薄层色谱操作中展开剂的选择及其相关因素
实验室k / 2019-07-29
在薄层色谱操作中，吸附剂(或其他固定相)和展开剂的选择是分离好坏的关键。但常用的吸附剂种类有限，而展开剂的种类很多，不仅可用单元溶剂，而且可以选择二元、三元等多元溶剂作展开剂。从而弥补了吸附剂种类不多的缺陷，这就突出了选择展开剂的重要性。
在选择展开剂时，要考虑下列几个因素及它们之间的相互关系，如被分离化合物的性质(酸碱性、极性、不饱和程度)、吸附剂的吸附性能(若为其他固定相，则为分配性能、离子交换性能、凝胶的特性等)、展开剂的性质(极性和溶解度)。现以薄层吸附为例，将固定相和展开剂的选择要点归纳如下：
(1)酸性物质一般用酸性或中性吸附剂较好，如硅胶、酸性或中性氧化铝。碱性物质一般用碱性氧化铝。
(2)极性大的物质用低活性吸附剂；极性小的化合物则用高活性吸附剂。
(3)常用吸附剂的吸附性强弱次序为：硅胶＞氧化铝＞硅藻土。硅藻土吸附性较弱，适于分离极性物质。
(4)展开剂的选择，一般说来，在极性吸附剂上展开剂的极性愈大，对同一化合物的推动能力也愈大，使Rf值较大。如果用某种展开剂去展开某一化合物所得之Rf值太小，应考虑换用一种极性较大的展开剂或在原来展开剂中加入适量强极性溶剂去展开。例如在硅胶薄层上分离生物碱时，可先试用环己烷、苯、氯仿等单元溶剂，再试用混合溶剂，如苯：氯仿(9：1或1：1)等。若两元溶剂还不理想，再考虑三、四种组分的混合溶剂。混合溶剂有：
环己烷：氯仿：二乙胺(5：4：1)；苯：乙酸乙酯：二乙胺(7：2：1)；苯：正庚烷：氯仿：二乙胺(60：50：10：0.2)。
新加进去的组分是为了改变展开剂的极性，调整展开剂的酸碱性，以及增大化合物的溶解度等目的。
当然，在选择展开剂时，首先考虑单元溶剂，其次再考虑二元溶剂系统，由简到繁。溶剂极性大小的次序如下：
石油醚＜环己烷＜二硫化碳＜四氯化碳＜三氯乙烯＜苯＜甲苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜乙酸＜甲酯＜丙酮＜正丙醇＜乙醇＜甲醇＜吡啶＜酸
现在常用一种图解来表示吸附剂、分离对象和展开剂三者的关系。如图14-28所示，可供选择色谱条件。
图14-28中，被分离的物质极性，吸附剂活性和展开剂极性，这三者的关系是相互关联的，但又是相互制约的。现将这三者分别在圆盘上各占三分之一的位置，并以箭号表示它们极性增加的方向和活性减低的方向，圆盘中央有一个可转动的正三角形指针，例如A指向极性物质，则B就指向选用V级的吸附剂，C就指向选用极性的展开剂。如转到A'、B'、C'的位置，则又是另一种选择的情况。
在选用多元溶剂系统作展开剂时，若溶剂组分的极性相差很大，且极性大的组分所占比例又很小，则无论用饱和箱或不饱和箱展开，都会在展开薄层上出现溶剂脱混现象。这是由于溶剂在干吸附剂薄层上缓缓地展开，吸附剂对溶剂中各组分的吸附程度不相同，极性组分易被吸附，造成了沿着展开方向上有一个流动相组分的变化，即出现前流分析样的流动相组分分布。如果展开剂是A+B+C的三元溶剂系统，吸附剂的亲和力次序是C＞B＞A，展开一定距离后，溶剂前沿是单纯的弱极性组分A，继之以二元混合物A+B，然后是三元混合物A+B+C。这种溶剂脱混现象对展开不利，它改变了展开剂的组分及比例，造成有些物质可以随第二前沿或第三前沿迁移而破坏分离。这种现象也可以避免，如可选用其他极性相差不大的溶剂组成混合溶剂，使其洗脱强度与易产生脱混的展开剂相同即可。例如，含1％乙醇的庚烷在氧化铝上分离多环芳烃化合物，由于展开剂的脱混而使分离不佳。当改用含5％乙醚的庚烷(有相同的溶剂强度)就有很好的分离效果，因为后者没有产生严重脱混现象。其他如丙酮：苯(5：8)代替乙醇：苯(1：9)；乙醚：石油醚(5：95)代替乙醇：石油醚(1：99)。
多元溶剂系统还存在一个问题，即各组分的挥发性不一样。在不饱和到饱和的过程中，其蒸气的组成比例与展开剂的组成比例不同，且连续变化，因为极性大的溶剂组分易被吸附剂吸附，就需要较多地从展开剂槽中蒸发补充，这就降低了溶剂中极性组分的比例。如果混合溶剂中的组分比例几乎相等，那么这个因素还不重要；如果极性组分只含1～5％时，则它完全可能由于被结合到薄层上而从溶剂中除去，因而改变了溶剂组分的比例。从定性角度而言，多元溶剂一般主张只使用一次，避免重复使用。
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