实验八 对硝基苯胺的制备（二）
———薄层色谱
一、实验目的
1．学习色谱法的原理和分类方法
2．掌握薄层色谱一般原理和操作技术
二、实验原理
色谱分析是基于分析样品各组分在不相混溶并作相对运动的两相（流动相和固定相）中的溶解度的不同，或在固定相上的物理吸附程度不同，而使各组分分离。
分析样品可以是液体、固体（溶于合适的溶剂中）或气体。流动相可以是有机溶剂、惰性载气等；固定相则可以是固体吸附剂，水或涂渍在担体表面的低挥发性有机化合物的液膜，即固定液。
色谱法在有机化学中的应用主要包括以下几方面：
⑴ 精制提纯化合物：有机化合物中含有少量结构类似的杂质，不易除去，可利用色谱法分离以除去杂质，得到纯品。
⑵ 鉴定化合物：在条件完全一致的情况，纯粹的化合物在薄层色谱或纸色谱中都呈现一定的移动距离，称比移值（Rf值），所以利用色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。
⑶ 判断一些化学反应进行的程度：可以利用薄层色谱或纸色谱观察原料色点的逐步消失，以证明反应完成与否。
常用的色谱分析方法有：⑴ 薄层色谱法，⑵ 柱色谱法，⑶ 纸色谱法，⑷ 气相色谱法，⑸ 高效液相色谱法。
1、 薄层色谱(Thin Layer Chromatography，TLC)
薄层色谱，又称薄层层析，是近年来发展起来的一种微量、快速而简单的色谱法，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点。一方面适用于小量样品（几到几十微克，甚至0.01μg）的分离；另一方面若在制作薄层板时，把吸附层加厚，将样品点成一条线，则可分离多达500mg的样品。因此又可用来精制样品。故此法特别适用于挥发性较小或在较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。
薄层色谱属于固－液吸附色谱。样品在涂在玻璃板上的吸附剂（固定相）和溶剂（流动相，又称展开剂）之间进行分离。由于各种化合物的吸附能力各不相同，在展开剂上移时，它们进行不同程度的解吸，从而达到分离的目的。
2、比移值Rf
薄层色谱是在被洗涤干净的玻璃板（10×3cm 左右）上均匀的涂一层吸附剂或支持剂，待干燥、活化后将样品溶液用管口平整的毛细管滴加于离薄层板一端约1cm处的起点线上，晾干或吹干后置薄层板于盛有展开剂的展开槽内，浸入深度为0.5cm。待展开剂前沿离顶端约1cm附近时，将色谱板取出，干燥后喷以显色剂，或在紫外灯下显色。记下原点至主斑点中心及展开剂前沿的距离，计算比移值（Rf）：
3、吸附剂
薄层色谱的吸附剂最常用的是硅胶和氧化铝，其颗粒大小一般为260目以上。颗粒太大，展开时溶剂移动速度快，分离效果不好；反之，颗粒太小，溶剂移动太慢，斑点不集中，效果也不理想。吸附剂的活性与其含水量有关，含水量越低，活性越高。化合物的吸附能力与分
子极性有关，分子极性越强，吸附能力越大。
国产硅胶有：硅胶Ｇ（含有煅石膏作粘合剂）、硅胶Ｈ（不含煅石膏，使用时需加入少量聚乙烯醇、淀粉等作粘合剂用）和硅胶Ｆ２５４（含有荧光物质），后者使用之后可在紫外光下
观察，有机化合物在亮的荧光板上呈暗色斑点。硅胶经常用于湿法铺层。
5、铺层及活化
实验室常用20ｃｍ×50ｃｍ，20ｃｍ×10ｃｍ，20ｃｍ×20ｃｍ的玻璃板来铺层。玻璃板要预先洗净擦干。将吸附剂调成糊状进行涂布。粘结剂一般用所羧甲基纤维素钠
Rf b = h2/hRf a = h1/h
图2.8-1 色谱图中斑点位置的鉴定
一般Rf值在0.15-0.75之间，具有良好的分离效果。否则应调换展开剂重新展开。
（CMC），也有用淀粉的。CMC为粉状固体，用时先加水，水浴上熬成糊状，配成0.25~0.5％的水溶液。此溶液最好现配现用。
为了得到厚度均匀的涂层，可以用涂布器铺层。将洗净的玻璃板在涂布器中间摆好，夹紧，在涂布槽中倒入糊状物，将涂布器自左至右迅速推进，糊状物就均匀涂于玻璃板上（图
2.8-2）。如果没有涂布器也可以进行手工涂布，但这样涂的板的厚度不易控制。具体操作方法是：将硅胶加 0.25~0.5％ CMC，调成桨状（在平铺玻璃板上能晃动但不能流动），将其涂在载玻片上，为使其坦平，可将载玻片用手端平晃动，致坦平为止。
图2.8-2 薄层涂布器
6、点样
通常将样品溶于低沸点溶剂（丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、苯、乙醚和四氯化碳）配成1%的溶液，用内径小于1mm管口平整的毛细管点样。操作方法如下：
⑴ 先用铅笔在距薄层板一端1cm处轻轻划一横线作为起始线。
⑵ 然后用毛细管吸取样品，在起始线上小心点样，斑点直径一般不超过2mm。
⑶ 若因样品溶液太稀，可重复点样，但应待前次点样的溶剂挥发后方可重新点样，以防样点过大，造成拖尾、扩散等现象，而影响分离效果。
⑷ 若在同一板上点几个样，样点间距离应为1-1.5cm。
⑸ 点样要轻，不可刺破薄层。
7、展开
展开剂的选择主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素来考虑。凡溶剂的极性越大，则对一化合物的洗脱能力也越大，即Rf值也越大（如果样品在溶
图2.8-3 倾斜上行法展开
剂中有一定溶解度）。薄层的展开在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂放入
展开缸中（图2.8-3），使展开缸内空气饱和5～10min，再将点好试样的薄层板放入展开缸中进行展开，点样的位置必须在展开剂液面之上，当展开剂上升到薄层的前沿（离前端5～10mm）或多组分已明显分开时，取出薄层板放平晾干，用铅笔划溶剂前沿的位置后，即可显色。展开方式有：
⑴ 上升法：将色谱板垂直于盛有展开剂的容器中，适合于含粘合剂的色谱板。
⑵ 倾斜上行法：色谱板倾斜10-15°角，适用于干板或无粘合剂软板的展开；色谱板倾斜45-60°角，适用于含有粘合剂的色谱板。
⑶ 下降法：用滤纸或纱布等将展开剂吸到薄层板的上端，使展开剂沿板下行，这种连续展开的方法适用于Rf值小的化合物。
⑷ 双向色谱法：将样品点在方形薄层板的角上，先向一个方向展开，然后转动90°角的位置，再换另一种展开剂展开。适合于成分复杂的化合物分离。
8、显色
如果化合物本身有颜色，就可直接观察它的斑点。如果本身无色，可先在紫外灯光下观察有无荧光斑点（有苯环的物质都有），用铅笔在薄层板上划出斑点的位置；对于在紫外灯光下不显色的，可放在含少量碘蒸气的容器中显色来检查色点（因为许多化合物都能和碘成黄棕色斑点），显色后，立即用铅笔标出斑点的位置。此外，还可以根据化合物的特性采用试剂进行喷雾显色
三、实验药品
实验“对硝基苯胺的制备（一）”所取样品A、B、C，甲苯，乙酸乙酯。
四、实验仪器
薄层板，展开缸，镊子，滴管。
五、实验步骤
1．薄层板的制备：
2．点样：将样品A、B分别溶于乙醇（或丙酮），配成1％溶液。
点样前，可先用铅笔在薄层板上距一端1cm处轻轻划一横线，作为起始线，并标出点样位置。然后用毛细管吸取样品在起始线上小心点样，直径＜2mm。如需重复点样，则应待前次点样的溶剂挥发后方可重点。若在同一块板上点几个样，样品点间距离为5mm以上。
3．展开：按甲苯：乙酸乙酯=4：1配好展开剂放入展开缸，摇匀，饱和5－10min。再将点好试样的薄层板放入展开缸中进行展开，点样的位置必须在展开剂液面之上，当展开剂上升到薄层的前沿（离前端 5－10mm）或多组分已明显分开时，取出薄层板放平晾干，用铅笔划出溶剂前沿的位置后，即可显色。
4．显色：如果化合物本身有颜色，就可直接观察它的斑点。如果本身无色，可先在紫外灯光下观察有无荧光斑点（有苯环的物质都有），用铅笔在薄层板上划出斑点的位置；对于在紫外灯光下不显色的，可放在含少量碘蒸气的容器中显色来检查色点（因为许多化合物都能和碘成黄棕色斑点），显色后，立即用铅笔标出斑点的位置。
5．记录：记下原点至斑点中心及展开剂前沿的距离，计算比移值（Rf）。
六、注意事项
1．样品的用量：所需样品的量与显色剂的灵敏度、吸附剂的种类、薄层的厚度均有关系。样品太少，斑点不清楚，难以观察，但样品量太多时往往出现斑点太大或拖尾现象，以至不
易分开。
2．点样与展开应按要求进行：点样不能戳破薄层板面；展开时，不要让展开剂前沿上升至底线。否则，无法确定展开剂上升高度，即无法求得Rf值和准确判断粗产物中各组分在薄层板上的相对位置。
思考题
1．在混合物薄层色谱中，如何判定各组分在薄层上的位置？
2．展开剂的高度若超过了点样线，对薄层色谱有何影响？