制备薄层板纯化样品时产生核磁“鬼峰”的原因和解决方案

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制备薄层色谱分离技术简介



制备薄层色谱(Prep-TLC)是使用薄层色谱板从混合物中提取目标化合物的一种常见纯化方法。与柱色谱分离方法相比,具有器材简单、操作方便快速并且节省溶剂和人力的优点,是实验室常用的制备分离方法之一。也因为载样量比较小,制备薄层板分离一般用于少量样品的纯化。


通常,在制备薄层板分离过程中,当展开剂到达制备板前沿,就认为分离已经完成,可以把制备板取出作后处理了。根据紫外或者侧边显色等方法找到目标物条带,刮取包含目标色带的硅胶层,并用相应的溶剂将目标物从硅胶中提取出来。


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问题表现及来源分析



但是,用溶剂提取并干燥之后的样品中,目标组分的核磁共振(NMR)氢谱上常常会出现样品基质里不存在的杂质信号。该杂质在液质联用(LCMS)的紫外和质谱图上均没有响应,却在核磁共振(NMR)氢谱上1.2ppm附近呈现特征明显的杂质峰,这就是无处不在、让合成人员头疼不已的核磁“鬼峰”。


为了明确“鬼峰”杂质的来源,选用常用的薄层色谱洗脱剂,石油醚(PE)、乙酸乙酯(EtOAc)、二氯甲烷(DCM)和甲醇(MeOH),分别对空白硅胶板和作为对照的过柱用硅胶粉进行洗脱提取。以下为四种溶剂洗脱硅胶板后的核磁氢谱(氢谱溶剂为氘代氯仿),结果显示从硅胶板提取物中均可获得核磁氢谱1.2ppm的“鬼峰”。然而,过柱用硅胶用同样溶剂的提取物中却没有发现1.2ppm的“鬼峰”。因为硅胶板是用粘合剂把硅胶粉附着在玻璃板或者铝箔等基材上面得到的,故而推断引起该“鬼峰”的杂质为硅胶板中的粘合剂。


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▲氘代氯仿(CDCl3)的核磁氢谱


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▲氘代氯仿(CDCl3)提取硅胶粉的核磁氢谱


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▲甲醇旋干用氘代氯仿溶解后的核磁氢谱(其他溶剂结果类似)


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▲石油醚(PE)洗脱提取空白硅胶板的核磁氢谱


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▲乙酸乙酯(EtOAc)洗脱提取空白硅胶板的核磁氢谱


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▲二氯甲烷(DCM)洗脱提取空白硅胶板的核磁氢谱


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▲甲醇(MeOH)洗脱提取空白硅胶板的核磁氢谱


由于在Prep-TLC分离过程中,石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和甲醇等都是必备的正相洗脱溶剂,粘合剂能很轻易跟组分一起被洗脱,所以在样品的最终纯化步骤中应尽量避免使用硅胶板来纯化样品,取而代之使用中压制备色谱(Flash)、高压制备液相色谱(Prep-HPLC)和制备超临界流体色谱(Prep-SFC)等纯化方法。当然,因为Prep-TLC的廉价和便利性,可以与这些分离方法相结合,作为样品初步纯化的手段;而这个核磁“鬼峰”杂质会在后续的分离中被除掉,不会影响产物的纯度。



解决方案



采用Flash硅胶小柱或prep-HPLC可去除该杂质。


将包含样品的刮板硅胶装填到Flash小柱顶端,亦可将其装填到过柱机上样柱中,用低极性溶剂洗脱,即可有效去除目标物在Prep-TLC分离中引入的粘合剂杂质。或者将包含样品的刮板硅胶用少量甲醇洗脱过滤,然后在prep-HPLC上开发方法并分离,也可有效去除目标物在Prep-TLC分离中引入的粘合剂杂质。


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Prep-TLC分离后未过柱样品的核磁氢谱


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Prep-HPLC制备图


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▲用flash分离后样品的核磁氢谱(prep-HPLC分离后图谱一致)


上述例证结果显示,用Flashprep-HPLC分离后样品的核磁氢谱在1.2ppm位置的“鬼峰”已消除,故而Flashprep-HPLC可有效去除硅胶板中的粘合剂所带来的“鬼峰”现象。

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