Введение к работе
Актуальность темы. Ионоэксклюзионная хроматография (ИЭХ) - эффективный, экспрессный метод определения слабодиссоциированных соединений (спиртов, Сахаров, карбонових кислот) на сильнокислотных катионообменниках, не требующий сложной пробоподготовки, позволяющий разделять смеси органических веществ и определять органические анионы в присутствии больших избытков неорганических. ИЭХ начала развиваться в середине 80-х годов. К настоящему моменту теория метода развита слабо, публикаций по ИЭХ не очень много. Каких-либо работ, специально посвященных изучению поведения органических кислот разных классов (алифатических - насыщенных и непредельных, в том числе с различными заместителями в углеводородной цепи, а также ароматических) в условиях их ИЭХ определения, в настоящее время нет. В связи с этим, изучение механизма ионоэксклюзионного разделения с целью оптимизации определения карбоновых кислот, является актуальным.
Кроме того, метод ИЭХ является актуальным, так как он позволяет определять карбоновые кислоты. Сама по себе задача определения карбоновых кислот является практически важной для ряда отраслей промышленности, медицинских, фармакологических и бнолопіческих исследований. Для решения этой задачи использовались различные методы. Но они оказались недостаточно чувствительными и селективными. Применение ИЭХ даст возможность совместно определить неорганические и органические анионы, значительно уменьшить время анализа, а также улучшить селективность разделения карбоновых кислот и понизить пределы обнаружения.
Цель и задачи исследования. Цель работы - создание методик ионоэксклюзионного определения карбоновых кислот в сложных объектах на базе систематического изучения закономерностей их удерживания на сульфокатионообменниках высокой емкости при использовании рахтичных по силе и природе элюентов.
Конкретные задачи были следующими:
изучение закономерностей удерживания органических карбоновых кислот разных классов в режиме ИЭХ на катионообменниках высокой емкости в Н+-форме;
исследование влияния свойств подвижной и неподвижной фаз на поведение карбоновых кислот в условиях ИЭХ;
оптимизация условий разделения карбоновых кислот методом одноколоночной ИЭХ с кондуктометрическим детектированием;
определение аналитических характеристик одноколоночного варианта ИЭХ с кондуктометрическим детектированием на различных сорбентах;
изучение возможности применения комбинации методов ионной хроматографии (ИХ) и ИЭХ для повышения селективности хроматографического разделения органических кислот;
использование метода ИЭХ для определения органических соединений разных классов в смесях и сложных образцах.
Научная новизна. На основании данных о закономерностях удерживания более 70 карбоновьгх кислот на катионообменниках высокой емкости в Н+-форме установлено, что ноноэксклюзионное разделение кислот обусловлено тремя факторами: Дон-нановской эксклюзней, гидрофобными взаимодействиями и гель-фильтрационными эффектами. Предложены три новых сорбента для ИЭХ (Aminex Н+ 50Wx4, Aminex Q 15S, Dionex), обеспечивающие максимальную селективность разделения органических карбоновых кислот. Предложен новый подход к выбору элюснтов для ИЭХ, главным критерием которого является состав и природа последнего, а не значение рН.
Практическая значимость работы. Найдены условия ионоэксклюзионного определения органических карбоновых кислот, в том числе окси-, оксокислот и структурных изомеров карбоновых кислот в присутствии неорганических анионов. Методом ИЭХ определены с низкими пределами обнаружения (порядка десятков - тысячных долей миллиграммов в литре) желчные, фенолкарбоновые и жирноароматические кислоты. Найдены оптимальные размеры ИЭХ-колонок, обеспечивающие максимальную эффективность разделения кислот изучаемых классов.
Метод ИЭХ использован для анализа объектов пищевой, фармацевтической промышленности, природных и сточных вод. Методики ионоэксклюзионного определения карбоновьгх кислот внедрены в институте им. М.Т.Габричевского, НИИ "Антибиотик", РХТУ им. Д.И.Менделеева.
На защиту выносятся.
-
Данные о закономерностях удерживания более 70 карбоновых кислот и их производных на катионообменниках высокой емкости в Н+ - форме.
-
Факторы, обусловливающие механизм разделения карбоновых кислот в режиме ИЭХ.
-
Результаты оптимизации раздельного и совместного ионоэксклюзионного определения карбоновых кислот разных классов.
4. Данные об определении органических соединений различной структуры и строения
методом ИЭХ.
-
Аналитические характеристики определения органических карбоновых кислот в режиме одноколоночной ИЭХ.
-
Способы повышения селективности ИЭХ определения карбоновьгх кислот в присутствии неорганических анионов в модельных смесях и сложных образцах.
Апробация работы и публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 3 статьях. Результаты работы были доложены на семинаре фирмы Biotronik (Москва, МГУ) в 1994 году, на Всесоюзном семинаре "Экология России" (Москва, ТСХА) в 1993 году, научных коллоквиумах лаборатории хроматографии кафедры аналитической химии Химического факультета МГУ. Результаты отражены в отчетах по договорам о содружестве с институтом "Антибиотик" (г.Москва) в 1992 году, с МНИИЭМ в 1993 году и в трех актах об использовании методик определения органических кислот.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 41 таблицу, состоит и введения, шести глав (обзора литературы и пяти глав экспериментальной части), выводов и списка литературы. Библиография включает 168 наименований. Первая глава диссертации посвящена обзору литературы по хроматографии органических кислот. В главе 2 описаны используемые реактивы, растворы и техника проведения эксперимента. В главе 3 обсуждаются закономерности удерживания органических карбонових кислот на катнонообменниках высокой емкости в Н+-форме. Глава 4 посвящена выбору условий селективного и эффективного определения карбонових кислот методом одноколоноч-ной ИЭХ с кондуктометрическлм детектором. В главе 4 также приведены аналитические характеристики ИЭХ определения карбонових кислот на трех новых сорбентах и описано использование двуххолоночного варианта, сочетающего ИХ и ИЭХ, для устранения взаимного мешающего влияния органических кислот и неорганических анионов. В главе 5 показаны возможности использования метода ИЭХ с применением колонок нестандартной длины, нетрадиционных элюентов и различных систем детектирования для эпределения органических соединений разных классов. Глава б включает аналитическое применение метода ИЭХ.
