Хроматография на сухой колонке

Колоночная хроматография прочно вошла в репертуар химиков-органиков как способ очистки соединений. Однако, в лаборатории довольно сложно разделить с ее помощью большие количества соединений (~100 г). Данное ограничение возникает из-за следующих факторов:

1) Ограниченные размеры лабораторной колонки, следовательно, ограниченная разрешающая способность.
2) Сравнительно небольшой диаметр, следовательно, ограниченная емкость.
3) Наличие нескольких веществ в смеси и их подвижность на колонке (Rf).
4) Большое количество требуемого для обычной колонки растворителя.
5) Долгое время проведения обычной хроматографии.

В 2001 году Daniel Pedersen и Christoph Rosenbohm описали способ хроматографирования на сухой колонке.^[1] Данный способ позволяет избежать многие из перечисленных выше проблем, а количество разделяемой смеси может достигать 100 г, что в объемах лаборатории достаточное большое количество.

Установка включает в себя использование фильтра, наполненного адсорбентом, соединенного через вакуумный адаптер с делительной воронкой. Использование делительной воронки объясняется необходимостью отбора фракций.

Процедура хроматографии включает в себя следующие шаги:

1) Фильтр заполняется на 6-7 см смесью силикагеля и растворителя.
2) Установка соединяется с вакуумом, что дает ровную поверхность хорошоуплотненного слоя силикагеля примерно 4,5-5,5 см высотой.
3) Колонку поливают гептаном, проверяя слой силикагеля на наличие трещин. Если колонку упаковано правильно, то растворитель будет сходить в виде горизонтальной линии.
4) Разделяемая смесь растворяется в низкокипящем растворителе (метанол, этилацетат и т.п.), смешивается с силикагелем (1-3 части силикагеля на 1 часть смеси), после чего растворитель упаривается, и силикагель с веществом наносится на колонку.
5) На силикагель помещается кусок ваты или фильтровальная бумага, чтобы не размывать слой при добавлении растворителя.
6) Колонка элюируется подходящим градиентом растворителей, собираются равные фракции, которые анализируются ТСХ.

Рекомендации:

1) Использование более высококипящих растворителей предпочтительно (гексан/гептан вместо пентана, хлороформ вместо дихлорметана, трет-бутилметиловый эфир вместо диэтилового эфира и т.п.). Это благоприятно сказывается на устойчивости слоя (не трескается при высыхании).
2) Хороший элюент должен давать значение Rf порядка 0,5 для целевого вещества.
3) Использование более мелкого силикагеля (рекомендуют Merck Silica Gel 60 (15–40 μm)) улучшает разделение, однако, более мелкий силикагель может значительно уменьшить скорость.

Авторы отмечают, что данным способом удается разделить 20-50 г вещест с разницей Rf >0.05 (ТСХ), используя фильтр 10 см и фракции по 100 мл (градиентное элюирование).

Данным методом была разделена смесь (10 г) из четырех веществ: Rf 0.45, 0.25, 0.20 и 0.10 в течение 1,5 часа, влючая приготовление колонки (диаметр 10 см, высота 5 см), сбор фракций: по 100 мл, элюирование: от чистого гептана до этилацетата с 5% увеличением количества этилацетата в смеси.

Литература

1. D. S. Pedersen, C. Rosenbohm. Dry Column Vacuum Chromatography. Synthesis 2001, No. 16, 2431-2434.