LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII...

14
POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia Cienkowarstwowa (TLC) Prowadzący: mgr inż. Aurelia Zniszczoł mgr inż. Sebastian Budniok GLIWICE 2010

Transcript of LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII...

Page 1: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ CHEMICZNY

KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII

LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ

Chromatografia Cienkowarstwowa (TLC)

Prowadzący: mgr inż. Aurelia Zniszczoł

mgr inż. Sebastian Budniok

GLIWICE 2010

Page 2: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

1. Wprowadzenie do chromatografii

Chromatografia jest techniką analityczną i preparatywną wykorzystującą rozdzielanie

mieszanin substancji na poszczególne składniki, bądź ich grupy (frakcje), dzięki różnicom

w zachowaniu się tych składników w układzie dwóch faz, w których jedna nie zmienia swego

położenia (faza nieruchoma, stacjonarna), druga zaś porusza się względem pierwszej

w określonym kierunku (faza ruchoma, roztwór rozwijający).

Ze względu na rodzaj dominującego mechanizmu procesu rozdziału chromatografie

możemy podzielić na:

a) adsorpcyjną - gdy fazą ruchomą jest ciecz lub gaz, a nieruchomą ciało stałe

o właściwościach adsorbujących i odpowiednim rozdrobnieniu (np. żel krzemionkowy, tlenek

glinowy, węgiel aktywny itp.). Rozdział jest powodowany różnicami współczynników

adsorpcji.

b) podziałową - gdy fazą ruchomą jest ciecz lub gaz, a stacjonarną ciecz zatrzymana na

odpowiednim nośniku (bibuła, ziemia okrzemkowa, kulki szklane itp.). Rozdział jest

wynikiem różnic współczynników podziału.

c) jonowymienną - gdy fazą ruchomą jest ciecz, a stacjonarną wymieniacz jonowy. Rozdział

zależy od różnic w sile wiązania składników przez wymieniacz.

d) żelową - gdy fazą ruchomą jest ciecz, a nieruchomą granulowany, jednorodny spęczniały

żel. Rozdział jest powodowany różnicami w zdolnościach dyfundowania do cząsteczek żelu,

a więc różnicami w wielkości cząsteczek składników.

W zależności od rodzaju fazy rozdzielczej i natury eluentu czyli substancji w której

rozpuszcza się badaną mieszaninę rozróżnia się następujące techniki chromatograficzne:

a) chromatografia gazowa – to analityczna technika chromatograficzna, w której fazą

nośną jest gaz (zazwyczaj hel, argon lub wodór). Chromatografia gazowa jest

najczęściej stosowaną metodą do szybkiej analizy złożonych mieszanin związków

chemicznych oraz oceny czystości tych związków.

b) chromatografia cieczowa –chromatografia, w której eluentem jest ciecz. Istotą każdej

chromatografii cieczowej jest rozdział analizowanej mieszaniny na poszczególne

Page 3: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

związki chemiczne poprzez przepuszczanie roztworu tej mieszaniny przez stałe lub

żelowe złoża. Na skutek oddziaływań międzycząsteczkowych między związkami

tworzącymi mieszaninę a złożem jedne z nich przechodzą przez złoże szybciej a inne

wolniej.

c) chromatografia kolumnowa - w której faza rozdzielcza jest umieszczona

w specjalnej kolumnie, przez którą przepuszcza się następnie roztwór badanej

mieszaniny. Przepływ roztworu przez kolumnę można wymuszać grawitacyjnie lub

stosując różnicę ciśnień na wlocie i wylocie kolumny.

d) chromatografia planarna - rozdział chromatograficzny jest prowadzony, gdy faza

stacjonarna jest w postaci cienkiej warstwy.

Chromatografię planarną można jeszcze podzielić na:

· chromatografie bibułową (PC) której podstawą działania jest podział substancji

rozdzielanych miedzy fazę nieruchomą, którą stanowi woda unieruchomiona przez

celulozę dzięki jej higroskopijności, oraz fazę ruchomą rozpuszczalnik organiczny lub

mieszaninę rozpuszczalników, często nawet z wodą, wędrujące po bibule dzięki siłom

kapilarnym. Celuloza stanowiąca nośnik dla fazy stacjonarnej (wody) ma niewielkie

właściwości adsorpcyjne i prawie nie zniekształca przebiegu rozdzielania opartego na

podziale substancji między wodę a wędrujący rozpuszczalnik. Jeżeli współczynniki

podziału substancji naniesionych na bibułę są różne, to w trakcie wędrówki po bibule

następuje ich rozdzielenie

· chromatografie cienkowarstwową (TLC) - w której fazę nieruchomą nanosi się

w postaci cienkiej równomiernej warstewki na płytkę szklaną, arkusz folii

aluminiowej czy tworzywa sztucznego.

Page 4: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

2. Chromatografia cienkowarstwowa

Chromatografia cienkowarstwowa (TLC – z ang. Thin Layer Chromatography) jest

najpopularniejszą metodą szybkiego sprawdzania postępu reakcji chemicznej i czystości

produktu. Może być także wykorzystywana do identyfikacji związków zarówno organicznych

jak i nieorganicznych. W chromatografii cienkowarstwowej mieszanina substancji jest

rozdzielana na poszczególne składniki ze względu na różnice w szybkości ich

przemieszczania się na podłożu wykonanym z aktywnego adsorbenta stanowiącego fazę

nieruchomą. Poszczególne składniki mieszaniny z różną siła wiążą się z polarnym

adsorbentem, a następnie wymywane są z niego rozpuszczalnikiem stanowiącym fazę

ruchomą. Im bardziej polarna jest badana substancja, tym silniej wiąże się z fazą stałą i tym

trudniej jest wymywana przez eluent. Im bardziej polarny jest eluent, tym więcej polarnych

centrów aktywnych fazy stałej jest przez niego blokowane, co zmniejsza „opory” przesuwania

się eluowanych substancji.

W chromatografii cienkowarstwowej faza stacjonarna jest naniesiona w postaci

cienkiej warstwy o grubości od 0,1 do 0,25 mm na płytkę szklaną lub metalową lub

z tworzywa sztucznego o wymiarach 200x200mm, 200x50 mm lub100x50 mm. Naniesiona

warstwa musi być mechanicznie trwała i odporna na ocieranie Najczęściej do fazy

stacjonarnej dodaje się 0.1 - 10 % tzw. lepiszcza, którym może być gips, skrobia, sole

kwasów poliakrylowych i inne. Ze względu na detekcję substancji warstwy

chromatograficzne zawierają także często trwale zaadsorbowany wskaźnik fluorescencyjny.

W chromatografii cienkowarstwowej, podobnie jak w kolumnowej, do rozdzielania są

wykorzystywane te same mechanizmy oddziaływań międzycząsteczkowych, a więc

adsorpcja, wymiana jonowa, podział, czy warunki układu faz odwróconych. Jednakże ciągle

dominującą rolę (w przeciwieństwie do chromatografii kolumnowej) odgrywa adsorpcja,

a najczęściej stosowanymi adsorbentami są:

· Żel krzemionkowy - jest jednym z najbardziej popularnych adsorbentów stosowanych

w chromatografii cienkowarstwowej. Jest on otrzymywany przez hydrolizę krzemianu

sodu, jego kondensację i polimeryzację w trakcie prażenia. Jego struktura wygląda

w przybliżeniu następująco:

Page 5: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

OSi

OSi

OSi

O

OH

O

OH

O O

OH

Aktywność żelu krzemionkowego zapewniają grupy Si-OH (silanolowe) obecne na

jego powierzchni. Wytwórcy kontrolują aktywność na etapie prażenia. Żel stosowany

w TLC ma średnicę ziaren w zakresię 5-10 mm. Typy żelu krzemionkowego

oznaczane są często w sposób następujący:

- Żel krzemionkowy G – zawiera 13% gipsu jako czynnika wiążącego

- Żel krzemionkowy H bez środka wiążącego

- Żel krzemionkowy F254 z fluorescentem

- Żel krzemionkowy UV254 z fluorescentem

Jako fluorescent zazwyczaj stosowany jest siarczek cynku.

Żel krzemionkowy ma odczyn lekko kwaśny i może być stosowany do rozdziału

sterydów, aminokwasów, węglowodorów, tłuszczów, alkaloidów itp.

· Tlenek glinu - aktywność tlenku glinu związana jest z obecnością zarówno atomów

tlenu jak i glinu. Metoda produkcji polega na kondensacji uwodnionego wodorotlenku

glinu. Może on być

OAl

OAl

OAl

O O O O O O

produkowany w trzech odmianach kwasowości powierzchni: formie kwasowej,

zasadowej i obojętnej. Zasadowy tlenek glinu z w/w jest najbardziej popularny.

Tlenek glinu jest używany do rozdziału sterydów, barwników, witamin i alkaloidów.

· Celuloza jest naturalnym polisacharydem zbudowanym z cząsteczek glukozy

połączonych wiązaniami b(1,4) glikozydowymi. Płytki TLC pokryte są cząsteczkami

celulozy o podobnej

Page 6: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

·

OO

OHHO

OH

OO

OHHO

OHO

OOH

HO

OHO

O

OHHO

OH

wielkości ziaren, co powoduje regularny przepływ rozpuszczalnika. Celuloza jest

stosowana do rozdziału związków hydrofilowych, rozpuszczalnych jonów

nieorganicznych i kwasów nukleinowych, które mogą zbyt silnie oddziaływać z

tlenkiem glinu lub krzemionką. Oprócz tych typowych sorbentów w chromatografii

cienkowarstwowej stosuje się także proszek poliamidowy, modyfikowane celulozy o

właściwościach jonowymiennych oraz żele organiczne o właściwościach sit

molekularnych np. Sephadex, BioGel P i inne.

· Z nieorganicznych adsorbentów stosowanych w chromatografii cienkowarstwowej

można wymienić szkło sproszkowane, krzemian wapnia, hydroksyapatyt, siarczan

wapnia, tlenek cyrkonu, tlenek tytanu a nawet tlenek żelaza.

Natomiast fazę ruchomą stanowią zazwyczaj rozpuszczalniki organiczne. Powinny

one być neutralne w odniesieniu do rozdzielanych substancji, wykazywać znaczną lotność

par, co znacznie ułatwia osiągnięcie równowagi ciecz-para, i niską gęstość, co przyspiesza

usunięcie rozpuszczalnika z powierzchni płytki. W celu określenia siły oddziaływań

pomiędzy fazą ruchomą a powierzchnią nośnika wprowadzono parametr siły rozpuszczalnika

e0. Jest to energia adsorpcji na jednostkę powierzchni standardowego adsorbenta (e0 jest

równe zero na tlenku glinu eluowanym pentanem). Generalnie, im większe wartości e0 tym

silniej rozpuszczalnik oddziałuje z powierzchnią adsorbenta i tym łatwiej cząsteczki

związku będą się przemieszczały co prowadzi do większej wartości Rf (Warto zauważyć,

iż im większa polarność eluenta, tym większe e0). Wartości Rf substancji w każdej fazie

ruchomej będą zależne od różnicy w wartości siły rozpuszczalnika. Parametr mocy

rozpuszczalnika, który może być zmierzony daje szereg elucyjny rozpuszczalników

zamieszczony w tabeli poniżej.

Rozpuszczalnik e0 (Al2O3) Graniczna przepuszczalność w

UV [nm]

Temperatura wrzenia

[oC]

Page 7: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

Pentan 0.001 210 36.0

Heptan 0.01 210 98.4

Cykloheksan 0.04 210 81.0

Disiarczek węgla 0.15 380 45.0

Czterochlorek węgla 0.18 265 76.7

Eter diizopropylowy 0.28 220 69.0

Toluen 0.29 285 110.6

Chlorobenzen 0.30 280 132

Benzen 0.32 280 80.1

Eter dietylowy 0.38 220 34.6

Chloroform 0.40 245 61.2

Dichlorometan 0.42 245 41.0

Tetrahydrofuran 0.45 220 65.0

1,2-Dichloroetan 0.49 230 84.0

Aceton 0.56 330 56.2

1,4-Dioksan 0.56 220 104.0

Octan etylu 0.58 260 77.1

Octan metylu 0.60 260 57.0

Dimetylosulfotlenek 0.62 270 190.0

Nitrometan 0.64 3809 100.8

Acetonitryl 0.65 210 80.1

Pirydyna 0.71 305 115.5

Izopropanol 0.82 210 82.4

Page 8: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

Etanol 0.88 210 78.5

Metanol 0.95 210 65.0

Glikol etylenowy 1.11 210 198.0

Kwas octowy Bardzo duży 251 118.5

Dobór odpowiedniego układu rozpuszczalników opiera się na zasadzie: podobny

rozpuszcza się w podobnym. Zazwyczaj wykonuje się kilka prób (zmieniając polarność

eluentu), dążąc do osiągnięcia wartości Rf pomiędzy sąsiednimi plamkami przynajmniej

0.1 mm. Przy czym najniższa z plamek powinna przesunąć się z linii startowej przynajmniej

o kilka milimetrów. Często także korzysta się z danych literaturowych.

W wielkim uproszczeniu zjawiska zachodzące w komorze chromatograficznej można

przedstawić następująco: faza ruchoma dzięki siłom kapilarnym migruje wzdłuż warstwy

sorbentu (fazy stacjonarnej) i w zależności od energii oddziaływań substancji z fazami

wykazują one różny stopień retencji, tzn. mają różną drogę migracji i znajdują się w różnych

miejscach warstwy.

Rys.1. Schematyczny obraz procesów zachodzących w czasie rozwijania chromatogramu na

płytce chromatograficznej

Najbardziej powszechnym sposobem rozwijania płytek chromatograficznych jest

sposób liniowy, który w najprostszej postaci wymaga tylko kontaktu jednego końca płytki

(warstwy chromatograficznej) z rozpuszczalnikiem. Płytkę chromatograficzną ustawia się w

Page 9: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

pozycji pionowej bądź pod kątem w kilku mililitrach rozpuszczalnika w odpowiednim

pojemniku zwanym komorą chromatograficzną Rozwijanie liniowe może być

jednokierunkowe lub dwukierunkowe. Płytkę można rozwijać pojedyncze lub wielokrotne. W

rozwijaniu jednokierunkowym faza ruchoma przesuwa się w jednym kierunku zaś rozwijanie

dwukierunkowe polega na tym, że po pierwszym rozwinięciu płytkę suszy się w celu

usunięcia rozpuszczalnika a następnie zanurza w tym samym rozpuszczalniku lub innym, ale

obróconą o 90 stopni. Przy wielokrotnym rozwijaniu płytkę po każdej analizie suszy się i

ponownie rozwija stosując taką samą fazę ruchomą lub inną. Efektem tego sposobu

rozwijania jest zwężenie pasma stężeniowego substancji i związane z tym zwiększenie

sprawności układu jak również zwiększenie czułości metody.

Po rozwinięciu płytki chromatograficznej i wysuszeniu wizualizacje „plamek” na

warstwie chromatograficznej można dokonać m.in. metodami fizycznymi, chemicznymi lub

biologicznymi.

Do metod fizycznych zaliczamy fotometrie absorpcyjną, fluorescencje, fosforescencje

(w przypadku substancji znakowanych izotopami promieniotwórczymi) oraz metody

radiometryczne. Metody te nie powodują uszkodzenia próbki co ma istotne znaczenie jeśli

stosuje się chromatografie cienkowarstwową do celów preparatywnych.

Do wizualizacji plamek można także wykorzystać metody chemiczne. Wówczas

rozdzielane substancje przeprowadza się w substancje barwne stosując do tego celu reagenty

chemiczne, które ulegają reakcji z wybranymi grupami funkcyjnymi. Stosunkowo często

stosowanym wywoływaczem jest stężony kwas siarkowy. Proces wywoływania polega na

spalaniu substancji organicznych i pojawianiu się ciemnych plam na warstwie

chromatograficznej. Inne popularne wywoływacze zostały zamieszczone w tabeli 4.

Natomiast biologiczne metody wywoływania chromatogramów mają zastosowanie

w badaniach substancji czynnych, występujących w żywych ustrojach, np. enzymów,

koenzymów, aktywatorów i inhibitorów enzymatycznych. Na przykład w badaniach przemian

enzymatycznych nanosi się badany materiał na bibułę i rozpyla roztwór preparatu

enzymatycznego. Inkubację przeprowadza się w termostacie w temp. 37-38°C, a po jej

zakończeniu, rozwinięciu chromatogramu i wywołaniu właściwym testem, identyfikuje się

produkty reakcji enzymatycznej.

Page 10: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

Tabela 4. Roztwory stosowane do wizualizacji substancji na płytkach TLC

Związek chemiczny Układ wywołujący

Aldehydy alifatyczne Chlorowodorek hydrazonu 3-metylo-2-benzotiazolinonu

Alkaloidy Heksachloroplatynian potasu, ninhydryna

Antybiotyki Ninhydryna

Aminokwasy Ninhydryna

Węglowodany Roztwór kwasu siarkowego w metanolu

Lipidy Chlorek antymonu(III), błękit tymolowy, ninhydryna, rodamina B

Kwasy karboksylowe Zieleń bromokrezolowa

Fenole Chloranil, kwas fosfomolibdenowy

Terpeny Kwas fosfomolibdenowy

Wykonanie analizy TLC

Badane substancje (10-20 mg) rozpuszcza się w niewielkiej ilości rozpuszczalnika ok.

0.5 ml. Substancja powinna być dobrze rozpuszczalna w zastosowanym rozpuszczalniku,

najczęściej stosuje się roztwory w metanolu, acetonie, chloroformie. W przypadku substancji

bardzo polarnych np. aminokwasy do roztworu można dodać 1 kroplę wody. Przygotowuje

się płytkę chromatograficzną o wymiarach zależnych od ilości substancji jakie zamierza się

nałożyć na płytkę. Na przygotowanej płytce zaznacza się przy użyciu zwykłego ołówka

punkty, na które następnie nanosi się roztwory substancji badanych, przy pomocy szklanej

kapilary, w odległości ok. 0.5 cm od bocznej krawędzi płytki oraz ok. 0.5 cm od dolnej

krawędzi. Roztwór nanosi się lekko dotykając powierzchni płytki końcem kapilary(czynność

można powtórzyć kilkakrotnie). Dobrze naniesiona substancja tworzy na płytce tzw.

„plamkę” o średnicy ok. 2 mm. Po nałożeniu wszystkich substancji płytkę suszy się,

a następnie ostrożnie zanurza się dolną krawędzią w roztworze rozwijającym, znajdującym

się w komorze chromatograficznej, tak by nie zanurzyć plamek. Komora powinna być

umieszczona pod sprawnie działającym wyciągiem. Rolę komory chromatograficznej

Page 11: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

z powodzeniem spełnia zwykły słoik przykryty szkiełkiem zegarkowym. Dla lepszego

nasycenia komory parami rozpuszczalnika, ścianę boczną komory wyściela się paskiem

z bibuły. Czoło rozpuszczalnika powoli przemieszcza się po płytce, aż do osiągnięcia linii

końcowej tj. ok. 5 mm od górnej krawędzi płytki. Wówczas płytkę ostrożnie wyjmujemy z

komory. Rozpuszczalnik pozostały na płytce usuwa się za pomocą zwykłej suszarki do

włosów. W przypadku związków absorbujących w UV, wizualizację plamek dokonuje się

przez włożenie płytki do komory lampy UV, pod warunkiem, że adsorbent znajdujący się na

płytce zawiera dodatek fluorescenta. Wtedy na żółto zabarwionej w świetle UV płytce

substancje widać jako ciemne plamki. Inna metoda wizualizacji plamek polega na

umieszczeniu płytki w komorze jodowej lub krótkotrwałym zanurzeniu w naczyniu

z odpowiednim roztworem wywołującym a następnie wygrzaniu płytki w podwyższonej

temperaturze (zazwyczaj nie wyższej niż 120 oC). Wraz z przesuwaniem się rozpuszczalnika

przemieściły się nałożone substancje. Szybkość ich przemieszczania jest ich cechą

indywidualną i zależy od ich powinowactwa do podłoża płytki (adsorbcja) i wymywania

(desorpcja). W wyniku różnej szybkości migracji poszczególnych substancji w danych

warunkach, na płytce chromatograficznej powstaje seria plamek w różnej odległości od linii

startowej. Położenie plamek zaznacza się przez lekkie obrysowanie ich krawędzi ołówkiem

bezpośrednio po wywołaniu. Następnie obliczamy tzw. współczynnik Rf (współczynnik

retencji). Mierzy się odległość środka plamki od linii startowej (w mm) i dzieli przez dystans

pomiędzy linią startową i końcową też w mm. Pomiaru i obliczenia Rf dokonuje się dla każdej

plamki. Na rys.2 przedstawiono sposób pomiaru Rf.

Rf =ab b

a''Rf '' =ba'

Rf ' =; ;

aa'

a''

b

x x x

Rys. 2. Sposób pomiaru i obliczania Rf.

Page 12: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

Odmianą chromatografii cienkowarstwowej (TLC) jest preparatywna chromatografia

cienkowarstwowa (PTLC) którą stosuje się w celu izolacji znacznie większych ilości

substancji, które następnie mogłyby być stosowane dla celów preparatywnych. Jest to

możliwe gdyż stosuje się płytki o znacznie większych wymiarach niż analityczne. Najczęściej

stosowane są płytki wymiarach 20x20 cm i grubości warstwy 1,0-2,0 mm. Postępowanie

w przypadku stosowania preparatywnej chromatografii cienkowarstwowej jest podobne jak

w przypadku stosowania konwencjonalnej czy wysokosprawnej warstwy. Na warstwę

chromatograficzną nakłada się rozdzielaną mieszaninę substancji w formie paska lub plamek

obok siebie. Ilość nakładanej substancji zależy od grubości warstwy żelu oraz od trudności

rozdzielczych w danym układzie. Po rozwinięciu płytki w komorze zawierającej układ

rozwijający i po wysuszeniu płytkę wywołuje się stosując metody nieinwazyjne jak np.

wizualizację za pomocą lampy UV.

3. Wykonanie ćwiczenia

Ćwiczenia składa się z trzech części:

I. Wpływ polarności fazy ruchomej na Rf

Z dużej płytki należy wyciąć trzy paski o długości 8 cm i szerokości 1,5 cm. Ołówkiem

nanosi się, na każdym z nich, w odległości ok. 10 mm od dolnej krawędzi płytki,

punkt startowy. Za pomocą kapilary nanosi się na każdą płytkę kilka mikrolitrów

roztworu aminy aromatycznej a następnie, po wysuszeniu, ostrożnie zanurza się dolną

krawędź płytki w roztworze rozwijającym. Pierwszą z płytek rozwija się w układzie:

heksan:octan etylu (1:1) (roztwór A), drugą: metanol:chloroform (1:4) (roztwór B),

trzecią: metanol:chloroform:r-r amoniaku (1:1:0.03) (roztwór C). Gdy czoło

rozpuszczalnika osiągnie poziom ok. 5 mm od górnej krawędzi, płytkę należy wyjąć

z komory, odrysować czoło fali i po wysuszeniu umieścić w komorze jodowej. Po

wybarwieniu plamki należy zakreślić ołówkiem a następnie obliczyć Rf.

II. Analiza jakościowa - reakcje barwne związków organicznych

Przed tym ćwiczeniem każdy otrzymuje indywidualną próbkę do analizy, zawierającą jedną

z substancji: aminokwas, amina aromatyczna, monosacharyd.

Przygotować dwie płytki o wymiarach 2 cm x 1,5 cm.

Page 13: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

Na pierwszą nanosimy próbkę aminokwasu oraz otrzymaną próbkę a na drugą monosacharyd

oraz otrzymaną próbkę. Płytkę pierwszą wywołuje się przez spryskanie roztworem

ninhydryny a następnie wygrzewanie w podwyższonej temperaturze. Aminokwasy

wybarwiają się na kolor czerwony do fioletowego. Płytkę z naniesionym monosacharydem

wybarwia się przez spryskanie roztworem kwasu siarkowego i wygrzanie w podwyższonej

temperaturze. Monosacharydy wybarwiają się na kolor od zielonego do czarnego.

Porównać reakcje barwne wzorców z próbką.

Uwaga: wygrzewanie należy przeprowadzić ostrożnie, zbyt gwałtowne ogrzanie może

doprowadzić do ściemnienia całej powierzchni płytki, co uniemożliwi obserwację plamek.

III. Analiza jakościowa – właściwa analiza TLC

Na płytce o wymiarach 4 x 3 cm zaznaczamy cztery punkty startowe w odległości ok. 0,5 cm

jeden od drugiego. Na zaznaczone punkty nanosimy roztwory wzorcowe w kolejności:

aminokwas, monosacharyd, amina aromatyczna oraz roztwór próbki badanej. Płytkę

umieszczamy w komorze zawierającej roztwór B metanol:chloroform (1:4). Po

rozwinięciu, wywołujemy osuszoną płytkę w jodzie. Obrysowujemy powstałe plamki.

Obliczamy Rf. Następnie desublimujemy jod z powierzchni płytki poprzez wygrzanie

strumieniem ciepłego powietrza. Płytkę spryskujemy roztworem ninhydryny, wygrzewamy

i obrysowujemy powstałe plamki. Postępujemy analogicznie z roztworem kwasu siarkowego.

Na podstawie względnego położenia plamek i ćwiczenia II należy określić prawdopodobną

przynależność związku nieznanego do jednej z trzech klas: aminokwasy, aminy

aromatyczne, monosacharady.

Zaliczenie ćwiczenia

Zaliczenie ćwiczenia następuje po poprawnym wykonaniu wszystkich trzech składowych

elementów analizy TLC, na podstawie opracowanego sprawozdania (wnioski!!!), oraz

pozytywnym napisaniu kolokwium zaliczeniowego.

UWAGA: Na ćwiczenia każdy student powinien przynieść: okulary, fartuch, rękawiczki

np. lateksowe, ołówek, linijkę, nożyczki, taśmę klejąca. Dodatkowo na grupę –

mydło, płyn do mycia naczyń i ścierkę. Jest to warunkiem przystąpienia do

zajęć!!!!!!!!!!

Page 14: LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ …...POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA CHEMII ORGANCZNEJ, BIOORGANICZNEJ I BIOTECHNOLOGII LABORATORIUM Z CHEMII OGRANICZNEJ Chromatografia

LITERATURA

1. Chromatografia cieczowa – praca zbiorowa pod redakcją M. Kamińskiego, CEEAM, Gdańsk 2004

2. Z. Witkiewicz – Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa 1995 3. Berthillier - Chromatografia i jej zastosowanie - PWN, 1975. 4. Opieńska-Blauth, H. Kraczkowski, H. Brzuszkiewicz - Zarys chromatografii

cienkowarstwowej - PWRiL, 1971, 1976. 5. Irena Baranowska - Wybrane działy analizy instrumentalnej