(二)根据物质在两相溶剂中的分配比(分配系数)不同进行分离
常见的方法有简单的液-液萃取法和液-液分配色谱(LC或LLC)等。
液液萃取法的原理:
1.分配系数K值
溶质在任意不相混溶的两溶剂中的分配系数K:
K=CU/CL
K:分配系数;CU:溶质在上相溶剂中的浓度;CL:溶质在下相溶剂中的浓度
(K在一定的温度及压力下为一常数)
例:假定A、B两种溶质用三氯甲烷及水进行分配,A、B均为1.0g,KA=10,KB=0.1,两相溶剂体积比VCHCl3/VH2O=1,则一次振摇分配平衡后:
水的密度小于三氯甲烷,故水为上相,三氯甲烷为下相
A:KA=CH20/CCHCl3=10
则90%以上的溶质A将分配到水中,不到10%分配到三氯甲烷中
B:KB=CH20/CCHCl3=0.1
则不到10%的溶质B将分配到水中,90%以上的分配到三氯甲烷中
2.分离因子
分离因子β表示分离的难易
β=KA/KB(注:KAKB)
分离难易判定:
β≥100,仅作一次简单萃取就可实现基本分离(如上例);
100>β≥10,通常需萃取10~12次;
β≤2,需萃取100次以上;
β≌1,即KA/KB≌1,则无法分离
3.分配比与pH
以酸性物质(HA)为例,其在水中的解离平衡及解离常数K可用下式表示:
#FormatImgID_18#酸性越强,Ka越大,pKa值越小。
碱性越强,Ka越小,pKa值越大。
通常酚类化合物的pKa值一般为9.2~10.8,羧酸类化合物的pKa值约为5
若使该酸性物质完全解离,即使HA均转变为A-,则pH ≌ pKa+2
若使该酸性物质完全游离,即使A-均转变为HA,则pH ≌ pKa-2
(游离型极性小,易溶于小极性的有机溶剂;解离型极性大,易溶于水或亲水性有机溶剂)
①若pH3(酸性条件)
酸性物质游离态(HA),极性小
碱性物质则呈离状态(BH+),极性大
②若pH12(碱性条件)
酸性物质解离形式(A-),极性大
碱性物质游离状态(B),极性小
4.液-液萃取与纸色谱
5.液-液分配柱色谱
将两相中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上作为固定相,填充在色谱管中,然后加入与固定相不相混溶的另一相溶剂作为流动相来冲洗色谱柱。
常用载体:硅胶、硅藻土及纤维素粉等。
常用反相硅胶填料有:RP-2(-C2H5)、RP-8(-C8H17)、RP-18(-C18H37)
(1)正相色谱:固定性极性 > 流动相极性
被分离物质极性越大(亲水性越强),越不易洗脱。
固定相:强极性溶剂,如水、缓冲溶液等。
流动相:弱极性有机溶剂,三氯甲烷、乙酸乙酯、丁醇等。
适用物质:水溶性或极性较大的成分,如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物。
(2)反相色谱:固定性极性 < 流动相极性
被分离物质极性越小(亲脂性越强),越不易洗脱。
固定相:可用石蜡油。
流动相:水或甲醇等强极性溶剂适用物质:脂溶性化合物,如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等。
(3)加压液相柱色谱(了解,不做重点掌握)
载体:多为颗粒直径较小、机械强度及比表面积均大的球形硅胶微粒,如Zipax类薄壳型或表面多孔型硅球以及Zorbax类全多孔硅胶微球。
快速色谱(flash chromatography,约2.02×105Pa)、低压液相色谱(LPLC,<5.05×105 Pa)、 中压液相色谱(MPLC,5.05×105~20.2×105Pa)及高压液相色谱(HPLC,>20.2×105Pa)等。
各种加压液相柱色谱的大体分离规模
(三)根据物质的吸附性差别进行分离
物理吸附:靠分子间力吸附。无选择性,吸附与解吸附过程可逆,快速。
如硅胶、氧化铝、活性炭吸附。
化学吸附:靠化学反应吸附。有选择性,吸附牢固,部分不可逆。
如碱性氧化铝吸附黄酮等酚酸性物质。
半化学吸附:介于物理吸附与化学吸附之间,力量较弱。
如聚酰胺对黄酮类、醌类等化合物之间的氢键吸附。
1.物理吸附规律极性相似者易于吸附
硅胶、氧化铝为极性吸附剂,特点:
(1)对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质,极性强者将被优先吸附。
(2)溶剂极性越弱,则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力;溶剂极性增强,则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。
(3)溶质即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强的溶剂时,又可被后者置换洗脱下来。
活性炭因为是非极性吸附剂,故与硅胶、氧化铝相反,特点为:
(1)对非极性物质具有较强的亲和能力, 在水中对溶质表现出强的吸附能力。
(2)溶剂极性降低,则 活性炭对溶质的吸附能力也随之降低。故从活性炭上洗脱被吸附物质时,洗脱溶剂的洗脱能力将随溶剂极性的降低而增强。
2.极性及其强弱判断
所谓极性乃是一种抽象概念,用以表示分子中电荷不对称(assymmetry)的程度,并大体上与偶极矩(dipole moment)、极化度(polarizability)及介电常数(dielectrie constant)等概念相对应。
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