質問: 薄層クロマトグラフィーの原理 展開溶媒に『ヘキサン:酢酸エチル=10:1』『ヘキサン:酢酸エチル=4:1』『ヘキサン:酢酸エチル=0:1』のものを使い実験をしました。 展開溶媒に関しては極性が大きいほうが進みやすくrf値が大きくなることは実験からわかったのですが、なぜ極性が大きいほうが進みやすくなるのかがわかりません。 固定相(シリカゲル)と酢酸エチルカルボニル基の水素結合がキーワードになるのかなぁとは思うのですが、詳しく説明できるほどは理解できていません。 なので、なぜ展開溶媒の極性が大きいほうがrf値が大きく、進みやすいのかを教えてください。 よろしくお願いします。
回答: 例えば多くの有機分子はヘキサンとメタノールで分液を振るとメタノール層にもってこれます。これは分子とヘキサンとの相互作用(溶媒和)に比べ、メタノールとの相互作用が大きく分子が安定化されるためです。薄層クロマトグラフィーの場合はこのメタノールの代わりにシリカゲルなどを用い、分子と移動相の相互作用と、分子と固定相の相互作用の差を利用します。つまり分子はヘキサンに溶けた方が安定なのか、シリカゲルにくっついているほうが安定なのかということになり、多くの分子は後者のほうが安定なのでヘキサン100%では動きもしません。そこに極性を持つ酢酸エチルを加えることで分子と移動相との相互作用は増加します。この際、固定相と移動相の相互作用の差があまり大きくないと分子は溶けたりくっついたりでゆっくりと進みます。こうして展開溶媒の極性によるrf値の差が生じます。 さてここでヘキサンとともに用いる溶媒ですが、クロロホルムなどの様々な有機分子を溶解させるいかにも使えそうな溶媒は一般的には薄層クロマトグラフィーには適していません。展開溶媒は有機分子とのほどよい相互作用を持っているだけではなく固定相とも程よく相互作用を持っているものが適しているのです、これは簡単に説明すると溶媒が固定相と相互作用を持つことで分子を固定相から引き剥がし、移動相に盛ってくることが出来るためです。takachan00さんがご自分で考えている通り酢酸エチルのカルボニル基が水素結合できることが大きな意味を成しています。ちなみにそれでもだめな場合はメタノールやアミンを流すこともありますし、逆に少しでも酢酸エチルを混合するだけでもどんどん動くような分子の場合はクロロホルムやトルエンなどを展開溶媒の片割れとして使ったりもします。