薄层色谱半定量监测有机合成反应

王帅，李萱，刘国富，吴国彬，张俊杰

(1.河北联合大学化学工程学院;河北唐山 063009;2.巴音郭楞职业技术学院石油化工学院，新疆库尔勒 841000;3.河北联合大学建筑工程学院，河北唐山 063009)

0 引言

随着计算机的普及应用，有学者开始用平台扫描仪获得数字图像，用Photoshop软件或自编软件统计像素的方法测定面积［1］。该法受人为因素影响较小，具有严密的科学性，叶片形状、大小、色、厚薄对测量结果均无显著影响，具有方法简单、测量结果准确、适用范围广等优点［2］。传统有机合成过程中薄层板的应用只是定性的检测其是否存在，本研究是利用软件ACDsee和ImageJ，对TLC板图像进行处理，分析其数据，从而达到用TLC板半定量检测有机化学反应的效果。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

除非特殊说明，化学试剂一般为化学纯，溶剂苯为分析纯。1200万像素相机水平拍摄支架(自制)TLC板(自制)。

1.2 实验方法

1.2.1 薄层板(TLC)的制备和活化方法

回收的薄层板用自来水浸泡，去掉表面的硅胶。用洗衣粉浸泡一小时;再用自来水洗净，放在蒸馏水中漂洗，整齐地码放在搪瓷盘中，注意载玻片间不要粘连，否则会使载玻片表面有水痕。放在烘箱中烘干，备用，(玻璃载片的规格2.5 cm ×7.5 cm)。

在1000 mL烧杯中加入1000 mL蒸馏水，在电炉上烧开后加入5 g羟甲基纤维素钠，继续煮沸溶液直至羟甲基纤维素钠完全溶解，溶液呈透明清亮状，放置冷却后，转移到1000 mL容量瓶中备用。

按照80块玻璃载片计算，需要30 gGF254硅胶和105 mL0.5%羟甲基纤维素钠溶液，将硅胶和0.5%羟甲基纤维素钠溶液混合后，不断搅拌，直至浆料均匀，无气泡和颗粒状物质。

将载玻片整齐地摆放在大玻璃板上，硅胶浆料倒在载玻片上，用研钵杵将硅胶浆料均匀地平铺在载玻片上。振动大玻璃板直至硅胶浆料在载玻片形成均匀、整体的浆面。自然干燥。

自然干燥的薄层板用刀片起动，然后整齐地码放在搪瓷盘中，在烘箱中105℃烘烤40 min，取出后，放置冷却。收藏，备用。

1.2.2 拍摄不同距离TLC板荧光点

取0.1 gα－氯－2，5－二甲基苯乙酮晶体溶于10 mL的石油醚中，用毛细玻璃管取一定量的α－氯－2，5－二甲基苯乙酮的石油醚溶液，点TLC板在展开剂(石油醚:乙酸乙酯8:1)中展开。

将上述展开好的TLC板放置于自制的拍摄架下，并将准备好的相机架于拍摄架之上并取距离25 cm作为基准，每隔5 cm为一组进行不同距离的拍摄，将拍摄好的相片备份留用。

1.2.3 拍摄不同浓度α－氯－2，5－二甲基苯乙酮TLC板荧光点

取0.5 g的α-氯-2，5-二甲基苯乙酮晶体溶入苯中，分别配制五个不同浓度(采用依次稀释的方法)每种浓度分别点板并在展开剂中展开，并逐一拍照，照片备份留用。

1.2.4 拍摄α-氯-2，5-二甲基苯乙酮酯化反应TLC板荧光点

将上述稀释后的溶液放入100 mL的圆底烧瓶中，并向圆底烧瓶中加入0.67 g的苯甲酸，0.46 mL三乙胺作为敷酸剂，0.55 gKI作为引发剂，在油浴90℃条件下回流反应观察其反应并每隔半小时点TLC板展开并对其拍照，进行检测。反应方程式如下:

图1 α-氯-2，5-二甲基苯乙酮酯化反应

1.3 拍摄图片的处理

将上述所有照片用ACDSee v5.0软件进行16色灰度格式转化处理(参见图2)，便于ImageJ处理面积，其面积为阀值面积即初步参考了点的黑度得出的面积(下文面积所代表的数值均如此)。

图2 TLC板16色灰度图和荧光点面积的选取

应用ImageJ选取所需要的荧光点(图2)进行面积处理，得到相应的面积曲线如图3所示。

图3 ImageJ中显示面积曲线

2 结果与讨论

2.1 拍摄距离对荧光点的影响

不同距离条件下所得的图像的面积不同得到相应数据后运用OriginPro 7.5软件进行处理，如图4所示:

图4 拍摄距离溶和TLC板荧光点面积关系曲线

由图可知距离与荧光点的面积成线性关系，即拍摄点面积随拍摄距离的增大而逐渐减小，从而得出，拍摄距离对荧光点的成像并无本质的影响，相机的拍摄距离可任意选择。

2.2 不同浓度溶液在TLC板上荧光点的关系

不同浓度下的溶液在TLC板上的成像所截取的面积，得到溶液浓度和荧光点面积数据关系如图5所示。由曲线可知在相同的TLC板上改变溶液的浓度对荧光点的影响并没有明显规律可循，由于荧光点的面积不仅与溶液的浓度有关系还与毛细玻璃管所吸取的溶液量有关系，即点的大小与显色物质的量有关，若得到不同浓度溶液荧光点面积曲线关系需限定毛细玻璃管吸取的溶液的量，从而使TLC板检测变得复杂，无法达到其简单便捷的优势。

图5 溶液浓度和TLC板荧光点面积关系曲线

2.3 归一化法测定TLC板荧光点变化关系

以α-氯-2，5-二甲基苯乙酮快速酯化反应为例［3］，利用归一化法监测酯化反应中反应物和生成物之间的黑度关系，进而测定产率，结果如图6所示。

图6 TLC板估测酯化反应产率

由图6曲线可知，尽管实际曲线有一定的误差但可以清楚看出其整体效果，得出其变化规律，α-氯-2，5-二甲基苯乙酮的酯化反应开始较快而后来逐渐趋于缓慢，在3 h左右时反应基本完成，产率约为75%，由于曲线是TLC板上得到的点面积相对值，所以每次毛细玻璃管取量的不同对产率的判断并无实际影响。也就是说，利用荧光点黑度的归一化方法，计算反应的产率具有快速，方便的特点。

3 结束语

本研究利用薄层色谱对有机合成反应进行半定量监测，通过对薄层板中荧光点的拍照，软件分析，利用归一化法可以很容易的对有机合成过程中的产率进行基本的定量监测，克服了由于点样量引起的误差和避免用气相色谱仪等昂贵和耗时的设备，从而是有机反应监测变得快捷、方便。

［1］李宝光，陶秀花，等.扫描像素法测定植物叶面积的研究［J］.江西农业学报，2006，18:78-81.

［2］杨劲峰，陈清，韩晓日，等.数字图像处理技术在蔬菜叶面积测量中的应用［J］.农业工程学报，2002，(4):155-159.

［3］王帅，董伟兵，孟凡博，张俊杰.6-甲基-1-茚酮的光敏化合成与纯化［J］.河北联合大学学报(自然科学版)，2012，34(2):36-39.