柱層析就是通常所說的過柱子，又叫柱色譜，屬於色譜法中使 用最廣泛的一種方法。對於含有多種有機物的混合樣品，用重結晶無法提純時，柱層析法可以說是有機實驗中最有效的分離手段。實驗室中常用的是以矽膠和氧化鋁做固定相的吸附柱。矽膠層析 法的分離原理是根據物質在矽膠上的吸附力不同而得到分離，一 般情況下極性較大的物質易被矽膠吸附，極性較弱的物質不易被 矽膠吸附，整個層析過程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸過程。
雖然很多化學實驗書中都敘述了柱層析的實驗方法，但大多 數都是比較雷同地泛泛地描述，而且有些描述在實驗室中並不適用。例如，很多書中都提到裝柱時先在底層鋪一層石英砂，倒入固 定相後再在頂部鋪一層石英砂。比較繁瑣，而且效果也不是很好， 在實驗室中不適用。根據多年來使用柱層析的操作經驗，本文總 結了在使用柱層析時的幾個技巧：
1、矽膠的使用
初做柱層析很容易把柱子裝得長了或短了，有時還會有大量 的矽膠剩餘，浪費矽膠，這主要是對矽膠等固定相的使用的量沒有 掌握。柱層析用的矽膠一般是100-200目，100毫升矽膠的質量在 47克左右，如果裝一個直徑是2．8釐米的柱子，可以裝18釐米高。為了避免浪費矽膠和溶劑，最初學習裝柱時最好對實驗室中各種 不同規格的柱子摸摸底。方法很簡單：用量簡量出100毫升幹矽 膠，直接倒入各種規格的柱子中，敲實，用刻度尺鼉出矽膠在柱子 中的高度，這樣就可以做到心中有數了。一般在裝柱的時候町以 根據實驗所需柱子的高度來調整矽膠的使用量，這樣就可以大大 地節省矽膠的使用，避免造成沒有必要的浪費。歡迎關注化學科訊。稱量矽膠時一般 稱30-70倍於上樣量，如果極難分，也可以用100倍量以上的矽膠。
2、洗脫劑的使用
洗脫劑的極性可用薄層層析來確定，一般以待分離樣品Rf值 為0.2-0.3為宜。選擇的洗脫劑應該使兩相鄰物質Rf值之差最大 化。不要認為在板上爬得高分離的效果就比較好，如果Rf在0.6， 即使相差0.2也不容易在柱子上分開，因為柱子是一個多次爬板的 過程，可以通過公式的比較：0.6／0.8一次的分離度，肯定不如 (0.2／0.3)的三次方或四次方大。歡迎關注化學科訊。有時雖然在薄層板上看到分離的效果很好，但過柱層析時還是很難分開。這主要的原因就是薄層層析用矽膠比柱層析用矽膠要細得多，所以分離效果好。解決的辦法就是降低洗脫劑的極性，一般柱層析用洗脫劑比薄層層析用 的展開劑極性要再降低一倍可以達到比較好的分離效果。當所分離物質極性跨度較大時，可用採梯度洗脫的方法，即逐漸增加溶劑 的極性，使吸附在矽膠上的不同化合物逐個洗脫下來。
常用的展 開劑極性小的用乙酸乙酯：石油醚系統；極性較大的用甲醇：氯仿 系統；極性大的用甲醇：水：正丁醇：醋酸系統；拖尾可以加入少量 氨水或冰醋酸。對於很難分離的化合物，一是增加柱子的長度和 直徑，二是減小洗脫劑的極性，這樣可以很好地將混合物分開。在 同樣能洗脫的情況下，儘量使用毒性小的洗脫劑。例如，乙酸乙酯：石油醚系統和二氯甲烷：石油醚系統，在同樣都能洗脫的情況下， 應該用毒性小的乙酸乙酯：石油醚系統。
另外洗脫劑在過柱子後最好也回收使用，一方面環保，另一方面也能節省部分經費，缺點是要消耗一定的人工。這裡要注意的 是，一般在過柱同時進行的是減壓旋蒸，混合溶劑的比例由於揮發 度的不同會導致極性的變化，一般會使得極性變大，在梯度淋洗時 比較合適。還有一般回收的溶劑中會有少量水分，使用前先要用 乾燥劑乾燥好才能使用。
3、裝柱子的技巧
柱層析的裝柱非常重要，裝柱的效果會直接影響層析分離效 果。有溼法裝柱和幹法裝柱等兩種方法。溼法裝柱很簡單，使用 也最普遍，就是先用比固定相多一倍的洗脫劑將固定相活成勻漿， 柱子底部先用脫脂棉塞緊，然後倒入洗脫劑將脫脂棉中氣泡趕出。歡迎關注化學科訊。用漏鬥將活好的固定相倒入柱子中，打開底部活塞，將柱子中高出 固定相的溶劑放出。期間不斷用橡皮棒敲打，將固定相敲實，做到 密實均勻無氣泡即可。很多時候用加壓的方法可以很高效地裝好 柱子，而且在柱子中沒有氣泡產生。幹法裝柱與溼法裝柱剛好相 反的是，它是將乾燥的吸附劑從柱子上端直接加入到一個空的柱 子中，然後用油泵抽柱子底部，相當於減壓過柱，直到柱子變得很 結實，再用淋洗劑「走柱子」。幹法裝柱的一個缺點就是在裝入洗 脫劑後，由於溶劑和固定相之間的吸附放熱，所以柱子容易變花， 影響分離效果。
解決的方法是：(1)固定相一定要添加結實；(2)一 定要用較多的溶劑「走柱子」。直到柱子的下端不再發燙，恢復到室 溫後再撤去壓力。無論使用哪種方法裝柱，最後都要求所裝的柱 子結實、勻稱、無氣泡。
4、上樣的技巧
上樣也有溼法和幹法之分：溼法一般用淋洗劑溶解樣品，也可 以用二氯甲烷、乙酸乙酯等，但溶劑越少越好。再用膠頭滴管轉移 得到的溶液，沿著層析柱內壁緩慢地均勻加入。在不用海沙的情 況下，儘量不要破壞矽膠面。加樣後，打開柱底活塞，讓固定相充 分地吸附所加樣品。歡迎關注化學科訊。然後再加入一些洗脫劑，再充分地吸附後將 一團脫脂棉塞至接近矽膠表面。然後就町以放心地加入大量洗脫 劑，而不會衝壞矽膠表面。很多樣品在上柱前是粘乎乎的，一般沒 關係。有的時候上樣後在矽膠上又會析出，這一般都是比較大量 的樣品才會出現，是因為矽膠對樣品的吸附飽和，而樣品本身又是 比較好的固體才會析出，這就需要先重結晶樣品，得到大部分的產 品後剩餘的產品再柱分。如果不能重結晶也沒關係，直接過柱就 行，樣品會隨著淋洗劑流動而慢慢溶解，最後隨著洗脫劑流出。
有些樣品溶解性差，能溶解的溶劑又不能一卜柱(比如DMF， DMSO等，會隨著溶劑一起走，顯色是一個很長的脫尾)，這時就必 須用幹法上柱了。幹法過柱是把待分離的樣品用少量溶劑溶解後， 在加入少量矽膠，歡迎關注化學科訊。拌勻後再旋去溶劑。一般樣品和矽膠按l：l的 量混合，矽膠使用的量也可以少一些，但是要保證在旋幹後，不能 看到明顯的固體顆粒，讓樣品都吸附在矽膠的表面上。然後小心 地加入到裝好的柱子中，加入洗脫劑洗脫。
5、過柱的技巧
柱層析按過柱時的壓力可以分為：加壓，常壓，減壓。壓力可以增加淋洗劑的流動速度，減少產品收集的時間，但是 會減低柱子的塔板數。所以其他條件相同的時候常壓柱是效率最高的，但是時間也最長，例如一些 天然化合物的分離，有時一個柱子過幾個月也有可能。減壓柱能 夠減少矽膠的使用量，但是由於大量的空氣通過矽膠會使溶劑揮 發，有時會在柱子外面有水汽凝結，另外有些比較易分解的東西可 能得不到，而且還必須同時使用水泵抽氣，噪音大，時間長，所以減 壓過柱用得比較少。
加壓過柱是一種比較好的方法，與常壓柱類似，但用外加壓力 可以使淋洗劑走的快些。壓力的提供可以是樂縮空氣，雙連球或 者小氣泵(用魚缸供氣的加壓泵就行)。特別是在容易分解的樣品 的分離中很適用。一般壓力不可過大，不然溶劑走的太快就會減 低分離效果。歡迎關注化學科訊。因為加壓過柱效率高，分離效果較好，所以加壓過柱 在普通的有機化合物的分離中是非常適用的。一蝗低沸點溶劑裝 柱時往往會在柱子中產生氣泡，使柱子變花，利用加壓過柱法在裝 柱時就可以有效地解決這個問題，而且可以使柱子很快裝實。隨著科技的發展，色譜法的技術也日新月異，但柱層析實驗技 術還是比較簡單和實用的，每個科研工作者在使用柱層析時，可以 根據自己的實際情況來不斷地摸索，不斷地總結和提高柱層析的 實驗技術。
來源：冷豐收 - 《華章》 - 2010年32期