麻省理工學院化學系-薄層色譜使用指南

薄層色譜（TLC）是一種非常有用的跟蹤反應的手段，還可以用於柱色譜分離中合適溶劑的選擇。薄層色譜常用的固定相有氧化鋁或矽膠。流動相則是一種極性待選的溶劑。將溶液中的反應混合物點在薄板上，然後利用毛細作用使溶劑（或混合溶劑）沿板向上移動進行展開。根據混合物中組分的極性，不同化合物將會在薄板上移動不同的距離。極性強的化合物會「粘」在極性的矽膠上，在薄板上移動的距離比較短。而非極性的物質將會在流動的溶劑相中保留較長的時間從而在板上移動較大的距離。化合物移動的距離大小用Rf值來表達。這是一個位於0～1之間的數值，它的定義為：化合物距離基線（最先點樣時已經確定）的距離除以溶劑的前鋒距離基線的距離。

薄層色譜（TLC）實驗步驟：

1) 、切割薄板。通常，買來的矽膠板都是方形的玻璃板，必需用鑽石頭玻璃刀按照模板的形狀進行切割。在切割玻璃之前，用尺子和鉛筆在薄板的矽膠面上輕輕地標出基線的位置（注意不要損壞矽膠面）。藉助鋒利的玻璃切割刀和一把引導尺，你便可方便地進行玻璃切割。當整塊玻璃被切割後，你就可以進一步將其分成若干獨立的小塊了。（開始的時候，也許你會感到有一些難度，但經過一些訓練以後，你便會熟練地掌握該項技術。）

2) 、選取合適的溶劑體系。化合物在薄板上移動距離的多少取決於所選取的溶劑不同。在戊烷和己烷等非極性溶劑中，大多數極性物質不會移動，但是非極性化合物會在薄板上移動一定距離。相反，極性溶劑通常會將非極性的化合物推到溶劑的前段而將極性化合物推離基線。一個好的溶劑體系應該使混合物中所有的化合物都離開基線，但並不使所有化合物都到達溶劑前端，Rf值最好在0.15~0.85之間。雖然這個條件不一定都能滿足，但這應該作為薄層色譜分析的目標（在柱色譜中，合適的溶劑應該滿足Rf在0.2~0.3之間）。那麼，應該選取哪些溶劑呢？一些標準溶劑和他們的相對極性列於如下（常見有機溶劑極性，沸點及吸收波長，見文末附2）：

強極性溶劑：

甲醇〉乙醇〉異丙醇

中等極性溶劑：

乙腈〉乙酸乙酯〉氯仿〉二氯甲烷〉乙醚〉甲苯

非極性溶劑：

環己烷，石油醚，己烷，戊烷

常用混合溶劑：

乙酸乙酯/己烷：常用濃度0~30%。但有時較難在旋轉蒸發儀上完全除去溶劑。

乙醚/戊烷體系：濃度為0~40%的比較常用。在旋轉蒸發器上非常容易除去。

乙醇/己烷或戊烷：對強極性化合物5~30%比較合適。

二氯甲烷/己烷或戊烷：5~30%，當其他混合溶劑失敗時可以考慮使用。

3)、 將1~2mL選定的溶劑體系倒入展開池中，在展開池中放置一大塊濾紙。

4) 、將化合物在標記過的基線處進行點樣。我們用的毛細管是買來的，此外，毛細管也可從加熱過的Pasteur吸管上拔下。在跟蹤反應進行時，一定要點上起始反應物、反應混合物以及兩者的混合物。

5)、 展開：讓溶劑向上展開約90%的薄板長度。

6) 、從展開池中取出薄板並且馬上用鉛筆標註出溶劑到達的前沿位置。根據這個計算Rf的數值。

7)、 讓薄板上的溶劑揮發掉。

8)、 用非破壞性技術觀察薄板。最好的非破壞性方法就是用紫外燈進行觀察。將薄板放在紫外燈下，用鉛筆標出所有有紫外活性的點。儘管在5.301中不用這種方法，但我們將採用另一常用的無損方法——用碘染色法。

9) 、用破壞性方式觀測薄板。當化合物沒有紫外活性的時候，只能採用這種方法。在各種TLC顯色劑的調配方法（見附1）中，提供了很多非常有用的染色劑。使用染色劑時，將乾燥的薄板用鑷子夾起並放入染色劑中，確保從基線到溶劑前沿都被浸沒。用紙巾擦乾薄板的背面。將薄板放在加熱板上觀察斑點的變化。在斑點變得可見而且背景顏色未能遮蓋住斑點之前，將薄板從加熱板上取下。

10) 、根據初始薄層色譜結果修改溶劑體系的選擇。如果想讓Rf變得更大一些，可使溶劑體系極性更強些；如果想讓Rf變小，就應該使溶劑體系的極性減小些。如果在薄板上點樣變成了條紋狀而不是一個圓圈狀，那麼你的樣品濃度可能太高了。稀釋樣品後再進行一次薄板層析，如果還是不能奏效，就應該考慮換一種溶劑體系。

11) 、做好TLC標記，計算每個斑點的Rf值，並且在筆記本中畫出圖樣。

TCL實例問答：

問題1：連結：過柱子有什麼奇技淫巧？

爬板子、過柱子並稱有機磚工兩大世紀難題。

既然過柱子都有這些神奇的技巧，各位有機實驗室大神有沒有一些爬大板的技巧?

另外，爬板子被一些大牛認為是投機取巧、偷懶的分離方法。在絕大部分paper上都不會說自己用了爬大板這種分離方法。請問在實際實驗中用到爬大板來分離有機物的機會多不多？用這種方法分出來的產物是不是也不會在paper上寫自己是爬大板分出來的呢？

匿名用戶：

更新內容加了下劃線。太忙了有疏忽的請見諒。

看到樓下說8毫克上板子只夠打核磁真是一百個不同意啊。給幾個核磁圖。

所有藍色標記的都是旋轉邊鋒，加上紅色的峰可以用來比較含量。所有核磁都是用5mm核磁管，CDCl3體積~0.55 mL, 600 MHz核磁， ns

從上往下第二張譜是我的反應粗產物。投了一個1.5 mg的反應，分子量在500以上。反應一共有四個產物，通過PTLC得到了四個化合物，其中兩個沒有分開。第一張譜是主要產物，也是我要的，可以看出來PTLC之後基本只剩下50%...... OMG！！

接下來脫了一步保護然後做了一步氧化，又得到很可怕的粗譜....粗產物的核磁圖懶得找了，第三張譜就是這兩步反應PTLC之後得到的，和第一張譜比一下似乎沒有損失太多。

接下來又投了一個反應……第四張譜是監測這個反應的核磁圖，可以看出大概反應了75%。

舉這個例子主要是想反駁樓下。我當時是急於知道後面的反應能不能行，所以東西很少就往下投了。這樣不好，還是做多一點，反應量不能太少，不然投料不準確，結果也不可靠。當然，如果你幾十毫克的東西，別說幾十了，就連2毫克的東西，如果不是它在矽膠柱上分解掉的話，被過沒了就等著被老闆關小黑屋吧dodge臉。

另外，爬板子被一些大牛認為是投機取巧、偷懶的分離方法。在絕大部分paper上都不會說自己用了爬大板這種分離方法。請問在實際實驗中用到爬大板來分離有機物的機會多不多？用這種方法分出來的產物是不是也不會在paper上寫自己是爬大板分出來的呢？

PTLC只能分離數量有限的混合物，一張20*20的進口板子大概8毫克以下吧，國產的可以爬多一些，因為矽膠層比較厚。

/**之前說的太模糊了，我們用的板子是0.25 mm的，青島海洋的板子可以到1 mm。根據工具書裡的說法[1]，1 mm厚的矽膠板的負載量不要超過5 mg/cm^3，那麼一塊20 釐米寬的1 mm厚矽膠板，如果上樣帶是0.5釐米（太寬）寬，板子兩邊空出0.5釐米的話，上樣量不應該超過0.5*19*5=47.5 mg；0.25 mm厚的矽膠板就是大概12 mg。

我這裡說的PTLC目的和樓下似乎不太一樣，我們主要是用來獲得乾淨的譜，或者做小量反應的時候怕在柱子上分不開、過丟了，實在沒辦法了才會用PTLC備料。這點和樓下不同，所以我們以分離度為考慮，不會上大量樣品，樓下以得到過得產品為主。

supporting information裡有出現用PTLC分離的，我不覺得是投機取巧、偷懶的方法。如果非得用PTLC，說明別的常用的分離手段分不乾淨，其實還蠻悲劇的……其實可能過柱子還好，有一些小雜質。但是為了發表需要，譜圖需要很乾淨，所以用PTLC把過柱子分不開的雜質分掉。所以如果人家寫PTLC分離，間接告訴你並不能保證別的分離方法能得到同樣乾淨的譜。

但是如果你平時做實驗有一些小雜質，但不影響下一步反應，在下一步中可以除去的話，那帶著雜質往下走也沒什麼關係。當然前提是你確定你的化合物是對的。所以這種情況你可以爬個PTLC，得到一個乾淨的譜，然後做反應用過柱子得到的產物做。

爬大板首先要保證你的東西在大板上不會分解。板子的酸性比矽膠（柱）大一些。溶解度不好的東西不太好爬大板，你會得到一個非常寬的條帶，就好像極光一樣。

最基本的是確定展開劑的極性，要能分開你想要分離的組分，TLC的極性換到PTLC時可以加大一點點；

選板子時要在紫外燈下看看是否乾淨，不要選擇發黃的矽膠板（我也不知道會怎樣）；矽膠板保存時要注意避光，否則會發黃。

因為板子的矽膠並不是均勻附著的，邊緣會薄一些，所以上樣要上在矽膠厚度比較恆定的範圍內，樣品帶離板子邊緣1-1.5釐米距離(Fig. 1，湊合著看吧，囧)，展開劑體積能達到這個距離的一半到2/3一般都不會跑幹了，你第一次成功的體積以後就這麼來，根據展缸大小來；

展缸和TLC的展缸一樣，裡面要鋪濾紙以保證展開劑的蒸汽能到飽和整個展缸；

上樣用的滴管筆要壓實，筆尖不要太大；上樣要均勻，不要在起點的地方piaji一大滴，上完以後拿純丙酮或者EA爬一下板子，稍稍把樣品帶推到你畫的基線之上一點點，推成一條直線；

爬板子的時候展缸一定要蓋嚴，理由同濾紙，加重物壓緊，我每次都用5 kg的一瓶硫酸鎂；爬完板子在通風櫥裡晾乾或者拿電吹風冷風檔、空氣流、氮氣流吹乾，千萬不要用電吹風熱風檔；

感謝評論區指出，一次分不開的話，PTLC可以嘗試多爬幾遍，說不定就分開了。

然後在紫外燈下用鉛筆畫出組分，如果你的條帶是紫外很明顯的（圖2，3中紅色或者藍色條帶），那就刮矽膠去。

有時候紫外比較淡或者你的組分附近的雜質需要顯色劑才能顯色(TLC階段就已知曉)，那麼就畫完紫外色帶後割下板子左右各半釐米以內的樣品帶（不要割太多啊都是肉啊）用顯色劑顯色，然後把板子拼回去，假設你所有條帶都是直線（所以一開始上樣還有用大極性溶劑把樣品帶推成直線很重要啊），如Fig. 2, Fig. 3，那麼就畫直線確定無紫外雜質所在範圍，把你的條帶避開雜質的矽膠刮下來；

如果你比較倒黴，雜質有紫外，你的產物不怎麼有紫外（圖2，3中鉛筆畫的無色條帶），按照上一段的步驟確定你的條帶位置；

如果你更倒黴，爬歪了（Fig. 4），那就依葫蘆畫瓢，確定好你的條帶的起點和終點後按照別的條帶的形狀把你的條帶畫出來。

如果你的板子上只能看到一個條帶，換了多少種展開劑也沒分開，爬了好幾遍也還是這鬼樣子，顯色劑也顯示不出別的東西（比如你有個三乙胺鹽什麼的），如圖5，那麼就把條帶分成好幾段分別刮下來分別打核磁去吧……希望你不要這麼倒黴。

如果你的條帶顯色不明顯然後你的混合物裡又沒有參照物（圖中紅色藍色條帶），那就在你的樣品裡加入無論如何不會和你的體系反應的、有足夠區分度又有明顯紫外的參照物。應該沒這麼倒黴吧，簡直是摸瞎啊。

刮矽膠的時候一定戴口罩，一定要把矽膠碾碎，不然樣品會被吸附難衝下來。感謝評論指出要在通風櫥操作。還是建議戴口罩，忽然打個噴嚏唾沫星子飛進矽膠裡或者吹走了就不好了。我一般不在通風櫥刮碾矽膠，因為通風櫥有風……我會用乙酸乙酯把矽膠泡不超過5分鐘然後用滴管轉移到小柱子裡洗脫。這時候如果矽膠碾得不夠細滴管頭又太小的話有可能會堵。因為我們需要乾淨的譜，所以不建議用甲醇泡，甲醇會溶解矽膠，下一步投料就不準了。

爬大板過程中使用的東西都要保證乾淨，展缸用洗滌劑洗洗乾淨吹吹乾，量筒洗乾淨，裝矽膠的瓶子、過濾用的東西通通要乾淨。手套也要乾淨。核磁管也是。旋蒸接收瓶裡的溶劑要倒掉，防止放氣時溶劑蒸汽倒灌到瓶子裡。用油泵抽時三通的真空脂儘量少，有時會進入到樣品裡去。

有時候爬大板反而是越爬越髒……

還有啊要先保證你的操作可以得到純的產物再爬接下來的板子。

技巧太多了……你可能會在過程中引入一些油脂之類的，有的人怎麼泡矽膠怎麼過濾都有講究。你投反應、後處理等等操作都會影響你產物的純度。所以爬大板這件事也並不是那麼的孤立。你最好找個師兄教你，不僅僅是爬大板，在學的過程中遇到問題隨時問，你操作有什麼問題他也可以馬上發現。

祝你過一遍柱子所有東西通通乾淨~雜質分離so easy~

Reference

[1] Hostettmann, K.; MARSTON, A.; Hostettmann, M. Preparative Chromatography Techniques: Applications in Natural Product Isolation; Springer Science & Business Media, 1997.

附1：各種TLC顯色劑的調配方法

作為學有機化學的，在平時工作實驗中，最最不可缺少的就是TLC點板跟蹤反應，而顯色劑的種類大家都知道有多少種？好的顯色劑不但能夠讓你工作更加效率，更多的有可能幫助你減少失誤。那麼今天，這一篇，筆者羅列了幾乎所有常用的顯色劑，希望能夠幫助到大家。

註：TLC在浸潤以下顯色劑後，都一般需要熱烤才能顯色！

4-甲氧基苯甲醛顯色 (適用於：所有有機化合物)

原料 ：調配方法

1. 4-甲氧基苯甲醛 (p-anisaldehyde) 13mL 把1,2,4在冰浴條件下混合後，緩慢滴加3，冷藏保存。

2. 醋酸 (AcOH) 5mL

3. 濃硫酸 (conc. H2SO4) 18mL

4. 乙醇 (EtOH) 478mL

磷鉬酸顯色劑 (適用於：所有有機化合物，特別是含有氫氧基的化合物)

原料 調配方法

1. 磷鉬酸 (12MoO3.H3PO4) 5g 把1,2混合成溶液即可使用。

2. 乙醇 (EtOH) 100mL

鈰 – 鉬酸銨顯色 別名：HANESSIAN染色液(適用於：所有有機化合物)

原料 調配方法

1. 鈰 – 鉬酸銨 ((NH4)6Mo7O24 4H2O) 25g 把1,2,3,4混合後即可使用

2. 硫酸鈰 (Ce(SO4)2) 5g

3. 濃硫酸 (conc. H2SO4) 50mL

4. 蒸餾水 (H2O) 450mL

茚三酮顯色 (適用於：胺基化合物)

原料 調配方法

1. 茚三酮 ((ninhydrin) 0.3g 把1,2,3混合成溶液即可

2. 醋酸 (AcOH) 3mL 小竅門(對於比較難顯色的胺基化合物)

3. 正丁醇 (n-BuOH) 100mL 把TLC蘸一下HBr溶液加熱烤一下後再蘸取茚三酮顯色劑

二硝基苯肼顯色 簡稱：DNP顯色 (適用於：醛或酮類)

原料 調配方法

1. 2,4-二硝基苯肼 12g 把1,2,3,4混合成溶液即可。

2. 濃硫酸 (conc. H2SO4) 60mL

3. 蒸餾水 (H2O) 80mL

4. 乙醇 (EtOH) 200mL

鹼性高錳酸鉀顯色 (適用於：所有有機化合物)

原料 調配方法

1. 高錳酸鉀(KMnO4) 1.5g 把1,2,3,4混合成溶液即可。

2. 碳酸鉀 (K2CO3) 10g 注意點

3. 氫氧化鈉 (NaOH) 0.125g 試劑壽命比較短，一般三個月以內就得重新配置

4. 蒸餾水 (H2O) 200mL

溴甲酚綠顯色 簡稱：BCG顯色 (適用於：羧酸類等含有酸性基團的化合物)

原料 調配方法

1. 溴甲酚綠(Bromocresol green) 40mg 把1,2混合後，往裡面滴加3直到溶液變成藍色。

2. 乙醇 (EtOH) 100mL

3. 0.1N 氫氧化鈉水溶液 適量

DRAGENDORFF試劑顯色 (適用於：含氮化合物)

原料 調配方法

1. 次硝酸鉍 (Bismuth subnitrate) 1.7g A液: 1+2+3

2. 醋酸 (AcOH) 20mL B液：4+5

3. 蒸餾水 (H2O) 80mL A液(5mL)+B液(5mL)+醋酸(20mL)+蒸餾水(70mL) 混合配成

4. 碘化鉀 (KI) 40g

5. 蒸餾水 (H2O) 100mL

香草醛顯色 (適用於：所有有機化合物)

原料 調配方法

1. 香草醛((Vanillin) 15g 把1,2,3混合後配成，使用壽命較短。

2. 濃硫酸 (conc. H2SO4) 2.5mL

3. 乙醇 (EtOH) 250mL

碘/矽膠顯色 (適用於：所有有機化合物)

原料 調配方法

1. 碘(I2) 適量 把1,2混合在密閉容器中靜置，

2. 矽膠(SiO2) 適量 顯色的時候直接只需要把TLC放進去即可

紫外燈-UV LAMP (適用於：共軛結構化合物)

這個就不細說了。

水 (適用於：最後的手段！)

在所有的顯色劑都沒用的情況下，把TLC稍微浸點水後，對著光看，有可能看到化合物的點(有機化合物不溶於水)

附2：常見有機溶劑極性，沸點及吸收波長

常見混合溶劑極性順序：

（來源：二知了 版權屬原作者 謹致謝意）