Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные пути повышения эффективности и селективности разделения в тонкослойной хроматографии - 8
Глава 2. Экспериментальная часть 41
2.1. Реактивы 41
2.2. Хроматографические установки 48
2.3. Расчет параметров эффективности и селективности разделения- 51
Глава 3. Влияние модификаторов газовой фазы на хроматографические характеристики и разделение ароматических аминов 53
3.1. Нормальная фаза 53
3.1.1. Хроматографирование в присутствии углекислого газа 53
3.1.2. Хроматографирование в присутствии паров уксусной кислоты - 62
3.1.3. Хроматографирование в присутствии паров этанола 65
3.1.4. Хроматографирование в присутствии паров аммиака 70
3.2. Обращенная фаза и Полиамид 78
3.2.1. Хроматографирование в присутствии углекислого газа 78
3.2.2. Хроматографирование в присутствии паров аммиака 85
Глава 4. Влияние модификаторов газовой фазы на хроматографические характеристикии разделение бензойных кислот 95
4.1. Нормальная фаза 95
4.1.1. Хроматографирование в присутствии углекислого газа 95
4.1.2. Хроматографирование в присутствии уксусной кислоты 99
4.1.3. Хроматографирование в присутствии паров этанола 102
4.1.4. Хроматографирование в присутствии аммиака 106
4.2. Обращенная фаза и Полиамид 111
4.2.1. Хроматографирование в присутствии углекислого газа 111
4.2.2. Хроматографирование в присутствии аммиака 114
Глава 5. Влияние модификаторов газовой фазы на хроматографические характеристики и разделение замещенных фенолов 120
5.1. Хроматографирование в присутствии углекислого газа 120
5.2. Хроматографирование в присутствии аммиака 122
5.3. Влияние газовых модификаторов в подвижных фазах, содержащих ПАВ 127
Глава 6. Практическое применение метода тонкослойной хроматографии с управляемой газовой фазой 144
6.1. Разделение смесей фенолов и бензойных кислот с фенолом 144
6.2. Разделение и количественное определение фенола в смеси с глюкозой 147
6.3. Разделение и определение пищевых красителей 150
6.4. Разделение аминокислот в биологическом объекте 156
Выводы 159
Список Литературы 161
Приложение 173
- Хроматографические установки
- Хроматографирование в присутствии паров уксусной кислоты
- Хроматографирование в присутствии уксусной кислоты
- Хроматографирование в присутствии аммиака
Введение к работе
Актуальность исследования. Характерной чертой современной тонкослойной хроматофафии (ТСХ) является поиск новых способов и приемов хроматофафирования, направленных на повышение чувствительности определения и селективности разделения аналитов в сложной многокомпонентной матрице. Можно выделить три основных направления развития метода ТСХ. Первое направление - инструментализация и автоматизация ТСХ на всех стадиях анализа: при нанесении пятен, их хроматофафировании, детектировании, регистрации непосредственно на пластине интенсивности аналитического сигнала и количественной обработке хроматофамм. Второе направление связано с использованием новых сорбционных, в том числе модифицированных материалов, монолитных сорбентов и новых элюентов. Третье направление состоит в разработке новых способов и методических приемов хроматофафирования, среди которых наиболее перспективными считаются хроматофафирование под давлением или в непрерывном потоке элюента.
В развитие последнего направления нами предложен еще один новый вариант ТСХ, в котором параметры хроматофафической системы (эффективность и селективность) можно направленно изменять, варьируя природу газовой фазы в замкнутом объеме хроматофафической камеры. Этот вариант получил название ТСХ с управляемой газовой фазой (ТСХ-УГФ). Известно, что газовая фаза в ТСХ состоит из смеси воздуха, содержащихся в нем паров воды, и паров растворителей, образующих подвижную фазу. Компоненты такой газовой фазы могут существенно изменять активность сорбента, поэтому для получения воспроизводимых результатов хроматофафическую камеру рекомендуют насыщать парами подвижной фазы. Предварительные данные, полученные нами, свидетельствуют о том, что газовая фаза может быть не мешающим фактором, а использоваться для направленного и активного воздействия на процесс разделения соединений в ТСХ. Однако систематических исследований в этом направлении не проводилось.
5 Цель работы заключалась в выявлении закономерностей, особенностей и
аналитических возможностей нового варианта тонкослойной хроматографии
с управляемой газовой фазой.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи:
разработать конструкции хроматографических камер ТСХ, позволяющие заменять в статическом и динамическом режимах смесь воздуха и паров растворителей в замкнутом объеме камеры на газ необходимой химической природы;
изучить влияние кислотных и основных газов и паров, а также паров этанола на подвижность протолитов на нормальной фазе;
оценить влияние природы газовой фазы на подвижность протолитов на обращенной и слабополярной неподвижной фазах;
получить количественные данные, характеризующие эффективность хро-матографического разделения и разрешение хроматографических зон для всех исследованных хроматографических систем и сорбатов;
оценить возможность практического использования ТСХ-УГФ для разделения смесей органических реагентов, разделения и определения экотокси-кантов, пищевых красителей, аминокислот в реальных объектах.
Данная работа является частью плановых госбюджетных исследований кафедры аналитической химии и химической экологии, а также выполнялась в соответствии с проектом РФФИ № 05-03-33178а и Госконтрактом № 02.513 Л 1.3028 Агентства по науке и инновациям. (2007 г.)
Научная новизна исследования;
предложен новый вариант тонкослойной хроматографии с управляемой газовой фазой, основанный на направленном изменении в динамическом режиме физико-химических свойств хроматографической системы в результате контакта пластинки, содержащей разделяемые соединения, с газовой фазой определенного химического состава;
установлено, что управляемая газовая фаза является первым примером нового вида программирования свойств подвижной фазы одновременно на всей пластинке ТСХ в процессе разделения веществ за счет сорбции газа подвижной и неподвижной фазами;
показано, что разработанный метод позволяет использовать различие в про-
толитических и сольватационных свойствах сорбатов, достигаемое при ди
намическом и разделенном во времени изменении их химических форм и,
следовательно, соответствующих сорбционных равновесий;
в установлено, что результатом указанных процессов является улучшение разрешения в хроматографической системе, повышение селективности и эффективности разделения компонентов. Практическая значимость;
9 на примере разделения смесей бензойных кислот, фенолов, ароматических аминов, пищевых красителей, аминокислот в присутствии диоксида углерода, паров уксусной кислоты, аммиака, этанола установлено, что данный метод приводит к значительному увеличению числа теоретических тарелок, уменьшению высоты, эквивалентной теоретической тарелке, и улучшению разрешения в хроматографических системах;
на основании метода ТСХ-УГФ разработана и апробирована методика определения фенола в присутствии глюкозы в герметичной камере, содержащей пары аммиака, отличающая простотой, экспрессностью, низким пределом обнаружения фенола и значением Sr, не превышающим 0.03;
разработаны методики разделения и определения пищевых красителей в безалкогольных напитках «Тархун», «Сахара», «Миринда» (значение Sr изменяется в интервале (0.2 — 0.4);
разработана методика разделения аминокислот в моче, характеризующаяся высокой эффективностью и селективностью. На защиту автор выносит:
Конструкции камер для тонкослойной хроматографии с управляемой газовой фазой и изменения в химических формах сорбатов, вызываемые действием газового модификатора;
Результаты изучения влияния газовой фазы на хроматографические свойства сорбатов в нормально-фазовой ТСХ.
Результаты изучения влияния газовой фазы на хроматографические свойства сорбатов в обращенно-фазовой ТСХ.
4. Применение нового варианта ТСХ для анализа некоторых биологических,
экологических и пищевых объектов.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на Международной конференции в Киеве (Украина) «International Conference on Analytical Chemistry and Chemical Analysis» (AC&CA-05); Аналитическом Российско-Германско-Украинском симпозиуме (АРГУС-2007), г. Саратов; VI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «ЭКОАНАЛИТИКА-2006», 26-30 сентября 2006, г. Самара; Международной конференции Internal Conference on Analycal Sciences. ICAS-2006, 25-30 июня, Москва; II Всероссийской конференции с международным участием (к юбилею акад. Ю.А. Золотова), г. Краснодар, 7-12 октября 2007; Всероссийском симпозиуме «Хроматография в химическом анализе и физико-химических исследованиях», Клязма, 23-27 апреля 2007; XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, 23-28 сентября 2007; VIII Украинской конференции по аналитической химии с международным участием (к 100-летию со дня рождения члена-корреспондента НАН Украины В.А. Назаренко), Одесса, 8-12 сентября 2008.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 статьи в зарубежных журналах, 2 статьи в сборниках, 9 тезисов докладов, 1 патент.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста, включая введение, 6 глав, выводы, список цитируемой литературы, приложение и список сокращений. В работе содержится 64 таблиц и 122 рисунка.
Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору химических наук, профессору Суминой Елене Германовне, д.х.н., профессору, главному научному сотруднику ИНХС им. А.В. Топчиева РАН Берёзкину В.Г., д.х.н., профессору Штыкову С.Н., к.х.н., доценту Атаян В.З. за научные консультации, врачу клинической лабораторной диагностики медико-генетической консультации ГУЗ «Саратовской ОДКБ» Нестеровой Е.М. за сотрудничество и помощь в практическом апробировании разработанных методик.
Хроматографические установки
Хроматографирование проводили методом восходящей ТСХ при тер-мостатировании (20±1 С) в оригинальных камерах, изготовленных автором, которые представлены на рис. 2.1-2.2. СОг подавали в хроматографическую камеру в динамическом режиме через специальные отверстия. Остальные газы получали насыщением камеры парами растворов аммиака, уксусной кислоты или этанола, помещенными во второй отсек хроматографического стакана, отделенный от камеры с элюен-том специальной перегородкой. Рис. 2.3. Сэндвич-камера с возможностью принудительной продувки газовой фазы. Камера состоит из двух частей: 1 - блок подготовки ГФ из жидкого легкокипящего вещества, 2 — собственно камера для разделения. Блок подготовки ГФ представляет собой камеру с внутренними размерами 40 х40х120 (мм). Внутри камеры установлены 2 вентилятора (d = 40 мм) и сменная ёмкость с жидким легкокипящим веществом. Путём включения вентилятора производится принудительная продувка газа (пара) внутри хроматографической системы. Вторая часть установки представляет собой несколько изменённую камеру, представленную на рис. 2.2. Для измерения объёма пропущенного газового модификатора использовали газометр, представленный на рис. 2.4. Нижний проградуированный сосуд заполнялся газом, в верхнем сосуде находилась вода. При открывании крана, вода, за счёт разницы давлений вытесняла газ, и в хроматографическую камеру подавался необходимый объём газа. На хроматографической пластине карандашом проводили линию старта на расстоянии 15 мм от нижнего края (рис. 2.5). При помощи капилляра на линию старта наносили 1-5 мкл растворов анализируемых веществ. Иденти фикацию хроматографических зон и расчет количественных характеристик проводили с помощью прибора видеоденситометр "Сорбфил" (ОАО "Сорб-полимер", Россия) при облучении УФ-лучами (А,=254 и 356 нм). Подвижность реагентов Rf определяли как отношение расстояния от стартовой линии до центра зоны определяемого вещества / к расстоянию, пройденному растворителем от линии старта до линии финиша L (уравнение 1, рис. 2.5): L — расстояние от стартовой линии данного вещества до линии фронта, / — расстояние от стартовой линии данного вещества до центра хроматографиче-ской зоны, w — расстояние от нижней до верхней границы зоны.
Изучение влияния газовой атмосферы проводили при разделение ароматических аминов: (о-, м-, п-нитроанилинов, дифениламина, анилина, 1-нафтиламина). Использовали следующие подвижные и неподвижные фазы: на пластинах Сорбфил (1111 - полимерная подложка) и Сорбфил (А1 - алюминиевая подложка) — гексан-ацетонитрил (6:4; 4:6), гексан-пропионовая кислота (6:4; 4:6), гексан-хлороформ (6:4), хлороформ-пропионовая кислота (6:4), гексан-изопропанол (4.0:0.1; 8.2:1.2; 8.5:1.5; 9.0:1.0; 9.5:0.5); на пластинах Силуфол - гексан-изопропанол (4:0.1; 8.2:1.2; 8.5:1.5; 9.0:1.0; 9.5:0.5), хлороформ-изопропанол (4:0.1). Среди выбранных ПФ оптимальной подвижной фазой для пластин Сорбфил (ПП), Сорбфил (А1) и Силуфол оказалась смесь гексан-изопропанол 9.5:0.5, которая и использовалась в дальнейших исследованиях. Для пластин Полиамид и RP-18 оптимальной ПФ являлась система изопропанол-вода (6:4) и ацетонитрил-вода (6:4). В качестве газообразных модификаторов ПФ использовали углекислый газ, аммиак, пары этанола и уксусной кислоты. Индивидуальные нитроанилины Хроматографическое поведение ароматических аминов в ПФ гексан-изопропанол (9.5:0.5) на пластинах Сорбфил (ПП), Сорбфил (А1) и Силуфол при различном времени контакта с углекислым газом показано на рис. 3.1-3.4, а количественные данные, характеризующие эффективность и селективность разделения в табл. 3.1-3.4. Рис. 3.2. Зависимости значений подвижностей о-, м-, п-нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с С02. НФ: Сорбфил (А1); ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=110"3M. 1 -п-НА, 2 -м-НА, 3 -о-НА.
Хроматографирование в присутствии паров уксусной кислоты
Индивидуальные нитроанилины На пластинах Силуфол изучено хроматографическое поведение нитро-анилинов в ПФ гексан - изопропанол (9.5:0.5) при различном времени контакта с парами СН3СООН. Результаты исследований представлены на рис. 3.9 и в табл. 3.7. Рис. 3.9. Зависимости значений подвижностей индивидуальных нитроанили-нов от времени контакта хроматографической системы с парами СНзСООН. НФ: Силуфол, ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=M0"3M. 1 - п-НА, 2 -м-НА,3-о-НА. Как видно из приведенных данных, применение паров СН3СООН как газового модификатора на пластинах Силуфол ведёт к уменьшению подвижности и разрешения хроматографических зон. Порядок элюирования остаётся без изменения. В отличие от СОг, при пропускании паров СН3СООН наблюдается усиление размывания хроматографических зон. Поэтому, использование этого модификатора в случае хроматографирования нитроанилинов нецелесообразно. К этому выводу можно придти и на основании анализа смесей веществ. Смеси нитроанилинов С этой целью на пластинах Силуфол изучено хроматографическое поведение смеси нитроанилинов в ПФ гексан-изопропанол (9.5:0.5) при различном времени контакта с парами СНзСООН. Результаты исследований представлены на рис. ЗЛО и в табл. 3.8 и согласуются с выводами, сделанными в предыдущем разделе. Значения Rs для всех компонентов рассчитаны по отношению к о-НА. Индивидуальные нитроанилины Аналогичным образом на пластинах Сорбфил (1111) и Силуфол изучено хроматографическое поведение нитроанилинов в ПФ гексан — изопропанол (9.5:0.5) при различном времени контакта с парами С2Н5ОН. Результаты исследований представлены на рис. 3.11-3.13 и в табл. 3.9, 3.10. Рис. 3.11. Типичные хроматограммы индивидуальных нитроанилинов на Сорбфиле (1111) (а) и Силуфоле (б). 1 - п-НА, 2 - м-НА, 3 — о-НА. Время контакта пластин с С2Н5ОН 15 мин. от времени контакта хроматографической системы с парами СгН5ОН. НФ: Сорбфил (ПП), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=110"3 М. 1 - п-НА, 2 -м-НА, 3 - о-НА. Рис. 3.13. Зависимости значений подвижностей о-, м-, п-нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с парами этанола. НФ: Си-луфол, ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=110"3M. 1 - п-НА, 2 - м-НА, 3 -о-НА. Из полученных данных видно, что также как и в случае СОг применение паров С2Н5ОН как газового модификатора ведёт к увеличению значений Rf, Rs, N, и уменьшению Н. Пластины Силуфол более эффективны, чем Сорбфил, т.к. разделение на них лучше и время хроматографирования меньше.
Смеси нитроанилинов Аналогичные выводы можно сделать при анализе смесей. Хроматогра-фическое поведение смеси нитроанилинов в ПФ гексан-изопропанол (9.5:0.5) на пластинах Сорбфил (1111) и Силуфол при различном времени контакта с парами С2Н5ОН представлено на рис. 3.14, 3.15ив табл. 3.11, 3.12. Рис. 3.14. Зависимости значений подвижностей для компонентов смеси нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с парами этанола. НФ: Сорбфил (ПП), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=110"3 М. 1 -п-НА, 2 - м-НА, 3 - о-НА. Рис. 3.15. Зависимости значений подвижностей для компонентов смеси нит-роанилинов от времени контакта хроматографической системы с парами этанола. НФ: Силуфол, ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=blO"3M. 1 — п-НА, 2 - м-НА, 3-о-НА. Как следует из приведенных данных хроматографические эффекты и количественные характеристика разделения близки с результатами хромато-графирования индивидуальных нитроанилинов. Изучено хроматографическое поведение нитроанилинов в ПФ гексан-изопропанол (9.5:0.5) на пластинах Сорбфил (ПП), Сорбфил (А1) и Силуфол при различном времени контакта с NH3. Результаты исследований представлены нарис. 3.16-3.18 и в табл. 3.13-3.15. подвижностеи о-, м-, п-нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с аммиаком. НФ: Сорбфил (А1), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=110"3 М. 1 - п-НА, 2 - м-НА, 3 -о-НА. Рис. 3.17. Зависимости значений подвижностеи о-, м-, п-нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с аммиаком. НФ: Сорбфил (ПП), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=M03M. 1 - п-НА, 2 - м-НА, 3 -о-НА. Рис. 3.18. Зависимости значений подвижностей о-, м-, п-нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с аммиаком. НФ: Силуфол, ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=1-10"3 М. 1 — п-НА, 2 - м-НА, 3 — о-НА. Из представленных данных видно, что на всех неподвижных фазах применение NH3 как газового модификатора уменьшает подвижность, разрешения хроматографических зон и эффективность разделения нитроанили-нов. Поэтому использование этого модификатора нецелесообразно при хро матографировании сорбатов основного типа. Результаты, полученные в этом разделе, находят подтверждение при анализе смесей. Изучено хроматографическое поведение смеси нитроанилинов в ПФ гексан-изопропанол (9.5:0.5) на пластинах Сорбфил (ПП), Сорбфил (А1) и Силуфол при различном времени контакта с NH3. Результаты исследований представлены нарис. 3.19-3.21 и в табл. 3.16-3.18. Рис. 3.19. Зависимости подвижности для смеси нитроанилинов от времени контакта хроматографической системы с аммиаком. НФ: Сорбфил (А1), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=1-10" М. 1 — п-НА, 2 - м-НА, 3 — о-НА.
Хроматографирование в присутствии уксусной кислоты
Результаты влияния уксусной кислоты представлены на рис. 4.5. — 4.8., параметры эффективности и селективности хроматографического процесса представлены в табл. 4.. Как следует из полученных данных, присутствие паров СН3СООН влияет на хроаматографическое поведение бензойных кислот лишь на пластинах Сорбфил (ПП): значения Rf БК значительно возрастают. Особенно сильно оно увеличивается Rf для п-СІБК, о-ВгБК и п-ВгБК. Хотя пары СНзСООН существенно не изменяют хроматографическую подвижность кислот на Силуфоле, но их поведение отличается между собой (рис. 4.8). Для о-С1БК, п-ВгБК значения Rf несколько уменьшаются, для п-СІБК и о-ВгБК возрастают. Указанные эффекты сопровождаются изменением порядка хромато-графирования. Использование паров уксусной кислоты приводит к большему разделению компонентов, чем в отсутствие данного модификатора, что обусловлено увеличением ARf и подтверждается расчетами эффективности и селективности разделения (табл. 4.2). Эффективность и селективность разделения существенно улучшается на Сорбфиле. Так, величины N для бензойных кислот при хроматографировании в присутствии паров СН3СООН возрастают в 4-180 раз, пропорционально значениям N уменьшаются величины Н. Разрешение в хроматографической системе увеличивается до 30 раз. Эффекты влияния СНзСООН имеют много общего с влиянием углекислого газа. Хроматографическое поведение бензойных кислот в присутствии паров этанола в камере показано на рис. 4.9 - 4.12. Результаты расчета параметров эффективности и разрешения в табл. 3. Данные исследования показали, что пары этанола, как и уксусная кислота, больше влияют на хроматографическое поведение бензойных кислот на пластинах Сорбфил (1111): значение Rf БК значительно возрастает с увеличением времени контакта хроматографической системы с парами С2Н5ОН. В присутствии газа меняется форма хроматографических зон. Так, на Сорбфиле (ПП) нижние границы хроматографических зон о-СІБК и о-ВгБК размыты и имеют вытянутую форму, п-СІБК и п-ВгБК, наоборот, сжаты. На Силуфоле в присутствии С2Н5ОН зоны сжимаются. Наиболее существенное изменение в значениях N и Н наблюдается для п-СІБК. Число теоретических тарелок в присутствии газа возросло до 1000, а разрешение увеличилось до 20 раз. Рассмотренное поведение кислот может быть объяснено тем, что пары СН3СООН, С2Н5ОН и СОг лучше сорбируются на хроматографической пластине, чем анализируемые соединения, поэтому происходит их вытеснение с поверхности НФ и последующий перенос ПФ. Таким образом, поведение БК на пластинах Силуфол и Сорбфил (ПП) является однотипным и свидетельствует о позитивном влиянии кислотных и нейтральных модификаторов на разделение этих сорбатов. Рис. 4.13.
Типичные хроматограммы бензойных кислот в отсутствие и присутствии аммиака. Время контакта пластин с NH3 20 мин. Газ находился в камере в процессе всего разделения. НФ: Сорбфил (ПП), ПФ: гексан-изопропанол (9.5:0.5). CR=M0"3 М. 1 - о-СІБК, 2 - п-СІБК, 3 - о-ВгБК, 4 - п-ВгБК. Таким образом, влияние паров аммиака на хроматографическое поведение бензойных кислот оказалось очень специфичным для каждого сорбента. На пластинах Сорбфил (ГШ) резко возросла подвижность только п-ВгБК, остальные кислоты остались на линии старта, на пластинах Силуфол подвижность всех кислот неожиданно упала до нуля и только для той же п-ВгБК она увеличилась. Аномальное поведение п-ВгБК отмечалось и во многих других случаях. Если предположить, что насыщение подвижной фазы аммиаком приводит к диссоциации как кислот, так и силанольных групп сорбента, то отсутствие подвижности анионных форм других кислот объяснения не находит. Обобщённые данные по хроматографическому поведению бензойных кислот на пластинах с нормальной фазой приведены на рис. 4.17,4.18. Таким образом, хроматографирование бензойных кислот на нормальной фазе показало, что лучшими модификаторами являются "кислотные газы": СС 2 и пары уксусной кислоты. Следовательно их позитивный эффект связан с однотипным влиянием газов на химические формы бензойных кислот и на их взаимодействие с сорбентом. Несмотря на то, что пары этанола непосредственно не влияют на кислотные свойства сорбатов и сорбента, их модифицирующее действие, связанное с сольватационными эффектами, также велико.
Хроматографирование в присутствии аммиака
Насыщение камеры аммиаком, наоборот, радикально изменяет подвижность фенолов, причем в системе наблюдается два эффекта (рис. 5.3): - существенный рост подвижности сорбатов, особенно нитропроизводных фенола; - обращение ряда подвижностей амино- и нитропроизводных, в результате которого подвижности последних становятся больше подвижностей первых. Существенное изменение подвижности фенолов в присутствии аммиака сопровождается улучшением эффективности разделения и параметра разрешения Rs (табл. 5.2). Указанные изменения, как и в случае рассмотренных ранее классов кислот и оснований, обусловлены диссоциацией фенольного гидроксила, кото рая для нитрозамещёных соединений, имеющих более низкие величины рКа, начинается при значительно меньшей кислотности, чем для аминопроизвод-ных и обеспечивает опережающий рост подвижности анионных форм нитро-фенолов. Описанные эффекты могут быть объяснены установленным нами ранее изменением рН подвижных фаз при пропускании газов через герметичную камеру ТСХ. Изменение рН ПФ смещает протолитическое равновесие в растворах кислотных электролитов НА - КҐ + А" и в растворах электролитов основной природы ВОН -» В+ + ОН". Отмечено, что между такими параметрами сорбатов как Rf, коэффициент распределения (к) (между органической и водной составляющими ПФ), соотношение объёмов органической и водной фаз (г), рН и константой диссоциации (Ка) существует взаимосвязь. Из них три параметра - Ка, г, к— постоянны для данных ПФ и НФ. Поэтому значение Rf сорбата будет функцией рН подвижной фазы.
Кривая зависимости Rf = f(pH) для электролитов кислотного характера будет иметь S-образный вид (рис. 5.4). При изменении кислотности ПФ кривая будет сдвигаться вдоль оси рН. Если два электролита отличаются в их коэффициентах распределения и константах ионизации или сразу по обоим параметрам, то они будут давать две различных кривые Rf = f(pH). Значение рН, для наилучшего разделения двух кислотных сорбатов может быть найдено из формулы: Таким образом, оптимальное значение рН зависит не только от констант ионизации разделяемых электролитов, но и от их коэффициентов распределения, т.е. от свойств используемой ПФ. На следующем этапе работы выясняли объем газа, необходимый для оптимальной модификации хроматографической системы, т.е. получения неизменяемого значения подвижности. Работу проводили на примере о-аминофенола. Как следует из рис. 2, 3 (прилож.) присутствие углекислого газа снижает подвижность о-АФн. Наиболее существенное влияние оказывают первые порции С02 (150мл), пропускаемые в хроматографическую камеру. Из данных, представленных в табл. 5.3 видно, что увеличение содержания углекислого газа ухудшает хроматографические характеристики, а также эффективность и селективность разделения сорбата. N и Н ухудшаются приблизительно в 2.5-3.0 раза, и разрешение уменьшается примерно в 1.5 раза. Данные, представленные на рис. 4, 5 (прилож.), свидетельствуют о том, что оптимальное количество аммиака (150- 225 мл) увеличивает и улучшает параметры эффективности о-АФн. Разрешение увеличивается почти в 1.5 раза (табл. 5.4) 127 Как видно из данных, приведённых в табл. 5.4, присутствие аммиака в хроматографической системе улучшает параметры эффективности и селективности разделения фенолов.
Селективность разделения увеличивается поч-г ти в 1,5 раза. Ввиду того, что при хроматографировании все производные фенола ведут себя одинаково, для исследования в мицеллярных подвижных фазах выбрали один представитель фенолов - о-аминофенол. Прежде всего были установлены зависимости подвижности о-АФ от концентрации ПАВ в растворе, в качестве которых апробировали анионные (ДДС), катионные (ЦТА) и неионные (ОП-10) ПАВ. Следует отметить, что все ПФ содержали только два компонента: воду и ПАВ. Результаты исследований описаны отдельно для разных классов ПАВ и представлены на рис. 5.5 - 5.7, рис. 6 (прилож.) и в табл. 5.5 - 5.7. Из рис. 5.5 видно, что с увеличением концентрации ЦТА вплоть до критической концентрации мицеллообразования (ККМ) ПАВ подвижность о-АФн снижается, а после ККМ снова растет в диапазоне концентраций ЦТА 1.5 - 3.5-10"3М. Причиной снижения подвижности может быть образование гидрофобных ионных ассоциатов анионов фенола с катионами ПАВ, которые сильнее удерживаются на неподвижной фазе. При появлении мицелл фенол солюбилизируется в мицелле ЦТА и его подвижность снова растет. После
