Тонкослойная хроматография (тсх)

ТСХ представляет собой разновидность адсорбционной хрома­тографии, когда разделение происходит на "открытых колонках", т.е. в тонком слое адсорбента, нанесенного на твердую основу (например, стеклянную пластинку). Преимуществами ТСХ являются высокая скорость хроматографирования и высокая чувствитель­ность (достаточно микроколичества разделяемых веществ). ТСХ получила очень широкое распространение и в настоящее время яв­ляется неотъемлемым методом любой органической лаборатории. [2]

Приготовление пластин

В настоящее время существуют две основные разновидности это­го метода, которые, по существу, различаются лишь способом при­готовления тонкого слоя адсорбента: хроматография на закреплен­ном и на незакрепленном слое адсорбента.

По способу, разработанному Шталем, тонкий слой адсорбента получают, нанося на стеклянную пластинку кашеобразную смесь адсорбента, связующего вещества и воды. Этот вид ТСХ носит на­звание хроматографии в закрепленном слое. Чаще всего в качестве адсорбентов для приготовления закрепленных слоев используется Аl₂О₃ и силикагель. В качестве связующего вещества обычно применяют сульфат кальция (смесь силикагеля с 5% СаSО₄ выпускается фирмой "Мерк" под названием кизельгель Г). В последнее время широкое распространение получила хроматография на пластинках "Silufol", представляющих собой пластинки из алюминиевой фольги, на которых закреплен слой силикагеля (обычно 0,4-0,6 мм). [5]

При втором способе приготовления пластинок (с незакреплен­ным слоем) сухой адсорбент равномерно распределяется с помощью стеклянной палочки на пластинке. На оба конца стеклянной палоч­ки приклеены полоски, толщина которых (0,1 мм) соответствует толщине выбранного слоя адсорбента (намазывать, а не раскаты­вать!). Перед нанесением адсорбент очищают от крупных частичек, которые при хроматографировании могли бы дать неровности на поверхности адсорбента. Для этого адсорбент просеивают в сосуд для хранения через тонко сито (капрон). [3]

Нанесение веществ

Анализируемые смеси веществ по возможности наносят в виде 1%-ных растворов (следует применять неполярные легко летучие растворители). Раствор испытуемой смеси наносят на пластинку (на линию старта) тонким стеклянным капилляром на расстоянии 1-2 см друг от друга. Пятна веществ по возможности должны быть не­большими (диаметр 2-3 мм) и находиться не ближе 1,5-2 см от краев пластинки (рис. 2).

Рис.2. Пример хроматографической пластинки

Элюирование проводят в плотно закрытой камере. Пластинки погружают в жидкость (элюент) на 5-6 мм (следить, чтобы раство­ритель не касался линии старта). Пластинки с закрепленным слоем адсорбента устанавливают практически вертикально. Для пласти­нок с незакрепленным слоем применяют плоские камеры (малый угол наклона пластинки). Элюирование проводят в течение време­ни, необходимого для продвижения фронта растворителя практиче­ски до края пластинки (следить, чтобы растворитель "не убежал" за край). [4]

Следует отметить, что существуют технические приемы, позво­ляющие организовать хроматографирование в тонком слое (закрепленном) как с восходящим, так и с нисходящим фронтом растворителя.

После хроматографирования отмечают фронт растворителя, пластинки высушивают на воздухе и проявляют пятна веществ, если они не являются окрашенными. Положение пятен некоторых бес­цветных веществ можно установить при рассмотрении пластинок в УФ-свете, если использовать специально подготовленный адсорбент (с УФ-индикатором). В большинстве случаев удается сделать хроматографические пятна видимыми путем обработки их парами иода. Для этого хроматограмму помещают в закрытый сосуд (например, эксикатор), в котором находится кристаллик иода. Вещество прояв­ляется в виде коричневого пятна. Для проявления пятен неокрашен­ных веществ применяют, кроме того, опрыскивание соответствую­щими реагентами. Пластинки с незакрепленным слоем целесообразно опрыскивать влажными, так как при опрыскивании их в сухом состоянии незакрепленный слой адсорбента может быть легко разрушен. [1]

Количественной характеристикой хроматографической подвиж­ности каждого вещества (пятна) является коэффициент подвижности R_f, рассчитанный из соотношения:

Где h– длина пробега соответствующего пятна (измеренная в мм от линии старта до центра пятна), X – длина пробега фронта растворителя.

Коэффициент подвижности является индивидуальной характери­стикой вещества, определяемой степенью адсорбции и зависящей от природы адсорбента и состава элюента. Поэтому при оформлении результатов следует указывать эти условия хроматографирования, например R_f = 0,19 (А1₂O₃, ССl₄). [3]

ТСХ может быть использована для следующих целей:

1. Определение качественного состава смеси веществ. Для этого на линию старта наносится исследуемая смесь и в качестве свидете­лей предполагаемые вещества (см рис. 2) Сравнивая R_f веществ, образующих исследуемую смесь, с R_f свидетелей, устанавливают, из каких соединений состоит смесь.

2. Препаративное разделение смеси веществ. В этом случае исполь­зуется ТСХ с незакрепленным слоем адсорбента. На линию стар­та наносят (полосой) исходную смесь (количество ее ограничивается емкостью адсорбента). После элюирования зоны, соответст­вующие отдельным компонентам смеси, собирают и вещества десорбируют с адсорбента подходящим растворителем. Недостат­ком этого способа разделения веществ является количественное ограничение ТСХ. Поэтому препаративное разделение смеси ве­ществ обычно осуществляют методом колоночной хроматогра­фии (см. ниже). Однако с помощью ТСХ, как правило, проводят подбор условий (выбор адсорбента, состава элюента) для коло­ночного хроматографирования.

3. ТСХ как модель колоночной хроматографии. В соответствии с химической природой разделяемых веществ подбирают подхо­дящий адсорбент. Для модельного разделения методом ТСХ и последующего разделения на колонке следует использовать ад­сорбент, изготовленный одной и той же фирмой (различие в раз­мерах частиц адсорбента при препаративном разделении сущест­венного значения не имеет). Состав элюента подбирают, добива­ясь максимального разделения пятен. Для этого, как правило, состав элюента изменяют в сторону увеличения полярности. Следу­ет помнить, что чем ниже полярность элюента, тем больше раз­личие в хроматографической подвижности веществ, тем эффек­тивнее их разделение. Хотя скорость хроматографирования в этом случае низкая, но лучше пожертвовать временем, чем каче­ством разделения (или очистки) веществ. Следует отметить, что для эффективного использования на колонке важно, чтобы большинство компонентов, входящих в состав смеси, в условиях ТСХ имело величины R_f не более 0,3.

4. Наконец, ТСХ может быть использована в органическом синтезе для экспресс-контроля за ходом реакции. Для этого на линию старта наносится реакционная смесь (в любой момент реакции) и в качестве свидетелей - исходное соединение и конечный продукт реакции. Особенно удобно использовать для этих целей пластин­ки Silufol, предварительно только подобрав элюент, позволяю­щий дифференцировать исходные и конечные соединения. [3]