摘要

化學(xué)方法合成的化合物以及天然產(chǎn)物的分離純化是每個(gè)化學(xué)工作者面臨的一個(gè)難題，一些雜質(zhì)或異構(gòu)體的出現(xiàn)使分離純化更加困難。在有機(jī)合成領(lǐng)域，化學(xué)工作者在合成一個(gè)化合物的過(guò)程中，如果使用目前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室常用的傳統(tǒng)柱層析方法，在分離純化中耗費(fèi)的工作時(shí)間要占到整個(gè)化合物合成過(guò)程的70%以上。

傳統(tǒng)柱層析方法分離效果差，收率低，耗時(shí)長(zhǎng)。而快速制備色譜分離技術(shù)（Flash Chromatography）采用全自動(dòng)快速制備色譜系統(tǒng)和預(yù)裝快速分離柱，分離效果好，收率高，耗時(shí)短，可以提高化學(xué)工作者的工作效率，使研發(fā)人員在相同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的化學(xué)反應(yīng)，合成更多的化合物。

這篇應(yīng)用文章通過(guò)一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了快速制備色譜分離技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)柱層析方法在分離效率，化合物的收率，分離時(shí)間和溶劑耗用等方面的優(yōu)勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)

下面介紹了一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，首先用SepaBean machine快速液相制備色譜系統(tǒng)和一支800g規(guī)格的SepaFlash快速液相分離柱分離純化總量為80克的混合物，然后用傳統(tǒng)柱層析方法分離純化同樣質(zhì)量的混合物，比較各自溶劑消耗，分離時(shí)間以及分離效果等。

已知待分離的混合物有A、B和C三種化合物組成，三個(gè)組分通常情況下呈液態(tài)，其254nm下紫外吸收較強(qiáng)。展開(kāi)劑是正己烷和乙酸乙酯（V/V=15:1），三個(gè)化合物在薄層色譜板（TLC）上的R_f值分別為0.53、0.38和0.25（圖一）。因此，選擇正己烷和乙酸乙酯作為流動(dòng)相。

用SepaBean machine快速液相制備色譜系統(tǒng)：分離前用乙酸乙酯沖洗系統(tǒng)1分鐘，正己烷沖洗1分鐘，確保系統(tǒng)干凈無(wú)其他殘留雜質(zhì)。裝上預(yù)裝快速分離柱，在SepaBean machine快速液相制備色譜系統(tǒng)上設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)（表一），用正己烷和乙酸乙酯（V/V=95:5）平衡2個(gè)柱體積（CV），然后液體進(jìn)樣（圖二）。

圖一 各組分在薄層色譜板上的R_f值

圖二 SepaBean machine快速液相制備色譜系統(tǒng)

表一 全自動(dòng)快速制備色譜系統(tǒng)分離方法

用傳統(tǒng)柱層析方法分離：如圖三所示，稱(chēng)取800.0克硅膠（220-400目），慢慢倒入乘有1500毫升混合溶劑（正己烷和乙酸乙酯V/V=95:5）的量杯中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，緩慢倒入玻璃柱，輕輕拍打。待溶劑液面剛好和硅膠相平時(shí)把待分離粗品緩慢倒入玻璃柱，打開(kāi)聚四氟活塞，慢慢使粗品沒(méi)入硅膠，然后倒入50.0克石英砂做緩沖，用正己烷和乙酸乙酯（V/V=95:5）淋洗20分鐘，逐漸加大極性，直到三種化合物全部分離。

圖三 傳統(tǒng)柱層析方法

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

SepaBean machine快速液相制備色譜系統(tǒng)和一支800g規(guī)格的SepaFlash快速液相分離柱的分離效果如圖四所示，三種組分基本*分離。分離時(shí)間是31分鐘，加上實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作總計(jì)40分鐘，4.5個(gè)柱體積。得到31.5克化合物A, 24.9克化合物B, 22.0克化合物C。三種組分的收率分別為98.1%，97.2%和98.2%。

圖四 SepaBean machine分離結(jié)果色譜圖

圖五 傳統(tǒng)柱層析分離薄層板（TLC）檢測(cè)結(jié)果

圖五所示為傳統(tǒng)柱層析薄層板（TLC）檢測(cè)結(jié)果，化合物A和B有三瓶交叉，化合物B和C有一瓶交叉。分離時(shí)間是3個(gè)小時(shí)，加上實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作及點(diǎn)板確認(rèn)時(shí)間等總計(jì)用時(shí)近5個(gè)小時(shí)，耗費(fèi)溶劑近10升。得到21.4克化合物A，21.5克化合物B，21.8克化合物C，12.5克化合物A和化合物B的混合物，1.4克化合物B和化合物C的混合物。三種組分的收率分別為66.7%、83.9%和97.3%。

下面四張柱狀圖表明了快速制備色譜分離技術(shù)和傳統(tǒng)柱層析方法在溶劑消耗，化合物溶液體積，化合物質(zhì)量和化合物收率等方面做了對(duì)比（圖六、圖七、圖八和圖九）。

圖六 消耗的溶劑量對(duì)比柱狀圖（單位：毫升）

圖七 各組分的溶液體積對(duì)比柱狀圖（單位：毫升）

圖八 各組分的質(zhì)量對(duì)比柱狀圖（單位：克）

圖九 各組分的收率對(duì)比柱狀圖（%）

結(jié)論

在本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，快速制備色譜分離技術(shù)相比傳統(tǒng)柱層析方法體現(xiàn)出：

• 分離時(shí)間更短。相比傳統(tǒng)柱層析方法可以節(jié)約近90%的分離純化時(shí)間。快速制備色譜分離技術(shù)只需40分鐘就能把三種化合物*分開(kāi)，而傳統(tǒng)柱層析方法需耗時(shí)近5個(gè)小時(shí)。
• 消耗的溶劑更少。相比傳統(tǒng)柱層析方法可以節(jié)約50%的溶劑費(fèi)用?？焖僦苽渖V分離技術(shù)消耗了5550mL正己烷和910mL乙酸乙酯，而傳統(tǒng)柱層析方法消耗了8200mL正己烷和1500mL乙酸乙酯。實(shí)驗(yàn)室常用溶劑大部分用來(lái)分離純化。
• 分離效率更高。相比傳統(tǒng)柱層析方法，快速制備色譜分離技術(shù)分離得到的產(chǎn)品的收率和純度更高。

由于快速制備色譜分離技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的分離和純化，與傳統(tǒng)柱層析方法相比，可以節(jié)約大量繁瑣的手動(dòng)收集和人工檢測(cè)跟蹤組分的時(shí)間。研發(fā)人員可以在相同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的化學(xué)反應(yīng)，合成更多的化合物，因此大大提高了研發(fā)人員的工作效率。

另外，快速制備色譜分離技術(shù)由于使用預(yù)裝的快速分離柱，柱效比手工裝填的玻璃層析柱更高，因此分離出的組分濃度高，溶劑量少。這一方面可以減少溶劑的使用量，另一方面，也縮短了從組分中旋蒸出產(chǎn)品的時(shí)間，提高了旋蒸的利用率。
因此，在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的形勢(shì)下，企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)通過(guò)應(yīng)用快速制備色譜分離技術(shù)可以緩解日益高漲的人力成本，提高研發(fā)效率。

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