ROZDZIELANIE ZWIĄZKÓW METODA CHROMATOGRAFII KOLUMNOWEJ. cz. 1
Kiedy przeprowadzamy reakcję, chcemy otrzymać jeden czysty produkt. Sytuacja idealna. A realna? Bywa różnie. Niestety zdarza się, i to wcale nie tak rzadko, że powstają produkty uboczne. Jeśli nie jest ich bardzo dużo, trzeba „pobawić się” w wydzielenie produktu głównego. Do tego celu służy m.in. chromatografia kolumnowa. Metoda ta jest świetnym sposobem oczyszczania związków, pod warunkiem, że mieszanina poreakcyjna nie składa się ze zbyt wielu związków. Jeśli jest ich kilka, to owszem, zastosujemy kolumnę, ale jeśli jest ich kilkanaście, to należy się zastanowić, czy warto je izolować. Czy nie lepiej dokonać modyfikacji tej metody, w wyniku której otrzymaliśmy nasz oczekiwany produkt (jednakże w niepożądanym towarzystwie)? Albo poszukać innej metody otrzymania pożądanego związku? W obu przypadkach należy dążyć do tego, by w reakcji oprócz pożądanego związku otrzymać jak najmniej produktów ubocznych.
No to startujemy. Z kolby trzeba usunąć rozpuszczalnik i inne substraty czy katalizator, czyli trzeba pozyskać surową mieszaninę poreakcyjną. Może mieć ona postać oleju, filmu, osadu – bez znaczenia:
Mieszaninę poreakcyjną należy rozpuścić, by uzyskać jednolity, klarowny (co nie oznacza bezbarwny!!!) roztwór. W czym rozpuścić? Najlepiej w tym rozpuszczalniku, lub mieszaninie rozpuszczalników, które potem zastosujemy do kolumny. Ja najczęściej używam benzenu z octanem etylu w różnych stosunkach objętościowych. Jakich?
Ponieważ kontroluję przebieg reakcji na płytkach TLC, więc podczas tej kontroli mogę od razu przygotować kilka płytek i rozwijać je w mieszaninach C6H6 : AcOEt (benzen : octan etylu) w różnych stosunkach objętościowych. Potem wybieram taką mieszaninę, po rozwinięciu w której plamki na płytce będą położone jak najdalej od siebie. W takim rozpuszczalniku rozpuszczam mieszaninę. A jeśli nie chce sie ona rozpuszczać? Wcale, albo rozpuszcza sie częściowo tylko? Wtedy używam czegoś jak najmniej polarnego – albo samego C6H6, albo CHCl3 bądź chlorku metylenu.
Poniżej widzimy chromatogramy mieszaniny poreakcyjnej w różnych układach rozpuszczalników. Pierwszy z lewej jest zbyt polarny, większość plam pędzi razem do góry. Najlepszy jest 25:1 (trzeci od prawej). Zatem w takim roztworze rozpuszczam surową brunatną mieszaninę poreakcyjną (tą z pkt 2). Oczywiście ta mieszanina musi być wpierw zważona, by była wiadomo ile użyć żelu.
Mając wcześniej zważoną mieszaninę do podziału na kolumnie, należy zważyć odpowiednią ilość żelu krzemionkowego. Gdzieś wyczytałam, że na 1 g mieszaniny, którą chcemy poddać rozdzieleniu na kolumnie na poszczególne związki, należy użyć 50 g żelu. Jak sie ma troszkę wprawy, to się tego żelu nasypuje „na oko”.
Zarzucał mi ktoś, że niepotrzebnie marnuję czas na ważenie, bo nie ma znaczenia, ile żelu używam do rozdzialu kolumnowego, że można sypnąć żelu na oko. Jak się dobrze czas pracy w labie zorganizuje, to i na zważenie żelu będzie chwila. Wszystko można robić na oko w laboratorium chemicznym, tylko jaką to ma wartość? A jak zechcemy powtórzyć cały eksperyment wraz z oczyszczaniem na kolumnie? My albo ktoś inny? Jak mamy wszystko zważone i zmierzone, to od razu wiadomo co i jak, wystarczy zajrzeć do notatek.
Oczywiście, że ma znaczenie ilość zastosowanego żelu, to są podstawowe wiadomości z zakresu chromatografii !!! Inaczej będzie przebiegał rozdział konkretnej ilości określonej mieszaniny np. na 50 gramach żelu, a inaczej na np. 300 !!!
Do żelu dodaję ten rozpuszczalnik, albo mieszaninę rozpuszczalników, w którym rozpuściłam brązowe „coś” w kolbce. Zamykam kolbkę, odstawiam i idę wypić herbatkę. Z pół godzinki żel sie powinien moczyć. Albo można zrobić inaczej: zamiast korka nałożyć „fajkę”, czyli wygiętą rurkę zakończoną szlifem, oczywiście szlif idzie do kolby. Rurkę podłączam na chwilkę do pompki wodnej, odłączam pompkę, zamieszam żel w kolbce, znowu podłączam pompkę i tak z 5 razy.
Ktoś mi również zarzucił, że żel nie musi się moczyć, bo nie zwiększa swojej objętości, a przynajmniej ten ktoś tego nie zauważył. Oczywiście, że powinien się moczyć!! Żel po namoczeniu zwiększa swoją objętość, możemy tego nie zauważyć, zwłaszcza, jeśli pracujemy na małej ilości żelu, ale na proces rozdziału uprzednie namoczenie może mieć istotny wpływ !!
Teraz musimy przygotować kolumnę. Najpierw musimy zdecydować, jakich rozmiarów kolumnę użyć. Długość i grubość kolumny będzie zależała m.in. od masy osadu, który ma być oczyszczany na kolumnie, ilości zanieczyszczeń czy wzajemnego położenia plamek na płytce TLC.
Pragnę zwrócić uwagę, że moja kolumna na zdjęciu nie ma spieku, jak w lejku Shotta, lecz tylko takie wgięcia. Jak wleje tu żel z rozpuszczalnikiem, to mi sie wszystko wyleje…
Co robić???
Aby żel i rozpuszczalnik nie wylał się z takiej kolumny bez spieku, wkładam do kolumny kłębek waty, nieduży…
…następnie wlewam trochę rozpuszczalnika używanego do namoczenia żelu i delikatnie bagietką ubijam watkę w kolumnie („namoczona” watka lepiej sie układa). Za chwilę okaże się, czy zrobiłam to prawidłowo, czy faktycznie żel mi nie ucieknie 😉
Trzymając bagietkę w kolumnie, lekko przyciskając końcówkę bagietki do waty, nalewam żel z rozpuszczalnikiem, używając dla wygody lejka. Kiedy już trochę żelu naleję, ostrożnie, powoli wyciągam bagietkę, spłukuję z niej żel, by został w kolumnie i lekko odkręcam kolumnę, by leniwie wypływały z niej kropelki. Rzecz jasna, pod kolumnę podstawiam naczynie, by wyciek nie zalał mi stołu 😉
Mając cały czas lekko otwarty kran kolumny, by kropelki leniwie kapały, wlewam cały żel. Zaznaczam poziom żelu w kolumnie.
Ciekawe po co? 😉
O tym napiszę w następnej części artykulu o chromatografii kolumnowej. Zapraszam do lektury.
