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用甲醇过柱子会溶解硅胶?
5579 来源:化学科讯 2021-05-28

今天师妹问我,硅胶能溶解于甲醇吗?然后我结合亲身经历斩钉截铁的告诉她,甲醇溶解硅胶是毫无疑问的,可是她追问"硅胶的成分不是二氧化硅吗,应该是什么都不溶才对呀。"登时语塞,二氧化硅能溶甲醇好像不太成立。那么甲醇究竟溶解硅胶吗?


其实,早在很多年之前这个问题就已经被人们提出,对于大部分的有机化学家而言,包括我认识的老师和学生等,都认为:如果DCM中含有10%以上的甲醇,很大概率会溶解部分硅胶,从而在试管中形成大量无定形白色固体——硅胶,做核磁也可以看到在0-0.5 ppm有很明显的峰。

但也有学者认为,硅胶不可能溶于甲醇。那白色的固体又是什么呢?


有人认为被甲醇中溶出的是硅胶中的碳酸钙等矿物成分。由于硅胶制备中需要用到大量的水,而质量一般的硅胶都是使用的硬水,硬水中含有很多矿物质,在水被蒸发掉后,这些矿物质还是保留在硅胶中。因此在使用甲醇作为洗脱剂时候,这些矿物质一部分被溶解,在甲醇挥发的过程中又析出。而有的厂家制备硅胶时使用的是软水,那么矿物成分含量就比较少,因此即使用100%的甲醇洗脱的话也不会有析出白色粉末的现象。所以这一点大家可以用来检验下实验室用的硅胶的好坏了。

事实是怎样的呢?

国外有网友做了一个测试,将1g的Silicycle P60级硅胶悬浮在100mL的纯甲醇中,并搅拌48小时。然后将通过硅藻土过滤,(硅藻土事先通过水浆的形式添加到过滤器中,用蒸馏水冲洗5次,然后用甲醇冲洗3次,过滤后的滤饼也用甲醇洗涤3次),浓缩滤液,结果烧瓶壁上确实附着着硅胶,残余物称重得出硅胶量大约4毫克。由此可见,甲醇是可以部分溶解硅胶的。


我们知道,硅胶成分是二氧化硅, 二氧化硅是路易斯酸,和氧化铝,氯化铁什么的有些性质具有相似性,甲醇对路易斯酸一般都有溶解度,理论上当然会溶解硅胶。此外,硅胶上面有硅醇基,可以和甲醇形成氢键,因此硅胶在甲醇里有一定的溶解度。经验发现,一般情况下MeOH/DCM = 10/1还是比较安全的。如果二者的极性达到了MeOH/DCM = 4/1,那么在过柱子时就极有可能冲下来部分硅胶。另外洗脱液PH大于9时硅胶就溶得厉害。

甲醇溶硅胶解决办法:

1)先把溶剂旋干,再用不溶解硅胶而溶解产品的溶剂溶解,微孔滤膜或砂芯漏斗过滤,旋干。

2)如果过柱子必须用甲醇的话,先用甲醇洗脱剂将柱子洗脱几次再上样,除去溶于甲醇的一些杂质,装柱时流出的溶剂浑浊慢慢的就看不见了。

3)低浓度的MeOH对硅胶的溶解应该不会是太大,所以DCM/MeOH体系尽量控制在10/1左右,对于极性真的很大的胺可以选择中性氧化铝进行过柱子。

有朋友问:装的柱子有很多气泡,敲了很久还是有,该怎么办?

在此提供一下自己的经验:湿法装柱,先用溶剂把硅胶泡透了,多拌一会儿,超声一下也行,然后用自然沉降法装柱,用橡皮锤或者洗耳球拍打柱体,让硅胶均匀沉降,同时保持下面的溶剂低速流下,上面也要保持溶剂高于液面10公分以上。走柱子的时候,注意不要让下面的流速过快,否则容易产生气泡甚至断层,上面的加压要跟上。