滤纸的发明与创造_氨基酸论文

滤纸的发明与创造_氨基酸论文

滤纸上的发明创造,本文主要内容关键词为:滤纸论文,发明创造论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

滤纸对于重量分析和常规化学研究来说,是一项十分简便的过滤用具。但是,有谁能想到这种看似简单的纸片,却在20世纪分析化学的现代化发展过程中,发挥了巨大的作用。

1.滤纸的引入

据史料记载,最先在化学分析中引入含少量粘土成分滤纸的科学家,应推贝格曼(T.Bergman,1735~1784,瑞典化学家)。

在波义耳(R.Boyle,1627~1697,英国化学家和物理学家)时代,人们常常采用具有微小孔隙的滤布来过滤溶液中的沉淀或残渣。贝格曼在研究过程中,为了有效地过滤和称量,采用了滤纸。不过当时的滤纸为重量不可忽略的滤纸,所以他将滤纸和沉淀物在100℃左右烘干冷却称量后,必须要减去其重量。而且这种滤纸中仍然含有少量的粘土,干扰分析结果,所以贝格曼的大部分实验数据难免有不准确的一面。

2.无灰滤纸的发明

贝格曼使用的滤纸,具有不可忽视的重量,所以给分析称量带来了不便。

1878年,作为商人的奥斯丁(Austin)对其进行改进。他采用盐酸和氢氟酸处理滤纸,发现灼烧后基本无灰,且其重量相当小,可以达到忽略不计的程度。这项创新技术,使他发明了我们今天仍在使用的无灰滤纸。最初,分析化学家先是利用该项技术在实验室来净化滤纸,1883年后便有商品出售,1898年后就可以在市场上购买到灰分小于0.1mg的无灰滤纸了。

3.纸上层析

(1)最初探索

1850年,德国物理学家尤格(F.Lunge)发现,把一滴染料混合液点滴到吸墨纸上,会扩散成一层层圆形环。1861年,德国化学家申拜恩(C.F.Schonbein)也注意到,如果把滤纸悬挂在混合盐溶液中,则各组分会以不同的速度“徐徐上爬”。申拜恩的学生高贝尔斯勒德(F.Goppelsroder)系统地比较了有机物和无机物在滤纸上的爬行速度,指出利用这种方法可把混合物分离成层,进而达到分离的目的。1901年,他根据确定时间内爬行的高度来作为定性分析的依据,这便是纸上层析的原理所在。

(2)层析法和分配层析法

1897年和1900年,美国地质学家德伊(T.D.Day)和克利特卡(S.K.Kritka)分别发现,把石油通过碳酸钙粉末柱时便会被分成几个不同的部分。

1906年,茨维特(M.Tsvett,1872~1919,俄国植物学家)详细考察了这一方法,从而发明了色层法(层析法)。该项工作为化学家和生物学家开辟了一项崭新的分离技术,20世纪40年代之后,这一分离手段便与检测系统连接起来,从而形成了化学分析中一种特殊的分析方法,而且发展极快,尤其在复杂有机混合物的分离和分析中显示出了独特作用。1938年,库恩(R.Kuhn,1900~1967,德籍奥地利化学家)就是依靠这种方法将胡萝卜素分离成了α和β两种同分异构体,从而获得了诺贝尔化学奖。

1941年,英国化学家马丁(A.J.P.Martin)和辛格(R.L.M.Syngt)改进了茨维特的方法。他们根据层析法原理,用吸附了自身重50%水的硅胶湿吸附剂代替层析法中的干吸附剂,然后把氨基酸混合液加到柱体上,再用含少量丁醇的氯仿进行淋洗、层析,于是得到了一种更加快速的分离各种氨基酸的方法。这种分离方法因为更明显的体现了两相间分配系数的差异关系,因此马丁将其称为分配层析法。1952年,瑞典科学院鉴于马丁和辛格发明了快捷经济的分配层析法,使化学、医学和生物学得到了迅速发展,从而授予他们本年度的诺贝尔化学奖。

(3)纸上层析法的发明

1944年,马丁与康斯登(R.Consden)、高尔登(A.H.Gordon)合作,又积极研究一种更简便快速的分离方法。他们仍然采用层析法原理,但选用滤纸作载体来进行实验。结果发现,在以水蒸气饱和的空气中,滤纸可吸附自身重量22%的水分,所以他们积极建议用滤纸作为分配层析中的静止相载体。于是,便逐渐形成了分配层析中最重要的一个分支——纸上层析法,从而使分离效率得以成百倍提高,很快被应用到酚类、脂肪酸、氨基酸、生物碱、磷酸酯、染料、糖类、甾类、肽类、酶类以及蛋白质、核糖、天然色素、维生素、激素、抗生素等复杂有机物的离析分析中,成为有机化学和生物化学中最重要的分离手段之一。1940年代后,在氨基酸、肽类和蛋白质领域内所取得的巨大进展,在很大程度上应归功于这一简便快捷的分离方法。1953年,桑格(F.Sanger,1918~,英国化学家)利用这种方法测定了胰岛素的分子结构,从而获得了1958年诺贝尔化学奖。

4.纸上电泳法的发明

1930年代,电泳已在胶体化学中得到了普遍应用。于是,斯特仑(H.H.Strain,美国色谱学家)设想,是否可用电泳方法来加速层析法中物质的分离。这一奇妙想法,便使两种截然不同的方法结合起来,从而使他发明了电泳层析法。1939年,他将两个电极插在氧化铝吸附柱的两端,施加175V~200V的电压,成功地分离了一些染料。1994年,舒夫斯(F.Schoofs)采用相同方法,分离了生物碱和无机离子。1945年,马丁用硅胶柱体又实现了肽类的电泳分离。1950年,高尔登(A.H.Gordon)又在琼脂柱上实现了核甙酸、多元酸和无机离子的分离。随后,由于出现了更经济的纸上电泳,才使这一分离方法相形见绌。

1948年,威兰特(T.Wieland,德国科学家)将电泳层析法原理应用到纸上层析法中,从而发明了纸上电泳法。他用塑料框将用缓冲溶液润湿过的滤纸条架起,使其两端分别浸入放置电极的烧杯中,实现了对氨基酸和肽类的分离。1950年,德国美因茨大学的生物化学家克里默(H.D.Cremer)用这种方法,成功地将血清蛋白球朊分离为α、β、γ三种蛋白质,取得了卓越成就,从而证明了纸上电泳法与纸上层析法具有同等重要的作用。此后,这两种方法相辅相成,但在某些情况下,从工作效率和应用范围方面考虑,纸上电泳法则更有其优越性。

通过以上分析不难得出这样的结论,不要小看了一片简单的滤纸,人们利用它通过改进、嫁接和联用,就可以发明出对于化学研究具有非常重要作用的各种分离技术和鉴定技术。

标签:;  

滤纸的发明与创造_氨基酸论文
下载Doc文档

猜你喜欢