劉瑩關玲 徐烜峰 邊磊

(北京大學化學與分子工程學院 北京100871)

薄層色譜法(又稱為薄層層析，thin-layer chromatography，簡稱TLC)是以涂布于支持板上的支持物作為固定相，以合適的溶劑為流動相，對混合樣品進行分離、鑒定和定量的一種層析分離技術。

TLC是大學有機化學實驗課中的重要基本操作實驗。掌握TLC技術有助于學生儲備未來工作需要的色譜層面的知識。在教學中，我們根據(jù)授課對象(北京大學醫(yī)學部的學生)的專業(yè)特點，選擇與醫(yī)學科學相關的實驗內容，如通過實驗分析解熱鎮(zhèn)痛藥復方乙酰水楊酸藥片(Compound Aspirin Tablets，APC;一種用于感冒發(fā)熱、頭痛、神經(jīng)痛等治療的常用藥)的組分;通過多步合成制備乙內酰脲(其鈉鹽是抗癲癇藥Dilantin)等;安排了3次TLC實驗促進學生掌握TLC技術，包括:TLC鑒定APC組分，TLC監(jiān)測安息香制備二苯乙二酮的反應進程，TLC輔助柱色譜分離乙酰苯胺和二苯乙二酮。

對于TLC鑒定APC組分實驗，最初我們沿用學院多年使用的展開劑［1］:由二氯甲烷(2mL)、無水乙醚(5mL)和冰醋酸(5～7滴)組成的混合溶劑，此條件對APC的3個主要成分非那西丁、阿司匹林和咖啡因給出較好的分離。溶劑的沸點為:乙醚34.6℃，二氯甲烷39.8℃，冰醋酸117.9℃，按比例配好后，在操作過程中因為低沸點溶劑揮發(fā)快，會使剩余展開劑的極性增加，若不更換展開劑依次展開幾塊板時，后面展開板的Rf數(shù)值將呈現(xiàn)增大趨勢，有時只顯示兩個色斑，影響學生準確觀察各個組分的顯色情況;與此同時，實驗室中有機溶劑的濃度會增大(特別是高溫天氣更明顯)?；趯嶒炐Чc環(huán)保的雙重考慮，我們嘗試對TLC鑒定復方乙酰水楊酸藥片組分的實驗條件進行優(yōu)化。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

展開劑(自己配制):石油醚(AR，北京化工廠)，乙酸乙酯(AR，北京化工廠)，冰醋酸(AR，北京化工廠)，乙醚(AR，北京化工廠)，二氯甲烷(AR，北京化工廠)。

薄層色譜板(自己制備):硅膠GF254(CP，青島海洋化工有限公司)，0.5%羧甲基纖維素鈉水溶液(實驗室統(tǒng)一配制，羧甲基纖維素鈉800～1200，CP，國藥集團化學試劑有限公司)，玻璃片25.4mm×76.2mm，玻璃點樣毛細管(內徑0.5mm，管長100mm，華西醫(yī)科大學儀器廠)，紫外線分析儀(ZF-I，上海顧村電光儀器廠)。

樣品:復方乙酰水楊酸片(APC，山東新華制藥股份有限公司，每片含阿司匹林0.22g，非那西丁0.15g，咖啡因35mg)，用95%乙醇(AR，北京化工廠)溶解。

各組分標樣:3%阿司匹林乙醇溶液，0.5%非那西丁乙醇溶液，1%咖啡因乙醇溶液(實驗室統(tǒng)一配制)。

1.2 實驗原理與步驟

原理:薄層色譜法是一種吸附薄層色譜分離法，它利用各成分對同一吸附劑吸附能力不同，使在流動相(溶劑)流過固定相(吸附劑)的過程中，連續(xù)地產(chǎn)生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，從而達到各成分相互分離的目的。比移值Rf=溶質移動的距離/溶液移動的距離，表示物質移動的相對距離，在條件固定的情況下，Rf對每一種化合物來說是一個特定數(shù)值。

薄層板制備:稱取5g薄層層析硅膠(GF254)，加入13mL 0.5%的羧甲基纖維素鈉水溶液，混合并攪拌成均勻的糊狀物，將糊狀物均勻倒在8塊潔凈干燥的玻璃片上，用玻璃棒滾動涂布，使其平均涂滿整個玻璃板，然后輕輕振動玻璃板，促使其平整均勻，自然干燥后，根據(jù)需要可在烘箱中110℃條件下活化30分鐘。

APC樣品的制備:取半片APC，用研缽研成粉末，將粉末轉移到錐形瓶，加2.5mL 95%乙醇，搖動，過濾;用另一錐形瓶中保留濾液(不用時加塞子);用濾液進行實驗，教學中4人公用。

展開劑的配備:本實驗用到含有石油醚、乙酸乙酯、乙醚、二氯甲烷、冰醋酸不同組分的混合溶劑。各試劑在通風櫥中量取，加入展開缸中混勻，及時加蓋子以減少溶劑揮發(fā)。

點樣:每塊板中間點APC，左、右側分別點標樣非那西丁、阿司匹林或咖啡因。

將板放在展開缸中展開。

用紫外燈觀察，有色斑點處用鉛筆畫出，分別計算APC每個點的Rf。

2 結果與討論

2.1 醋酸的作用

實驗用硅膠表面的硅羥基呈弱酸性，極性強的分子與硅膠吸附較強，Rf較小。APC的3個主要組分非那西丁、阿司匹林、咖啡因的化學結構如圖1。阿司匹林含酸性基團羧基，咖啡因的互變異構體含弱堿性基團亞氨基。極性次序為:阿司匹林＞咖啡因＞非那西丁;推測Rf為:阿司匹林＜咖啡因＜非那西丁。

圖1 APC 3個主要組分的化學結構式

在實驗中觀察到的Rf就是這個次序，但阿司匹林從基線開始顯現(xiàn)連續(xù)的色帶，難以確定Rf(圖2A左、B左、C左)。據(jù)此，我們在展開劑中加入冰醋酸以增加展開劑的極性，希望抑制阿司匹林與硅膠的作用進而得到更集中的顯色斑點。從圖2(A右、B右、C右)可見，加了醋酸后，非那西丁、咖啡因的斑點依次升高，Rf略有增加，阿司匹林則顯色斑點集中且Rf增加為3個組分中最大的。對硅膠鑒定其他含酸性基團的有機化合物，在展開劑中加醋酸也可得到集中的顯色斑點，說明醋酸的作用在于:影響含酸性基團的化合物在TLC實驗過程的吸附與解吸。

2.2 新展開劑的尋找

由二氯甲烷、無水乙醚和冰醋酸組成的混合溶劑，對APC 3個主要組分非那西丁、阿司匹林和咖啡因給出的分離如圖2A右所示，咖啡因呈現(xiàn)橢圓形色斑，Rf=0.16;非那西丁呈現(xiàn)橢圓形色斑，Rf=0.59;阿司匹林呈現(xiàn)月牙形色斑，Rf=0.81。

圖2 展開劑優(yōu)化前后的分離效果

為了得到與這個分離相同或更好的實驗結果，我們用可安全使用的石油醚和乙酸乙酯試劑，選擇不同條件進行多次實驗。首先做替代乙醚的嘗試，成功后又做了替代二氯甲烷的嘗試(表1)，最后以石油醚(3mL)、乙酸乙酯(4mL)、冰醋酸(6滴)的混合溶劑獲得最佳結果(圖2B右)。在此配比下，咖啡因呈現(xiàn)橢圓形色斑，Rf=0.14;非那西丁呈現(xiàn)橢圓形色斑，Rf=0.49;阿司匹林呈現(xiàn)圓形色斑，Rf=0.66。

表1 展開劑選擇實驗*

有報道用乙酸乙酯單一溶劑分離APC的3個組分，通過碘熏2～30分鐘顯色［2］。我們用自制的薄板，對乙酸乙酯單一溶劑(7mL)進行了實驗，在紫外燈下觀察到分離出很好的咖啡因、非那西丁的色斑，但阿司匹林顯示從起點到與咖啡因參比點等高的色帶(圖2C左)，而用乙酸乙酯(7mL)、冰醋酸(6滴)的混合溶劑展開時，非那西丁和阿司匹林幾乎重疊(圖2C右)，兩種情況都不利于計算Rf，因此不在教學中使用。

3 結論

我們探索成功的新展開劑石油醚(3mL)-乙酸乙酯(4mL)-冰醋酸(6滴)，不僅能使APC藥片中的3個組分顯色清楚，而且提高了溶劑沸點，減少了揮發(fā)，使學生可以更從容地操作。更重要的是，減少使用有生物毒性的乙醚和二氯甲烷，在環(huán)境保護方面也有意義。本優(yōu)化操作經(jīng)近400名學生驗證，教學效果良好。

［1］北京大學化學學院有機化學研究所.有機化學實驗.第2版.關燁第，李翠娟，葛樹豐修訂.北京:北京大學出版社，2002

［2］路平.醫(yī)學有機化學實驗技術指導.武漢:湖北科學技術出版社，2007