Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Проблема установления взаимосвязи «структура свойство» и «структура — активность»
1.1.1. Топологический подход к нахождению количественного соотношения «структура — свойство»
1.1.1.1. Молекулярные дескрипторы 9
1.1.1.2. Виды топологических индексов и их применение 13
1.2 Основные направления использования жидкостной хроматографии при анализе биологически активных веществ
1.2.1. Факторы, влияющие на удерживание соединений в ВЭЖХ 21
1.2.2. Жидкостная хроматография как способ установления взаимосвязи «структура — свойство»
1.2.2.1. Связь хроматсграфического удерживания с физико-химическими характеристиками
1.2.3. Корреляционные уравнения в установлении взаимосвязи «структура — свойство»
1.2.4. Хроматографическое поведение азотсодержащих гетероциклических соединений
1.3. Спектральные методы исследования 38
1.3.1. Адсорбция как способ исследования свойств биологически 39
активных соединений
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 47
2.1. Объекты исследования 47
2.1.1. Структурные особенности азотсодержащих 48
гетероциклических соединений
2.2. Методы исследования 51
2.2.1. Метод хроматографии 52
2.2.1.1. Методика эксперимента 53
2.2.2. Метод адсорбции 55
2.2.3. Метод ядерного магнитного резонанса 57
2.2.4. Квантово-химические методы 59
2.2.5. Оценка вероятности проявления биологической активности 60
2.2.6. Алгоритм расчета"топологических индексов 63
2.2.7. Математическая обработка результатов 71
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов 72
3.1. Жидкостная хроматография азотсодержащих гетероциклических соединений
3.1.1. Влияние состава подвижной фазы на хроматографическое удерживание
3.1.2. Влияние природы сорбатов на хроматографическое удерживание
3.1.3. Корреляции «удерживание - Структура» 8 5
3.2. Анализ корреляций «структура — свойство» 96
3.3. Связь структуры и физико-химических свойств с параметрами, характеризующими биологическую активность исследуемых соединений
3.4. Адсорбция некоторых азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты из водных растворов на активных углях Выводы 117
Список использованных источников
- Топологический подход к нахождению количественного соотношения «структура — свойство»
- Хроматографическое поведение азотсодержащих гетероциклических соединений
- Метод ядерного магнитного резонанса
- Влияние природы сорбатов на хроматографическое удерживание
Введение к работе
Актуальность работы
В последние годы возрос интерес ученых к комбинаторной химии азотсодержащих гетероциклических соединений, так как на их основе созданы многие лекарственные препараты.
Основой комбинаторной химии является выявление взаимосвязи свойств соединений с их структурой. В настоящее время с этой целью широко используются количественные соотношения между строением, физико-химическими свойствами, а также биологической активностью соединения. Эти соотношения применяются для прогнозирования свойств веществ, направленного синтеза реагентов, материалов, лекарственных препаратов и др. Нахождение таких зависимостей необходимо для выявления параметров, ответственных за то или иное свойство вещества, за биологическое действие физиологически активных веществ.
Проведенное исследование посвящено разработке теоретических основ выявления связи между физико-химическими свойствами, строением, биологической активностью азотсодержащих гетероциклических соединений и их структурой, что позволит проводить целенаправленный синтез новых веществ на их основе.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось установление взаимосвязи между строением, физико-химическими свойствами и биологической активностью впервые синтезированных азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: — изучить способность впервые синтезированных азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола к
5 взаимодействию с неполярным сорбентом и влияние на этот процесс различных факторов; - рассчитать структурные и физико-химические характеристики исследуемых веществ; - установить корреляционные зависимости между хроматографическим удерживанием, структурными и физико-химическими свойствами сорбатов; - изучить адсорбцию некоторых азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты из водных растворов на активных углях с различной микропористой структурой; - разработать теоретические модели взаимосвязи «структура - физико- химическое свойство — биологическая активность».
Научная новизна работы связана с исследованием впервые синтезированных азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола, обладающих потенциальной биологической активностью. Впервые получены данные по хроматографическому поведению этих соединений, установлена связь между величинами хроматографического удерживания в режиме обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ) с физико-химическими и структурными характеристиками. Оценено влияние природы и положения заместителей на закономерности хроматографического поведения исследуемых соединений. Спектрофотометрически изучена адсорбция некоторых веществ на активных углях с различной микропористой структурой. Впервые методом ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля измерены средние коэффициенты самодиффузии Ds в водных растворах гидразида 4-(1#-имидазол-1-илметил) бензойной кислоты и метилового эфира 4-(1#-имидазол-1-илметил)бензойной кислоты в объеме и в адсорбированном состоянии.
Практическая значимость работы. Полученные данные о влиянии природы и состава компонентов хроматограф ической системы на закономерности удерживания азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола позволят прогнозировать, оптимизировать хроматографическое разделение и идентификацию веществ. Данные могут использоваться в качестве справочного материала, а также для развития теоретических основ жидкостной хроматографии, ее применения в медико-биологических исследованиях. Результаты исследований позволят конструировать структуры лекарственных форм на основе азотсодержащих гетероциклических соединений с заданными биологически активными свойствами.
На защиту выносятся следующие положения: — результаты исследования сорбционных свойств впервые синтезированных азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола в условиях ОФ ВЭЖХ; корреляционные зависимости между величинами, характеризующими сорбционные свойства исследуемых азотсодержащих гетероциклических соединений, их физико-химическими и структурными параметрами, а также биологической активностью; результаты исследования адсорбции некоторых азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты из водных растворов на активных углях.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 17 публикациях и доложены на 3 Intern. Symposium on Separations in BioSciences SBS 2003 (Москва, 2003 г.); XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2003); Всероссийском симпозиуме «Хроматография и
7 хроматографические приборы» (Москва, 2004 г.); XI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2004 г.); X Всероссийском симпозиуме «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности» (Москва, 2005 г.);
Международной конференции, посвященной 60-летию создания института физической химии РАН «Физико-химические основы новейших технологий XXI века» (Москва, 2005 г.); Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Применение в нефтехимии» (Самара, 2005 г.); 1-м
Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара 2005 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, в которых представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводов, списка использованных литературных источников и приложения.
Материал диссертации изложен на 140 страницах, содержит 19 таблиц, 19 рисунков, список литературных источников из 231 наименования.
Топологический подход к нахождению количественного соотношения «структура — свойство»
К настоящему времени определено большое число (более тысячи) разнообразных топологических индексов, многие из которых находят применение при анализе структуры молекул и построении корреляций между структурой и свойствами.
ТИ можно классифицировать в зависимости от способа расчета и характера отображаемой информации. Наиболее распространенными ТИ, рассчитываемыми на основе матрицы смежности, являются индекс полной смежности (равен сумме всех ненулевых элементов матрицы смежности), индексы оптимальной и полуэмпирической связанности [50-52], псевдосвязанности [53], индекс Плата F(G) (равен сумме степеней каждого ребра в графе), индекс Гордона-Скантлбери Y(G) (равен числу путей длины 2), индекс Сцегеда Sz [54,55], групповой индекс Загреба (равен сумме квадрата всех степеней вершин) [56], индекс суммарной связанности Балабана J [57-60], наибольшее собственное значение Хтах матрицы смежности (мера количества разветвлений в структуре графа), индексы топологической сложности [61], Р1-индексы [62,63].
К индексам, оцениваемым на основе матрицы расстояний, относятся индекс Харари Н [64,65], число полярности P(G) [66], индекс Хосойи Z(G), индексы суммы расстояний S(G), индексы максимальных топологических расстояний [67,68], индексы среднеквадратичных расстояний (D ), индекс расстояния между вершинами VDI(G). Имеются индексы, которые рассчитываются на основе обеих топологических матриц. Например, молекулярный топологический индекс (МТИ) Шульца [69]:
Wm\=y(A+D) (1.1), где D и А — матрица расстояний и матрица смежности молекулярного графа; V — валентная матрица. Этот индекс имеет структурный смысл (наряду с топологией отражает валентные состояния атомов), легко вычисляется и может быть применен к разным классам органических соединений.
Наиболее распространенным индексом, рассчитываемым на основе матрицы расстояний, является индекс Винера W{G). Он определяется как полусумма элементов матрицы расстояний или как сумма ее наддиагональных элементов, поскольку матрица расстояний симметрична относительно своей нулевой диагонали [70]: л N N W = LHdiJ (1.2), где dy — это /-й у-й элемент матрицы расстояний, который показывает наикротчайшее расстояние между вершинами / и / в графе G; N число вершин молекулярного графа. Первоначально он был выведен для алканов, а впоследствии применен и к другим классам соединений.
Индекс Винера и родственные ему ТИ используют для характеристики компактности молекул, поскольку отражает молекулярное отношение поверхности к объему. Как показали исследования, этот индекс хорошо коррелирует с теплотами образования, атомизации, изомеризации и парообразования, плотностью, точками кипения, критическим давлением, поверхностным натяжением и вязкостью различных углеводородов. Кроме того, он используется для предсказания фармакологической активности и оценивания межмолекулярных взаимодействий в нормальных жидкостях [70].
В настоящее время предложены многочисленные версии индекса Винера [71-75]: гипериндекс Винера [76,77], зг-индекс (оценивает дальние взаимодействия) [78], взвешенный аналог индекса Винера [79], трехмерный индекс [80].
При построении трехмерных ТИ топологические расстояния заменяются геометрическими (учитывают длины связей, валентные углы) и они обладают более высокой дискриминирующей способностью.
Одним из наиболее популярных топологических индексов, широко используемых в QSPR/QSAR исследованиях, является индекс молекулярной связанности (ИМС) Рандича (. Этот индекс является аддитивно-конструктивным параметром, характеризующим молекулярную способность к образованию связей и описывающим топологические свойства органических молекул [81]. ИМС представляет собой математически закодированную информацию о числе атомов в молекуле, их связях между собой, о степени разветвления, степени циклизации, степени ненасыщенности молекулы, о наличии гетероатомов [82]. Этот индекс особенно эффективен при моделировании формозависимых свойств молекул [83].
Величина ( может быть рассчитана для различных уровней связанности атомов между собой. Индекс связанности нулевого порядка, отражающий лишь валентное состояние атомов в рассматриваемой молекуле, определяется по формуле [84]: х=Х№Т 2 (із), где д - валентная величина Индекс молекулярной связанности первого порядка [67]: Х-ІХ- /Г"2 .(1.4), где 5Д 5/ - значения валентных величин Г для двух атомов связи q\ і nj-атомы молекулы, формально связанные рассматриваемой связью; к — общее число связей в молекуле.
Индекс связанности первого порядка учитывает парные взаимодействия соседних атомов в молекуле. Однако он не различает мета- и пара- изомеры ароматических соединений. Индексы связанности высоких порядков, учитывают не только ближайшие парные, но и отдаленные взаимодействия атомов в молекуле, тем самым, обеспечивая более полное описание структурных особенностей изучаемых соединений [41]. Таким образом, модель молекулярной связанности позволяет соотносить как общие, так и локальные структурные свойства молекул.
Замечено, что в большинстве случаев с увеличением порядка индекса связанности, возрастает уровень корреляции и удается получить минимальные стандартные отклонения в значениях индексов удерживания.
В работе [85] предложена модификация топологического индекса связанности, основанная на использовании результатов квантово-химических расчетов. Этот индекс описывает геометрическую и электронную структуру .молекулы. Найдено несколько корреляционных соотношений между квантово-топологическим индексом и энергией связи, силовыми константами, растворимостью в воде, константой гидрофобности и другими физико-химическими характеристиками галогенбензолов и теплотами образования SfXn, где п = 1,4, X = F, СІ, Вг, Ї.
Хроматографическое поведение азотсодержащих гетероциклических соединений
Попытки установить корреляционные зависимости между строением сорбатов и их удерживанием предпринимались неоднократно. Ряд физико-химических характеристик параметров молекулы сорбата, определяющих удерживание, весьма разнообразен: число атомов углерода [131], ван-дер-ваальсов объем молекулы [132,133], отношение длины к ширине молекулы [134], фактор гидрофобности [135], молярная рефракция, различные топологические индексы, в частности индекс связанности [136,137]. Для предсказания удерживания в ВЭЖХ также используют такие физико-химические параметры, как о-константы заместителей Гаммета и Тафта [138], стерические константы [139].
В настоящее время создано много моделей удерживания для жидкостной хроматографии. В общем виде используемый в ВЭЖХ принцип моделирования может быть выражен уравнением [103]:
Ri = R0+aS; (1.13), где Д, — параметр удерживания или какая-либо его функция, чаще Igk; /?0 — постоянная составляющая параметра R, общая для рассматриваемого множества соединений; 5,- - параметр, описывающий существенные для хроматографического поведения особенности структуры сорбата /; а — константа.
В зависимости от вида 5„ различают 3 группы моделей [103]: 1. Аддитивные модели удерживания: Si=nrSj (1.14), где Si - сумма инкрементов удерживания, выраженных непосредственно в единицах Rt; Sj- инкремент R{, отвечающий структурному фрагменту У; «/-число структурных фрагментов / в молекуле сорбата /; а = 1.
В работе [140] методом ВЭЖХ изучена прогнозирующая способность модели на примере ряда биологически важных производных фенилэтиленамина и аминокислот. Показано, что аддитивные схемы расчета позволяют добиться практически приемлемой надежности прогноза. 2. Модели «удерживание - свойство»
Этот тип моделей основан на том, что особенности строения в рамках ограниченных множеств сорбатов влияют на ряд других химических параметров аналогично их влиянию на удерживание. В таких моделях Si представляет какое-либо (чаще не хроматографическое) свойство сорбата.
На практике часто используют физико-химические свойства, связанные с гидрофобностью молекул (IgP), а также растворимость, поляризуемость и ионизационный потенциал. В случае нормально-фазовой хроматографии следует рассматривать параметры, описывающие электронную структуру молекулы, например, поляризуемость и дипольный момент. В обращенно-фазовой хроматографии широко применяются уравнения, связывающие фактор удерживания с коэффициентом распределения (чаще всего в системе октанол - вода): Igk a + b-lgPij (1.15), где Pfj— коэффициент распределения между фазами і nj.
Применение системы октанол — вода вызвано тем, что она используется для оценки биологической активности и для нее существует методика аддитивного расчета коэффициентов распределения исходя из строения веществ [141].
В работах [142,143] расчетные значения IgPy использованы для прогнозирования удерживания ароматических кислот. Отклонения расчетных значений к от экспериментальных составили в среднем около 10%. Уравнение (1.15) является приближенным, поскольку в нем не учитываются различная селективность хроматографических систем и отличия селективности этих систем от классических систем распределения жидкость - жидкость. Отклонения от (1.15) нередки, в особенности, если рассматривать группы соединений, сильно отличающиеся гидрофобными фрагментами и характером функциональных групп. В настоящее время продолжаются поиски моделей, связывающих Igk и IgPy более корректно [144]. 3. Модели «удерживание — структура»
Модели этой группы устанавливают связь между удерживанием и строением сорбатов, выраженным с помощью структурных дескрипторов. Si - формальная математическая функция строения сорбата. Указанный параметр, даже если и не имеет четкого физического смысла, должен отражать важные для хроматографирования свойства, например, площадь гидрофобной поверхности молекулы сорбата и полярность.
Во многих случаях наблюдаются линейные отношения между хроматографическим удерживанием и числом атомов углерода в молекуле для родственных соединений в пределах гомологического ряда. Отклонения от линейности могут быть вызваны экранированием, которое испытывает функциональная группа ряда со стороны алкильных цепей различной длины, что часто наблюдается в обращенно-фазовом варианте жидкостной хроматографии. Это показано на примере алкилзамещенных динитрофе колов [145], алкилбензолов и полиароматических соединений [146].
Для более точного отображения формы молекулы сорбата, учета вклада каждого структурного фрагмента в удерживание предложены угол с и степень экранирования А,с [147], что особенно важно при рассмотрении соединений со скелетной изомерией. Так, в работе [145] для алкилбензолов в условиях ОФ ВЭЖХ установлена линейная зависимость величины вклада в удерживание алкильного радикала от указанных пространственных параметров. Следует иметь в виду, что использование пространственных характеристик не отражает влияния заместителей на электронную систему основного структурного фрагмента молекулы. Степень этого воздействия может характеризоваться индуктивной константой Тафта [18].
В работе [149] для ряда 2-алкшширидинов установлена линейная зависимость между логарифмами удерживаемых объемов (IgVR) и стерическими константами алкильных заместителей Тафта (ЕД Хэнкока (/) и Пальма (/0). Параметры удерживания были определены методом жидкостной хроматографии на оксиде алюминия, силикагеле и оксиде алюминия, пропитанном хлоридом кобальта с использованием подвижной фазы диоксан-изооктан. Установлено, что алкильные заместители экранируют гс-электроны атома азота, создавая пространственные препятствия образованию водородной связи с поверхностными гидроксилами. Поскольку удерживание 2-трет-бутилпиридина совпадает с 2-трет-бутилбензолом, то имеет место практически полное экранирование трет-бутильной группой неподеленной пары электронов атома азота. Наилучшая корреляция наблюдается между IgVa и стерическими константами по Пальму (учитывающими эффект гиперконъюгации С-С и С-Н) и Хэнкоку (учитывающими гиперконъюгацию С-Н). В случае использования стеричеких констант Тафта (без учета эффектов гиперконьюгации) корреляции несколько хуже. Вывод авторов о том, что в случае алкилпиридинов адсорбцию определяет стерическое затруднение, вызывает сомнение, поскольку выбранный ряд соединений является однородным, а, следовательно, константы, принятые за стерические, отражают также и дисперсионные свойства сорбатов.
Метод ядерного магнитного резонанса
Адсорбцию органических соединений из водных растворов изучали ампульным методом [212] при температуре 298 К.
В качестве объектов были выбраны фенол, бензойная кислота и ее впервые синтезированные производные, содержащие имидазольные гетероциклы - гидразид и метиловый эфир 4-(1Н-имидазол-1-илметил)бензойной кислоты.
В качестве адсорбентов использовали лабораторные активные угли (АУ) типа ФАС с различной степенью активации, полученные из фурфурола. В таблице 2 приведены параметры микропористой структуры используемых АУ, рассчитанные по изотермам адсорбции паров азота при температуре 77 К и паров воды при 293 К [213].
Параметры пористой структуры использованных активных углей, рассчитанные по изотермам адсорбции паров азота при 77 К и воды при Удельная поверхность (5ют) рассчитана по уравнению Брунауэра-Эммета-Теллера. Поверхность мезопор (SMe), объем микропор (%) И их полуширина для щелевидной модели (л о), а также дисперсия распределения объема микропор по размерам (6) определены с использованием уравнений Дубинина-Радушкевича и Дубинина-Стекли [215].
Как видно из табл. 2, образец ФАС-1 с полушириной микропор х0 = 0.24 нм относится к микропористым АУ. Следует отметить, что активный уголь ФАС-1 содержит в основном микропоры, а вклад мезопор в его удельную поверхность относительно мал. Образец ФАС-3 с полушириной пор 0.8-0.9 нм (в зависимости от метода оценки) относится по классификации Дубинина к супермикропористъш АУ. Для определения параметров пористой структуры ФАС-3 использовано уравнение БЭТ, а также сравнительный метод оценки параметров мезопор, так называемый метод MP [214].
Из ИА паров воды определено количество первичных адсорбционных центров ат, оценены средний размер микропор Хо [216], а также поверхность мезопор Sus [217]. Как видно из табл. 2, параметры пористой структуры АУ, определенные по ИА паров азота и воды, в целом согласуются. Следует отметить, что предельные величины адсорбции паров воды на активных углях ФАС-1 и ФАС-3 составляют 13.14 и 72.75 ммоль/г соответственно, что говорит о значительно большем адсорбционном объеме ФАС-3.
Для очистки поверхности адсорбента от различных адсорбированных им паров и газов, главным образом, от паров воды, которые могли быть поглощены из воздуха, образцы углей прокаливали при температуре 100 — 120С, в течение 1.5-2 часов. Затем в стеклянные ампулы помещали навеску активного угля (1 - 0.05 г), к ней добавляли определенное количество водного раствора исследуемого соединения заданной концентрации (от 1 до 60 ммоль/л), и помещали в шейкер. Измерения равновесных концентраций исследуемых соединений в водных растворах проводили с помощью предварительно прокалиброванных спектрофотометров СФ-26, СФ-46 в кварцевых кюветах (длина оптического пути 10 мм) с точностью до 5%.
Расчет избыточной (гиббсовской) адсорбции а (ммоль/г) компонента і проводили по соотношению [100]: где т$ - масса адсорбента (г), V — объем раствора (мл), с? и с, — концентрации (ммоль/л) исходного и равновесного растворов соответственно.
Изучение диффузии различных молекул, адсорбированных в АУ может дать дополнительную информацию о свойствах адсорбированных веществ, найти связь кинетических коэффициентов со свойствами адсорбатов и параметрами пористой структуры АУ.
Трансляционную подвижность молекул бензойной кислоты и ее производных (гидразид и метиловый эфир 4-(Ш-имидазол-1-илметил)бензойной кислоты) в объемном растворе и при адсорбции раствора в активных углях определяли методом ядерного магнитного резонанса с импульсным градиентом магнитного поля. Коэффициенты самодиффузии (КСД) в активных углях измеряли на ЯМР-спектрометре после достижения равновесного значения адсорбции и удаления избытка раствора с поверхности гранул активного угля; Образцы АУ помещали в измерительные ампулы, которые запаивали перед измерениями. Растворы исследуемых веществ в воде анализировали отдельно.
Была использована наиболее распространенная последовательность импульсов стимулированного эха - (90о-Г1-90о-г2-90-Г1-эхо)-эхо. Частота резонанса протонов составляла 60 МГц. Значения коэффициентов самодиффузии (КСД) определяли через фиксированные промежутки времени по падению амплитуды спинового эха (диффузионное затухание (ДЗ)), вызванного диффузией молекул за td [218]: А(І) = /f0expHYg5)V ) (2.5), где Л о = ехр[(-і2т2/Т2}-{ті/Т{)] — амплитуда спинового эха в отсутствие градиентного импульса; Т\ аТ2 времена спин-решеточной и спин-спиновой релаксации, соответственно; Т\ - интервал времени между первым и вторым, г2 - интервал между первым и третьим радиочастотными импульсами в методике «стимулированного эха»; у — гиромагнитное отношение резонирующих ядер; 6 - длительность градиентного импульса с амплитудой g; td - время диффузии; D - величина КСД.
Влияние природы сорбатов на хроматографическое удерживание
Для анализа азотсодержащих гетероциклических соединений применяются различные хроматографичеекие методы, позволяющие выявлять типы межмолекулярных взаимодействий, определяемые различиями в структуре соединений. Одним из наиболее перспективных методов является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), позволяющая исследовать биологически активные вещества, а также моделировать различные системы, в том числе и биохимические, для исследования взаимосвязи «структура - свойство».
Многие из существующих в настоящее время лекарственных форм содержат азолы, поэтому данные по их хроматограф ичес кому удерживанию могут служить для целей идентификации. Закономерности удерживания азотсодержащих гетероциклических производных бензойной кислоты и фенола исследовали в условиях обращенно-фазового варианта ВЭЖХ.
В условиях ОФ-варианта ВЭЖХ отчетливо проявляется зависимость удерживания сорбата от его способности вступать в неспецифические межмолекулярные взаимодействия с сорбентом, а также специфические и неспецифические межмолекулярные взаимодействия с подвижной фазой. Механизм сорбции в этом варианте хроматографии определяется не столько природой неподвижной фазы, сколько свойствами подвижной фазы. Причина этому - слабые дисперсионные взаимодействия в системе сорбат - сорбент. Поэтому при изучении закономерностей удерживания исследуемых сорбатов в условиях ОФ ВЭЖХ важным является выявление специфических межмолекулярных взаимодействий с подвижной фазой.
Для изучения влияния природы подвижной фазы на хроматографическое удерживание в качестве элюента использовали смесь ацетонитрил — вода в разных объемных соотношениях (5:95; 20:80; 30:70; 50:50; 70:30; 35:65; 65:35) и рН среды (1.5; 2.3; 6.5; 7.5; 8). Значения рН растворов выбирали близкими по значению к рН биологических жидкостей в целях прогнозирования возможного поведения исследуемых соединений в биологических объектах. В качестве неподвижных фаз использовали силикагель с привитыми октадецильными группами Separon SGX RPS и Betasil Cig. В обоих случаях применяли изократический режим элюирования. Полученные характеристики хроматографического удерживания представлены в табл.3 и 4 Приложения.
Ацетонитрил, используемый в качестве модификатора подвижной фазы имеет высокое сродство к исследуемым соединением. Очевидно, помимо специфического взаимодействия с полярными молекулами воды, возможно донорно-акцепторное взаимодействие с нитрильной группой подвижной фазы, осуществляемое по атому углерода нитрильной группы, имеющему (несущему) вследствие резонанса частично положительный заряд. Таким образом, удерживание рассматриваемых соединений определяется с одной стороны, дисперсионным взаимодействием сорбатов с неподвижной фазой, а с другой - донорно-акцепторным взаимодействием с ацетонитрилом.
Установлено, что с увеличением содержания воды в подвижной фазе происходит возрастание удерживания исследуемых веществ, что подтверждает вытеснительный характер сорбции в ОФ-варианте ВЭЖХ.
Экспериментально показано, что при содержании в элюенте 70% ацетонитрила сорбаты быстро элюируются из колонки, и такая хроматофафическая система обладает очень низкой селективностью к рассмотренным соединениям. Увеличение концентрации воды приводит к возрастанию характеристик удерживания.
Для оценки влияния структуры сорбата на удерживание нами были выбраны элюенты составов ацетонитрил — вода 20:80 (объем.) (условия эксперимента: Милихром А-02, стальная колонка Pronto SIL 120-5-Ci8, скорость п.ф. 2 мл/мин) и 5:95% (условия эксперимента: Spectra System, стальная колонка (150 х 4.6) мм, сорбент - Betasil Qg (10 мкм), скорость п.ф. 2,5 мл/мин), поскольку в этих случаях получали наиболее симметричные пики.
Разные по природе заместители, влияя на распределение электронной плотности в молекулах, изменяют силу межмолекулярного взаимодействия как в системе сорбат - сорбент, так и сорбат - элюент.
Для понимания и оценки влияния заместителей на хроматографическое поведение исследуемых соединений использовали метод структурной аналогии [225]. Условно структурные формулы можно представить в виде двух подструктурных фрагментов [20, 25]:
В удерживание молекул производных бензойной кислоты определенный вклад вносят карбонильные группы, а производных фенола - гидроксильные группы. Поэтому сорбция этих соединений будет зависеть, главным образом, от природы и положения заместителей относительно функциональных С=0 и ОН-групп.
