Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Фх / Орг синт / Органічний синтез / Практикум,Мельничук.pdf
Скачиваний:
1725
Добавлен:
19.03.2015
Размер:
2.78 Mб
Скачать

23.2.8. Високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ)

Газорідинна хроматографія (ГРХ), незважаючи на її широкі можливості, не може застосовуватись для розділення і визначення речовин з високою молекулярною масою (більше 300), нелетких, термічно

нестійких, іоногенних

сполук. Ці

недоліки

відсутні

в

методі

високоефективної рідинної хроматографії(ВЕРХ).

Цей вид

рідинної

 

хроматографії високого тиску оснований на тих же принципах, що і ГРХ, тільки замість газу-носія застосовують потік рідини, як рухому фазу, що не змішується з рідкою нерухомою фазою хроматографічної колонки.

Розділення

компонентів

відбувається

внаслідок

відмінності

коефіцієнтів розподілення між двома рідкими фазами– рухомою і неру-

хомою.

 

 

 

 

 

 

Важливою

особливістю

ВЕРХ

,є що те

температура

хроматографічної колонки може бути кімнатною, що дозволяє хроматографу вати білки, амінокислоти, вуглеводи і інші нестійкі сполуки. Мо-

лярна маса речовин, що здатні розділятися, може

досягати 2000 і

більше. На рис. 23.11.6.2 приведена система

ВЕРХ. Розділення

компонентів з використанням ВЕРХ може бути основане на таких принципах: адсорбція, розподілення, іонний обмін, ексклюзія.

Колонки в ВЕРХ заповнюють твердими пористими частинками розміром 5 – 10 мкм (силікагель, алюмогель, полімерні сорбенти і ін.), поверхня яких вкрита тонкою плівкою рідкої речовини(нерухома фаза) під великим тиском. Малі розміри часток сорбенту і заповнення ними колонки під тиском робить простір між ними дуже малим. Це підвищує

взаємодію речовин, які рухаються через сорбент.

 

 

 

Для розділення

полярних

речовин використовують

полярні

НФ

(нерухома фаза) і відносно мало полярні РФ(рухома фаза). Неполярні

речовини розділяють на неполярних НФ з застосуванням полярних РФ.

 

Метод

ВЕРХ

має

ряд

переваг

над

іншими

метод

хроматографії:

 

 

 

 

 

 

 

-швидкість проведення аналізу перевищує більшість інших існуючих методів;

-колонки з сорбентом для ВЕРХ багаторазового використання і не потребують відновлення чи регенерації;

-відтворюваність результатів різних проб дуже висока;

-управління дослідом, аналізом, обробкою інформації, та оформлення кінцевих результатів повністю автоматизовані;

-робоча температура термостатування лежить між температу-

рою замерзання і кипіння рухомої фази(частіше в межах 20 – 50 °С);

281

Рис. 23.11.6.2. Схема пристрою для

ВЕРХ

ВЕРХ дуже широко застосовується для розділення і визначення самих різноманітних речовин: оптично-активних сполук, білків, нуклеїнових і амінокислот, полісахаридів, барвників, вибухових речовин, біологічних об’єктів, лікарських препаратів і т.д. Метод використовують для проведення профільного хроматографічного аналізу медичнобіологічних об’єктів у випадку їх патологічних відхилень від норми.

23.11.6. Афінна хроматографія

Афінна (споріднена) хроматографія розглядається як окремий принцип розділення в рідинній хроматографії і використовується для специфічного виділення окремих речовин, переважно білків.

Суть методу полягає у тому, що до поверхні сорбенту(S) прикріплюють (імобілізують) певну речовину (І) – антитіло, яка високоспецифічно здатна зв'язувати якийсь клас речовин– антиген (фермент, імуноглобулін, рецептор, гормон та ін). Таким імобілізованим сорбентом (S-І) заповнюють колонку і пропускають суміш речовин, яка

282

містить речовину, необхідну для виділення (Р). Ця речовина обов'язково зв'яжеться з сорбентом«афінним» шляхом, найчастіше ковалентним зв'язком (S-І-Р). Усі інші компоненти суміші пройдуть вниз по колонці без будь-якого зв'язування. Після ретельної промивки колонки інертним розчином, проводять відмивання речовини, яка зв'язалась афінно. Цього досягають шляхом елюювання розчином, який викликає дисоціацію комплексу (S-І) + (Р).

Виділення речовин цим методом буде залежати від природи іммобілізованої речовини (І), яка у кожному конкретному випадку різна і служить для дуже вузької але специфічної ролі.

23.11.7. Іонообмінна хроматографія

Метод

іонообмінної

хроматографії

оснований

на

яви

іонообмінної

адсорбції.

між

нерухомою

твердою

фазою–

іонообмінником

(сорбент) і

рухомою

рідкою фазою– розчином,

що

містить іони, які

обмінюються з іонами

сорбенту. При іонному обміні

з

сорбентом десорбується певна кількість іонів, а з розчину поглинається така ж кількість інших іонів того ж знаку у суворо еквівалентному

співвідношенні.

 

 

 

 

 

 

В якості сорбенту використовують іонообмінники(іоніти), які за-

 

звичай знаходяться в твердій фазі і нерозчинні у воді. Іоніти складають-

 

ся з матриці, в якій розподілені дві іоногенні групи. Одна з них фіксована

 

і міцно зв’язана з матрицею, тоді як інші протийони (йони протилежного

 

знаку) не так міцно зв’язані і здатні переходити в розчин, обмінюючись з

 

одноіменними йонами (катіони – з катіонами, аніони – з аніонами) з роз-

 

чину.

Іоніти,

що

обмінюються катіонами

з

розчину називаються

катіонітами, а ті, які обмінюються аніонами – аніонітами. Відомі і

 

амфотерні іоніти, які здатні обмінюватися і катіонами і аніонами.

 

Розділення іонів з рідкої рухомої фази здійснюється за рахунок різної

 

здатності цих йонів до йонного обміну з іонітом.

 

 

 

 

Іоніти, що застосовують в іонообмінній хроматографії, бувають

 

неорганічного і органічного походження; природними і синтетичними.

 

Найбільшого

розповсюдження знайшли

синтетичні

іонообмінні смоли,

 

які

отримують

поліконденсацією

і

 

полімеризацією,

сти

паразаміщених фенолів, формальдегіду і інших сполук. Для зшивки

 

полімерних ланцюгів додають дивінілбензен. В одержані полімерні

 

матриці різними способами вводять ті чи інші

іоногенні групи(-SO3H;

 

NH3+OH- і ін.). Неорганічні сорбенти одержують, прививаючи до матриці (наприклад, силікагелю), різні іоногенні чи комплексоутворюючі групи. Запропоновано значне число різних іонообмінних смол для використання в ролі іонообмінників. Деякі з них приведені в табл. 23.11.7.1.

283

Реакцію іонного обміну в колонці

хроматографа схематично

можна записати таким чином:

 

 

 

 

 

матриця

іоногенна група

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO3-Me++ H+

 

R

 

 

 

 

SO3-H+ + Me+

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

катіоніт в Н+-формі

Врозглянутій схемі катіоніт в Н-формі складається з матриці R—

ііоногенної групи SO3-H+. Від’ємно заряджена група SO3- міцно зв’язана ковалентним зв’язком з матрицею, і в іонообмінному процесі участі не

бере. Протиіон H+ може легко відщеплятися і обмінюватися на катіон

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

металу Ме, який перейшов з рідкої фази в тверду фазу сорбенту,

утримується іоногенною групою SO3-Ме+, а іон, що перейшов в розчин,

виноситься рухомою рідкою фазою.

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогічно протікає і процес аніонного обміну

 

 

 

R

 

N(CH3)3+OH-+ A-

 

 

 

R

 

 

N(CH3)3+A- + OH-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 23.11.7.1

 

 

 

 

Деякі типи іонообмінних смол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип сорбенту

Іоногенна група

 

Рухливі

Інтервал

Марка сорбен-

 

 

йони

рН обміну

ту*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сильнокислий

 

 

 

 

Н+

 

0 – 14

КУ-1, КУ-2,

 

 

катіоніт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СДВ, Дауекс-50

 

 

Середнокислий

 

 

 

 

Н+

 

4 – 14

КФ

 

 

катіоніт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слабокислий

 

 

 

 

 

Н+

 

7 – 14

КБ-2, КБ-4

 

 

катіоніт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сильноосновний

 

 

 

 

Cl-

 

0 – 14

АВ-17, АВ-18

 

 

аніоніт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слабоосновний

 

 

 

OH-

 

0 – 7

АН-23, АН-2Ф

 

 

аніоніт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*КУ – катіоніт універсальний; СДВ – стиролдивінілбензен; КФ – катіоніт фосфоновокислий; КБ – катіоніт буферний; АВ – аніоніт високоосновний; АН – аніоніт низькоосновний

Спорідненість іонів до сорбенту залежить від ряду факторів: заряду іона, його радіусу, радіусу гідратної (сольватної) оболонки, температури і ін.

Для катіонітів в основному характерна наступна послідовність здатності сорбуватися:

284