Введение

Хроматографический метод – физико-химический метод разделения компонентов сложных смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ, основанный на использовании сорбционных процессов в динамических условиях.

ОБРАЩЕННО-ФАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ОФХ, RP)

Сорбенты

Химически привитые впервые были применены в колоночной жидкостной хроматографии для получения гидрофобных распределительных систем. Поскольку в таких системах происходит «обращение» свойств фаз, т.е. неподвижная фаза становиться неполярной, а подвижная – полярной, то они получили название обращенно-фазовых систем.

Получают ОФ модифицированием поверхностных силанольных групп алкилхлорсиланами. Осуществить модифицирование всех поверхностных силанольных групп не представляется возможным (50%). Вместо монохлорсиланов применяют дихлорсиланы, однако, тогда не все хлорные группы могут прореагировать. Чтобы улучшить степень модифицированности колонки и избавиться от хлор групп колонку обрабатывают сильным силанизирующим агентом - триметилхлорсиланом. При такой обработке удается повысить спепень модификации силикагеля до 90%. Воспроизводимость величины степени покрытия поверхности остается хорошей до тех пор, пока используется одна и та же партия силикагеля. Поэтому ОФ колонки отличаются от партии к партии и от производителя к производителю.

Влияние привитых алкильных групп отражает термин «гидрофобная селективность». В первом приближении коэффициент емкости для данного разделяемого соединения увеличивается с увеличением связанного углерода на единицу объема колонки. Максимальное удерживание обеспечивает привитая октадецильная группа. Такие неподвижные фазы предпочтительны, если растворимость разделяемых веществ в водном элюенте ограничена. С18 характеризуется также высокой селективностью при разделении соседних членов гомологических рядов. В тоже время для разделения соединений, молекулы которых имеют большой размер, высокую гидрофобность и ограниченную растворимость в элюенте с высоким содержанием органических добавок, рекомендуется фаза с короткими привитыми цепями.

Растворители.

Элюотропный ряд обращается, наиболее часто используются растворители ацетонитрил, метанол, тетрагидрофуран, вода.

Коэффициент емкости увеличивается с увеличением содержания воды в элюенте. Выбор растворителя определяется растворимостью в нем вещества. С увеличение содержания органического компонента на 10% К уменьшается в три раза.

Изменить относительное удерживание при элюировании водно-метанольными растворами можно, добавляя в элюент второй органический компонент, например ТГФ. На обращенной фазе сорбируется неполярный компонент элюента и свойства получаемой фазы отличаются от исходной.

Если соединение диссоциирует на ионы, то у пиков на хроматограмме образуются образуются хвосты. Поэтому для лучшей формы пика при анализе кислотных соединений в элюент добавляют не более 1% кислоты, а для основных соединений – триэтиламин или соли.

Влияние структуры на удерживание.

В первом приближении можно принять, что удерживание возрастает с уменьшением растворимости соединения в воде, т.е. с уменьшением полярности. В гомологических рядах прибавление каждой метиленовой группы увеличивает время удерживания. Разветвленные раньше выходят, чем линейные. Насышщенные раньше, чем ненасыщенные

Сравним адсорбционную и ОФ хроматографии.

Равновесие в ОФ устанавливается быстрее, поэтому более приемлемые условия для проведения градиентного элюирования.

Возможность применения водных элюэнтов и анализировать вещества, расворенные в воде.

Срок службы колонок с привитыми фазами гораздо больше, чем у силикагельных колонок.

Многообразие модифицирующих реагентов по сравнению с адсорбционной хроматографией.

Вторичные равновесия на обращенной фазе.

Для разделения диссоциирующих соединений, кроме этого молекула должна быть не очень большой (например как аминокислоты, алкалоиды и т.д.), а соединение, выбранное в качестве противоиона должно обладать длинной насыщенной алкильной цепью (от четырех до десяти атомов углерода в цепочки)

В основу ион-парной хроматографии положены принципы классической экстнракции из водной в органическую фазу ионных веществ в виде ион-парных соединений. В водных элюентах противоионы и ионы разделяемых соединений образуют диссоциирующие ионные пары (в подвижной фазе), которые селективно удерживаются на неподвижной фазе и в результате разделяются. Если противоионы адсорбируются на неподвижной фазе, ионы разделяемых соединений взаимодействуют с ними, удерживаются и соответственно разделяются. Например, соединение, имеющее кислотную группу, будет сорбироваться в виде ионной пары с тетрабутиламмониевым ионом на сорбенте. В результате станет возможным увеличить удерживание анализируемого соединения.

Состав подвижной фазы, тип противоиона, рН, ионная сила элюента – варьирование этих параметров позволяет проводить оптимизацию условий разделения.

ГЕЛЬ-ПРОНИКАЮЩИЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

ГПХ имеет в своей основе единый механизм разделения. В отсутствии спец взаимодействий пробы и неподвижной фазы порядок элюирования во всех случаях является функцией размера молекул. Для синтетических неразветвленных полимеров, существующих в растворе в виде статистического клубка, размеры молекул можно непосредственно связать с молекулярной массой. Это позволяет откалибровать колонку при помощи полистирольных стандартов, элюируя их дихлорметаном, а затем проводить на этой колонке разделение белков или водорастворимых полимеров, элюируя их водой или водными буферными растворами.

Мертвый объем в ГПХ определяется как объем элюирования молекул низкомолекулярного вещества, не взаимодействующего с сорбентаом, но проникающем во все поры, включая поры наименьшего диаметра. Мертвый объем складывается из объема неподвижной фазы и объема пор. Объем неподвижной фазы определяется как удерживаемый объем полностью исключенных молекул с большой средней молекулярной массой не проникающих в поры.

Сорбенты.

Устойчивость к химическим взаимодействиям, температуре и механическим воздействиям.

Широкие возможности варьирования проницаемости.

Однородная структура.

Не должны вступать в адсорбционные взаимодействия.

Сефадексы. Полиакриламидные гели, агарозные гели, полистиролы, силикатные сорбенты.

Растворители.

Должны растворять образец

Смачивать сорбент

недопускать адсорбции полимера на сорбенте.

ТГФ – универсальный растворитель,

Толуол – полиизопрены, силиконы,

ДМФА – полиамиды,

Водные буферные растворы – белки.

Оптимизация условий разделения.

Определить ММР для колонки по стандартному набору полистеролов и выбрать подходящую колонку или несколько колонок. Исключить ионные взаимодействия образца путем введения нейтральных солей в элюент.

ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Иониты представляют собой нерастворимые ВМС, содержащие способные к ионизации функциональные группы и дающие с ионами противоположного заряда нерастворимые соли. Уже давно известны неорганические иониты, для смягчения воды, и только с появлением синтетических органических ионитов процессы ионного обмена стали широко использоваться.