過柱子，即柱層析或柱色譜的俗稱，是有機(jī)化學(xué)中常用也是基礎(chǔ)的一種分離手段。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)者常做的三件事莫過于加反應(yīng)、點(diǎn)板(TLC)和過柱子了，過完柱子拿到了純的產(chǎn)品這個(gè)實(shí)驗(yàn)才算是告一段落了，當(dāng)然之后一般還需要做一些其他的數(shù)據(jù)表征。作為一個(gè)幾乎天天跟柱子打交道的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)者，有過把產(chǎn)物過沒了的經(jīng)歷，也曾一根柱子過了兩三天還舍不得丟掉，更有一個(gè)反應(yīng)過了兩三次柱子的情況，粗略估計(jì)差不多過了有上千根柱子。天遠(yuǎn)慕整理一下過柱子的一些心得和體會(huì)，以供大家討論和借鑒。
過柱
1. 關(guān)于要不要過柱子。
過柱子是有機(jī)化學(xué)中一種非常常用的分離純化方法，但并不是的方法。并不是所有的東西都可以過柱子分離。同時(shí)，除了過柱子，重結(jié)晶，蒸餾也是比較常用的分離方法。在過柱子之，除了點(diǎn)板之外，還可以做其他一些準(zhǔn)備工作的。比如打個(gè)核磁粗譜，液質(zhì)或氣質(zhì)等，可以直觀地分析反應(yīng)結(jié)果。少過柱子，多打粗譜，別等到你哼哧哼哧把柱子過完了卻發(fā)現(xiàn)沒有你想要的東西。如果從TLC或譜圖中看出粗產(chǎn)物純度可以，不影響直接做下一步實(shí)驗(yàn)室時(shí)，完全可以跳過這一步的純化。同時(shí)，如果雜質(zhì)和目標(biāo)產(chǎn)物rf值相差很近不便于分離時(shí)，若下一步反應(yīng)產(chǎn)物性變化較大，利于分離時(shí)，也可以考慮直接進(jìn)行下一步。但有時(shí)候一步產(chǎn)物不夠純也可能會(huì)給下一步帶來麻煩，所以這個(gè)要準(zhǔn)確判斷，而且能把產(chǎn)物弄純的話盡量純一點(diǎn)。另外，如果TLC板上有好幾個(gè)點(diǎn)，而且你又很難判斷哪一個(gè)是你要的東西，這時(shí)可以取少量爬個(gè)大板，分析大板刮下來的各個(gè)組分，待確定哪部分是你的目標(biāo)產(chǎn)物時(shí)，再迅速地通過過柱拿到所有目標(biāo)產(chǎn)物。
2. 柱子和固定相的選擇。
柱子的規(guī)格按分離的量來選擇，一般來說粗長的柱子較好，然而粗的柱子浪費(fèi)溶劑，長的柱子壓得緊了淋洗液沖得又慢，柱子的規(guī)格和裝的長度當(dāng)然是恰到好處好，這個(gè)需要從實(shí)踐中總結(jié)。市面上的柱子一般有帶砂芯的和不帶砂芯的，帶砂芯的不需要塞棉花，流動(dòng)相滴得也快一些，但有時(shí)會(huì)被污染，用完記得多用溶劑洗一洗。不帶砂芯的柱子需要自己塞棉花，棉花不要塞得太緊，否則流動(dòng)相滴得太慢，很費(fèi)時(shí)。關(guān)于固定相的選用，一般是硅膠和氧化鋁，當(dāng)然對于一些大分子還有凝膠柱。氧化鋁具體分下來又有堿性、中性和酸性的，這個(gè)用于特定化合物的分離。對于一般的小分子化合物基本(正向)硅膠柱就夠用的了。過柱子選用的細(xì)硅膠一般是200-300及300-400，越細(xì)的硅膠分離效果越好，但太細(xì)的壓實(shí)之后沖起來也有些費(fèi)勁。對于很好分離的體系也可以選用粗一點(diǎn)的，即100-200目，過起來會(huì)快一些。
3. 流動(dòng)相的選擇。
流動(dòng)相即淋洗液，它的確定靠TLC，一般是混合溶劑(當(dāng)然也有用純石油醚或二氯甲烷作為淋洗液的)。混合溶劑比較常用的有石油醚/乙酸乙酯和二氯甲烷/甲醇，者用于小性體系，后者用于大性體系，很顯然后者的毒性也較大。一般情況下，石油醚和正己烷是可以替換的，但是國內(nèi)正己烷的價(jià)格要貴很多，有趣的是有些國外的文獻(xiàn)比較喜歡用正己烷，據(jù)說香港也基本是用正己烷。當(dāng)然關(guān)于淋洗液的選擇也不要囿于上述兩種混合體系，像丙酮、乙醚、氯仿等溶劑也完全可以用來過柱子，有些rf值相差近的混合物，通過改變淋洗液的成份及配比，是有可能爬得更開一些的。淋洗液的確定很重要，淋洗液選用不當(dāng)有可能導(dǎo)致柱子過不開而重新過，這樣徒增煩惱。
一般來說目標(biāo)物的rf值控制在0.2-0.3時(shí)的淋洗液比例較好，且好在過柱留一點(diǎn)點(diǎn)可供點(diǎn)板的樣品，便于過柱后期比較。這里順便說一下，不要過份相信國產(chǎn)試劑的純度，因?yàn)槲揖驮?jīng)被坑過。研究生時(shí)用的石油醚和乙酸乙酯全部是大桶粗溶劑，需要自己重蒸一下再用，這種是沒問題的�，F(xiàn)在用的全部是直接購買的5L鐵桶或塑料桶裝溶劑，一直也沒什么問題，但是去年有一次一個(gè)小心翼翼過完柱子的產(chǎn)物，信心滿滿地打核磁卻發(fā)現(xiàn)不純。讓同事幫忙分析雜質(zhì)時(shí)，同事說這個(gè)雜質(zhì)他也遇到過，經(jīng)驗(yàn)豐富的老板說雜質(zhì)可能是塑化劑鄰苯二甲酸酯類化合物。
至于是如何引入的就很難說了，很有可能是因?yàn)槭褂昧撕芑瘎┑臇|西，比如塑料滴管、塑料針頭等�？墒沁@些塑料物我絕對不是天用了，以從來沒出現(xiàn)過問題，后來上網(wǎng)查到有人曾提出有些雜質(zhì)可能是不純的乙酸乙酯引入的。于是我取了幾十毫升乙酸乙酯，旋干之后去打核磁，果然就是上述雜質(zhì)。之后再也不敢用那個(gè)廠家的乙酸乙酯了，剩下的也要全部重蒸一遍才敢放心用。
過柱中
硅膠吸入體內(nèi)是無法代謝排出的，為了自己和他人的生命安全，需在通風(fēng)櫥內(nèi)操作，并佩戴口罩。我有個(gè)同事曾經(jīng)不小心把一盒硅膠打翻了，在他打翻硅膠的一剎那我就跑出去了，他處理完現(xiàn)場的一周內(nèi)，我感覺地上還是有些硅膠粉。
1. 柱子的制備。
關(guān)于柱子的制備，因人而異，有人喜歡濕法備柱，有人喜歡干法備柱。喜歡濕法的會(huì)覺得干法的會(huì)有氣泡，喜歡干法的會(huì)覺得濕法太慢且柱子高度不太好控制。其實(shí)兩種方法都可以，新手好從濕法入手。無論是哪種方法，熟練起來就好，二者的終目標(biāo)都是要使制備好的柱子硅膠分布均勻，柱面平整，全柱無氣泡。這里面需要說明一下，若用干法備柱，一般是用水泵把硅膠從柱子底部抽實(shí)，勿用油泵。因?yàn)槲衣犝f有個(gè)同事(我入職時(shí)他已離職)喜歡用油泵抽柱子，結(jié)果抽了兩次就把油泵抽壞了，據(jù)說是把硅膠粉抽進(jìn)泵里了，其實(shí)我挺好奇他是怎么做到的。
2. 上樣。
上樣也分干法和濕法。濕法比較簡單，若樣品是液態(tài)，直接用滴管轉(zhuǎn)移至柱中，并用少許淋洗液洗滌瓶子兩三次，洗滌液也一并轉(zhuǎn)移至柱中。轉(zhuǎn)移的過程中注意沿柱內(nèi)壁緩緩加入，不要破壞硅膠表面。若樣品是固體，可用少量淋洗液溶解成液態(tài)上樣。若樣品溶解性不好，可借助二氯甲烷或乙酸乙酯等溶劑，但這種大性溶劑不可多用，否則對于小性產(chǎn)品來說會(huì)降低分離效率。
記得我開始學(xué)習(xí)過柱子時(shí)，師兄只會(huì)濕法上樣，自然也是教我濕法上樣，而且那時(shí)大家全部是用二氯甲烷溶解樣品，有時(shí)用得還很多，這樣有些小性的東西就容易分不開。干法上樣需要先制備樣品，不論固態(tài)、液態(tài)樣品，均用少量易揮發(fā)、易溶解溶劑溶解、稀釋樣品，建議稀釋后樣品濃度為30-50%（固態(tài)樣品一定要完全溶解，不可固液混合）。然后加入適量粗硅膠（100-200目），使樣品均勻分散在粗硅膠上。粗硅膠的使用量為硅膠加入后，在未干狀態(tài)下為容易散開的濕沙狀態(tài)，晾干或旋干后為均勻分散、自由流動(dòng)的硅膠顆粒，無結(jié)塊。然后將此硅膠粉倒入柱中，粗硅膠的高度好小于細(xì)硅膠的1/3。
對于濕法和干法的選擇，也是看具體情況和個(gè)人習(xí)慣，不過總體來看，干法上樣用得較普遍一些。特別是有時(shí)量太大，濕法上樣會(huì)發(fā)現(xiàn)樣品太多而過載在硅膠表面。上完樣在加淋洗液之，需將樣品表面保護(hù)起來避免被沖壞，具體來說，有用石英砂的，有用無水硫酸鈉或無水硫酸鎂的，還有用棉花的，更有甚者是用粗硅膠的，這個(gè)也看個(gè)人習(xí)慣。
3. 接樣。
過柱分常壓柱、減壓柱和加壓柱，現(xiàn)在常用的就是加壓柱，快速柱色譜也由此而來。有時(shí)特別難分的，有人也會(huì)一咬牙過個(gè)常壓柱，讓其慢慢流，但是速度太慢了。對于柱子多的熟手，可"雙柱齊下"或"多柱齊下"，但要注意收集樣品時(shí)不要弄混了。過柱子其實(shí)是件挺無聊的事，你需要看著柱子換試管或小接液瓶，這個(gè)時(shí)候也可以做些其他事情，比如背背單詞聽聽歌，但是與此同時(shí)要注意不要壓干柱子。
開始過柱子時(shí)，建議用小性溶劑沖沖柱子，因?yàn)橛袝r(shí)候在TLC板上感覺基本沒有什么雜質(zhì)而裝了個(gè)很短的柱子時(shí)，有時(shí)點(diǎn)試管中的樣品會(huì)發(fā)現(xiàn)可能還是有一些小雜質(zhì)的。關(guān)于確定樣品什么時(shí)候出來也是有技巧的，直觀的就是觀察柱子，這個(gè)對于有顏色的東西特別好用，會(huì)觀察到不同的色帶。即使對于沒有顏色的東西，仔細(xì)觀察柱子也是有些變化的。還有的人會(huì)借助紫外小手電筒或手提式紫外燈，往柱子上一照也能提供參考。
另外，若產(chǎn)物是固體，特別是溶解度差一些的，出來后會(huì)有少量析出在柱尖，包括試管中，有時(shí)放置一會(huì)兒也會(huì)在試管壁上看到。若是液態(tài)產(chǎn)物，仔細(xì)觀察柱尖，及流動(dòng)相滴下來的狀態(tài)也有所不同，且試管同樣放置一段時(shí)間，隨著溶劑的揮發(fā)也可在試管壁看出。當(dāng)然除了這些以外，那就是點(diǎn)板了。點(diǎn)板不必一管挨著一管點(diǎn)，可跳著點(diǎn)。等到確定產(chǎn)物出來時(shí)，完全可拿接收瓶接。旋蒸是過柱子的決速步，選擇合適的瓶子，快速收集好樣品，就在旋蒸上刷刷地旋起來，有時(shí)候看著溶劑在旋蒸冷凝管上淚流滿面時(shí)還挺爽的。
過柱后
過完柱子后，在沒確定拿到了所有自己需要拿到的東西時(shí)，不要立刻把柱子處理掉，也不要急于把試管和接受瓶里的東西都倒掉，這樣如果出了一些差錯(cuò)還有挽回的余地。同時(shí)，好詳細(xì)記錄自己過柱子的一些條件，TLC的情況，以及產(chǎn)物的狀態(tài)和表征譜圖等等，好記性不如爛筆頭，把這些記下以后再做同樣或類似的反應(yīng)也會(huì)有一些參考價(jià)值。
學(xué)生時(shí)代，剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的菜鳥可能都充當(dāng)過人工過柱機(jī)以及刷試管工，也都曾被柱子虐過，后來可能慢慢習(xí)慣了與柱相處甚至愛上擼柱子，而工作了后可能會(huì)愛上過柱機(jī)。不管怎樣，每個(gè)有機(jī)人可能都有一段段屬于自己的"我與柱子的故事"。回頭看看那些曾經(jīng)過過的柱子，它們不需要圍起來看看能不能繞地球一圈，它們只需要陪伴我們在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中成長即可。
客服一
