背景及概述[1]
柱層析硅膠分為正相柱層析硅膠和反向柱層析硅膠2 種,正相柱層析硅膠填料為正相硅膠,適合分離相對極性較小的化合物,例如各類苷元;所以通常選用極性較小的有機溶劑作為洗脫劑,例如石油醚-二氯甲烷洗脫系統(tǒng),氯仿-乙酸乙酯洗脫系統(tǒng)等。反向柱層析硅膠使用的是反相硅膠,適合分離極性相對較大的化合物,例如生物堿等各類苷類,常采用甲醇-水,乙腈-水不同比例作為洗脫劑。
柱層析硅膠在上樣時,常分為干法上樣和濕法上樣。干法上樣將待分離物質(zhì)溶解后拌在少量硅膠 G中,待揮發(fā)至干后填入裝好的硅膠柱中,再加層析液進行洗脫。濕法上樣先將硅膠 G 用洗脫液溶脹后裝入硅膠柱,再將溶解好的樣品倒入硅膠柱進行分離。這2 種方法對物質(zhì)分離效果差別不大,濕法上樣操作簡單便捷,但溶解樣品用二氯甲烷、乙酸乙酯等極性較小的溶劑,對于一些溶解度小的物質(zhì),宜使用干法上樣。
應用舉例[1]
從天然產(chǎn)物中提取、分離和表征生物小分子,是新藥研發(fā)中獲得先導化合物的主要途徑之一。層析法(Chromatography)是天然產(chǎn)物分離最常用的方法之一。 層析法最早是根據(jù)化合物顏色分離一些植物色素,如今,層析法已經(jīng)演變成為一種高度敏感的、有效的化合物分離和鑒定方法。柱層析一般包括常壓柱層析、中壓柱層析和高壓柱層析。按照柱填料又可分為柱層析硅膠、離子交換層析、凝膠滲透色譜、疏水作用色譜等,其中以柱層析硅膠(正/反相)使用最為廣泛。與其他層析方法相比,柱層析具有操作簡單,經(jīng)濟實惠 ,樣品承載量大等優(yōu)點,是天然產(chǎn)物分離純化的首選方法之一。
1拌樣
拌樣是柱層析硅膠干法上樣的一個重要環(huán)節(jié)。拌樣所用的硅膠 G 的量要合適 ,一般以樣品質(zhì)量∶硅膠G質(zhì)量=1∶3 為宜。若硅膠G 過多,則柱層析樣品層過厚,各個組分容易發(fā)生交錯重疊;若硅膠G過少, 則樣品不能完全吸附 在硅膠G中,使樣品損失嚴重。此外,拌樣不均勻也是影響實驗結(jié)果的重要因素。具體方法如下:
1)稱取1g粗提物,按照粗提物質(zhì)量∶硅膠G質(zhì)量=1∶3 稱取3g硅膠G于蒸發(fā)皿中。
2)將樣品用有機試劑完全溶解,在通風廚中吸取少量樣品滴加到硅膠G中,用藥勺將樣品攪拌均勻,待樣品揮發(fā)至干后繼續(xù)滴加樣品,直至將樣品全部拌入硅膠G中。期間不斷用藥勺攪拌硅膠G防止拌樣不均勻。
3)將揮發(fā)干的硅膠G在通風廚中放置過夜,使有機試劑完全揮發(fā)。
2裝柱
裝柱是柱層析硅膠最重要的環(huán)節(jié) ,柱子質(zhì)量直接決定樣品的分離效果和得率。首先,保證柱身豎直,否則洗脫時樣品條帶會呈傾斜,嚴重時洗脫產(chǎn)物不純,需要重新純化。其次,硅膠G要壓實,不能留有氣泡,否則樣品條帶會呈彌散型 ,影響分離效果。具體步驟如下:
1)將玻璃柱豎直架于鐵架臺上。
2)按照質(zhì)量比樣品∶硅膠G=1∶40 稱取硅膠G40g。將硅膠G倒入硅膠柱內(nèi),拍打柱身使硅膠粉壓實,期間不斷旋轉(zhuǎn)柱體,使硅膠G填充均勻。
3)將拌好樣的硅膠G倒入硅膠柱內(nèi),同樣拍打柱身并不斷旋轉(zhuǎn)柱體,使樣品層均勻。
4)在樣品層上鋪一層約0.5 cm厚的硅膠G,防止加層析液時樣品層飛濺。
3 樣品接收
配制 3 倍柱體積的層析液,超聲10 min。打開玻璃柱閥門,緩慢將層析液傾倒入硅膠柱內(nèi)至滿。選擇合適大小的試管接收流出液,一般10~20 mL/管為宜,流速1 mL/min,過快樣品拖尾嚴重,過慢則樣品條帶彌散。如果目標產(chǎn)物與雜質(zhì)極性相差不大,可以采用梯度層析系統(tǒng)。梯度層析又稱梯度洗脫,是指用不同極性洗脫劑分別對樣品進行洗脫,達到分離的效果。正相柱層析硅膠如需要梯度層析,則按照層析液極性由小到大依次倒入物質(zhì)硅膠柱內(nèi)。注意層析液極性差別不應過大,且換層析液極性前,盡可能將硅膠上方的層析液流盡。
4 檢測與合并
以 20 mL/管收集流出液,共收集10管,分別對這 10 管 流 出 液 進 行 TLC 檢測,展開劑為二氯甲烷∶乙酸乙酯=9∶1(圖3)。合并1~4 管,5~7管 ,8~10管,旋蒸至干計算樣品質(zhì)量,分別為7 mg,10mg和4 mg。分別轉(zhuǎn)移至EP管中,編號樣品 1、2、3,-20℃保存。合并時如果樣品量足夠,為了保證純度,可以棄去純度不高的接收液;如果樣品量少,不足以進行之后的產(chǎn)物鑒定實驗,要將所有含有目標物質(zhì)的接收液合并,并進一步純化。
主要參考資料
[1]劉延杰,陳彎彎,向碧云,朱旭東,郝曉冉.硅膠柱層析分離天然產(chǎn)物實驗要點分析[J].生物學通報,2018,53(06):44-46.