去除的分支和循环化合物的尿素络合法为 Uk'37 Paleothermometry

Earth Science

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Overview

资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

提到在上一视频中,有机溶剂萃取,产品总脂提取物 (TLE),经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究员是往往只对感兴趣的化合物少数。在我们两个的有机最高峰 (Uk'37和主战坦克/CBT),感兴趣的是只有 6 化合物 (2 脂肪酮和 4 isoprenoidal 甘油二烷基甘油 tetraethers)。在本系列中以前的两个视频中所述,可能为削减的分析样品中的化合物数量应用纯化技术。这些技术可能化学改变不需要的组件 (皂化),利用不同的复合化学结构 (柱色谱法),或使用不同的形状和尺寸的分子来包含或排除某些组件从分析 (尿素络合法)。不同的化学物质的原子结构导致一些有毒的有机化合物,形成长,狭窄,直链 (n-烷烃和脂肪酮),形成复杂的循环结构,别人形成高度支化结构,其他有机化合物和还有形成两个循环和分支结构 (GDGTs) (图 1)。不同形状和尺寸的试样中的化合物可以用于他们彼此分开,相同的方法如硬币清分机分隔不同教派 (尺寸) 的硬币。

Figure 1
图 1。不同化学结构比较。正癸烷、 直链烷烃 (A; 从 http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry),环己烷、 环烷烃 (B; 从 http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry),一个类固醇、 聚环烃 (C; 从 www.wikiwand.com),和 2,2-二甲基丁烷异构烷烃 (D; www.wikimedia.com)。请点击这里查看此图的大版本。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 地球科学精要. 去除的分支和循环化合物的尿素络合法为 Uk'37 Paleothermometry. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

尿素络合法是直链或很少分枝结构分离高度分支和循环结构尺寸排除技术。发生这种情况由于特殊的晶体结构的尿素 (图 2)。当尿素晶体形式时,它将创建单个晶体之间的小小空间。空格是长而窄,平均直径为五埃 (5 × 10-10米)。这些空间是足够大,以包括直链或很少分枝化合物进入晶体点阵,但太小,高度分枝或循环结构。因此,后者的结构是排除在外。然后可以洗涤晶体,和高度分枝或循环结构可以从样品中删除。随后的晶体解体会直链和很少分枝化合物释放到解决方案,从中他们可以提取和分析。

Figure 1

图 2。尿素的化学和晶体结构的描述。(从 www.imgkid.com)请点击这里查看此图的大版本。

尿素络合法是一种技术,从高度支化、 循环化合物分离直链脂肪酮。

尿素是一种有机化合物,形成多孔的晶体结构。水晶可以捕获某些分子,形成加合物,而其他人不能适应结构内。

尿素络合法利用不同大小和形状的化合物分开 — — 类似于一枚硬币计数机将如何排序一罐零钱。

这个视频是一系列对脂质提取、 纯化及分析沉积物的一部分。它将说明尿素络合法,对一个样本的长链 paleothermometry 执行大小排斥纯化的使用。

尿素络合法是一种基于尺寸排阻的纯化方法。它从那些高度分枝和/或循环分离直链或很少分枝的化合物 — — n-烷烃和脂肪酮-等。

这可能是因为尿素的特殊的晶体结构。当尿素晶体形式时,狭小的空间内创建单个分子间。这些空间是长和狭窄的所以直链或很少分枝的化合物可以放入晶格,虽然高度支化和循环的化合物都是太大。

尿素晶体然后用一种非极性溶剂,被排除在外的分子分离包括线性的洗涤。洗过的分子可以提取和分析直接,而晶体必须溶解在水回到解决方案腾出线性化合物中。另一种非极性溶剂然后用于从水中提取所需的化合物。

包括和排除分子可以提供有价值的信息。例如,高度支化类异戎二,由海冰硅藻,可以存在季节性海冰在高纬地区的代理。环状化合物可能反映出过去火灾情况存在。直链烷烃和条件是生态系统结构和海洋表面温度的共同代理。

由尿素络合法分离纯化并不总是必要的感兴趣的一些化合物可以直接从没有改变提取有机样品进行了分析。在极端的情况下如沉积物中获得从污染严重的地区,像河口附近的工业中心-尿素络合法可能需要删除 coelute 在分析过程中的未知的化合物。

现在,您了解尿素络合法,您就可以开始执行程序。

若要开始,请获取干总脂提取物 — — 或 TLE — — 已从样品中提取和皂化和柱层析法纯化。

接下来,准备尿素内收解决方案文本协议中所述。确保所有组件都是纯洁和自由的碳氢化合物。

暂停在 1.5 毫升的 DCM/正己烷溶液样品。如果不完全溶 TLE,超声波几为尿素和甲醇溶液 5 分钟添加 1.5 毫升。这发出信号表示创建的尿素晶体的形成的白色沉淀,看。接下来,轻轻地擦干下氮,用文火尿素晶体。请确保所有的溶剂蒸发。一旦完全干燥晶体,冲洗他们 3 倍,约 1 毫升的正己烷。用玻璃吸管清除正己烷之间每个冲洗,并把它转移到一个新鲜的小瓶。这标有"非加合物"。接下来,溶解晶体中 2 毫升的纯净水。摇来确保完全溶解。

若要从添加水提取生物标志物,加 1 毫升的正己烷,帽,并轻轻摇动 5 s。

允许解决方案休息直到正己烷和水完全分开。然后,使用玻璃吸管,删除大约 75%的正己烷,并转移到一个新的小瓶。这标有"加合物"。

重复此提取过程两次,每次添加 1 毫升的正己烷。结合三进一整瓶特效加合物。适当的废物容器中的水和尿素溶液的处置。该示例是现在准备好分析。

尿素络合法有几个应用程序中的分离和纯化的有机分子。

同位素是一个变体在中子的数量,不同,因而在其原子质量与不同的化学成分。元素可能有几种同位素,各有不同的质量。同位素也可以有不同于另一个人,所以它可以是重要的是确定哪些同位素是特定样本中存在的化学和分子特性。在此示例中,叶蜡中的碳和氢同位素比值测定以便在植物代谢途径收集信息。非常大量的材料需要以确定同位素比值和在低浓度时有类似检测的化合物可能会重叠时分析了大型量。

因此,尿素络合法用于从任何干扰化合物分离 n-烷烃的兴趣。删除允许的准确同位素比值来确定这些有害的物质。

石油是复杂混合物的烃类,每个都有独特的性能和用途。这些化合物分离石油化工行业非常重要-支链烷烃常用作光润滑剂,而直链烷烃主要用于烷基化工艺。在此示例中,尿素络合法用于烷烃分离煤油。使用尿素质油连续系列,这些烷烃分离煤油在 99 百分比纯度。

你只是看过的复杂的有机混合物通过尿素包合法纯化的朱庇特的简介。现在,您应该了解尺寸排阻,净化样品为准确组件测量和尿素络合法的重要性。

谢谢观赏 !

Procedure

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 从任何化学的零售商购买以下材料: 燃烧高硼硅玻璃吸液管和灯泡;纯净水;正己烷;二氯甲烷 (DCM);甲醇;尿素。
    1. 试剂应该是纯洁的没有从碳氢化合物。另外,纯净水,可在实验室中用水净化系统。
  3. 获取与聚四氟乙烯衬里帽 4 毫升高硼硅玻璃小瓶。

2.方法

  1. 使混合了 2:1 DCM:Hexane (v: v)。
    1. 在锥形瓶,混合 200 毫升的 DCM 和 100 毫升的正己烷。
  2. 在甲醇 (100 毫克/毫升) 使尿素的混合物。
    1. 倒入锥形瓶 300 毫升的甲醇。
    2. 添加尿素 300 毫克。
    3. 搅拌自动搅拌盘,尿素完全溶解。
  3. 开始与干样品 4 毫升瓶中。
  4. 在 2:1 混合而成的 DCM:Hexane (v: v) 1.5 毫升暂停样品。
    1. 如果样品不完全溶,超声波几为 5 分钟。
  5. 对这种混合物,在甲醇中添加尿素 1.5 毫升。
    1. 后此另外,看为白色沉淀形成。这发出信号表示创建尿素晶体。
  6. 轻轻地擦干下氮,用文火晶体。确保所有溶剂都蒸发之前下一步。
  7. 冲洗晶体 3 x 与约 1 毫升的正己烷。删除正己烷之间每个冲洗使用玻璃吸管将转移到一瓶标有"非加合物"。
  8. 溶解晶体中 2 毫升的纯净水。摇来确保完全溶解。
  9. 水相用正己烷提取通过添加 1 毫升并轻轻地摇动 5 s。
  10. 允许的正己烷和水到完全独立之前删除大约 75%的正己烷使用玻璃吸管,并转往一瓶标有"加合物"。
  11. 重复步骤 2.10 两次。
  12. 适当的废物容器中的水和尿素溶液的处置。

Results

这种净化技术产生两个不同的瓶子;一个标有加合物,含直链和很少分枝的化合物,和另一个标记为非加合物、 含高度支化和循环的化合物。此过程大大地减少了任何样本分析仪器的复杂性。对目标化合物的精确分析,复杂性这跌幅往往至关重要。例如,在近岸设置后大约 1850 年,脂肪酮共同洗脱麻烦化合物,表面上是污染物后工业革命,介绍了使用柱层析或皂化独自不删除。显然,污染物是循环或分支,因为尿素络合法从样品中移除它们。顶部 160 多年的一些这些沉积物档案可以自信地分析为 Uk'37只是因为尿素络合法的应用程序。

Applications and Summary

尿素络合法常用的在净化中 n-烷烃,常见成分的叶蜡,为了删除共同洗脱化合物同位素分析之前。叶蜡在植物中的碳和氢同位素比值包含的代谢途径和植物用和分别住在环境条件的信息。为了确定这些同位素的比例,很大数量的化合物必须装入一个 GC。如此庞大数量往往导致彼此在低浓度下共同洗脱洗脱剂的化合物。通常情况下,共同洗脱与烷烃化合物分枝或循环的那烷烃基团,因此可以使用尿素络合法删除。

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 从任何化学的零售商购买以下材料: 燃烧高硼硅玻璃吸液管和灯泡;纯净水;正己烷;二氯甲烷 (DCM);甲醇;尿素。
    1. 试剂应该是纯洁的没有从碳氢化合物。另外,纯净水,可在实验室中用水净化系统。
  3. 获取与聚四氟乙烯衬里帽 4 毫升高硼硅玻璃小瓶。

2.方法

  1. 使混合了 2:1 DCM:Hexane (v: v)。
    1. 在锥形瓶,混合 200 毫升的 DCM 和 100 毫升的正己烷。
  2. 在甲醇 (100 毫克/毫升) 使尿素的混合物。
    1. 倒入锥形瓶 300 毫升的甲醇。
    2. 添加尿素 300 毫克。
    3. 搅拌自动搅拌盘,尿素完全溶解。
  3. 开始与干样品 4 毫升瓶中。
  4. 在 2:1 混合而成的 DCM:Hexane (v: v) 1.5 毫升暂停样品。
    1. 如果样品不完全溶,超声波几为 5 分钟。
  5. 对这种混合物,在甲醇中添加尿素 1.5 毫升。
    1. 后此另外,看为白色沉淀形成。这发出信号表示创建尿素晶体。
  6. 轻轻地擦干下氮,用文火晶体。确保所有溶剂都蒸发之前下一步。
  7. 冲洗晶体 3 x 与约 1 毫升的正己烷。删除正己烷之间每个冲洗使用玻璃吸管将转移到一瓶标有"非加合物"。
  8. 溶解晶体中 2 毫升的纯净水。摇来确保完全溶解。
  9. 水相用正己烷提取通过添加 1 毫升并轻轻地摇动 5 s。
  10. 允许的正己烷和水到完全独立之前删除大约 75%的正己烷使用玻璃吸管,并转往一瓶标有"加合物"。
  11. 重复步骤 2.10 两次。
  12. 适当的废物容器中的水和尿素溶液的处置。

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