实验技巧

如何用TLC追踪反应

译自Chem-Station网站日本版 原文链接:TLCと反応の追跡

翻译:炸鸡

化学空间上已经有不少关于TLC的记事了,但今天这篇内容专门针对用TLC追踪反应时的难点进行讲解。关于TLC的基本介绍请看《薄层色谱 thin-layer chromatography (TLC)》和《实验技能分享―薄层色谱技术(TLC)》。

准备工作

现在市面上售卖的TLC分为玻璃板TLC和铝板TLC两种。虽然能任意用剪刀裁剪且使用简便的铝板TLC受到了我身边的人(特别是欧洲人)的青睐,但我还是推荐玻璃板TLC,因为它能在染色后的灼烧时能从背后清楚地看到灼烧情况。1.5x5cm的TLC小板点三个点,2.0x5cm的TLC小板点五个点,空闲时间把玻璃板TLC切割成这样的大小以便日后使用。

基本知识

对于熟悉的反应在适当的时间点个板足矣,然后直接收反应都可以,但遇到第一次做的陌生反应,每隔5分、15分钟、30分钟、60分钟、2小时、4小时、、、点一次板是很基本的。想要快点看到反应进行得怎么样了,推荐使用Et2O/pentane系展开剂,因为展开速度快且展开剂很快就挥发掉。

第一次开的反应为什么要频繁地点板呢?

  1. 频繁点板可以帮助你预估收反应的时间。(参考文献里的反应时间并不一定适用于你所开的反应。如果反应进行了15分钟,转化率依旧为0%,可以及时升高温度或补加催化剂。)
  2. 当原料会发生许多副反应时,频繁点板很有必要(像位置选择性臭氧氧化和脱保护基这样的反应,除非很严格地把控反应,否则很容易出现反应过度导致反应的最终收率下降的悲剧)
  3. 当产物不稳定时频繁点板也很重要。(产物不是特别稳定的情况下,可能会在原始反应条件下分解。)
  • 即便你的产物是有紫外吸收的,只在UV灯下观察TLC来追踪反应是个冒险的行为。没有UV吸收的副产物可能会在后续的提纯环节里混入色谱柱中随着你的产物一起出来。所以还是老老实实染个色吧。
  • 如果你的产物的沸点很低,推荐Et2O/戊烷这样的低沸点展开溶剂,以防止产物过快蒸发。 另外,这些低沸点的化合物往往官能团很少,即使染色后灼烧也看的不太清,所以要通过GC-MS或1H-NMR来追踪反应。
  • 反应结束后别忘了给染色的TLC拍张照存档。

追踪低温反应

对低温反应点样时,取样的瞬间很可能在毛细管里反应,结果TLC跑完一看反应结束了,兴冲冲收完反应一看转化率只有一半。所以对低温反应点样时要尽快将毛细管里的样品点到TLC以防毛细管里的持续反应。另外,如果反应溶液是悬浊液的话,建议点板的时候轻轻敲击板子避免样品令毛细管堵塞。也有取一小部分反应溶液,对这一部分反应溶液做淬灭处理,再点TLC的办法。

化合物的分解

有的化合物在TLC上不稳定,用2TLC来确认化合物是不是在TLC上不稳定,如果发现果真不稳定,有必要将精制方法从过柱子改为蒸馏或重结晶甚至不精制直接进行下一步反应。Danishefsky-Kitahara Diene合成反应中生成物很容易倒退回原料,所以该反应不用TLC追踪反应,而是用1H NMR和GC-MS。这两样手段也被用来追踪那些易挥发的产物。

硅胶一般呈中性,在精制糖基供体时,会向展开剂中加入1%的DIPA或NEt3用来防止生成物在硅胶上分解。但是与此同时用UV灯来照TLC变成主要手段了。如果要对TLC染色必须选择适宜的染色剂。

拖尾

当产物中有胺类时向展开溶剂中添加0.5%的DIPA和NEt3能抑制拖尾现象,或者购买/自制NH2修饰的TLC。

当产物中有羧酸时向CHCl3/MeOH展开剂体系中加入0.5%的AcOH可以有效防止拖尾。当然你也可以用市面上现成的酸性TLC。

对于有极性官能团的化合物,特别如氨基酸类的两性化合物和糖类化合物,带有反相柱的HPLC-MS可能能够更成功地追踪反应。 (但要注意的是,羧酸和磺酸在positive中很难看到,必须在negative中检测)。

分离

如果TLC展开后发现点分的不是很开,要改变展开溶剂了。当你的反应液里有芳香族化合物时而不妨试试把展开溶剂换成PHMe,PhH这样的非极性溶剂,由于Π-Π共轭影响,分离效果会得到很好的改善。还可以考虑UPLC和GC-MS。

在前文我们有提到,那些没有极性官能团的化合物往往沸点很低,跑完TLC之后,很可能就随着溶剂一起蒸发了,所以之后即使染色也什么都看不到。当然你可以尽情把所有的染色剂统统试一遍,但不要忘了还有1H NMR和GC-MS这样的追踪反应的“良器”。如果用1H-NMR追踪反应,为了核磁的灵敏度,要用氘代溶剂稀释较多的反应溶液(比如氘代溶剂比占到20%)之后才能测核磁。如果你能保证核磁管里化合物的量足够打出氢谱,不进行稀释也以得到清楚的原料峰和产物峰的。

在某些情况下,氧化铝TLC可能提供更好的分离效果,化合物在氧化铝TLC上不容易分解,所以如果跑硅胶TLC效果不好,在氧化铝TLC或许会变得好。

灼烧玻璃硅胶TLC板时,经过灼烧的反面会反映出不一样的信息,比如正面照UV发现点没有消失,但灼烧后发现其实已经有反应了。我本人一直用的是玻璃板TLC,如果你是铝板TLC的爱好者,我想告诉你虽然铝板TLC可以任意切割成你想要的大小,但玻璃板TLC往往能给出更好的展开效果。

定量性

TLC的缺点是它缺乏定量的特性。你们中的许多人可能听说过,公司中从事过程化学(研究如何高效和工业化地制造化合物的领域)的研究人员基本上不使用TLC。 在笔者所属的实验室里,除了TLC之外,几乎所有的学生都使用UPLC-MS,一些较近的实验室还使用SFC-MS(Supercritical Fluid Chromatography,超临界流体色谱法)。SFC和UPLC的工作效率可与TLC相媲美,只需5分钟的分析时间就能得到干净的结果;即使因为价格原因不用SFC-MS,不得不用HPLC,也可以使用相对较短的反相柱和高有机溶剂比例的组合来缩短分析时间。注意用的是反相柱色谱,洗脱顺序和正相柱色谱是相反的。

 

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