
有机化学硕博经验分享(22):爬大板(制备级薄层色谱 Prep-TLC)
2025年08月12日 9 次浏览编者按:笔者浅薄的合成经验中,只在短暂的半年横向课题中爬过大板。因此无论是经验还是技术,都不如读者中的佼佼者,特别是全合成方向的专家。恳请各位读者批评指正。
内容提要:
一、爬大板的适用范围
二、爬大板的技术细节
正文部分:
一、爬大板的适用范围
爬大板适用于待纯化物质少(且)过柱难以分离的情况。须知,柱层析存在两个问题:柱层析必然导致损失(俗称“过散了”);柱层析情况与TLC不完全一致,有可能爬板能分开但过柱不行。这让爬大板又了用武之地。
然而,过柱是一段硅胶,大板是一层硅胶,大板上样量必然小于过柱。特别是市售的大硅胶板(200×200 mm)涂层非常薄(0.25 mm),少数可达1 mm。一般认为1 mm厚的硅胶板载样量不能超过5 mg/mL。为此,一些课题组选择自己铺板,可以铺设更厚的硅胶层。硅胶层厚度不同,上样量也不同,大多数20-60 mg,最多不超过100 mg。
与柱层析要求一致的是,用爬大板分离的物质的溶解度不能太差(例如EA/DCM等要可溶),而且对硅胶、空气、水等稳定(硅胶是弱酸性)。特别地,目标物质最好在紫外光下显色。不然,需要截下左或右侧的板子(1.5 cm宽,涵盖约0.5 cm的样品)用显色剂显色,晾干后拼回去作对照,可见操作麻烦且必然导致样品损失,建议另找办法。
大硅胶板很贵,不可浪费。一块割成小块用于TLC可以用一天,而爬大板几分钟就用完了。再加上爬大板对个人的技术要求高,因此个人认为非必要不爬大板,要爬板也一块板解决问题,一次分不开可以小极性展开剂多爬几次。为追求分离效果,上样量遵循“宁少不多”的原则,上样太多很容易拖尾。实在不行可以把一个样品分成多个板子爬(经济成本较高,如果样品确实多,何不先过柱子)。
二、爬大板的技术细节
爬大板是放大版的TLC,很多技术细节与TLC一致,例如展开剂的选择(一般与TLC一致,让目标点/带爬到1/2到1/3高,即比移值0.3-0.5)、展开剂现配现用、展开剂的酸化和简化等。我特别强调一些显著区别:
① 大硅胶板注意保存,不能吸潮,硅胶层不能大范围破损、裂纹。要命的是吸潮与否肉眼看不出,等上完样、爬完板才发现就晚了。受潮的板子,会在大极性的水的作用下,使得所有点/色带全部集中在顶端或严重拖尾、色带畸形。
② 硅胶板并不均匀,中间厚,四边薄。所以上样时,大板两边要预留1 cm左右的空间,不要上样。如果两边也上了样,爬板后色带会因边缘效应而扭曲,影响分离效果。
③ 上样带(基线)与板底的距离一般在2 cm左右,大展缸中展开剂的液面约为1 cm,也就是一半高(大约100 mL展开剂)。也可以多加到2/3高。展缸底部要铺滤纸,使缸内迅速蒸汽饱和,减少边缘效应、提高分离度并节约爬板时间。爬板时要用适当重物(记录本等)压紧展缸盖。一个大展缸只能有一种展开剂,但可以同时爬两块板。
④ 上样量:取决于课题组使用大硅胶板的硅胶层厚度。个人经验是,粗产物100 mg左右的建议过柱,20-50 mg可以爬大板,10 mg以下就算爬大板分开了也只够打个核磁(东西太少、荧光太弱,回收困难)。样品没必要非得一次上完,可以晾干、吹干后多上一次。
⑤ 上样要求:均匀、狭窄、迅速,建议宽度小于5 mm。如果一次吸取溶液太多,色带会上下扩散变成很粗一条;如果手抖则呈蝌蚪状(第一滴撒了)或糖葫芦状。如果上样歪了,可以用EA或丙酮等大极性展开剂稍微爬一点儿板子,把样品“上推”而更集中,晾干后再爬板。
⑥ 上样技术:一般要用尽可能少的良溶剂溶解样品,用塑料滴管剪掉大部分尖头并塞上细棉条(一小块脱脂棉捻成细条)再吸取(部分)样品溶液,从板左侧1-1.5 cm开始,沿着基线方向涂抹到距离板右侧1-1.5cm的位置。上样带越狭窄、越均匀越好,因而对上样者的协调性、速度和手稳定度提出了较高要求,需要反复练习。上样时还可以用微量进样器(控制度高)甚至是移液枪。
⑦ 上样间隙、上样完毕和爬板之后,需要等板上溶剂挥干才能进行下一步操作,否则色带容易扩散,爬板容易拖尾。注意,宁可晾干、用洗耳球吹也不要拿热风枪吹,谨防摊薄的产物受热变坏。注意热风枪与电吹风不一样,家用电吹风有冷风档,热风枪起步300℃高温。
⑧ 爬大板的时间比TLC更长,越是有破损的旧缸时间就越长,最长可达1个小时。放板时迅速、稳当,不要让展开剂飞溅而溶解此时本不该与其接触的色带;取板时溶剂前沿距板顶约1 cm,须立刻标出。理想状态下,爬大板后各色带均匀、平齐。但实操中或多或少会呈波浪形,甚至爬歪(所有色带呈走势相似的不规则正弦曲线状)。无论如何,用铅笔勾出所要色带的边缘并刮板。最倒霉的是,杂质有荧光,产物荧光弱且爬歪了,只能按照杂质色带的形状,大约平行地绘出产物色带的范围(盲刮),祈祷它真的纯且损失小。
⑨ 一切仪器、溶剂必须保证干净:配展开剂的量筒、手套和大展缸的清洁度不难留意,但很少有人想到展开剂中的石油醚不能有高沸点杂质(吸附在硅胶内层很难挥发掉),不能用密封式收纳箱爬大板(有机溶剂溶解塑料中的塑化剂等引入杂质)。即使玻璃制的大展缸容易坏,也可用聚四氟乙烯的展缸。
⑩ 刮大板时最令人抓狂。且不说色带可能畸形(爬歪了),就算能清晰地用铅笔划出边界,请注意用刮刀沿小角度把含有目标化合物的整条色带“削”下来,其他色带尽可能不碰。如果刮刀角度太大,不仅会压裂硅胶层带下其他杂质,太结实的硅胶后续难以洗干净。注意,刮板时通风橱不要拉太低并戴上口罩,防止通风、呼吸或喷嚏吹跑硅胶。刮下的硅胶可以用A4纸接,也可以用漏斗+(大)烧杯接住,然后加入良溶剂+磁子搅拌半小时或超声一分钟,抽滤+洗涤。
我有个怪招:找个5 mL的一次性注射器,拔掉针头,芯杆最好不带胶头(避免溶胀),卫生纸蘸DCM擦掉外表面刻度;塞上一块不大的脱脂棉并压紧,把硅胶粉倒进去,加入良溶剂(溶解性强的DCM+极性大的EA轮番使用),用芯杆推出;往复5次,基本洗净。
注意,无论采用什么方法洗脱,都要靠点板确定是否洗净。硅胶要等到确认产物回收率高之后再扔。洗脱剂尽可能避免使用过多甲醇,避免溶解硅胶。相信各位读者也已发现,笔者进行一切实验操作的原则之一是,不要造成不可挽回的损失。