DE1498678B2

DE1498678B2 - Duennschicht chromatographiergeraet und verwendung desselben zur ausuebung der duennschicht elektrophorese

Info

Publication number: DE1498678B2
Application number: DE19621498678
Authority: DE
Inventors: M Dr Basel Brenner (Schweiz)
Original assignee: C Desaga GmbH, Nachf Erich Fecht, 6900 Heidelberg
Priority date: 1961-05-10
Filing date: 1962-05-03
Publication date: 1971-11-25
Also published as: US3189541A; CH364130A; GB1010604A; DE1498678A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dünnschicht-Chromatographiergerät, das aus einer im wesentlichen rechteckigen, eine Dünnschicht tragenden, ebenen Trägerplatte, auf den Rändern der Trägerplatte aufliegenden Abstandshalterleisten, die zur Bildung einer Kammer kleinen Volumens die Dünnschicht nur wenig überragen, und einer zur Trägerplatte parallelen, an den Abstandshalterleisten anliegenden Deckplatte besteht.

In einem bekannten Dünnschicht-Chromatographiergerät sind die Leisten nach Art eines geschlossenen Bilderrahmens aus Glasstreifen auf den Rand der Deckplatte aufgeklebt und liegen auf der Dünnschicht an den Rändern der Trägerplatte auf. Die Trägerplatte hat in ihrer Mitte eine Bohrung als Elutionsmittel-Eintrittsöffnung. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß das Elutionsmittel nur punktförmig oder annähernd punktförmig zugeführt werden kann, daß also ein Chromatographieren nur in der sogenannten Zirkular-Technik möglich ist. Auch für die Anwendung der sogenannten Durchlaufmethode, in der das Elutionsmittel nicht nur bis zu den Rändern der Dünnschicht, sondern darüber hinaus läuft, ist die bekannte Anordnung nicht geeignet oder bestimmt.

Ziel der Erfindung ist die Angabe eines Chromatographiergerätes, das die Vorteile der genannten Anordnung beibehält, ohne deren Nachteile zu haben. Das neue Gerät soll die Auftrennung vieler Stoffgemische in zueinander parallelen Chromatogrammstreifen unter gleichzeitiger Verbesserung der an sich günstigen Eigenschaften des obengenannten, bekannten Gerätes hinsichtlich der Kammersättigung ermöglichen. In dem bekannten Gerät nimmt zwar die Länge der Elutionsmittelfront mit zunehmendem Abstand von der Elutionsmitteleinlauföffnung zu, doch wird die Fortschreitgeschwindigkeit der Front durch den geringen Durchflußquerschnitt der Dünnschicht in der Nähe der Eintrittsöffnung begrenzt.

Die Erfindung geht also aus von einem Dünnschicht-Chromatographiergerät der eingangs genannten Art, das nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abstandshalterleisten an zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Deckplatte vorgesehen sind und möglichst dicht auf der Trägerplatte aufliegen, und daß einer der offenen Spalten zwischen der Trägerplatte und der Deckplatte die Elutionsmittel-Eintrittsöffnung ist. Durch die Verlagerung der Einlauföffnung von der Mitte in eine Randseite der Trägerplatte unter Weglassung der dortigen Abstandshalterleiste ergibt sich eine Einlauföffnung, die nach Belieben durch die Breite der Platte, also den Abstand zwischen den verbleibenden beiden Abstandsleisten, gewählt werden kann. Das Elutionsmittel dringt auf der ganzen Breite der Platte in die Dünnschicht ein und rückt auf der ganzen Front gleichmäßig vor. Durch die Anordnung nach der Erfindung sind die bei normalem Chromatographieren gefürchteten Randeffekte, die es in der Zirkular-Technik nicht gibt, weitgehend vermieden. Wenn, wie weiter vorgeschlagen wird, die Abstandshalterleisten unmittelbar auf dem von der Dünnschicht freien Rand der Trägerplatte aufliegen, treten diese Randeffekte überhaupt nicht auf.

Ferner gestattet die neue Gestaltung, auch in der Dünnschichtchromatographie unter geringem EIutionsmittelverbrauch nicht nur die Anwendung der Standardmethode, sondern auch die der sogenannten Durchlauf methode, also der Methode,? in der im Gegensatz zur Standardmethode auch nach völliger Durchtränkung der Dünnschicht mit Elutionsmittel weiteres Elutionsmittel in die Dünnschicht eintritt und darin vorwärts fließt, so daß die effektive Wanderungsstrecke der zu trennenden Substanzen vergrößert wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Deckplatte, die Abstandshalterleisten und die Trägerplatte durch Klammern zusammengefügt. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung des erfindungsgemäßen Gerätes zur Ausübung der Dünnschichtchromatographie mit einem zweiten, an der Elutionsmittel-Austrittsöffnung angebrachten trogförmigen Behälter und mit an sich bekannter Weise angeordneten Elektroden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. la einen Behälter aus V₄A-Stahl für die mobile Phase,

F i g. 1 b einen Querschnitt des Behälters,

F i g. 2 ein Schnittmuster für das Filterpapier,

Fig. 3 eine Trägerplatte aus Glas mit Dünnschicht und blanken Rändern,

F i g. 4 eine Deckplatte aus Glas mit Abstandshalterleisten und montiertem Filterpapier in Ansicht und in einem Teilquerschnitt,

F i g. 5 a einen Querschnitt durch ein Dünnschicht-Chromatographiergerät nach der Erfindung, das wahlweise für die Durchlauf- oder für die Standardmethode benutzt werden kann,

F i g. 5 b eine Ansicht des in F i g. 5 a gezeigten Gerätes,

Fig. 6 die Draufsicht auf eine das erfundene Gerät enthaltende Anordnung für Zwecke der Elektrophorese,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 6,

F i g. 9 einen Teil eines trogförmigen Behälters wie nach F i g. 6, jedoch mit mittiger Trennwand,

F i g. 10 die Draufsicht auf eine Ausführungsform der Deckplatte und

Fig. 11 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt zur Erläuterung des kontinuierlichen Chromatographierens.

In den Fi g. 1 a bis 5 b bedeuten

1 die Startlinie, längs welcher die Substanzgemische als Punkte aufgetragen werden,

2 einen Behälter für die mobile Phase,-

3 ein Filterpapier (= Flüssigkeitsbrücke),

4 eine Trägerplatte mit der Dünnschicht,

5 eine Deckplatte,

6 Abstandshalterleisten aus Glas,

7 Klammern schematisch gezeichnet,

8 Löcher zum Einstecken von Röhrchen 9,

9 Röhrchen, ζ. B. aus Polyäthylen, zum Einfüllen der mobilen Phase und zum Druckausgleich,

10 eine Unterlage (z. B. ein Korkring);
a, b, c, d, e, f, g, h sind Orientierungshilfen.

Der Behälter 2 aus nichtrostendem Stahl (F i g. 1) hat eine plangeschliffene Oberseite und dient der Aufnahme der mobilen Phase (Elutionsmittel). Durch zwei Löcher 8 in der Seitenwand werden zwei kurze Röhrchen 9, die vorzugsweise aus Polyäthylen be-

stehen, gesteckt und aufwärts gebogen (siehe F i g. 1 b). Durch das eine Röhrchen α wird später die mobile Phase eingefüllt; das andere ermöglicht den Druckausgleich.

Ein Filterpapier 3 (Fig. 2) überträgt die mobile Phase auf die Schicht. Der Teil »efgh« ist dem Innenprofil des Behälters 2 angepaßt.

Die Dünnschicht (F i g. 3) ist an zwei einander gegenüberliegenden Rändern so weit von der gläsernen Trägerplatte 4 abgestreift, daß die Abstandshalterleisten 6 gerade auf den blanken Streifen der Platte 4 Platz finden. 15 mm vom vorderen Plattenrand entfernt befindet sich die Startlinie 1, wo die Substanzen aufzutragen sind (F i g. 3).

Zwei längsseits auf die gläserne Deckplatte 5 geschweißte und plangeschliffene Glasbänder (F i g. 4) dienen als Abstandshalterleisten 6. Durch die Wahl der Höhe dieser Leisten 6 wird der Abstand zwischen Schicht und Deckplatte 5 bestimmt; gleichzeitig wirken die Leisten 6 als Dichtung.

Einige, beispielsweise sechs kräftige Papierklammern 7 dienen dazu, den Behälter 2 und die Trägerplatte 4 gegen die Deckplatte 5 zu pressen (Fig. 5).

Eine Unterlage 10, z. B. ein Korkring (Fig. 4 und 5), kann zur Unterstützung des erfindungsgemäßen Gerätes dienen.

Im folgenden seien Montage und Verfahren näher beschrieben:

Man legt die Deckplatte 5 mit den Leisten 6 nach oben auf den Korkring 10, faltet das Filterpapier 3 längs der Linie »cd« (F i g. 2) und legt es mit dem Stück »abcd« nach unten auf die Vorderseite der Deckplatte 5 (Fig. 4). Das Papier 3 soll die Leisten 6 nicht berühren, und die Kante »ab« soll zum Vorderrand der Deckplatte 5 einen kleinen Abstand (1 bis 3 mm) halten. Diese Lage wird provisorisch mit einer Papierklammer 7 fixiert. Man legt jetzt die Trägerplatte 4 mit der Schicht und den zu chromatographierenden Substanzen, die man schon vor der Montage auf Punkten längs der Startlinie 1 aufgetragen hat (F i g. 3), so auf die Deckplatte 5, daß die blanken Streifen auf die Leisten 6 zu liegen kommen und der Vorderrand der Trägerplatte 4 genau mit den vorderen Leistenenden zusammenfällt. Träger- und Deckplatte 4, 5 werden nun durch vier Papierklammern 7 zusammengepreßt, und die überflüssig gewordene Klammer 7 am Filterpapier 3 wird wieder entfernt. Man biegt den oberen Teil des Filterpapiers 3 längs der Verbindungslinie »ef« (Fig. 4) in vertikale Lage und stülpt die zusammengeklemmten Platten 4, 5 um, so daß sich das Filterpapier 3 nunmehr auf der Unterseite befindet. Nach F i g. 5 wird der Behälter 2 mit zwei Klammern 7 in solcher Weise unter die Deckplatte 5 geklemmt, daß der vertikal stehende Teil des Filterpapiers 3 auf den Grund von Behälter 2 reicht und der horizontal liegende Teil als Dichtung zwischen Deckplatte 5 und Oberseite von Behälter 2 wirkt. Der Behälter 2 soll dicht gegen die Trägerplatte 4 stoßen. Man füllt durch das Röhrchen 9 mobile Phase ein, erreicht durch leichtes Schwenken eine momentan gleichmäßige Benetzung des Filterpapiers 3 und kann jetzt die Anordnung sich selbst überlassen. Die mobile Phase verdampft nach Durchlaufen der von der Deckplatte S geschützten Schicht auf dem noch verbleibenden, nicht überdeckten Streifen (F i g. 5) genügend rasch, um den Chromatographiervorgang beliebig lang in Gang zu halten. Gegebenenfalls ist in den Behälter 2 mobile Phase nachzufüllen.

Schwankungen der Raumtemperatur können gelegentlich (besonders bei starker Luftbewegung) dazu führen, daß mobile Phase an der Deckplatte 5 kondensiert. In solchen Fällen genügt es, die Deckplatte 5 durch kurzes Auflegen der Hand etwas zu erwärmen. — Sogenannte Randeffekte sind bei sorgfältiger Montage vermeidbar.

ίο Die Vorrichtung kann zur Trennung schwer und leicht trennbarer Substanzgemische verwendet werden.

Die Austrittsstelle (Verdampfungsstelle) der mobilen Phase kann zusätzlich erwärmbar sein, beispielsweise durch eine Anordnung nach Fig. 6. wonach ein Heizrohr 14 vorgesehen ist, durch welches das die Wärme abgebende Medium, vorzugsweise heißes Wasser, geführt wird. Wenn diese Erwärmung der Endzone des durchlaufenden Chromatogramms gewählt wird, ist auch eine Kühlung des übrigen Chromatogramms erforderlich. Die Kühlung gelingt beispielsweise durch Kühlschlangen 13 unterhalb der die Dünnschicht tragenden Platte 4.

Ferner kann ohne eine Erwärmung die gesamte Platte, auf der sich die Dünnschicht befindet, gekühlt werden, was insbesondere beim Chromatographieren in nicht temperaturgeregelten Räumen vorteilhaft ist.

Das erfundene Gerät läßt sich auch zur Ausübung der Elektrophorese verwenden. Zu diesem Zwecke wird es mit einem zweiten Behälter 20 versehen, wie dies im einzelnen der F i g. 6 zu entnehmen ist. Als Elektroden dienen vorzugsweise Drahtelektroden. Da durch den Elektrophoreseprozeß Wärme entsteht, wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Anordnung durch die aus der Zeichnung zu ersehende Kühlvorrichtung unterhalb der Dünnschichtträgerplatte gekühlt. Diese Kühlvorrichtung besteht im wesentlichen, wie angedeutet, aus einer Kühlschlange 13, durch die ein Kühlmittel, vorzugsweise Kühlwasser, geführt wird.

Die zur Aufnahme der gepufferten Flüssigkeit dienenden Tröge 2, 2a in der Anordnung nach Fig. 6 zur Ausübung der Elektrophorese können mittig eine Trennwand 15 aufweisen, wie dies in F i g. 9 dargestellt ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (Fig. 10) weist die Deckplatte 5 runde und/oder ovale Durchbrechungen 11,12 auf, durch welche das zu trennende Gemisch eingegeben werden kann. Dabei können diese Durchbrechungen sowohl an der Startlinie 1 als auch an anderen Stellen des chromatographischen Feldes vorhanden sein. Eine Draufsicht auf eine solche Deckplatte5 ist in Fig. 10 dargestellt. Während der Chromatographie sind zum Zwecke der Erhaltung des Verdampfungsgleichgewichts die schlitzförmig oder lochartig gestalteten Durchbrechungen 11,12 mit mindestens einer Abdeckplatte 17 aus Glas bedeckt. Diese Anordnung erlaubt die Durchführung einer sogenannten kontinuierlichen Chromatographie, in der die mobile Phase, wie dies beispielsweise in Fig. 11 dargestellt ist, durch eine Art Selbstversorgung nachgeführt wird. Die mobile Phase (= Elutionsmittel) läuft also ständig, und es kann jederzeit durch die Durchbrechungen 11,12 der Deckplatte 5 das zu trennende Gemisch eingegeben werden. Es existiert bei dieser Art des Verfahrens überhaupt keine Lösungsmittelfront

mehr. Ferner reinigt sich die Dünnschichtfläche von selbst, nachdem ohne Zugabe von neuem zu trennenden Gemisch die mobile Phase die Länge des Chromatographierfeldes durchlaufen hat. Man kann hier in gewisser Weise im Gegensatz zur trockenen Säule von einer Art nasser Säule sprechen.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist die Tatsache, daß über der Dünnschicht ständig das Dampfgleichgewicht der mobilen Phase vorhanden ist, so daß jederzeit die Zugabe der zu trennenden Gemische erfolgen kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Dünnschicht-Chromatographiergerät, bestehend aus einer im wesentlichen rechteckigen, eine Dünnschicht tragenden ebenen Trägerplatte, auf den Rändern der Trägerplatte aufliegenden Abstandshalterleisten, die zur Bildung einer Kammer kleinen Volumens die Dünnschicht nur wenig überragen, und einer zur Trägerplatte parallelen, an den Abstandshalterleisten anliegenden Deckplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterleisten (6) an zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Deckplatte (5) vorgesehen sind und möglichst dicht auf der Trägerplatte (4) aufliegen, und daß einer der offenen Spalten zwischen der Trägerplatte (4) und der Deckplatte (5) die Elutionsmittel-Eintrittsöffnung ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterleisten (6) auf von der Dünnschicht freien Rändern der Trägerplatte (4) aufliegen.

3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere offene Spalt zwisehen der Trägerplatte (4) und Deckplatte (5) die Elutionsmittel-Austrittsöffnung ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (5), die Abstandshalterleisten (6) und die Trägerplatte (4) durch Klammern (7) zusammengefügt sind.

5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterleisten (6) zugleich als Dichtungen ausgebildet sind.

6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht im Bereich der Elutionsmittel-Eintrittsöffnung über eine Flüssigkeitsbrücke (3) mit dem Innenraum eines vorzugsweise trogförmigen Behälters (2) für die Aufnahme des Elutionsmittels in Verbindung steht.

7. Verwendung des Gerätes nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Ausübung der Dünnschichtelektrophorese mit einem zweiten, an der Elutionsmittel-Austrittsöffnung angebrachten trogförmigen Behälter (2 a) und mit an sich in bekannter Weise angeordneten Elektroden.

8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) fest mit der Deckplatte (5) verbunden sind.

9. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elutionsmittel-Austrittsöffnung mit der Umgebung durch eine Flüssigkeitsbrücke verbunden ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsöffnung die Flüssigkeitsbrücke (3) und/oder der Behälter (2) von der Deckplatte (5) überdeckt ist.

11. Gerät nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsbrücken (3) aus Filterpapier bestehen.

12. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der EIutionsmittel-Austrittsöffnung ein Teil der Dünnschicht und der Trägerplatte (4) von der Deckplatte (5) nicht überdeckt ist.

13. Gerät nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Behälters (2) auch während des Chromatographiervorganges durch wenigstens eine Öffnung (8) zugänglich ist.

14. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) an der Elutionsmittel-Eintrittsöffnung aus einem Vorratsgefäß stetig nachfüllbar ist.

15. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (2, 2 a) parallel zur Eintritts- bzw. Austrittsöffnung mittig geteilt sind und eine Brücke zur Überführung der Flüssigkeit von der einen Behälterhälfte in die andere aufweisen.

16. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (4) auf der der Dünnschicht abgewandten Seite mit einer Kühlvorrichtung (13) versehen ist.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (13) aus Kühlschlangen besteht.

18. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (4) im Bereich der Elutionsmittel-Austrittsöffnung beheizbar ist.

19. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (5) Durchbrechungen (11, 12), insbesondere runde und/oder ovale Durchbrechungen, für die Eingabe zu trennender Gemische aufweist.

20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (11,12) im Bereich der Startlinie vorgesehen sind.

21. Gerät nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß den Durchbrechungen (11,12) Abdeckplatten (17), vorzugsweise aus Glas, zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen