薄层色谱技术在应用化学专业中的应用
1 薄层色谱技术简介
薄层色谱(thin layer chromatography,TLC)是一种快速、简便、高效、经济、应 用广泛的色谱分析方法。薄层色谱的特点是可以同时分离多个样品,分析成本低, 对样品预处理要求低,对固定相、展开剂的选择自由度大,适用于含有不易从分离 介质脱附或含有悬浮微粒或需要色谱后衍生化处理的样品分析。TLC 广泛地应用 于药物、生化、食品和环境分析等方面,在定性鉴定、半定量以及定量分析中发 挥着重要作用。常规的 TLC 法存在展开时间长、展开剂体积需求大和分离结果差 等缺点。高效薄层色谱法是近年来迅速发展的一种高效、快速、操作简便、结果 准确、灵敏度高和重现性好的薄层色谱新技术,已广泛用于各个领域。

1.1 常规的薄层色谱方法
TLC 分离的选择性主要取决于固定相的化学组成及其表面的化学性质。常规 薄层色谱的固定相为未改性的硅胶、氧化铝、硅藻土、纤维素和聚酰胺等,平均 颗粒度 20μ m,点样量 1~5μ L,展开时间 30~200min,检测限 1~5ng。以正相色谱占 主导地位,设备简单,所需资金投入少;不足之处是分离所需时间长,有明显的扩散 效应。

1.2 高效薄层色谱
高效薄层色谱(HPTLC)采用更细、更均匀的改性硅胶和纤维素为固定相,对吸 附剂进行疏水和亲水改性,可以实现正相和反相薄层色谱分离,提高了色谱的选择 性。C2、C8 和 C18 化学键合硅胶板为常见反相薄层板。高效板厚平均 100~250 μ m、点样量 0. 1~0. 2μ L,展距 3~6cm,展开时间 3~20min,检测量 0. 1~0. 5μ g,较常规 TLC 可改善分离度,提高灵敏度和重现性,适用于定量测定。

2 薄层色谱的在应用化学领域的应用
应用化学学科领域非常宽广，涉及石油化工、精细化工、药物分析、环境监 测等多方面。 色谱分析技术在这些领域都有着广泛的应用。 当然随着技术的发展， 气象色谱和高效液相色谱的应用范围越来越广， 已将成为现代化学化工领域一种 必不可少的分析方法。 薄层色谱是最传统的色谱分析方法，现代的色谱方法都是 在此基础上发展起来的。气相色谱、也想色谱在广泛应用的同时，也存在价格昂 贵等不足之处， 薄层色谱刚好可以弥补这方面的不足，因此薄层色谱在现在分析 提取中仍有一定的应用。

2.1 常规薄层色谱的应用

常规薄层色谱以正相色谱占主导地位,设备简单,所需资金投入少;常用于 从多种有机物复合成分中提取某一热丁物质，尤其在中药分析提取领域应用 甚广。 周漩等在硅胶 G 薄层板上用chloroform 2 乙酸乙酯 2 甲醇 2 水(体积比 15: 40: 22: 10)作展开剂,测定了人参皂甙的 Rf 值,并计算描述了在正相薄层色谱中人 参皂甙结构与保留值之间的关系。 谢丽华等以乙酸乙酯 2 无水乙醇 2 水(体积 比 4: 1: 0. 6)为展开剂,玄参的特征性有效成分哈巴俄苷(harpagoside)和哈巴苷 (harpagide) 为对照品 ,对不同产地玄参药材以及数种易混淆药材进行检测 , 建 立了中药玄参薄层色谱鉴别法,方法操作简便、准确、可靠。 除常见的药物分析、 有机物提取之外， 薄层色谱法还有些特别的小应用。 薄层色谱法是鉴别圆珠笔种类最常用、有效的方法之一。由于它设备简单、 操作方便、速度快、灵敏度高，因此 TLC 在法庭科学简单油墨领域得到广泛 地应用。 李继民用 TLC 法对国内的 32 种蓝色圆珠笔油墨进行了种类鉴别，将 这些笔分为五大类，并对每一类样品进行了鉴别，又对市售 15 种不同厂家、 不同品牌或同一品牌不同规格签字笔油墨的成分进行了分析，用 TLC 和红外 光谱对这些笔进行了测定。 任玲对市场上 12 种黑色圆珠笔墨水鉴别。 对于蓝 色圆珠笔油墨的薄层色谱法分析，一般选择扫描波长为 570 或 580nln。赵鹏 程等人对市售的 70 种在 8 个月内的蓝色圆珠笔油墨的染料成分的变化进行了 定量分析，探讨了蓝色圆珠笔油墨中碱性紫和铜酞著染料的峰高比值随时间 变化的关系。 俄罗斯学者 Aginsky 研究了一种根据 TLC 法直接测定分离组分(树脂和染 料)的质量比的方法来测定圆珠笔色痕的书写时间， 该方法比用峰信号比例得 到的结果更为可靠。有学者利用薄层色谱法分析了圆珠笔油墨样品，选出了 展开体系分析红色、蓝黑色、纯蓝色油墨，确定了染料随时间的变化规 律，不仅能够鉴别油墨中的染料，而且通过树脂中两个成分的比值随时间变 化而得出变化。 在相对书写时间方面的研究中，常用的一种方法是溶剂提取法，其原理 是当书写的成分沉积在纸上， 会蒸发、 氧化、 还原及聚合等物理和化学变化， 这一变化改变了化学成分用溶剂提取的提取率，通过提取率的变化来确定相 对书写时间。 溶剂提取法主要是针对染料在溶剂中提取率随时间的变化规律。 一般采用单一溶剂法，即只用一种溶剂提取，提取后通过薄层扫描，确定其 提取量，包括质量相关和质量独立法。还有连续溶剂提取法，即先用弱溶剂

提取， 再用强溶剂提取， 测定两次提取量的比值， 这一比值与书写时间有关， 可以得出 15 个月的变化曲线， 这种方法与所用溶剂及纸张有关。 薄层色谱法 对油墨的提起鉴定简单可行，可能在法庭鉴别字迹证据，明星签名真伪方面 得到应用。

2.2 高效薄层色谱法的应用
考虑到常规薄层色谱法在应用过程中存在的缺陷，常将薄层色谱法与其 他分析分离检测方法连用， 提高了分析检测效果， 下面来分别介绍这些方法。 2.2.1 棒状薄层色谱 棒状薄层色谱(TLC2FID)是用石英棒作支持物涂上硅胶,点样、溶剂展开。样 品在色谱棒上分离后,将棒通过适当的机械传动装置穿过氢火焰离子化检测器火 焰中心,使化合物燃烧裂解, 形成离子碎片和自由电子 ,再由电极收集并产生与化 合物量成正比的电流信号,从而测出各物质的含量。该方法优点是灵敏度高,操作 简便,薄层棒可反复使用,通用性好,可用于非挥发性、没有可见及紫外吸收、没有 荧光以及衍生化困难的有机化合物的定性定量分析,被广泛地应用于工业、食品、 药物及医学等领域。杜国华等利用 TLC2FID 方法测定了不同来源、不同种类的催 化裂化原料油的烃族组成。 将重油样品用甲苯溶解后点在 SIII 型色谱棒上,正庚烷 和甲苯分次展开后,转移到氢火焰上扫描,得到试样中饱和烃、芳烃、胶质以及沥 青质的分离薄层色谱图。 2.2.2 加压薄层色谱 加压薄层色谱(OPLC)是指在水平的薄层色谱板上施加一弹性气垫。展开剂不 是靠毛细作用力,而是靠泵压被强制流动,因此可以采用更细颗粒的吸附剂和更长 的色谱板,分离所需时间缩短,扩散效应减小,分离效果更好。 2.2.3 离心薄层色谱 离心薄层色谱 (CTLC)又叫旋转薄层色谱 , 是一种离心型连续洗脱的环形薄层 色谱分离技术,主要是在经典的薄层色谱基础上运用离心力促使流动相加速流动。 离心力用于分离 ,可以减少破坏,对沸点高、分子量大的化合物有利 ,可用于分离 100mg 左右的样品。使用商品化生产的离心薄层色谱仪,仪器结构简单。尽管其 分辨率低于制备型 HPLC,但操作简便,分离时间短,并且无须将吸附剂刮下即可将 产物洗脱下来,广泛应用于合成和天然产物的制备分离。徐晨等采用离心薄层色 谱法提取大豆磷脂酰胆碱(SPC),速度快,溶剂消耗量少,制备样品量大,成本低。用 硅胶 GF254、和 CaSO4·12H2O,加聚丙烯酸钠水溶液混合均匀,铺制薄层盘,烘干,

薄层盘可重复使用 5 次以上,洗脱液:CHCl32CH3OH2H2O 2.2.4 胶束薄层色谱 Armstrong 在 1979 年 首 次 研 究 了 胶 束 薄 层 色 谱 (miceller thin layer chromatography,M2TLC)。 胶束薄层色谱分正相胶束薄层色谱和反相胶束薄层色谱 两种。 正相胶束薄层色谱是在聚酰胺、氧化铝或硅胶薄层上用低浓度表面活性剂 的水溶液为展开剂;反相胶束薄层色谱是在硅烷化的硅胶薄层上用低浓度含少量 水的非极性有机溶剂为展开剂。 胶束薄层色谱能使一些结构相似、难溶于水的化 合物得到较好分离。微乳液与胶束同属于低粘度的缔合胶体,同样存在表面活性。 与胶束相比,微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水等在一定配比下自 发形成的无色透明、低粘度的热力学稳定体系,具有更大的增溶量和超低界面张 力。微乳液作为展开剂,对待测成分具有独特的选择性和富集作用,更有利于提高 色谱效率,可同时分离亲水物质、疏水物质、带电成分、非带电成分等。胶束薄 层和微乳液薄层主要用于三次采油、痕量金属离子的回收和生物碱分析。胶束薄 层色谱的是很少使用有毒、易挥发、易燃、易造成污染的有机溶剂,并 且使用方便、 操作简单和经济廉价。闻璃毓等探讨了微乳薄层色谱法用于同时分 离鉴定中成药中多种有效成分,以十二烷基硫酸钠(SDS)2 正丁醇 2 正庚烷 2 水微 乳液为展开剂, 聚酰胺薄膜为固定相, 通过一次点样展开 ,分别检测出抗感冒颗粒 剂和防风通圣丸中黄芩甙、绿原酸、防风、大黄素、大黄酚等多种成分。用含水 量 75%的此微乳液为展开剂还可分离和检测 13 种黄连药材、饮片及中成药。操 作简便,分离效果理想,检出灵敏。 2.2.5 二维薄层 二维薄层 (2D TLC)是分离多组分复杂混合物的一种有效方法 ,基于在薄层板 两个垂直的方向上进行相同或不同机理的展开。将样品点在薄层板的一个角上, 展开至适当距离后取出,挥干溶剂,再将板以与原展开方向成 90°的方向展开,第 一次展开被分离的组分组斑点,成为第二次展开的原点。二维薄层的优点在于可 以用不同的流动相二次展开,并且在二次展开前,可以用其他方式处理薄层和已实 现组分离的样品。例如二维薄层 SRS(分离 2 反应 2 分离)技术,就是在第一次展开 后,进行板上反应,再进行二次展开分离。在二次展开前,还可以点加标准样。周漩 等用二维薄层色谱分离人参皂苷,点样后,将薄层板先沿 Y 轴方向以不同比例的chloroform2 甲醇为流动相进行展开,展开后吹干,将板置于密闭容器中抽真空以除去残留 在板上的展开剂,然后沿 X 轴方向以不同比例的正丁醇 2 乙酸乙酯为流动相进行

二维展开,结果比一维展开分离出了更多新的皂苷组分。 Pyka 在硅胶 60F254 铝板 上分别用正己烷 2 乙酸乙酯 2 乙酸和chloroform 2 正丁醇 2 乙酸 2 水二维展开分离了 7 种胆汁酸。 Amanda 综述了一维薄层和二维薄层的区别以及二维薄层应用的优点。

3 薄层色谱检测方法
检测与分离时密不可分的，薄层色谱法与其他检测法连用，在应用化学领域 也有广泛的应用，下面简单介绍一些这些连用技术的种类。 在现代分析领域，已经形成薄层色谱-傅立叶变换红外光谱联用检测、薄层 色谱-拉曼光谱联用检测、薄层色谱-质谱联用、薄层色谱-核磁共振联用、薄层色 谱-电化学方法联用等连用技术，进一步扩大薄层色谱在化学化工中的应用。

4 结论 综上可知，传统的薄层色谱法在药物分析、有机物提取、环境监测等领
域有着较广泛的应用， 新发展起来的高效薄层色谱在化学化工领域的应用前景更 加广阔。 薄层色谱法与现代检测技术连用形成的新的检测方法无疑将进一步扩大 薄层色谱法的应用范围。