关于产物柱层析纯化的一些知识点

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柱层析纯化是实验室最常用的一种纯化手段,这里面也有很多技巧和方法。柱层析前,我们一般会先通过TLC板来确定柱层析淋洗液的比例,因此一定要认真仔细地爬TLC板
今天准备分类介绍一些关于爬TLC板和柱层析的方法。以下内容仅代表个人观点,如有错误,还望指正。

产物和原料极性大小怎么判断

1:化合物在TLC板上运动的过程是一个吸附和解吸附的过程。笼统的说:如果化合物结构中含有酸性基团(如羟基,羧基,胺基,酰胺及β-二羰基化合物等)或碱性基团(胺基,氮甲基等),即这些化合物一般为极性(非)质子性化合物(这里的极性和TLC板上的极性是两个不同的概念),就会造成该化合物在TLC板上的吸附和解吸附的过程比较困难,因此它们在TLC板上表现出来的极性就有可能会大一些;相反如果化合物为非极性化合物或结构中有硅保护基的的极性化合物等,TLC板上的极性一般会小一些。

2:如果原料反应后引入了“活泼氢”,例如硝基还原为胺基、氰基水解为酰胺、醛基氧化成羧基、氰基还原为伯胺、醛基(羰基)还原为羟基、硅保护端炔的去保护、酰胺(酯)水解为羧酸、端炔生成炔醇等反应,TLC板上产物的极性一般要比原料极性大;同理,以上反应类型的逆过程,TLC板上产物的极性一般要比原料极性小。

3:还有就是产物的碱性比原料碱性强,TLC板上产物的极性一般要比原料极性大,如胺上的Boc被还原为甲基后,极性会变大。

4:TLC板上,并不是所有季铵盐的极性都很大,也并不是所有季铵盐的极性都比原料胺的极性大,具体情况还要看化合物结构。

5:还有一种很粗糙的判断方法,一大一小取中间。即:两分子之间的反应,两个原料一个极性小,一个极性大,产物的极性一般会介于两者之间。


产物和杂质在TLC板上很近,甚至几乎分不开,怎么提纯
1:可以多尝试几种展开剂体系,如:DCM/EA, DCM/PE, EA/MeOH, MTBE/PE(EA, DCM)等。有些时候换一种体系可能会有意想不到的效果。对于这种情况,如果产物极性适中,我比较喜欢用MTBE和某种溶剂的组合,我发现MTBE的分离效果很好,就是气味不太招人喜欢。
2:上述所有展开剂体系都试了一遍,分离效果都不太好,TLC板能看出来是两个挨着的点。这时我们可以考虑采用“相对运动”的方法,即找到一个合适的极性,让上面的点能稍微爬起来,而下面的点几乎爬不动。这里需要用长一些的柱子,硅胶选300~400目,柱子流速慢一些;这样可以得到部分纯的产物,大概率会有一部分交叉。该方法耗时比较长,但是还是比较实用的。
3:有条件可以走个lcms,如果杂质和产物分的很开,那就过反向柱(或送制备)。制备好后,直接拿溶剂把产物萃取出来即可,省时省力。
4:以上方法都不行,还非要在这一步提纯,那只有动用手性制备了。这个代价比较大,领导一般不会同意。
5:如果这个杂质对后面反应没影响,且不参与下一步反应,可以尝试带着它往后做一步,这样可能会好纯化了;或者这个杂质参与下一步反应,生成的新杂质和新产物TLC板上极性差别明显且容易纯化,那就带着这个杂质往后做一步,然后再纯化。

杂质或产物没有荧光,怎么确保纯度

1:化合物没有荧光,我们可以采用其它显色手段进行显色,紫外灯显色只是众多显色方法中的一种显色手段(关于显色方法,往期有介绍)。在反应结束后,先跑一个TLC板,标记处有荧光点的位置,然后再用其它显色方法进行显色,如果没有新点出现,说明没有无荧光杂质(极小几率杂质和产物在一个点上);如果有新点出现,说明有无荧光杂质,过柱子监测时可以采用两种显色方法相结合的手段,这样就能最大程度地除去无荧光杂质。

2:产物无荧光时,纯化方法与有荧光的产物一样,唯一不同点就是显色手段不一样。很多小伙伴不喜欢做无荧光的中间体,其实有荧光无荧光并没有太大的差别,只要显色方法得当,柱层析操作都是一样的。

产物正向柱极性很大且在柱子上吸附很严重,怎么办
1:像这种情况,一般建议过反向柱(如果条件允许直接液相制备)。
2:某些条件比较艰苦,没有反向柱或液相制备,也可以过氧化铝柱子;由于氧化铝的吸附性比硅胶差,所用层析液比例较TLC板所用比例小很多(一般是8到12倍之间),有些化合物不能过氧化铝柱子,它们会被氧化铝“吸附”,如:某些酸类化合物、某些盐类化合物等
3:其实最简单的方法就是打浆,但是寻找打浆条件可能会花费很多时间和精力,最后也不一定找到合适的方法。

反应所用溶剂为DMF或DMSO等高沸点溶剂且产物水溶性好,怎么办
1:产物水溶性好,也就是说反应液不能进行洗萃操作。可以直接反向柱分离,也可以先用旋蒸除去一部分溶剂,剩余物过反向柱分离(产物在lcms上的保留时间不能太短,否则刚开始就会全部被冲下来)
2:或者向体系内加入其它溶剂,让产物从溶液里析出来,根据析出固体的纯度再确定要不要进一步纯化
3:也见过有人将反应液直接湿法上柱,过正向柱的操作。一般会损失部分产物,且一般需要用长柱子,这种方法只适用于高沸点溶剂较少的情况,量大了不行。

柱层析时比产物极性大的杂质点先出来,或产物自始至终都有,完全没有分开,怎么办
1:这种情况考虑产物溶解度差,柱层析过程中,产物只是缓慢部分溶解。对于溶解度差的产物,如果使用干法上样很容易出现这种现象
2:可以考虑湿法上样,且起始的淋洗液极性不能太小(例如上完样直接用PE冲洗),否则也很容易出现上述现象,起始淋洗液比例还要根据TLC板所选层析液比例而定;也可以直接过反向柱。

反应过程中形成TEA的盐酸盐,柱层析时会冲下来么

1:TEA的盐酸盐是可以被冲下来的,一般DCM:MeOH为10:1时,就有可能被冲下来。因此当产物极性不是很大时,反应可以不进行后处理,旋干后直接上柱;若极性在DCM:MeOH为10:1左右,还是建议洗萃一下,再进行柱层析纯化。


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