Введение к работе
Актуальность темы. Проблема определения следовых количеств веществ в природных и биологических объектах определяет потребность развития высокочувствительных методов анализа, в том числе тест-методов -простых и экспрессных приемов обнаружения и определения веществ, преимущественно во внелабораторных условиях и с визуальной детекцией. Для создания тест-методов перспективно применение чувствительных каталитических методов анализа. Однако эти методы мало используются в разработке тестов, вероятно, в связи с тем, что при своей высокой чувствительности они, как правило, недостаточно селективны. Для повышения селективности каталитических методов наряду с другими часто применяют различные методы выделения и концентрирования определяемых компонентов. Одним из наиболее эффективных, простых и экспрессных методов выделения определяемых компонентов и их концентрирования является сорбционное концентрирование, которое применяют в различных методах анализа для определения как металлов, так и органических соединений.
Сорбционные методы выделения и концентрирования и каталитические методы анализа развивались исторически порознь. В литературе есть примеры комбинации этих методов по схеме: сорбция аналита, его последующая десорбция и затем каталитическое определение в растворе. Однако гибридный вариант, т.е. сочетание сорбции с каталитическим определением непосредственно на сорбенте, к началу нашей работы был неизвестен. В то же время, такое сочетание перспективно, так как в нем можно объединить селективность сорбционного выделения и концентрирования с высокой чувствительностью каталитических методов. Кроме того, переход от комбинированного к гибридному методу позволяет исключить одну стадию анализа - десорбцию аналита, а также открывает возможности разработки тест-методов на носителях. Создание такого
сорбционно-каталитического метода, разработка его основ является актуальной задачей аналитической химии.
Цель работы. Осуществление принципов, положенных в основу сорбционно-каталитического метода, на примере определения меди(П) по каталитическому действию, азотсодержащих гетероциклических соединений по их влиянию на катализатор в реакциях, проводимых на носителях, и оценка на основании проведенного исследования аналитических возможностей сорбционно-каталитического метода.
Научная новизна. Впервые реализован принцип гибридного сорбционно-каталитического метода на примере определения меди и некоторых азотсодержащих гетероциклических соединений. Впервые катализируемая медью(П) реакция гидрохинон-пероксид водорода проведена на бумажных носителях: фильтровальной бумаге с привитыми ГМДА-' группами и без них. Впервые осуществлена модификация промежуточного продукта катализируемой медью(П) реакции окисления гидрохинона пероксидом водорода с помощью динитрила малоновой кислоты и на этой основе разработана тест-методика определения малых количеств меди по изменению цвета продуктов реакции. Впервые реализовано сочетание сорбционного концентрирования меди с её каталитическим определением на сорбенте. Металл, закрепленный на бумажном сорбенте, использован для создания металлсодержащего сорбента для концентрирования органических соединений. Впервые осуществлено сочетание сорбции органических соединений на медьсодержащем сорбенте с их определением непосредственно на сорбенте каталитическим методом.
Практическую значимость имеют разработанные с использованием катализируемой медью(П) реакции окисления гидрохинона пероксидом водорода методики определения: - меди(П) по её каталитическому действию в индикаторной реакции,
проводимой на бумажных носителях с привитыми гексаметилендиамино-
группами, в том числе в присутствии динитрила малоновой кислоты, использованные при определении меди(П) в сыворотке крови;
меди(И) после её сорбционного концентрирования на бумажном сорбенте с привитыми гексаметилендиамино-группами по её каталитическому действию в индикаторной реакции, использованная при определении меди(И) в природной и водопроводной воде и почвенной вытяжке;
имазапира по его активирующему действию на медь(П) в индикаторной реакции, проводимой на бумажных носителях с привитыми гексаметилендиамино-группами, в том числе после сорбционного концентрирования имазапира на медьсодержащем сорбенте по его активирующему действию, примененные при определении имазапира в морковном соке и почвенной вытяжке.
Разработанные методики демонстрируют работоспособность сорбционно-каталитического принципа и других методических приемов, предложенных в работе. Эти принципы могут в дальнейшем быть основой разработки чувствительных, селективных и экспрессных методик (в том числе тест-методик) определения ионов металлов и органических веществ сорбционно-каталитическим методом.
Положения, выносимые на защиту.
1. Результаты изучения особенностей кинетики и химизма протекания
катализируемой медью(П) реакции гидрохинон-Н202 на бумажных носителях
с привитыми ГМДА-группами и без них.
2. Результаты модифицирования малононитрилом промежуточного продукта
катализируемой медью(П) индикаторной реакции окисления гидрохинона
пероксидом водорода с получением ряда окрашенных продуктов.
Условия получения медьсодержащего сорбента для концентрирования органических соединений и результаты его использования для сорбционно-каталитического определения азотсодержащих органических соединений.
Методики определения меди(П) по её каталитическому действию в реакции окисления гидрохинона пероксидом водорода:
в растворе в присутствии динитрила малоновой кислоты;
на бумажном носителе с привитыми ГМДА-группами в разных вариантах, в т. ч. с визуальной детекцией по цвету продуктов реакции (пипетирование анализируемого раствора);
" - на бумажном носителе с привитыми ГМДА-группами. после сорбционного концентрирования меди и- 5. Методики определения имазапира по его активирующему действию на каталитическую активность меди(П) в реакции окисления гидрохинона о і пероксидом водорода:
- на бумажном носителе с привитыми ГМДА-группами (при пипетировании
; раствора имазапира);
- на медьсодержащем ГМДА-фильтре после сорбционного
концентрирования имазапира.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции с международным участием : «Лабораторная и функциональная диагностика в клинической практике и экологии человека» (Сургут, 25-26 марта 1996 г.), на Международном конгрессе по аналитической химии ICAC97 (Москва, 15-21 июня 1997 г.), на Международном симпозиуме «Медицина и охрана здоровья» (Тюмень, 17-20
"' ноября 1998 г.), на VII Всероссийской конференции «Органические реагенты
-"' в аналитической химии» (Саратов, 20-25 сентября 1999 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Медико-биологические и экологические
"" проблемы здоровья человека на севере» (Сургут, 25-27 января 2000 г.), на III и IV Всероссийских конференциях по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-1998» и «Экоаналитика-2000» (Краснодар, сентябрь 1998 г. и
'; сентябрь 2000 г.), на Всероссийской конференции "Химический анализ веществ и материалов" (Клязьма, апрель 2000 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ (2 статьи и 11 тезисов докладов; одна статья находится в печати).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 10 глав (в т. ч. четырех глав обзора литературы), выводов, заключения, списка литературы из 175 наименований и приложения. Общий объем работы - 201 машинописная страница, включая 37 рисунков и 37 таблиц.
