Лекции / ПромБТ_2020 7 Хроматография - методы

Распределительная хроматография

Жидко-жидкофазная хроматография

Аналит распределяется между подвижной и неподвижной жидкими фазами

Сорбенты – силикагель, окись алюминия, силикат магния, модифицированные силикагели, полиамид, целлюлоза и т.д.

Сорбент всегда полярнее чем элюент

Разделяет полярные соединения

Порядок выхода аналитов – сначала неполярные

Не разделяет неполярные соединения

В классическом варианте – элюенты - тройные системы типа

H2O – iPrOH – гексан

H2O – MeOH – CHCl3

Раньше в ВЭЖХ пробовали распределительную хроматографию на силикагеле

но теперь практически не используют этот классический вариант.

Распределительная хроматография Классический сорбент - СИЛИКАГЕЛЬ

Распределительная хроматография Классический сорбент - СИЛИКАГЕЛЬ

Распределительная хроматография на силикагеле

Разделяет полярные соединения по суммарной полярности молекул (коэффициент распределения)

Сорбент – полярный, элюенты – среднеполярные двойные и тройные системы (например CHCl3 – MeOH – H2O и

гептан – iPrOH – H2O)

Взаимодействие происходят в объеме (абсорбция).

Достоинства:

o Возможность разделять сильнополярные и/или заряженные вещества o Большая емкость сорбента

o Относительная дешевизна

Недостатки:

o Очень плохая воспроизводимость

oВ варианте ВЭЖХ вызывает проблемы с детектированием – унос неподвижной жидкой фазы повышает шум детектора

Адсорбционная и распределительная хроматография

В начале развития хроматографии, при работе на открытых колонках было исследовано множество сорбентов. Оксиды, гидроксиды, нерастворимые соли, полярные био- и обычные полимеры.

Из них в настоящее время на открытых колонках применяют силикагель и окись алюминия (есть еще полиамид и силикат магния – флоризил (Florisil – силикат магния).

В ВЭЖХ – остался только силикагель. Окись алюминия как сорбент хуже

•Сложнее сделать сорбент физически – пористость, размер, форма частицы и распределение размеров.

•Это кислота Льюиса – каталитическая активность поверхности

•Но есть и плюс – может быть кислой, нейтральной и основной

Нормально-фазовая хроматография

Исходно хроматографисты в основном работали в режимах адсорбционной и распределительной хроматографии. При этом сорбенты всегда были полярнее чем элюенты.

Выяснилось, что сорбенты с полярностью меньше чем водно-органические элюенты во многом лучше.

Поскольку инвертируются полярности и последовательности выхода аналитов – назвали метод «Обращенно-фазовая хроматография»

Классическая адсорбционная и/или распределительная хроматография на силикагеле постепенно заменилась разделением на модифицированных полярных силикагелях (диол, амин, нитрил и т.д.). При этом механизмы могут быть и адсорбционные и распределительные.

Назвали такой метод «Нормально-фазовая хроматография»

В общем случае механизм разделения смешанный

Нормально-фазовая хроматография

Жидко-твердофазная хроматография

Механизмы: и адсорбция и распределение

Сорбенты:

силикагель с диольными группами

силикагель с аминными группами

силикагель с нитрильными группами

силикагель (редко)

Элюенты: низко и среднеполярные смеси растворителей

Сорбент всегда полярнее чем элюент

Нормально-фазовая хроматография

Разделяет низко и средне полярные соединения по: типу, количеству и расположению полярных групп и/или суммарной полярности молекул.

Не разделяет неполярные и сильнополярные соединения. Менее полярные соединения выходят первыми.

Достоинства:

o Чувствительность к пространственному строению молекулы o Большое разнообразие растворителей в качестве элюентов

o Возможность выбрать специфический сорбент (-OH, -CN, -NH2, etc) o В общем случае более селективный метод чем ОФ хроматография

Недостатки:

o Не очень хорошо работает в градиентных режимах

oВ общем случае более сложный для подбора условий и оптимизации метод чем ОФ хроматография

Модифицированные силикагели для НФ

Основные закономерности НФ хроматографии можно рассматривать на силикагельном сорбенте (SiL). Следует помнить, что и адсорбция и распределение на модифицированных силикагелях происходят аналогично

чистому силикагелю, но у него имеются эффекты второго порядка (влияние

воды, кислотности силанолов, неравномерность поверхностной химии etc.)

Элюирующая сила растворителей в НФ

Способность растворителей смывать компоненты пробы с сорбента характеризуется элюирующей силой.

Расположение растворителей в порядке увеличения их элюирующей силы называют элюотропным рядом. Соответственно в начале – слабые, в конце – сильные.

В общем случае сила элюента зависит от полярности растворителя. Подобрать чистый растворитель с нужной силой получается редко, поэтому обычно используют бинарные смеси растворителей.

Для бинарных смесей свойства изменяются по сравнению с исходными компонентами аддитивно: показатель преломления неаддитивно: полярность => «сила», вязкость

© С. В. Еремин, 2019