【2017年整理】纸层析法分离氨基酸.doc

纸层析法分离氨基酸 目的和要求 掌握分配层析的原理，学习氨基酸纸层析法的操作技术(包括点样、平衡、展层、显色、鉴定及定量)。学习未知样品的氨基酸成分(水解、层析及鉴定)分析的方法。 原理 层析法亦称色层分离法、色谱分析法或色谱法。 1903年俄国化学家茨维特(M. Tswett)发现用挥发油冲洗菊粉柱时，各种颜色的色素在吸附柱上从上到下排列成色谱，故称“色层分离法”。1931年有人用氧化铝柱分离了胡萝卜素的两种同分异构体，显示了这一分离技术的高度分辩力，从此引起了人们的广泛注意。自1944年应用滤纸作为固定支持物的“纸层析”诞生以来，层析技术的发展越来越快，五十年代开始，相继出现了气相色谱和高压液相层析，其它如薄层层析、亲合层析、凝胶层析等也迅猛发展。层析分离技术操作简便，样品用量可大可小，既可用于实验室分离分析，又适用于工业生产中产品的分析制备。现已成为生物化学、分子生物学、生物工程等学科广泛应用而又必不可少的分析工具之一。 根据所用的支持物及其理化性质不同可将层析法分成三类： 1. 用固体吸附剂做支持物的称吸附层析；2. 用吸附了某种溶剂的固体物质(如滤纸)做支持物的称为分配层析；3. 用其表面所含离子能与溶液中的离子进行交换的固体物质做支持物的称为离子交换层析。 纸层析所依据的原理是分配层析，故属于分配层析的范畴。 ㈠ 分配层析 分配层析法是利用不同的物质在两个互不相溶的溶剂中的分配系数不同而使之得到分离的方法。将分配层析法中的一种溶剂设法固定在一个柱内，再用另外一种溶剂来冲洗这个固定柱，同样可达到将不同物质分离的目的。我们把固定在柱内的液体称为固定相，把用作冲洗的液体叫做流动相。为了使固定相固定在柱内，需要有一种固体物质把它吸牢，这种固体物质本身对分离无作用，对溶质也几乎没有吸附能力，称为支持物。进行分离时由于被分离物质的各组分在两相中的分布不同，因此当流动相移动时，不同组分移动的速度也不相同。易溶于流动相中的组分移动快，在固定相中溶解度大的组分移动就慢，结果得以分离。 显然，分配层析法中不同溶质的分离取决于其在两相(固定相和流动相)间分配系数的不同，分配系数(α)的定义是：α = 溶质在固定相的浓度(CS)/溶质在流动相的浓度(CL) 滤纸层析法是以滤纸作为惰性支持物的分配层析。滤纸的成份是纤维素，其–OH基为亲水性基团，可吸附一层水或其它溶剂作为固定相(S)。通常把有机溶剂作为流动相(L)。当将溶质样品(被分离物)点在滤纸的一端后，该物质溶解在吸附于支持物上的水分子或其它溶剂分子的固定相中，有机溶剂作为流动相自上而下移动，称为下行层析；反之，使有机溶剂自下而上移动，称为上行层析。流动相流经支持物时即可与固定相对溶质进行连续的抽提，物质在两相间不断分配的结果即得到分离。滤纸层析原理还可进一步解释如下：把滤纸看成一个层析柱，后者由多个连续的微板层构成，与溶剂饱和水一道组成固定相；某有机溶剂用作流动相。当第一层流动相中加入分配系数不同的单位量A、B两物质后，各溶质即可根据一定的分配系数在两相中进行分配，而随着流动相继续向下层移动，各层固定相与新流下的流动相之间会不断进行新一轮的分配。如此继续抽提下去，A、B两物质就可以完全分开。显然，各物质分配系数相差越大，则越易分开。 物质分离后在图谱上的位置可用比移值Rf来表示，Rf值的定义是：从溶质层析的起点(原点)到层析斑点中心的垂直距离与从原点到溶剂流动的前沿的垂直距离的比值：  Rf = 原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离 两相体积比在同一实验情况下是不变的，所以Rf值的主要决定因素是分配系数(α)。由于每一物质在一定条件下α值是固定的，因此Rf值为其特征常数，可做为定性鉴定的参考数值。 ㈡ 影响Rf值的主要因素 1. 物质结构对于Rf值的影响：“物以类聚”，极性物质易溶于极性溶剂(水)中，非极性物质易溶于非极性溶剂(有机溶剂)中。所以物质的极性大小决定了物质在水和有机溶剂之间的分配情况。例如酸性和碱性氨基酸极性大于中性氨基酸。所以前者在水(固定相)中分配较多，因此Rf值低于后者。 2. 溶质与溶剂间的相互作用对Rf值的影响：这种影响是由溶质与溶剂间的相互作用与分配系数的关系所决定的。溶质与溶剂之间若能形成氢键，对分配系数的影响就很大。例如酚、三甲基吡啶、氨等和水混合后都能很好地与溶质形成氢键。某些溶剂(例如酚，正丁醇等)是质子的供体，而水既是质子的供体又是质子的受体。当溶质结构中增加能接受质子的基团(例如-NH2)时，因酚与水都能给-NH2提供质子，所以酚和水两相对接受质子的基团的引力，基本上是一致的，因此当溶质结构中增加氨基时，该物质与酚和水的作用对其在酚和水两相间的分配影响不大，对Rf值影响较小。又例如当有机溶剂是质子的受体(如三