中所形成的吸附作用,較在脂溶性溶劑中為強(qiáng)。
3.被分離物質(zhì)的性質(zhì):被分離的物質(zhì)與吸附劑,洗脫劑共同構(gòu)成吸附層析中的三個(gè)要素,彼此緊密相連。在指定的吸附劑與洗脫劑的條件下,各個(gè)成分的分離情況,直接與被分離物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有關(guān)。對(duì)極性吸附劑而言,成分的極性大,吸附住強(qiáng)。