薄層色譜技術(shù)在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用
1 薄層色譜技術(shù)簡(jiǎn)介
薄層色譜(thin layer chromatography,TLC)是一種快速、簡(jiǎn)便、高效、經(jīng)濟(jì)、應(yīng) 用廣泛的色譜分析方法。薄層色譜的特點(diǎn)是可以同時(shí)分離多個(gè)樣品,分析成本低, 對(duì)樣品預(yù)處理要求低,對(duì)固定相、展開劑的選擇自由度大,適用于含有不易從分離 介質(zhì)脫附或含有懸浮微粒或需要色譜后衍生化處理的樣品分析。TLC 廣泛地應(yīng)用 于藥物、生化、食品和環(huán)境分析等方面,在定性鑒定、半定量以及定量分析中發(fā) 揮著重要作用。常規(guī)的 TLC 法存在展開時(shí)間長(zhǎng)、展開劑體積需求大和分離結(jié)果差 等缺點(diǎn)。高效薄層色譜法是近年來迅速發(fā)展的一種高效、快速、操作簡(jiǎn)便、結(jié)果 準(zhǔn)確、靈敏度高和重現(xiàn)性好的薄層色譜新技術(shù),已廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。
1.1 常規(guī)的薄層色譜方法
TLC 分離的選擇性主要取決于固定相的化學(xué)組成及其表面的化學(xué)性質(zhì)。常規(guī) 薄層色譜的固定相為未改性的硅膠、氧化鋁、硅藻土、纖維素和聚酰胺等,平均 顆粒度 20μ m,點(diǎn)樣量 1~5μ L,展開時(shí)間 30~200min,檢測(cè)限 1~5ng。以正相色譜占 主導(dǎo)地位,設(shè)備簡(jiǎn)單,所需資金投入少;不足之處是分離所需時(shí)間長(zhǎng),有明顯的擴(kuò)散 效應(yīng)。
1.2 高效薄層色譜
高效薄層色譜(HPTLC)采用更細(xì)、更均勻的改性硅膠和纖維素為固定相,對(duì)吸 附劑進(jìn)行疏水和親水改性,可以實(shí)現(xiàn)正相和反相薄層色譜分離,提高了色譜的選擇 性。C2、C8 和 C18 化學(xué)鍵合硅膠板為常見反相薄層板。高效板厚平均 100~250 μ m、點(diǎn)樣量 0. 1~0. 2μ L,展距 3~6cm,展開時(shí)間 3~20min,檢測(cè)量 0. 1~0. 5μ g,較常規(guī) TLC 可改善分離度,提高靈敏度和重現(xiàn)性,適用于定量測(cè)定。
2 薄層色譜的在應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
應(yīng)用化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域非常寬廣，涉及石油化工、精細(xì)化工、藥物分析、環(huán)境監(jiān) 測(cè)等多方面。 色譜分析技術(shù)在這些領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展， 氣象色譜和高效液相色譜的應(yīng)用范圍越來越廣， 已將成為現(xiàn)代化學(xué)化工領(lǐng)域一種 必不可少的分析方法。 薄層色譜是最傳統(tǒng)的色譜分析方法，現(xiàn)代的色譜方法都是 在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。氣相色譜、也想色譜在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也存在價(jià)格昂 貴等不足之處， 薄層色譜剛好可以彌補(bǔ)這方面的不足，因此薄層色譜在現(xiàn)在分析 提取中仍有一定的應(yīng)用。
2.1 常規(guī)薄層色譜的應(yīng)用
常規(guī)薄層色譜以正相色譜占主導(dǎo)地位,設(shè)備簡(jiǎn)單,所需資金投入少;常用于 從多種有機(jī)物復(fù)合成分中提取某一熱丁物質(zhì)，尤其在中藥分析提取領(lǐng)域應(yīng)用 甚廣。 周漩等在硅膠 G 薄層板上用chloroform 2 乙酸乙酯 2 甲醇 2 水(體積比 15: 40: 22: 10)作展開劑,測(cè)定了人參皂甙的 Rf 值,并計(jì)算描述了在正相薄層色譜中人 參皂甙結(jié)構(gòu)與保留值之間的關(guān)系。 謝麗華等以乙酸乙酯 2 無水乙醇 2 水(體積 比 4: 1: 0. 6)為展開劑,玄參的特征性有效成分哈巴俄苷(harpagoside)和哈巴苷 (harpagide) 為對(duì)照品 ,對(duì)不同產(chǎn)地玄參藥材以及數(shù)種易混淆藥材進(jìn)行檢測(cè) , 建 立了中藥玄參薄層色譜鑒別法,方法操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠。 除常見的藥物分析、 有機(jī)物提取之外， 薄層色譜法還有些特別的小應(yīng)用。 薄層色譜法是鑒別圓珠筆種類最常用、有效的方法之一。由于它設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作方便、速度快、靈敏度高，因此 TLC 在法庭科學(xué)簡(jiǎn)單油墨領(lǐng)域得到廣泛 地應(yīng)用。 李繼民用 TLC 法對(duì)國(guó)內(nèi)的 32 種藍(lán)色圓珠筆油墨進(jìn)行了種類鑒別，將 這些筆分為五大類，并對(duì)每一類樣品進(jìn)行了鑒別，又對(duì)市售 15 種不同廠家、 不同品牌或同一品牌不同規(guī)格簽字筆油墨的成分進(jìn)行了分析，用 TLC 和紅外 光譜對(duì)這些筆進(jìn)行了測(cè)定。 任玲對(duì)市場(chǎng)上 12 種黑色圓珠筆墨水鑒別。 對(duì)于藍(lán) 色圓珠筆油墨的薄層色譜法分析，一般選擇掃描波長(zhǎng)為 570 或 580nln。趙鵬 程等人對(duì)市售的 70 種在 8 個(gè)月內(nèi)的藍(lán)色圓珠筆油墨的染料成分的變化進(jìn)行了 定量分析，探討了藍(lán)色圓珠筆油墨中堿性紫和銅酞著染料的峰高比值隨時(shí)間 變化的關(guān)系。 俄羅斯學(xué)者 Aginsky 研究了一種根據(jù) TLC 法直接測(cè)定分離組分(樹脂和染 料)的質(zhì)量比的方法來測(cè)定圓珠筆色痕的書寫時(shí)間， 該方法比用峰信號(hào)比例得 到的結(jié)果更為可靠。有學(xué)者利用薄層色譜法分析了圓珠筆油墨樣品，選出了 展開體系分析紅色、藍(lán)黑色、純藍(lán)色油墨，確定了染料隨時(shí)間的變化規(guī) 律，不僅能夠鑒別油墨中的染料，而且通過樹脂中兩個(gè)成分的比值隨時(shí)間變 化而得出變化。 在相對(duì)書寫時(shí)間方面的研究中，常用的一種方法是溶劑提取法，其原理 是當(dāng)書寫的成分沉積在紙上， 會(huì)蒸發(fā)、 氧化、 還原及聚合等物理和化學(xué)變化， 這一變化改變了化學(xué)成分用溶劑提取的提取率，通過提取率的變化來確定相 對(duì)書寫時(shí)間。 溶劑提取法主要是針對(duì)染料在溶劑中提取率隨時(shí)間的變化規(guī)律。 一般采用單一溶劑法，即只用一種溶劑提取，提取后通過薄層掃描，確定其 提取量，包括質(zhì)量相關(guān)和質(zhì)量獨(dú)立法。還有連續(xù)溶劑提取法，即先用弱溶劑
提取， 再用強(qiáng)溶劑提取， 測(cè)定兩次提取量的比值， 這一比值與書寫時(shí)間有關(guān)， 可以得出 15 個(gè)月的變化曲線， 這種方法與所用溶劑及紙張有關(guān)。 薄層色譜法 對(duì)油墨的提起鑒定簡(jiǎn)單可行，可能在法庭鑒別字跡證據(jù)，明星簽名真?zhèn)畏矫?得到應(yīng)用。
2.2 高效薄層色譜法的應(yīng)用
考慮到常規(guī)薄層色譜法在應(yīng)用過程中存在的缺陷，常將薄層色譜法與其 他分析分離檢測(cè)方法連用， 提高了分析檢測(cè)效果， 下面來分別介紹這些方法。 2.2.1 棒狀薄層色譜 棒狀薄層色譜(TLC2FID)是用石英棒作支持物涂上硅膠,點(diǎn)樣、溶劑展開。樣 品在色譜棒上分離后,將棒通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動(dòng)裝置穿過氫火焰離子化檢測(cè)器火 焰中心,使化合物燃燒裂解, 形成離子碎片和自由電子 ,再由電極收集并產(chǎn)生與化 合物量成正比的電流信號(hào),從而測(cè)出各物質(zhì)的含量。該方法優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,操作 簡(jiǎn)便,薄層棒可反復(fù)使用,通用性好,可用于非揮發(fā)性、沒有可見及紫外吸收、沒有 熒光以及衍生化困難的有機(jī)化合物的定性定量分析,被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、食品、 藥物及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。杜國(guó)華等利用 TLC2FID 方法測(cè)定了不同來源、不同種類的催 化裂化原料油的烴族組成。 將重油樣品用甲苯溶解后點(diǎn)在 SIII 型色譜棒上,正庚烷 和甲苯分次展開后,轉(zhuǎn)移到氫火焰上掃描,得到試樣中飽和烴、芳烴、膠質(zhì)以及瀝 青質(zhì)的分離薄層色譜圖。 2.2.2 加壓薄層色譜 加壓薄層色譜(OPLC)是指在水平的薄層色譜板上施加一彈性氣墊。展開劑不 是靠毛細(xì)作用力,而是靠泵壓被強(qiáng)制流動(dòng),因此可以采用更細(xì)顆粒的吸附劑和更長(zhǎng) 的色譜板,分離所需時(shí)間縮短,擴(kuò)散效應(yīng)減小,分離效果更好。 2.2.3 離心薄層色譜 離心薄層色譜 (CTLC)又叫旋轉(zhuǎn)薄層色譜 , 是一種離心型連續(xù)洗脫的環(huán)形薄層 色譜分離技術(shù),主要是在經(jīng)典的薄層色譜基礎(chǔ)上運(yùn)用離心力促使流動(dòng)相加速流動(dòng)。 離心力用于分離 ,可以減少破壞,對(duì)沸點(diǎn)高、分子量大的化合物有利 ,可用于分離 100mg 左右的樣品。使用商品化生產(chǎn)的離心薄層色譜儀,儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。盡管其 分辨率低于制備型 HPLC,但操作簡(jiǎn)便,分離時(shí)間短,并且無須將吸附劑刮下即可將 產(chǎn)物洗脫下來,廣泛應(yīng)用于合成和天然產(chǎn)物的制備分離。徐晨等采用離心薄層色 譜法提取大豆磷脂酰膽堿(SPC),速度快,溶劑消耗量少,制備樣品量大,成本低。用 硅膠 GF254、和 CaSO4·12H2O,加聚丙烯酸鈉水溶液混合均勻,鋪制薄層盤,烘干,
薄層盤可重復(fù)使用 5 次以上,洗脫液:CHCl32CH3OH2H2O 2.2.4 膠束薄層色譜 Armstrong 在 1979 年 首 次 研 究 了 膠 束 薄 層 色 譜 (miceller thin layer chromatography,M2TLC)。 膠束薄層色譜分正相膠束薄層色譜和反相膠束薄層色譜 兩種。 正相膠束薄層色譜是在聚酰胺、氧化鋁或硅膠薄層上用低濃度表面活性劑 的水溶液為展開劑;反相膠束薄層色譜是在硅烷化的硅膠薄層上用低濃度含少量 水的非極性有機(jī)溶劑為展開劑。 膠束薄層色譜能使一些結(jié)構(gòu)相似、難溶于水的化 合物得到較好分離。微乳液與膠束同屬于低粘度的締合膠體,同樣存在表面活性。 與膠束相比,微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水等在一定配比下自 發(fā)形成的無色透明、低粘度的熱力學(xué)穩(wěn)定體系,具有更大的增溶量和超低界面張 力。微乳液作為展開劑,對(duì)待測(cè)成分具有獨(dú)特的選擇性和富集作用,更有利于提高 色譜效率,可同時(shí)分離親水物質(zhì)、疏水物質(zhì)、帶電成分、非帶電成分等。膠束薄 層和微乳液薄層主要用于三次采油、痕量金屬離子的回收和生物堿分析。膠束薄 層色譜的是很少使用有毒、易揮發(fā)、易燃、易造成污染的有機(jī)溶劑,并 且使用方便、 操作簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)廉價(jià)。聞璃毓等探討了微乳薄層色譜法用于同時(shí)分 離鑒定中成藥中多種有效成分,以十二烷基硫酸鈉(SDS)2 正丁醇 2 正庚烷 2 水微 乳液為展開劑, 聚酰胺薄膜為固定相, 通過一次點(diǎn)樣展開 ,分別檢測(cè)出抗感冒顆粒 劑和防風(fēng)通圣丸中黃芩甙、綠原酸、防風(fēng)、大黃素、大黃酚等多種成分。用含水 量 75%的此微乳液為展開劑還可分離和檢測(cè) 13 種黃連藥材、飲片及中成藥。操 作簡(jiǎn)便,分離效果理想,檢出靈敏。 2.2.5 二維薄層 二維薄層 (2D TLC)是分離多組分復(fù)雜混合物的一種有效方法 ,基于在薄層板 兩個(gè)垂直的方向上進(jìn)行相同或不同機(jī)理的展開。將樣品點(diǎn)在薄層板的一個(gè)角上, 展開至適當(dāng)距離后取出,揮干溶劑,再將板以與原展開方向成 90°的方向展開,第 一次展開被分離的組分組斑點(diǎn),成為第二次展開的原點(diǎn)。二維薄層的優(yōu)點(diǎn)在于可 以用不同的流動(dòng)相二次展開,并且在二次展開前,可以用其他方式處理薄層和已實(shí) 現(xiàn)組分離的樣品。例如二維薄層 SRS(分離 2 反應(yīng) 2 分離)技術(shù),就是在第一次展開 后,進(jìn)行板上反應(yīng),再進(jìn)行二次展開分離。在二次展開前,還可以點(diǎn)加標(biāo)準(zhǔn)樣。周漩 等用二維薄層色譜分離人參皂苷,點(diǎn)樣后,將薄層板先沿 Y 軸方向以不同比例的chloroform2 甲醇為流動(dòng)相進(jìn)行展開,展開后吹干,將板置于密閉容器中抽真空以除去殘留 在板上的展開劑,然后沿 X 軸方向以不同比例的正丁醇 2 乙酸乙酯為流動(dòng)相進(jìn)行
二維展開,結(jié)果比一維展開分離出了更多新的皂苷組分。 Pyka 在硅膠 60F254 鋁板 上分別用正己烷 2 乙酸乙酯 2 乙酸和chloroform 2 正丁醇 2 乙酸 2 水二維展開分離了 7 種膽汁酸。 Amanda 綜述了一維薄層和二維薄層的區(qū)別以及二維薄層應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。
3 薄層色譜檢測(cè)方法
檢測(cè)與分離時(shí)密不可分的，薄層色譜法與其他檢測(cè)法連用，在應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域 也有廣泛的應(yīng)用，下面簡(jiǎn)單介紹一些這些連用技術(shù)的種類。 在現(xiàn)代分析領(lǐng)域，已經(jīng)形成薄層色譜-傅立葉變換紅外光譜聯(lián)用檢測(cè)、薄層 色譜-拉曼光譜聯(lián)用檢測(cè)、薄層色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、薄層色譜-核磁共振聯(lián)用、薄層色 譜-電化學(xué)方法聯(lián)用等連用技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大薄層色譜在化學(xué)化工中的應(yīng)用。
4 結(jié)論 綜上可知，傳統(tǒng)的薄層色譜法在藥物分析、有機(jī)物提取、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)
域有著較廣泛的應(yīng)用， 新發(fā)展起來的高效薄層色譜在化學(xué)化工領(lǐng)域的應(yīng)用前景更 加廣闊。 薄層色譜法與現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)連用形成的新的檢測(cè)方法無疑將進(jìn)一步擴(kuò)大 薄層色譜法的應(yīng)用范圍。
