ソース: 博士ジミー フランコ – メリマック大学講座
カラムクロマトグラフィーは、化合物を浄化するための最も有用な技術のひとつです。充填したカラム固定相と移動相列を通過するこのテクニックを利用します。この手法は、facilely 分離する分子を許可する化合物の極性の違いを利用します。1カラム ・ クロマトグラフィ用の 2 つの最も一般的な固定相がシリカゲル (SiO2) とアルミナ (Al2O3)、最もよく使用される移動相溶媒をされています。2移動相の選択 solvent(s) は、精製されている分子の極性に依存しています。通常より極性化合物が固定相での分子の通過を容易にするためより多くの極性溶媒を必要です。浄化プロセスが完了したら、溶媒は分離材料を行うロータリーエバポレーターを使用して収集した分数から削除できます。
サンプル混合物を列上に配置し、固定相の上に吸収されます。その後、移動相は列に適用し、固定相を混合物を溶出するために使用します。カラム ・ クロマトグラフィを悪用分子の極性化合物を分離します。極性の違いは、分子が互いから化合物を効率よく分離列を介して旅行料金に差異をもたらします。移動相は、それをこのように分離および化合物の精製を可能にする列を示して、試験管で小さな分数に収集されます。最後に、分離の化合を行うロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去します。
カラム ・ クロマトグラフィの汎用性と利便性、いる化合物を浄化するため最も広く使用されている手法の一つ。再結晶 (別はよく精製技術を使用) とは異なり、化合物の精製カラム ・ クロマトグラフィとは固体であるありません。カラム ・ クロマトグラフィ数混合物から化合物を分離する能力です。カラムクロマトのもう一つの利点はほとんど合成または、化合についてほとんど知られていないが、新規化合物を分離するとき非常に貴重なこの手法を作る、この浄化方法を使用するために化合物の物性について知られている必要があります。
溶剤
その化合物が列通過する率が利用されている移動相に大きく依存です。通常より極性溶剤高速化合物がカラムに通します。極性溶媒より急速に溶出する化合物を許可する、化合と固相との間の相互作用を制限する固相の高い親和性があります。カラム ・ クロマトグラフィの選択溶媒系が混合物中の化合物の間の分離を作成する適切な極性であることを確認するには、注意が必要です。溶媒の選択は正常な分離カラム ・ クロマトグラフィを使用することが重要です。最適な溶媒システムを識別するために一連の薄層クロマトグラフィー (TLC) 実験は列クロマトグラフィーの実験を実行する前に行われなければなりません。いくつかのケースでは、バイナリの溶媒システムを使用する必要があります。
溶剤システムを選択します。
1 シリカゲル スラリー
2. 列の準備
図 1。カラム ・ クロマトグラフィの適切なセットアップは、サンプル添加する前に試してみてください。
3 列にサンプルを追加
4. 列を通して試料の溶出
5. 回復成分
カラム ・ クロマトグラフィは汎用性の高い精製法のソリューションで化合物を分離するために使用です。ソリューションの混合物は、固定相と呼ばれる、吸着剤の固体を含んでいるコラムを通して溶媒によって運ばれます。結合された溶媒とサンプルの混合物は、移動相と呼ばれます。
移動相の分子はその化学的特性と固定相の親和性に基づく異なるレートで列を通過します。したがって、各化合物は、別の時間に列を終了します。化合物の分離し、精製されている一度、彼らはさらに処理することができます。 または配布の準備ができています。このビデオは、カラム ・ クロマトグラフィの基本を紹介します、有機化合物の精製の技術のデモンストレーションします。
カラム ・ クロマトグラフィで進度を遅くことにより、列を通過すると、分子が可逆的固定相に吸着します。弱固定相と相互作用する化合物は、列を終了または溶出する高速です。強く固定相と相互作用する化合物の溶出が遅くしています。固定相は、吸着剤の粉末またはシリカゲルやアルミナなどのゲルです。極性化合物と溶剤および弱非極性分子と強く相互作用するので、シリカゲルやアルミナは極性が高くです。静止した段階、溶剤、スラリーとして列に読み込まれる、流れることによって満載ですし、固定相を溶媒。適切に梱包、静止した段階は、上から下まで均一とこれらの不正行為による不均一な流れを作り出す化合物の分離をする空気泡無しまたは乾燥のパッチが含まれています。溶剤または溶離液は、通常、貯水池から供給される有機溶剤です。一般に、非極性溶媒では、極性溶媒溶出北極および無極性化合物に対し非極性化合物が溶出のみが。混合物には、大幅に異なる極性の化合物が含まれている場合、ますます極性有機溶剤のシリーズにすべての関心の化合物の溶出に使用可能性があります。移動相流量通常、列の下部にバルブによって制御されます。流れの一時停止は、化合物の拡散を避けるために最小限に保持されます。溶出液と呼ばれる、柱を残して移動相は、化合物の分離を維持するために分数に収集されます。カラムクロマトグラフィーの原理を理解することは、有機化合物の混合物の浄化のための手順を行ってみましょう。
手順を開始するには、テキストに記載されている機器を入手します。分離する質量を記録し各化合物の丸底フラスコの重量を量る。次に、サンプルの重量を量るし、最低限必要な溶媒量を溶かします。適切な溶媒は、薄層クロマトグラフィーを使用して前もって決定される必要があります。Rf値は 0.2-0.3 の間する必要があります。その後、サンプルと TLC の事前の審査に基づく興味の化合物の移動距離の差の乾燥重量に基づく固定相に必要なシリカゲルの量を決定します。シリカゲルの適切な量を三角フラスコに注ぐ。スラリーは半透明、フラスコが渦巻くとき自由に動くまで、シリカゲルに溶媒を追加します。次に、シリカゲルが中途半端に埋めること十分に大きい列を選択します。列にガラス釉薬が設定されていない場合、列にグラスウールを入れるし、しっかりと長い棒が付いている底に押し込みます。シリカが、グラスウールを通過するを防ぐために砂の約 2 cm のグラスウールをカバーします。発煙のフード リング スタンド、試験管に合わせて以下の十分なスペースを許可する列をクランプします。
列に漏斗を置き、活栓を閉じていることを確認します。空気の泡を除外するスラリー安定するように側面をやさしくタッピング列にスラリーを注ぐ。漏斗、フラスコ、および溶媒でカラムにゲルのすべてを転送する列の壁をすすいでください。
列の下の三角フラスコを配置します。活栓を開いてと溶媒のレベルは、シリカゲルのすぐ上までフラスコに流出し溶媒を許可し、活栓を閉じます。約 2 cm のゲルの上に砂を注ぐ。溶剤列の両側に付く砂を軽くすすいでください。完全に覆われてので、砂は乾燥し、ほとんどがシリカを必要に応じて溶剤を排出します。
分離するには、砂を乱すことがなく列にサンプルを追加します。溶媒の少量を使用して、列の壁に付着した試料を下洗いする、サンプル容器を洗います。レベルはシリカのすぐ上まで慎重に溶剤を排出します。ピペットと優しくは、砂の層を乱すことがなくの 4-5 mL の溶媒を追加します。列に漏斗を置き、ゆっくりと溶剤で埋めます。フラスコを削除し、ラベル付き試験管で置き換えます。場所の最初のテスト チューブ、活栓を開き、テスト チューブがほぼいっぱいになるまで溶出液を収集します。
すべての必要な化合物が溶出されて、ラベル付きの試験管を順番に進むまで分数の収集を続行します。終了したら、活栓を閉じます。
各化合物分離、あらかじめ重量を量られた丸底フラスコの純粋な分画を組み合わせてください。ロータリーエバポレーターでフラスコから、溶媒を除去し、乾燥の化合物を含有する丸底フラスコの重量を量る。詳細については、回転蒸発のこのコレクションのビデオを参照してください。
このサンプルには、フルオレノンや TPP、テトラフェニルポルフィリンの混合物が含まれています。暗い赤紫色 TPP は続いて黄フルオレノンまず、溶出しました。各単離した化合物の純度は、NMR 分光法により確認された.
カラムクロマトグラフィーは、精製と様々 な科学分野の解析で使用されます。
高速液体クロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィー、化合物間に優れた分離カラム ・ クロマトグラフィのフォームは、標識分子の放射の探知器など特殊な検出器を組み込むことができます。高速液体クロマトグラフィーを使用して、radiolabeled リン脂質簡単に分離できます他の多くの混合物から混合物のほんの数パーセントを占めていて。この情報は、生産、調節、および多くの重要な生体分子機能の解明を助けることができます。
フラッシュ クロマトグラフィーはカラム ・ クロマトグラフィ移動相が重力流だけではなく、空気やガスの圧力の下の列を移動するのです。
これはよりよい分離のための拡散を最小限に抑え、高速な流量を作成します。目的の化合物は、薄層クロマトグラフィー、優れた後精製収率、純度の結果に示すように、いくつかの純粋な集中された分数に収集されます。
通常塔装置は小さなボリュームを分離するために適切ではないが、いくつかの混合物は高速液体クロマトグラフィーなどの専門的な技術と互換性がありません。小規模浄水は、小規模フラッシュ クロマトグラフィー用ピペット電球ガラス ピペット列で実行されます。これは、特殊な浄化技術や大規模な浄化の後、最後の手順として、サンプルを準備する際に特に役立ちます。
カラム ・ クロマトグラフィのゼウスの概要を見てきただけ。カラム ・ クロマトグラフィ、シリカゲル カラムクロマトグラフィーのプロシージャおよび技術のいくつかのアプリケーションの原則に精通している必要がありますできます。
見てくれてありがとう!
(TPP、5 mg) テトラフェニルポルフィリンとフルオレノン (45 mg) の混合物を含んでいるサンプルを正常に分離されているし、各化合物は隔離されています。暗紫赤帯、黄色バンド(図 2として列を離れてその後溶出フルオレノンとして列を最初に溶出 TPP)。溶出画分は試験管に集められ、彼らの独特の色 (図 3) によって識別。分離の化合物を含む画分が別の RBs にマージされた、非常に純粋な TPP とフルオレノン余裕をロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去しました。核磁気共鳴 (NMR) 分光法による chromatographed 化合物の純度が検証されました。目的化合の融点が以前確認された場合は、のみ、融点、化合物さらに検証できます。
図 2。化合物が固定相をスキャン、彼らは個別に開始します。この実験では TPP (暗紫赤帯) を通過列フルオレノン (イエロー バンド) よりわずかに速い。
図 3。化合物溶出列を彼らは試験管で収集されています。この実験では分離されている化合物は、視覚的に識別できるように着色されています。
概要
カラムクロマトグラフィーは、化合物を浄化するための便利で汎用性の高い方法です。このメソッドは、極性化合物を分離します。分子の極性の違いを利用して、カラム ・ クロマトグラフィは facilely 化合物がカラムの固定相を通過率によって化合物を分離できます。カラム ・ クロマトグラフィ (特に再結晶と比較して) 場合の利点の 1 つはそれについて非常に小さな化合物は、精製プロセスの前に知られている必要があります。カラム ・ クロマトグラフィを使用する他の利点は、再結晶は、固形物を浄化するために使用できますが、固形物や油を浄化するために使えます。この手法は、化合物の混合物からの番号を分離する使用できます。
アプリケーション
カラムクロマトグラフィーは、化合物を浄化するための最も便利で、広く使用されている方法の 1 つです。多くの場合、合成反応は複数の製品を生産し、を精査の化合物のそれぞれを分離カラム ・ クロマトグラフィを使用ことができます。カラムクロマトグラフィーは、化合物について知られている必要があります非常に少ない合成または新規化合物を分離するとき非常に貴重な「物性浄化プロセスの前に。
製薬業界は日常的にその初期段階創薬プロセスの一部として化合物を浄化するためにカラム ・ クロマトグラフィを使用します。3多くのこれらの予備の段階の研究者がリード化合物、化合物のライブラリを構築し、その後新たに合成された化合物を浄化するためにカラム ・ クロマトグラフィを使用します。4の広範な使用とこの浄化技術の汎用性は、教育学部のカリキュラムに技術を組み込むことを求めています。5, 6
Column chromatography is a versatile purification method used to separate compounds in a solution. A solution mixture is carried by a solvent through a column containing an adsorbent solid, called the stationary phase. The combined solvent and sample mixture is called the mobile phase.
Molecules in the mobile phase travel through the column at different rates based on their chemical properties and their affinity for the stationary phase. Thus, each compound exits the column at a different time. Once the compounds have been separated and purified they can be further processed or are ready for distribution. This video will introduce the basics of column chromatography, then demonstrate the technique with the purification of organic compounds.
In column chromatography, molecules reversibly adsorb to the stationary phase as they flow through the column, thereby slowing their progress. Compounds that interact weakly with the stationary phase are faster to exit the column, or elute. Compounds that interact strongly with the stationary phase are slower to elute. The stationary phase is an adsorbent powder or gel such as silica gel or alumina. Silica gel and alumina are highly polar so they interact strongly with polar compounds and solvents, and weakly with nonpolar molecules. The stationary phase is loaded into the column as a slurry with the solvent and is then packed by flowing solvent through the stationary phase. When properly packed, the stationary phase is homogeneous from top to bottom and contains no air bubbles or dry patches, as uneven flow caused by these irregularities interferes with the separation of compounds. The solvent, or eluent, is typically an organic solvent supplied from a reservoir. In general, nonpolar solvents only elute nonpolar compounds, whereas polar solvents elute both polar and nonpolar compounds. If a mixture contains compounds of significantly different polarities, a series of increasingly polar solvents may be used to elute all of the compounds of interest. The mobile phase flow rate is usually controlled by a stopcock at the bottom of the column. Pauses in flow are kept to a minimum to avoid diffusion of the compounds. The mobile phase leaving the column, called the eluate, is collected in fractions to preserve the separation of compounds. Now that you understand the principles of column chromatography, let’s go through a procedure for the purification of a mixture of organic compounds.
To begin the procedure, obtain the equipment as noted in the text. Weigh a round-bottomed flask for each compound to be isolated and record the mass. Next, weigh the sample and dissolve it in the minimum volume of solvent needed. The appropriate solvent should be predetermined using thin layer chromatography. The Rf value should be between 0.2–0.3. Then, determine the amount of silica gel required for the stationary phase based on the dry weight of the sample and the difference in migration distance of the compounds of interest based on the TLC pre-screening. Pour the appropriate amount of silica gel into an Erlenmeyer flask. Add the solvent to the silica gel until the slurry is translucent and moves freely when the flask is swirled. Next, select a column large enough that the silica gel will fill it halfway. If the column does not have a glass frit, place glass wool into the column and firmly press it to the bottom with a long rod. Cover the glass wool with about 2 cm of sand to prevent silica from passing through the glass wool. In a fume hood clamp the column to a ring stand, allowing sufficient space below to accommodate the test tubes.
Place a funnel into the column and ensure that the stopcock is closed. Pour the slurry into the column, gently tapping the sides as the slurry settles to exclude air bubbles. Rinse the funnel, flask, and walls of the column with solvent to transfer all of the gel into the column.
Place an Erlenmeyer flask under the column. Open the stopcock and allow the solvent to drain into the flask until the solvent level is just above the silica gel, and then close the stopcock. Pour about 2 cm of sand onto the gel. Gently rinse down any sand stuck to the sides of the column with solvent. Drain the solvent as needed so the sand is mostly dry, but the silica remains completely covered.
To start the separation, add the sample to the column without disturbing the sand. Use small portions of solvent to rinse down any sample adhering to the column walls and to rinse out the sample container. Carefully drain the solvent until the level is just above the silica. Then, with a pipette, gently add 4–5 mL of solvent without disturbing the sand layer. Place a funnel into the column and slowly fill with solvent. Remove the flask and replace with a labeled test tube. With the first test tube in place, open the stopcock and collect the eluate until the test tube is nearly full.
Continue collecting fractions until all desired compounds have been eluted, proceeding sequentially through the labeled test tubes. When finished, close the stopcock.
For each compound isolated, combine the pure fractions in a pre-weighed round-bottomed flask. Remove the solvent from the flask on a rotary evaporator and then weigh the round-bottomed flask containing the dry compound. For more information, see this collection’s video on rotary evaporation.
This sample contained a mixture of tetraphenylporphyrin, or TPP, and fluorenone. The dark reddish-purple TPP was eluted first, followed by the yellow fluorenone. The purity of each isolated compound was confirmed by NMR spectroscopy.
Column chromatography is used in purification and analysis in a variety of scientific fields.
High performance liquid chromatography, or HPLC, is a form of column chromatography that provides excellent separation between compounds and can incorporate specialized detectors such as a radiation detector for radiolabeled molecules. Using HPLC, a radiolabeled phospholipid can easily be isolated from a mixture of many others even if it makes up a small percent of the mixture. This information can help elucidate the production, regulation, and functions of many important biomolecules.
Flash chromatography is a variant of column chromatography in which the mobile phase moves through the column under air or gas pressure rather than by gravity flow alone.
This creates a faster flow rate, minimizing diffusion for better separation. The desired compound is collected in a few pure, concentrated fractions, as shown with thin layer chromatography, resulting in excellent post-purification yield and purity.
The usual column apparatus is not appropriate for separating small volumes, but some mixtures are not compatible with specialized techniques such as HPLC. Small-scale purification is performed with glass pipette columns, with a pipette bulb used for small-scale flash chromatography. This is particularly useful when preparing a sample for specialized purification techniques or as a final step following large-scale purification.
You’ve just watched JoVE’s introduction to column chromatography. You should now be familiar with the principles of column chromatography, a procedure for silica gel column chromatography, and some applications of the technique.
Thanks for watching!
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