平面色谱展开操作的展开箱与溶剂蒸气的作用
实验室k / 2019-07-29
整个展开操作包括展开箱的选择、溶剂蒸气的作用、展开剂的选择、展开形式和各种展开技术等内容。
展开箱
平面色谱的展开操作是在密闭容器中进行的，根据薄层板或纸的大小，可选用各种形状的容器，这种容器称为展开箱。由于展开箱中的溶剂蒸气对展开有很大作用。根据展开箱的饱和情况可分三种类型：
1.饱和箱 是指在展开前，溶剂蒸气、薄层与箱内大气达到动平衡。因此在展开过程中，薄层板上的溶剂不再蒸发，经过一定的展距所需的时间不长。这种饱和箱如图14-23中的A和B所示。
图14-23中A称为常规饱和箱，以NS表示。由图中可见，箱内的溶剂蒸汽密度不均匀，且达到平衡所需时间较长。图14-23中B称为饱和箱，以CS表示。用一张大小与箱之内表面相当的滤纸，经去脂后放在展开剂中浸泡湿润，再将滤纸紧贴于展开箱内壁。在板引进之前，滤纸再次用展开剂润湿。
这种饱和箱对于分离△Rf较大的物质较为有利，且有较好的重现性。
2.不饱和箱 当展开箱中的大气未与溶剂蒸气、薄层达到动平衡时即进行展开。这时溶剂一方面借毛细管作用在薄层上展开，另一方面在展开的同时又不断地自薄层面上蒸发。与饱和箱比较，为达到同样的展距，在不饱和箱中将有更多的溶剂通过薄层，展开时间较长。根据SF=(Kt)1/2，说明相当于增加了展距(实际上展距并未增加)，使得溶质的Rf值增加，高于它在饱和箱中展开的Rf值(展距相同)。这对于分离Rf值相近的物质是较为理想的，可使两者的△Rf值增加，改善分离。但常因展开箱的不饱和程度不同，所得之Rf值也不同。这样，Rf值就缺乏良好的重现性。为获得较好重现性，常采用溶剂蒸气压为零的条件下即行展开(展开剂和薄层板同时放入展开箱，并立即展开)，在展开的过程中溶剂蒸气压逐步升高。
在不饱和箱中展开会出现边缘效应，如图14-24所示。即同一种化合物在同一块薄层板或纸上，因其点样位置的不同而其Rf值不同。处于边缘的点样点，其Rf值大于中心点，其原因是由于溶剂在不饱和箱中不断地蒸发，蒸发速度从薄层中央到两边缘逐新增加，使边缘上升的溶剂较中央多，致使近边缘溶质的迁移距离比中心处大，导致边缘的Rf值大。此现象在饱和箱中不会发生。
3.夹心板箱 是一种小体积展开箱，如图14-23中C所示。即使事先不预饱和，由于其体积较小，在展开时靠板上溶剂的蒸发很快就会达到饱和，并使干板部分也吸附大气中的溶剂蒸汽。这种展开箱既缩短了饱和时间，又保证了Rf值重现性。
溶剂蒸气的作用
饱和展开箱与不饱和展开箱的差异引起了人们对溶剂蒸气作用的重视。实验证明，干板确实能吸附适量的蒸汽而影响分离。例如以六个巴比妥类药物作分离对象(编号：1＝5-甲基-5-苯基巴比妥；2＝苯巴比妥；3＝二烯丙基巴比妥；4＝己巴比妥；5＝5-乙基-1-甲基-5-苯基巴比妥；6＝α-溴戊酰脲；混合物＝3+4+5+6)，采用氯仿：乙醚(75：25)为展开剂，分别用饱和箱和不饱和箱展开。图14-25和14-26说明了它们在不饱和箱中的分离优于在饱和箱中的分离。
图14-27系用氯仿作展开剂，在展开箱中另置一盛有乙醚的小槽，作不饱和展开，其展开结果可与图14-26相比。但其展开剂中并无乙醚存在，而乙醚的作用仅能来自小槽中的乙醚蒸气。蒸气作用的机理可作如下解释，在展开过程中，干板逐渐被浸润，而未浸润的干板部分则不断吸附箱内大气中的溶剂蒸气，其吸附量与溶剂极性有关，极性大的较易吸附。此外，还与吸附剂性质及暴露时间有关，暴露时间越长，吸附蒸气量越多。因此，在未被展开剂浸润的干板上，存在着一个自下而上渐增的蒸气浓度梯度，从而改变了固定相(吸附剂)的性质。这样一个蒸气梯度在分离中发挥其独特作用，使在展开过程中，迁移较快的斑点，其所遇到的吸附剂活性随着它向上迁移而渐渐变小，因为其上所吸附的溶剂蒸气愈多，减活愈多；而迁移较慢的斑点，它所遇到的吸附剂活性总比迁移较快的斑点所遇到的要大(在同一瞬时内)，以致使它迁移的速度与较快的斑点相比愈来愈慢。从分离效果来看，两者间的距离拉大了，使△Rf值小的混合物在不饱和箱中展开能获得较好的分离效果。这是由于循展开剂的展开方向，在薄层上有一个极性度增加的蒸气梯度存在，这种梯度对溶质起着一种拉力作用，加速了较快斑点的迁移，从而拉长了各种溶质之间的距离，使Rf值相近的溶质获得分离。
.jpg "各种展开箱")
.jpg "不饱和箱中之薄层层析出现“边缘效应”")
.jpg "安眠药之分离")
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