CN110793955A - 一种化学反应产物的快速分离-定性方法 - Google Patents

Abstract

一种化学反应产物的快速分离‑定性方法，包括，制备纸离心机，填充石英毛细管色谱柱、色谱柱的上样，将双面胶固定在纸离心机的半径上，通过移液枪向上样后的色谱柱中滴加展开剂，仅需要改变展开剂的种类即可同时实现多根色谱柱上待分离物的快速分离‑定性；左右反复拉动木梢，使圆形纸片往复快速旋转，实现离心效果，色谱流出物流至脱脂棉，待脱脂棉中展开剂完全挥发后，使用便携式拉曼光谱仪实时检测色谱流出物的结构以定性。本发明的方法，采用价格低廉纸离心机进行离心，显著加快了色谱分离的速度，缩短了色谱分离的时间，色谱流出物通过便携式拉曼光谱仪进行实时的高灵敏SERS检测以定性，需要的样品量极少，可实现痕量组分的检测定性。

Description

一种化学反应产物的快速分离-定性方法

技术领域

本发明涉及化学反应产物的分离与鉴定，具体涉及一种化学反应产物的快速分离-定性方法。

背景技术

化学反应的发生往往伴随着许多副产物或反应中间体的产生，为了鉴别、减少副产物以增加主产物的产率，为了监测反应中间体以明确化学反应机理，需要对化学反应的多组分产物进行分离和定性。

目前用于实现多组分快速分离-定性的成熟技术为高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)联用技术。该技术以高效液相色谱为分离系统，质谱为检测系统。具体工作过程和原理为：预分离样品从高效液相色谱的自动进样器经流动相带入色谱柱中，在高压泵的强大推力下，流动相带动极性相似的组分向前流动，而极性与色谱柱高效固定相相似的组分向前流动速度缓慢，从而样品中多组分被分离。不同的组分按照流动的快慢依次在质谱部分与流动相分离，进入质谱的离子化室。经雾化液珠、雾化液体蒸发过程，色谱流出物最终变为带电粒子。质谱的质量分析器将离子碎片按照质量数分开，进过检测器得到质谱图，显示在计算机的显示屏上。该技术发展已比较成熟，分析范围广，分析速度快，检测限低，自动化程度高。但是，HPLC-MS仪器大型，价格昂贵，无法满足实验室日常众多化学反应多组分分离-定性的大量需求。

实验室进行化学反应产物的分离大多使用柱层析法，然后通过核磁共振谱(NMR)得到物质的结构。具体工作过程和原理为：在柱层析操作中，首先在圆管中填充固体不溶性基质，称为固定相；之后将样品加到柱子上，用溶剂洗脱，所用溶剂称为流动相。在样品从柱子上洗脱下来的过程中，由于预分离样品中各组分在固定相和流动相中的分配系数不同，经过多次的反复分配可将组分分离开来，收集不同的洗脱液于容器中。将需要确定结构的洗脱液经过一系列处理转移至核磁管中，在NMR测试后经分析和计算得到其结构。但是，在柱层析分离的过程中，展开剂通过重力作用向下流动，组分的分离速度慢，耗时长，影响科学研究的进度；NMR测试所需样品量较多，且前处理较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学反应产物的快速分离-定性方法,以克服现有技术中存在的问题。

具体而言，本发明提供了一种化学反应产物的快速分离-定性方法，包括以下步骤：

S1：制备纸离心机：

首先裁剪两张圆形纸片A和B，分别在A、B纸片的两面圆心处用双面胶固定住尼龙垫片，然后用细线依次穿过圆形纸片A上垫片的一个孔、圆形纸片B上垫片的一个孔、木梢B、圆形纸片B上垫片的另一个孔、圆形纸片A上垫片的另一个孔、木梢A，将细线的两端打结。最后在远离木梢一面的圆形纸片A或B的边缘呈直线对称处贴两片长1cm的双面胶魔术贴，以便将A和B两张纸片黏贴在一起形成离心机；

S2：填充石英毛细管色谱柱、色谱柱的上样：

色谱柱从下到上共分为四个部分：第一部分用于放置脱脂棉，第二部分用于多组分的分离，第三部分用于放置干硅胶，第四部分用于存储展开剂并为色谱分离提供展开剂；

具体填充过程为：向毛细管内塞入脱脂棉并压实；用药匙取适量硅胶加入色谱柱中，在重力作用和洗耳球轻敲下使色谱柱中硅胶紧实，完成毛细管色谱柱的填充；在硅胶加至距毛细管顶部一定距离时停止，此时装柱完成；之后用移液枪向色谱柱中加入待分离混合物，上层平铺干硅胶，即完成色谱柱上样；

(3)石英毛细管色谱柱的固定、展开剂的加入、色谱流出物的收集装置的制备：

首先将双面胶固定在纸离心机的半径上，然后通过该双面胶固定塑料吸管，并使用透明胶带将塑料吸管再次固定在离心机的半径上；通过移液枪向上样后的色谱柱中滴加展开剂，仅需要改变展开剂的种类即可同时实现多根色谱柱上待分离物的快速分离-定性；

S3：左右反复拉动木梢，使圆形纸片往复快速旋转，实现离心效果，色谱流出物流至脱脂棉，待脱脂棉中展开剂完全挥发后，使用便携式拉曼光谱仪实时检测色谱流出物的结构以定性。

进一步的，所述圆形纸片的半径为65mm。

进一步的，所述色谱柱全长60mm，内径3mm，外径4mm。

进一步的，所述色谱柱第一部分长2mm，第二部分长50mm，第三部分长2mm，第四部分长6mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)采用价格低廉的铜版纸、尼龙垫片、细线、木梢，制备一种小型简易的、价格价廉的纸离心机；色谱流出物通过便携式拉曼光谱仪进行实时的高灵敏SERS检测以定性，该仪器相较核磁共振谱仪小型且价廉。

(2)利用纸离心机的离心力作用代替传统重力作用进行多组分的分离，显著加快了色谱分离的速度，缩短了色谱分离的时间。

(3)色谱流出物通过价廉的脱脂棉吸收，进一步降低了成本。

(4)待脱脂棉中展开剂挥发后，即可使用便携式拉曼光谱仪对色谱流出物进行实时的高灵敏SERS检测以定性，无需复杂的前处理。

(5)使用便携式拉曼光谱仪对色谱流出物进行实时的高灵敏SERS检测以定性，需要的样品量极少，可实现痕量组分的检测定性。

附图说明

附图说明

图1为双面胶黏贴后的纸离心机的实物图；

图2为石英毛细管色谱柱的填充结构示意图；

图3为离心力作用下10min R6G-CV混合物的分离效果图；

图4为离心力作用下色谱流出物中R6G的SERS谱图；

图5为离心力作用下色谱流出物中CV的SERS谱图；

图6为重力作用下7h R6G-CV混合物的分离效果图；

图2中，1-铜版纸片；2-尼龙垫片；3-细线；4-木梢；5-双面胶；6-移液枪；7-塑料吸管；8-石英毛细管色谱柱；9-双面胶魔术贴。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

多组分快速分离-定性的装置，所需材料包括圆形铜版纸片2张(半径65mm)，尼龙垫片4个(长×宽×厚＝11.2×4.8×0.1mm，孔直径1mm，孔间距60mm)，细线一根(950mm)，木梢2个(直径×高＝12×10mm)，塑料吸管4根(内径×外径×高＝0.2×5×57mm)，石英毛细管色谱柱4根(内径×外径×高＝3×4×55mm)，脱脂棉。

制备方法包括以下步骤：

(1)纸离心机的制备：首先裁剪两张半径为65mm的圆形纸片A和B，分别在A、B纸片的两面圆心处用双面胶固定住尼龙垫片，然后用细线依次穿过圆形纸片A上垫片的一个孔、圆形纸片B上垫片的一个孔、木梢B、圆形纸片B上垫片的另一个孔、圆形纸片A上垫片的另一个孔、木梢A，将细线的两端打结。最后在远离木梢一面的圆形纸片A或B的边缘呈直线对称处贴两片长1cm的双面胶魔术贴，以便将A和B两张纸片黏贴在一起形成离心机，实物图如图1所示。

(2)填充石英毛细管色谱柱、色谱柱的上样：

色谱柱全长60mm，内径3mm，外径4mm，从下到上共分为四个部分：第一部分长2mm，用于放置脱脂棉1；第二部分为分离柱2，长50mm，用于多组分的分离；第三部分长2mm，用于放置干硅胶3；第四部分为展开剂存储池4，长6mm，用于存储展开剂并为色谱分离提供展开剂。具体填充过程为：向毛细管内塞入脱脂棉并压实至2mm高度；用药匙取适量硅胶加入色谱柱中，在重力作用和洗耳球轻敲下使色谱柱中硅胶紧实，完成毛细管色谱柱的填充。在硅胶加至距毛细管顶部8mm时停止，此时装柱完成。之后用移液枪5向色谱柱中加入2μL待分离混合物，上层平铺2mm厚度的干硅胶，即完成色谱柱上样。

(3)石英毛细管色谱柱的固定、展开剂的加入、色谱流出物的收集装置的制备：

如图2所示，首先将双面胶固定在纸离心机的半径上，然后通过该双面胶固定塑料吸管，并使用透明胶带将塑料吸管再次固定在离心机的半径上。通过移液枪向上样后的色谱柱中滴加展开剂，仅需要改变展开剂的种类即可同时实现多根色谱柱上待分离物的快速分离-定性。左右反复拉动木梢，使圆形纸片往复快速旋转，实现离心效果。色谱流出物流至脱脂棉，待脱脂棉中展开剂完全挥发后，使用便携式拉曼光谱仪实时检测色谱流出物的结构以定性。

实施例2

一种多组分快速分离-定性的技术的实现和验证。包括分离两种有色染料(罗丹明6G-结晶紫，缩写为R6G-CV)的混合物，并在便携式拉曼光谱仪下实现高灵敏的检测定性。

一种多组分快速分离-定性的技术的实现和验证，包括以下步骤：

(1)填充石英毛细管色谱柱后进行色谱柱的上样

该过程同上述填充和上样过程，具体为：向毛细管内塞入脱脂棉并压实至2mm高度，用药匙取适量硅胶加入色谱柱中，在重力作用和洗耳球轻敲下使色谱柱中硅胶紧实，完成毛细管色谱柱的填充。在硅胶加至距毛细管顶部8mm时停止，此时装柱完成。之后用移液枪向色谱柱中加入2μL待分离R6G-CV混合物，上层平铺2mm厚度的干硅胶，即完成色谱柱上样。其中R6G-CV混合物中R6G和CV的浓度均为1×10^-4mol/L，上样量为2μL。

(2)石英毛细管色谱柱的固定、展开剂的加入、色谱流出物的收集

将色谱柱直接装入固定好的塑料吸管中，有脱脂棉的一端朝外。待分离R6G-CV混合物的分离展开剂为乙酸乙酯：乙醇：水＝8：2：1(体积比)，用移液枪吸取适量展开剂于色谱柱的存储池中，用Parafilm膜封住存储池的开口防止展开剂渗漏。左右反复拉动木梢，使圆形纸片往复快速旋转，实现离心效果，色谱柱中清晰可见明显的紫色和红色条带(如图3所示)，表明R6G和CV被成功地快速分离开来，从上到下的顺序依次为紫色、红色。当红色的色谱流出物(主要成分为R6G)完全离开硅胶柱进入脱脂棉后，将该脱脂棉取出并更换脱脂棉用于后续紫色CV的收集。待红色和紫色脱脂棉上展开剂挥发后，使用便携式拉曼光谱仪对其上的物质进行检测以定性色谱流出物。

(3)便携式拉曼光谱仪检测离心力作用下的色谱流出物

由于极性差异，混合物组分在高速离心分离后，先后从硅胶柱中流出并在脱脂棉上收集，待脱脂棉中展开剂挥发后使用便携式拉曼光谱仪进行SERS检测。先流出组分的SERS谱图如图4所示，这与文献中所报道R6G的SERS谱图基本一致，因此可以推断混合组分中先流出的物质为R6G。后流出组分的SERS谱图如图5所示，这与文献中所报道CV的SERS谱图基本一致，因此可以推断混合组分中后流出的物质为CV。

至此，一种多组分快速分离-定性的装置和技术，过程操作简单，无需电力驱动，成功实现了R6G-CV混合组分的分离和定性。

实施例3

重力作用下的柱层析分离R6G-CV混合物。为了与纸离心机的高速离心、快速分离混合物对比，进行了重力作用下的柱层析分离R6G-CV混合物实验。石英毛细管色谱柱的填充、色谱柱的上样操作同上述纸离心机的填充和上样过程。然后将色谱柱竖直放置在适宜孔尺寸的泡沫板上，利用展开剂向下流动的重力作用带动R6G-CV混合物向下流动，根据极性差异实现R6G-CV混合物的分离，结果如图6所示。重力作用下分离7h后开始出现较明显的紫色和红色条带，耗时极长，是离心力分离用时的42倍。

因此，本发明的方法显著加快了色谱分离的速度，缩短了色谱分离的时间，流出物通过价廉的脱脂棉进行收集，实现了低成本的多组分快速分离-定性。

Claims (4)

1.一种化学反应产物的快速分离-定性方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备纸离心机：

首先裁剪两张圆形纸片A和B，分别在A、B纸片的两面圆心处用双面胶固定住尼龙垫片，然后用细线依次穿过圆形纸片A上垫片的一个孔、圆形纸片B上垫片的一个孔、木梢B、圆形纸片B上垫片的另一个孔、圆形纸片A上垫片的另一个孔、木梢A，将细线的两端打结。最后在远离木梢一面的圆形纸片A或B的边缘呈直线对称处贴两片长1cm的双面胶魔术贴，以便将A和B两张纸片黏贴在一起形成离心机；

S2：填充石英毛细管色谱柱、色谱柱的上样：

色谱柱从下到上共分为四个部分：第一部分用于放置脱脂棉，第二部分用于多组分的分离，第三部分用于放置干硅胶，第四部分用于存储展开剂并为色谱分离提供展开剂；

具体填充过程为：向毛细管内塞入脱脂棉并压实；用药匙取适量硅胶加入色谱柱中，在重力作用和洗耳球轻敲下使色谱柱中硅胶紧实，完成毛细管色谱柱的填充；在硅胶加至距毛细管顶部一定距离时停止，此时装柱完成；之后用移液枪向色谱柱中加入待分离混合物，上层平铺干硅胶，即完成色谱柱上样；

(3)石英毛细管色谱柱的固定、展开剂的加入、色谱流出物的收集装置的制备：

首先将双面胶固定在纸离心机的半径上，然后通过该双面胶固定塑料吸管，并使用透明胶带将塑料吸管再次固定在离心机的半径上；通过移液枪向上样后的色谱柱中滴加展开剂，仅需要改变展开剂的种类即可同时实现多根色谱柱上待分离物的快速分离-定性；

S3：左右反复拉动木梢，使圆形纸片往复快速旋转，实现离心效果，色谱流出物流至脱脂棉，待脱脂棉中展开剂完全挥发后，使用便携式拉曼光谱仪实时检测色谱流出物的结构以定性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆形纸片的半径为65mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述色谱柱全长60mm，内径3mm，外径4mm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述色谱柱第一部分长2mm，第二部分长50mm，第三部分长2mm，第四部分长6mm。

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