常规柱色谱在含氮C60衍生物分离中的应用

常规柱色谱在含氮C60衍生物分离中的应用HYC—BUCT摘要：本文介绍了柱色谱在含氮C60衍生物中的应用，借此介绍了其基本原理、操作流程，并阐述了柱色谱在分离纯化中的巨大应用价值。关键词：柱色谱含氮C60衍生物机理分离1前言柱色谱法，又称层析法，是一种以分配平衡为机理的分配方法。色谱体系包含两个相,一个是固定相，一个是流动相。当两相相对运动时,反复多次的利用混合物中所含各组分分配平衡性质的差异，最后达到彼此分离的目的。色谱法从发明到现在已有八十多年的历史，是纯化和分离有机或无机物的一种很好的方法。其按分离机理可分为吸附柱色谱、分配柱色谱等。本文以柱色谱在含氮C60衍生物分离中的应用为例，对其机理进行了一定的阐述，并由此说明了柱色谱巨大的应用价值。2分离原理富勒烯及其衍生物分子体积较大，难以生长出晶体，目前其分离提纯几乎均采用色谱法（层析法）。对于大多数C60衍生物，C60球体在分子中占主导地位，因此，C60衍生物仅溶于少数非极性溶剂。C60的结构可以看作是多聚芳烃，因而能够溶解于芳香族溶剂中。其中甲苯由于其毒性小、沸点和粘度合适，因此均采用以甲苯为主要溶剂配制洗脱剂。C60的含氮衍生物以及试样中含有的不同类物质与硅胶或者Al2O3等吸附剂之间发生吸附作用（主要由范德华力和氢键作用导致），但是由于吸附强度不同，它们与吸附位之间的脱离（脱吸附）难易程度也不相同，所以在洗脱剂的冲击和竞争下，脱吸附较难的就流得慢，容易的就比较快，因此不同的成分也就得到了分离。3所需试剂硅胶、薄层层析硅胶玻璃板、C60、Al2O3、甲苯等。4柱色谱的装柱色谱柱的大小取决于分离物的量和吸附剂的性质，一般的规格是柱的长径比为：10:1~4:1，常用的色谱柱直径在0.5~10cm之间。装柱前应将色谱柱洗干净，干燥。把柱竖石英砂吸附剂石英砂脱脂棉直固定，在柱底铺一小块脱脂棉（防止石英砂颗粒漏出以及堵塞旋塞），再铺约0.5cm厚的石英砂，然后进行装柱。色谱柱的填装分为湿法装柱和干法装柱两种。4.1湿法装柱将色谱柱下部活塞关闭，加入溶剂到柱容积的1/4处，用一定的溶剂和吸附剂在烧杯中调成糊状。打开下端活塞，使溶剂滴入下面的干净锥形瓶或者烧杯，将调好的糊状物迅速倒入柱内，在溶剂的下沉作用下，使吸附剂进行均匀填柱。为了让吸附剂填充得更加密实、无气泡、均匀，应将被接收的溶剂重新加到柱内进行淋洗，并不断敲打色谱柱，重复几次。4.2干法装柱在色谱柱上端放一个干燥的漏斗，将吸附剂倒入漏斗中，使其成为一细流连续不断的装入柱中，并轻轻敲打色谱柱柱身，使其填充均匀，再加入洗脱剂润湿。也可以先加入3/4的洗脱剂，然后再倒入干的吸附剂。因为硅胶和氧化铝的溶剂化作用易使柱内形成缝隙，所以这两种吸附剂不宜使用干法装柱。5含氮C60衍生物的柱色谱分离5.15-(2-硫甲基-4-甲基)-嘧啶基-戊二炔基氮桥[5,6]-C60(C60NPD)(A1)的分离提纯[1]该反应完成后，主要含有NPD、C60及产物C60NPD（A1），反应完毕后，将溶液进行浓缩，选用硅胶作为吸附剂、V甲苯/V乙酸乙酯=20:1(乙酸乙酯调节极性)的混合溶液作为洗脱剂进行色谱分离，得到粗产品溶液并回收了C60。接下来用硅胶柱层析再次分离，使用甲苯作为洗脱剂并用薄层色谱板(TLC)进行跟踪，得到纯的氮产物A1。（说明柱色谱有的时候需要多次分离才能取得比较好的效果，但个人认为可以尝试一下梯度洗脱，可以更加简便、节约材料）。A15.22，2-二氮甲基-1-氮丁烷三氮杂桥[60]富勒烯(A2)的分离提纯[2]该体系化合物极性更小[3]，经过反复验证，使用V甲苯/V石油醚=3:2的洗脱剂和以中性Al2O3（相比于硅胶更适合于极性较小的物质分离）为吸附剂进行分离的效果较好，但是一些副产物由于量少，无法分开。（可以使用高效液相色谱）6综述上文主要介绍了常规柱色谱在含氮C60衍生物中的应用及其基本原理、操作流程和分析。一般来说常规柱色谱是分离提纯富勒烯衍生物的主要手段，但在某些反应体系中仍然有一部分产物很难分离，这种情况下，可考虑选用高效液相色谱分离。高效液相色谱是一种仪器化的分离提纯手段，在特制的富勒烯色谱柱上能够有效地分离提纯富勒烯衍生物的各种组分，但终究面临着分离量少、成本高、条件要求高的问题，因此，我认为，高效液相色谱相应的只能作为一种为分析而分离的方法，将来经过进一步完善的常规柱色谱技术才真正能够成为实现含氮C60衍生物这类有着各种良好性质的物质大规模投入生产的关键。参考文献[1]刘书芝等.嘧啶环二炔氮桥C60衍生物的合成及非线性光学性质[J].北京化工大学学报,2003,30(6):54~55[2]TangGuangShi，etal．Thefirsttrisazabridged[60]fulleroid：DrillingaholeOnthefullerene[J].Org.Lett．,2004，6(22)：3925~3928．[3]王子强等.C60衍生物的柱色谱分离法的研究[J].化学试剂,2005,27(12):729~731A2