纸色谱法的优缺点

1943年，Martin 和 Synge 发明了纸层析法，这是首次用于调查植物成分及其分离和鉴定的方法。纸层析法是一种分离有色化学物质或物质的技术。由于其他层析技术（如薄层层析法）在实验室中已被大部分取代，它现在被用作教学辅助工具。该装置有三个组成部分。二维纸层析法使用两种溶剂，并在中间将纸旋转 90 度。这有助于分离极性相似的物质混合物，例如氨基酸。

与纸层析法相比，TLC 使用吸附层作为固定相（通常是硅胶或氧化铝）。相比之下，在纸层析法中，吸附性较差的纸充当固定相。

纸层析法中的色素和极性

纸层析法是评估化合物纯度和鉴定物质的方法之一。纸层析法是一种有用的工具，因为它快速且使用少量材料。纸层析法的分离利用了分配原理。在纸层析法中，物质在固定相和流动相之间转移。固定相是夹在纸的天然纤维之间的水。样品会推进固定相，而流动相会增强它。根据样品组分在固定相上的扩散程度与它们在流动相中的溶解速度之间的比较，组分会很容易分离。

当滤纸上带有彩色化学样品的一端浸入溶剂中时，颜色会从样品中分离出来。由于毛细作用，纸的孔隙导致混合物中的化合物因其在固定相和流动相溶剂中的亲和力不同而分离。如果样品包含多种分子，则该样品将包含多种类型的分子。因为每种类型的分子都有独特的化学结构，所以每种分子至少在极性上可能存在细微的差异，从而使其在溶剂中具有独特的溶解度。

由于其溶解度不同，各种颜色分子随着溶剂在纸上向上迁移，在不同的位置溶解。一种分子在纸上迁移得越高，其溶解度就越大。极性非常小的物质在高极性溶剂中不会溶解。对于非常极性的化学物质和非常非极性的溶剂，情况也是如此。重要的是要认识到，在使用水（一种高极性溶剂）时，颜色越极性越高，在纸上上升的高度也越高。

纸层析法有什么作用？

• 纸层析法用于分离有色化学物质。
• 利用纸层析法，分离有机和无机物质。
• 纸层析法同时使用流动相和固定相。
• 固定相是固体或由固体支撑的液体。
• 流动相可以是气体或液体。
• 流动相将组分混合物带过固定相。
• 不同部分以不同的速度移动。
• 鉴定未知组分，并计算 Rf 值。
• 纸层析法在生物化学、测定激素水平、药物测试等方面效果很好。

纸层析法的原理

纸层析法的原理涉及分配层析或吸附层析。由于组分在液相之间的分离或分配，因此涉及分配层析。流动相穿过带有孔隙中水的滤纸。当流动相移动时，混合物会分离。由于毛细作用，纸的孔隙导致混合物中的化合物因其在固定相和流动相溶剂中的亲和力不同而分离，这与吸附层析中的情况类似，在吸附层析中，液相是流动相，纸的固体表面充当固定相。

纸层析法的步骤

• 选择合适的显影类型

由于其简单性，通常使用升形或径向纸层析法。它也易于使用，显影速度快，并且完成时间短。

• 选择合适的滤纸

滤纸的选择基于孔隙大小和样品质量。

• 准备样品

准备样品包括将其溶解在适当的溶剂（对所分析的物质呈惰性）中，该溶剂将用于制备流动相。

• 在纸上标记样品

应使用毛细管在正确的位置标记样品。

通过将纸浸入流动相中来检测色谱图的显影。由于纸的毛细作用，流动相会流过纸上的样品。

• 纸张漂洗和化合物检测

色谱图显影后，用风干机将纸张干燥。将显影液喷洒在已显影色谱图的纸上，然后使其干燥，以检测样品色谱图斑点。

纸层析法的类型

• 升形纸层析法

此时溶剂沿色谱纸向上移动。有机和无机化合物使用降形和升形纸层析法进行分离。样品和溶剂都向上移动。

• 降形纸层析法

通过让溶剂沿纸向下流动来显影色谱图。流动相位于溶剂容器的顶部。斑点保留在顶部，溶剂从上方流出。

• 升降形纸层析法

这结合了上述前两种方法。为了让纸张在越过辊筒后向下移动，升形层析部分可以缠绕在辊筒上。

• 圆形纸层析法

样品放置在圆形滤纸的中心。斑点干燥后，将滤纸水平放置在装有液体的培养皿上，滤纸的芯吸管浸入溶剂中。溶剂通过芯吸管释放，将组分分成同心圆。

• 二维纸层析法

此方法需要使用方形或矩形纸。样品放置在其中一个角落，显影方向与第一次运行方向垂直。

纸层析法的标准应用

• 有色颜料分离

一种从混合物中去除有色颜料的实用技术。在滤纸上滴几滴有色颜料混合物，然后将纸缓慢浸入溶剂中。根据混合物中分子的极性，溶剂在提起纸张的同时溶解它们。随着溶剂穿过滤纸，每种颜料的分子因其极性不同，在溶液中从不同位置分离。每种颜料在色谱纸上达到特定高度，从而实现分离。可以使用它分离植物色素。

• 反应监测

随着产物浓度的增加，化学反应中反应物的浓度逐渐降低。通过在一段时间范围内鉴定反应物和生成色谱图，可以对反应的进程有良好的了解。密度计允许进行定量测量。然而，该方法通常用于定性监测。快速光谱技术限制了纸层析法作为反应监测选项。

• 纯化和分离

纸层析法一直被用于分离和纯化相关化合物。通过切下纸上的区分组分，用适当的溶剂溶解，并使用分光光度技术鉴定它们在特定波长下的吸收。

• 法医病理学和法医科学

由于纸层析法可以用极少量的材料成功进行，因此它在法医科学中对犯罪进行检查很有用。该方法用于收集和检查犯罪现场的样本。

用于 DNA 和 RNA 鉴定。纸层析法是病理实验室中用于在血液中查找化合物或酒精的另一种技术。

• 食品产品

食品通过天然和人工成分着色，以提高其接受度和受欢迎程度。纸层析法的主要应用是检查冰淇淋、糖果、饮料、果酱和果冻中的食用色素。

• 复杂混合物分析

可以使用纸层析法识别或检测复杂有机组分混合物，包括特定的有机化合物，如氨基酸和碳水化合物。它可用于区分氨基酸和阴离子。

纸层析法的优点

• 所需定量材料较少。
• 化合物分离速度快。
• 分析所需的样品量小。
• 与其它层析技术相比，纸层析法是一种廉价的方法。
• 纸层析法可以区分有机和无机物质。
• 与其它层析技术相比，纸层析法占用的空间更少。
• 易于设置和使用。
• 分析仅需少量样品，且该技术成本较低。

纸层析法的缺点

• 纸层析法无法区分挥发性化合物。
• 纸层析法无法处理大量样品。
• 纸层析法的定量分析可能不够准确。
• 纸层析法无法分离复杂混合物。
• 纸层析法的精度低于 HPLC、TLC 或 HPTLC。
• 数据只能保存很短的时间。