Тонкослойная хроматография
 Разделение черных чернил на пластинке ТСХ. | |
| Акроним | ТСХ |
|---|---|
| Классификация | Хроматография |
| Другие методы | |
| Связанный | |
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 посредством капиллярного действия . [4] Как и во всей хроматографии , некоторые соединения больше притягиваются к подвижной фазе, а другие — к неподвижной фазе. [5] Поэтому 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] Тестирование различных неподвижных и подвижных фаз часто необходимо для получения четко определенных и разделенных пятен. [ нужна ссылка ]
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
[ редактировать ]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 для 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. дают Перед следующим этапом растворителю полностью испариться. вакуумная камера Для нелетучих растворителей может потребоваться . 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».
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
[ редактировать ]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 проб перемещаются с разной скоростью из-за различий в их коэффициентах распределения . [10] Различные растворители или разные смеси растворителей дают различное разделение. [5] Коэффициент задержки ( Rf . ) или коэффициент удержания определяет результаты количественно Это расстояние, пройденное данным веществом, деленное на расстояние, пройденное подвижной фазой. [ нужна ссылка ]
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 ссылка ] В результате более полярные соединения движутся меньше (что приводит к меньшему R f ), тогда как менее полярные соединения движутся выше по пластине (более высокое R f ). [10] Более полярная подвижная фаза также сильнее связывается с пластинкой, 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 ссылка ] «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 с обращенной фазой ТСХ . При этом неполярные соединения движутся меньше, а полярные — больше. [ нужна ссылка ] Смесь растворителей также будет намного более полярной, чем при нормально-фазовой ТСХ. [11]
Выбор растворителя
[ редактировать ]Элюотропный ряд , который упорядочивает растворители по степени перемещения соединений, может помочь в выборе подвижной фазы. [5] Растворители также делятся на группы селективности растворителей. [5] [12] Использование растворителей с разной силой элюирования или разными группами селективности часто может давать совершенно 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
[ редактировать ]
Поскольку разделяемые химические вещества могут быть бесцветными, существует несколько методов визуализации пятен:
- Помещение пластины под черный свет (свет 366 нм) заставляет флуоресцентные соединения светиться. [ нужна ссылка ]
- Пластины ТСХ, содержащие небольшое количество флуоресцентного соединения (обычно марганцем активированного силиката цинка ) в слое адсорбента, позволяют визуализировать некоторые соединения в УФ-свете (254 нм). Адсорбентный слой будет флуоресцировать светло-зеленым цветом, тогда как пятна, содержащие соединения, поглощающие УФ-С свет, не будут светиться. [4]
- Помещение пластинки в емкость, наполненную парами йода , временно окрашивает пятна. [4] Обычно они приобретают желтый или коричневый цвет.
- Пластину для ТСХ можно либо окунуть, либо опрыскать красителем, а иногда и нагреть, в зависимости от используемого красителя. Существует множество пятен для широкого спектра химических фрагментов, но некоторые примеры включают: [7] [16] [17]
- Перманганат калия (без нагрева, для окисляемых групп)
- Нингидрин (нагревание, амины и аминокислоты)
- Кислый ванилин (нагрев, общий реактив)
- Фосфомолибденовая кислота (без нагрева, общий реагент)
- В случае липидов хроматограмму можно перенести на поливинилиденфторидную мембрану и затем подвергнуть дальнейшему анализу, например масс-спектрометрии . Этот метод известен как дальневосточный блоттинг . [4]
Производство плит
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Мониторинг и характеристика реакций
[ редактировать ]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. [4] [14] Анализ покажет, исчезло ли исходное вещество и появились ли какие-то новые продукты. [14] Это обеспечивает быстрый и простой способ оценить, насколько далеко продвинулась реакция. В одном исследовании ТСХ применялась для скрининга органических реакций . [20] Прежде чем начать разработку, исследователи реагируют со спиртом и катализатором непосредственно в одном пятне пластины ТСХ. Это обеспечивает быстрое и простое мелкомасштабное тестирование различных реагентов .
Также возможна характеристика соединений с помощью ТСХ. [ нужна ссылка ] и аналогично 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 ссылка ] 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
[ редактировать ]ТСХ помогает показать чистоту образца. [ нужна ссылка ] 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 нужное соединение, и растворить их в подходящем растворителе. [22] Как только все соединения растворяются 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 когда количество собранного растворителя равно 1/ Rf . из колонки , [24] Элюент собирается после колоночной флэш-хроматографии в несколько контейнеров (например, пробирок), называемых фракциями. ТСХ помогает показать, какие фракции содержат примеси, а какие — чистое соединение. [ нужна ссылка ]
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 этот разложение. [25]
ТСХ также является аналитическим методом прямого разделения энантиомеров и контроля энантиомерной чистоты, например, активных фармацевтических ингредиентов ( АФИ ). хиральных [26]
- Отделение зеленой растительной массы шпината (обратите внимание, что изображения шагов 1–6 увеличены до нижней части тарелки)
Шаг 1
Шаг 2
Шаг 3
Шаг 4
Шаг 5
Шаг 6
Шаг 7
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б Чжан, Мэйчжэнь; Ю, Цянь; Го, Цзяци; Ву, Бо; Конг, Сяньмин (28 ноября 2022 г.). «Обзор тонкослойной хроматографии в тандеме 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 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Шталь, Эгон (1969), Шталь, Эгон (ред.), «Приборы 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.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Сантьяго, Марина; Стробел, Скотт (01 января 2013 г.), «Глава двадцать четвертая - Тонкослойная хроматография», в Лорш, Джон (редактор), Клетки, липиды и углеводы , Методы в энзимологии, том. 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 марта 2023 г.
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б Джорк Х., Фанк В., Фишер В., Виммер Х. (1990): Тонкослойная хроматография: реагенты и методы обнаружения, том 1a, VCH, Weinheim, ISBN 3-527-278834
- ^ Jump up to: а б Тонкослойная хроматография: инструкции http://www.reachdevices.com/TLC.html
- ^ Jump up to: а б Райх, Э.; Шибли А. (2007). Высокоэффективная тонкослойная хроматография для анализа лекарственных растений (Иллюстрированное изд.). Нью-Йорк: Тиме. ISBN 978-3-13-141601-8 .
- ^ Jump up to: а б с Тонкослойная хроматография (ТСХ): принцип с анимацией
- ^ Jump up to: а б 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.
- ^ Jump up to: а б Джонсон, Эндрю Р.; Вита, Марк Ф. (28 января 2011 г.). «Треугольники хроматографической селективности» . Журнал хроматографии А. ВЫБОР РЕДАКЦИИ Т. 1218 (4): 556–586. дои : 10.1016/j.chroma.2010.09.046 . ISSN 0021-9673 . ПМИД 21067756 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Jump up to: а б с д «SiliaPlate — Практическое руководство по ТСХ» . Силилицикл . 28 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Окраски тонкослойной хроматографии http://www.reachdevices.com/TLC_stains.html
- ^ Джорк, Х., Фанк, В., Фишер, В., Виммер, Х. (1994): Тонкослойная хроматография: реагенты и методы обнаружения, Том 1b, VCH, Вайнхайм
- ^ Jump up to: а б с 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 .
- ^ Таблицы, показывающие значение толщины коммерческих пластин для обычной и препаративной тонкослойной хроматографии.
- ^ 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, два : 10.1039/b616311d
- ^ Биклер, Боб (22 ноября 2022 г.). «Почему оценка растворителя с помощью ТСХ важна для хороших результатов флэш-хроматографии?» . Биотаж . Проверено 1 апреля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Крыло, РЕ; 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.
- ^ Биклер, Боб (13 ноября 2020 г.). «Потратьте 10 минут на TLC и сэкономьте день горя» . Проверено 30 марта 2023 г.
- ^ Фэйр, Джастин Д.; Кормос, Чад М. (21 ноября 2008 г.). «Колоночные флэш-хроматограммы, рассчитанные по данным тонкослойной хроматографии» . Журнал хроматографии А. 1211 (1): 49–54. дои : 10.1016/j.chroma.2008.09.085 . ISSN 0021-9673 . ПМИД 18849041 .
- ^ «Тонкослойная хроматография: полное руководство по ТСХ» . Химический зал . 2020-01-02 . Проверено 30 января 2020 г.
- ^ Бхушан, Р .; Танвар, SJ Chromatogr. А 2010 , 1217 , 1395–1398. , дои : 10.1016/j.chroma.2009.12.071 )
Библиография
[ редактировать ]- Ф. Гейсс (1987): Основы тонкослойной хроматографии, планарная хроматография, Гейдельберг, Хютиг, ISBN 3-7785-0854-7
- Юстус Г. Киршнер (1978): Тонкослойная хроматография, 2-е издание, Wiley
- Джозеф Шерма, Бернард Фрид (1991): Справочник по тонкослойной хроматографии (= Chromatographic Science. Bd. 55). Марсель Деккер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, ISBN 0-8247-8335-2 .
- Эльке Хан-Дейнсторп: Прикладная тонкослойная хроматография. Передовой опыт и избежание ошибок. Wiley-VCH, Вайнхайм ua 2000, ISBN 3-527-29839-8
