​薄层色谱法

薄层色谱法

第一节 基本原理

薄层色谱法是色谱法中应用最广泛的方法之一，是将细粉状的吸附剂或载体涂布于玻璃板、塑料板或铝箔上，形成一均匀薄层，经点样、展开与显色后，与适宜的对照物质在同一薄层板上所得的色谱斑点做比较，用于进行定性鉴别或含量测定的方法。

它具有以下特点：

①分离能力强，斑点集中；

②灵敏度高，数微克甚至数十纳克的物质也能检出；

③展开时间短，一般只需十至数十分钟，一次可以同时展开多个试样；

④试样预处理简单，对被分离物质性质没有限制；

⑤上样量比较大 ，可点成条状；

⑥所用仪器简单，操作方便等。

虽然薄层色谱法从仪器自动化程度、分辨率、重现性方面不如气相色谱法和高效液相法，但由于薄层色谱法具有上述特点，特别是仪器简单，操作方便，用途广泛，因此在实际工作中仍是一种极有用的分离分析技术，已广泛应用于医药学各研究领域中，也适用于工厂、药房等基层实验室。

按分离效能，薄层色谱法可分为经典薄层色谱法和高效薄层色谱法；

按分离机制，薄层色谱法可分为吸附、分配、分子排阻色谱法和胶束薄层法。

薄层色谱法一般用于定性分析，也能用于定量分析和样品的制备。

一、分离原理

在吸附薄层色谱法中，固定相主要是吸附剂，如硅胶、氧化铝等。其色谱过程是将混合组分的试样点在薄层板的一端，将薄板竖直放入一个盛有少量展开剂的封闭容器中。展开剂接触到吸附剂涂层，流动相借助毛细作用不断向上移动，使得组分与流动相和固定相的吸附平衡被破坏，即吸附的组分不断地被流动相解吸下来，解吸下来的组分立即溶解于流动相中并随之向上移动，当遇到新的固定相表面时，又与流动相展开吸附竞争并再次建立瞬间平衡。由于吸附剂对各组分具有不同的吸附能力，展开剂对各组分的溶解、解吸能力也不相同。因此在不断展开的过程中，各组分在两相吸附-解吸过程中行进速度不同，而最终被分离开来。吸附色谱对影响吸附能的构型差别很敏感，因此很适合用于异构体的分离。

在薄层色谱法中，常用比移值R f来表示各组分在色谱中的保留行为，其测量如图所示。

Rf测量示意图

比移值R f的定义为：

在给定条件下， R f值为常数，其值在0~1之间。当R f值为0时，表示化合物在薄层上不随溶剂的扩散而移动，仍在原点位置；R f值为1时，表示溶质不进入固定相，即表示溶质和溶剂同步移动。R f值一般要求在0.15~0.85之间。

薄层色谱中，由于影响R f值的因素很多，很难得到重复的R f值。为此可采用相对比移值RS代替R f值，以消除系统误差。

相对比移值RS的定义为：

用相对比移值RS定性时，必须有参考物作对照。参考物可以是样品中某一组分，也可以是外加的对照品。RS值可以大于1。

二、吸附剂（固定相）

在吸附薄层色谱法中，吸附剂的选择十分重要。吸附剂的选择应从两个方面考虑，即被分离物质的性质（如极性、酸碱性、溶解度等）和吸附剂的吸附性能力的强弱。与吸附柱色谱法一样，若被分离的物质极性强，应选择吸附能力弱的吸附剂；若被分离的物质极性弱，则应选择吸附能力强的吸附剂。

吸附剂就其性质而论，可分为有机吸附剂（如聚酰胺、纤维素和葡聚糖等）和无机吸附剂（如氧化铝、硅胶、硅藻土、磷酸钙、磷酸镁和硅酸钙镁等）。最常用的吸附剂是硅胶、氧化铝和聚酰胺。

1.硅胶 是薄层色谱中最常用的无机吸附剂，有90%以上的薄层分离都应用硅胶。硅胶是具有硅氧交联结构，表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅胶表面带有的硅醇基（—Si—OH）呈弱酸性，通过硅醇基（吸附中心）与极性基团形成氢键而表现其吸附性能，由于各组分的极性基团与硅醇基形成氢键的能力不同而各组分被分离。

2.氧化铝 是一种常见的无机吸附剂，使用时一般可不加黏合剂，但有时也加煅石膏或羧甲基纤维酸钠（CMC-Na）等黏合剂。

3.聚酰胺 为有机吸附剂，聚酰胺分子内的酰胺基能与酚类、酸类、醌类及硝基化合物等形成氢键，由于这些化合物中酚羟基数目及位置的不同，而导致聚酰胺对其产生不同的吸附力，遂使其分离。

三、展开剂（流动相）

薄层色谱法中展开剂的选择直接关系到能否获得满意的分离效果，是薄层色谱法的关键所在。在吸附薄层色谱法中，选择展开剂的一般原则主要应根据被分离物质的极性、吸附剂的活性以及展开剂本身的极性来决定。

根据上述三个因素，现用图解来表示这三者之间的关系，如图所示。

化合物的极性、吸附剂活度和展开剂极性间的关系

当圆中的三角形A角指向极性物质，则B角就指向极性小的吸附剂， C角就指向极性展开剂，依此类推。薄层色谱法中常用的溶剂，按极性由强到弱的顺序排列是：水>酸>吡啶>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>甲苯>苯>三氯乙烷>四氯化碳>环己烷>石油醚。

选择展开剂时，除参照溶剂极性来选择外，更多地可采用试验的方法，在一块薄层板上进行试验：一般先选单一溶剂作展开剂，若所选展开剂使混合物中所有的组分点都移到了溶剂前沿，表明此溶剂的极性过强；若所选展开剂几乎不能使混合物中的组分点移动，留在原点附近，表明此溶剂的极性过弱。

混合展开剂中，各溶剂起着不同的作用。例如，石油醚∶丙酮∶二乙胺∶水（10∶5∶1∶4）这个混合展开剂，其中石油醚可以降低展开剂的极性；丙酮起着调和水（极性）和石油醚（非极性）的作用及降低展开剂黏度的作用；二乙胺用来调整展开剂的pH，使分离的斑点清晰集中。

为了在众多的溶剂中选择最佳展开剂的组成和配比，以实现最佳分离效果，许多学者对展开剂系统进行了优化研究。展开剂系统的优化是利用数学方法和计算机技术，选择优化因素，确定优化指标，通过合理的试验设计，以各种优化方法选择出最佳展开剂系统。

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