Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. Комплексные соединения 10
1. 1. 1. Комплексные соединения переходных металлов с органическими лигандами 11
1. 1.2. Супрамолекулярные комплексы 12
1. 2. Равновесия реакций комплексообразования 14
1.3. Физико-химические методы определения констант устойчивости комплексных соединений в растворах 19
1. 3. 1. Метод капиллярного электрофореза 24
1. 3. 1. 1. Теоретические основы метода 24
1. 3. 1. 2. Способы детектирования в методе КЭ 28
1.3.1.3. Способы определения констант устойчивости методом капиллярного электрофореза 29
1.4. Сведения о структуре и физико-химических свойствах объектов исследования 34
1.4.1. Комплексы меди и железа с сульфосалициловой кислотой и с этилендиаминтетрауксусной кислотой 34
1.4.2. Цикодекстрины 36
1.4.3. Производные бетулина 39
1.5. Краткие выводы по литературному обзору 41
Глава 2. Экспериментальная часть 43
2.1. Оборудование, посуда, реактивы 43
2.2. Приготовление растворов фоновых электролитов 44
2.3. Приготовление стандартных растворов меди (II) и железа (III) 45
2.4. Приготовление стандартных растворов производных бетулина
2.5. Подготовка прибора 46
Глава 3. Результаты и их обсуждение 50
3.1. Применение метода КЭ для определения констант устойчивости комплексов железа (III) с сульфосалициловой кислотой 50
3.2. Использование значений констант устойчивости в оптимизации разделения переходных металлов в виде комплексов с органическими лигандами для определения меди и железа в коньяках 57
3.3 Взаимодействие растворимых и практически нерастворимых производных бетулина с Р-циклодекстрином 70
3.3.1. Определение констант устойчивости комплексов растворимых производных бетулина с Р-циклодекстрином методом КЭ 70
3.3.2. Определение констант устойчивости практически нерастворимых производных бетулина методом КЭ 77
Выводы 82
Список литературы
- Физико-химические методы определения констант устойчивости комплексных соединений в растворах
- Комплексы меди и железа с сульфосалициловой кислотой и с этилендиаминтетрауксусной кислотой
- Приготовление стандартных растворов меди (II) и железа (III) 45
- Взаимодействие растворимых и практически нерастворимых производных бетулина с Р-циклодекстрином
Введение к работе
Актуальность работы. Исследование процессов комплексообразования в водных растворах является важной задачей в различных областях химии, биологии, медицины. Одной из основных характеристик этих процессов является константа устойчивости образующихся комплексов. Для ее определения применяют различные физико-химические методы (электрохимические, спектроскопические). В последнее время все чаще для определения констант устойчивости комплексов используется современный и постоянно развивающийся метод капиллярного электрофореза (КЭ). Преимуществом метода КЭ по сравнению с другими является малый объем проб, экспрессность, возможность одновременного определения констант устойчивости комплексов для нескольких соединений. Метод КЭ в основном применяется для определения констант устойчивости комплексов в соотношении комплексообразователя и лиганда 1:1 для растворимых в воде соединений. Исследование равновесий более сложных систем методом КЭ малоизученно.
Значимыми объектами, для которых необходимо определять константы устойчивости, являются различные комплексы биогенных переходных металлов с биологически активными соединениями. В настоящее время большой интерес представляет исследование супрамолекулярных комплексов - сложных образований, которые являются результатом ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами. Особый интерес представляют супрамолекулярные комплексы макроциклических молекул с биологически активными соединениями, которые могут использоваться для более эффективной доставки лекарственных веществ, в том числе практически нерастворимых. Сведения о методиках определения констант устойчивости супрамолекулярных комплексов, в состав которых входят практически нерастворимые в воде соединения, методом КЭ в литературе отсутствуют. Таким образом, разработка таких методик является актуальной задачей, решение которой позволит расширить возможности метода КЭ и увеличить круг исследуемых объектов.
Цель работы - применение метода КЭ для исследования различных комплексных соединений: комплексов переходных металлов с органическими лигандами и супрамолекулярных комплексов органических соединений с Р-циклодекстрином.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Разработка методик определения констант устойчивости комплексов переходных металлов с органическими лигандами на примере комплексов железа (III) с сульфосалициловой кислотой методом КЭ;
-
Использование значений констант устойчивости в оптимизации разделения ионов переходных металлов в виде комплексов с органическими лигандами для определения меди (II) и железа (III) в коньяках;
-
Определение констант устойчивости супрамолекулярных комплексов Р-циклодекстрина с растворимыми производными бетулина;
4. Разработка методики определения констант устойчивости комплексов
макроциклических молекул с практически нерастворимыми соединениями: Р-
циклодекстрина с бетулиновой и бетулоновой кислотами.
Научная новизна работы
Впервые методом КЭ исследованы комплексы железа (III) с сульфосалициловой кислотой. Получено отношение констант устойчивости комплексов железа (III) с сульфосалициловой кислотой, которое хорошо согласуется с данными других методов, что свидетельствует о применимости метода КЭ для исследования комплексов переходных металлов с органическими лигандами.
Впервые определены константы устойчивости супрамолекулярных комплексов Р-цикл о декстрина с растворимыми производными бетулина методом КЭ;
Предложена новая методика определения констант устойчивости комплексов макроциклических молекул с практически нерастворимыми в воде органическими соединениями методом КЭ. Впервые методом КЭ определены константы устойчивости комплексов практически нерастворимых производных бетулина с Р-циклодекстрином.
Практическая значимость работы
Предложенные автором методики могут быть использованы для определения констант устойчивости различных комплексов: переходных металлов с органическими лигандами и супрамолекулярных комплексов, образованных органическими соединениями.
Разработана новая методика определения железа и меди в коньяках в виде комплексных соединений с органическими лигандами методом КЭ.
Положения, выносимые на защиту:
-
Результаты определения отношения констант устойчивости комплексов железа (III) с сульфосалициловой кислотой методом КЭ.
-
Методика определения железа (III) и меди (II) в коньяках в виде комплексных соединений с органическими лигандами методом КЭ.
-
Результаты определения констант устойчивости комплексов растворимых в воде производных бетулина (натриевые соли 3,28-дисульфата и З-ацетата-28-сульфата бетулина) с Р-циклодекстрином методом КЭ.
-
Новая методика определения констант устойчивости комплексов макроциклических молекул с практически нерастворимыми в воде соединениями методом КЭ. Результаты определения констант устойчивости комплексов производных бетулина (бетулиновая и бетулоновая кислота) с Р-циклодекстрином методом КЭ.
Личный вклад автора Все исследования, обработка и анализ результатов, подготовка и оформление публикаций выполнены автором лично или при его непосредственном участии.
Апробация работы
Результаты работы представлены на Всероссийской научной молодежной школе-конференции «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии» (Омск, 2012, 2014); IX научной конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2012); II Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (Краснодар, 2013); конференциях молодых ученых ИХХТ СО РАН (Красноярск, 2013, 2014, 2015); конференции молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2014); XXVI Международной Чугаевской конференции по координационной химии (Казань, 2014); XX International conference on chemical thermodynamics in Russia (Nizhni Novgorod, 2015).
Диссертационная работа выполнена в лаборатории молекулярной спектроскопии и анализа ИХХТ СО РАН в соответствии планами НИР Института «Спектроскопические, квантово-химические и электрохимические методы в исследовании структуры и моделировании процессов образования новых соединений, включая комплексы благородных металлов, и материалов на их основе» на 2011-2015 годы. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №14-03-32028 мол-а.
Публикации По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, глав с обсуждением полученных результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (162 наименования). Работа изложена на 104 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 27 рисунков.
Физико-химические методы определения констант устойчивости комплексных соединений в растворах
Много работ в настоящее время посвящено комплексам переходных металлов с органическими лигандами. Роль комплексов металлов в важнейших функциях живых организмов, в настоящее время, совершенно очевидна. Необычайно быстро развивается эта область бионеорганической химии. Широко исследуются пути синтеза, структура, устойчивость и реакционная способность металлосодержащих биологических соединений, как низко-, так и высокомолекулярных. Главное внимание при этом уделяется взаимосвязи между химией ионов металлов и их ролью в жизни организма, исследуются метаболизм и транспорт ионов металлов, а также их комплексов, предлагаются и испытываются все новые модели сложнейших производных систем и процессов. [3, 20].
Ионы переходных металлов и их комплексы играют существенную роль в разнообразнейших биологических процессах. Ионы металлов соединяются с генами, образуя активные металлоферменты или другие металлосодержащие комплексы белка. Предметом большого внимания служило связывание ионов и комплексов переходных металлов с нуклеиновыми кислотами, в особенности из-за того, что платиновые комплексы (проявляющие противоопухолевое действие) способны к сшиванию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [3].
Активные лиганды с набором различных донорных атомов способные образовывать прочные комплексы могут применятся для выведения нежелательных металлов из организма человека. Существуют специальные препараты в основе которых лежит данный принцип. Если же ион металла специально вводят в организм в виде лекарственного средства, то удобной формой для этого также служит координационное соединение данного металла с лигандом, который либо присутствует in vivo (эндогенный лиганд), либо с нетоксичным экзогенным лигандом. Доказано, что биодоступность комплекса, как правило, выше, чем у свободного иона металла, так как комплекс легче проходит через липидные оболочки клеток по ионным каналам [3]. Таким образом очевидно, что область исследования комплексных соединений переходных металлов с органическими лигандами является актуальной и перспективной, данные, полученные о таких комплексах (в частности константы устойчивости) могут быть полезны в различных областях с целью выяснения поведения комплекса в той или иной среде.
Термин "супрамолекулярная химия" введен в 1978 г. выдающимся французским химиком, лауреатом Нобелевской премии 1987 г. Ж.-М.Леном и определен им впоследствии как "химия за пределами молекулы, описывающая сложные образования, которые являются результатом ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами" [4].
В супромолекулярных комплексах меньший по размеру компонент, вступающий в связь, было предложено назвать субстрат, а больший по размеру - рецептор. В этой терминологии прослеживается связь супрамолекулярной химии с биологией, в которой большую роль играет рассмотрение структурно и функционально определенных взаимодействий рецептор-субстрат. Для оптимального размещения участвующих в связывании фрагментов, а также для создания гидрофобной полости необходимой формы для включения органических субстратов требуются рецепторы с большими более или менее жестко связанными между собой макроциклическими фрагментами или рецепторы-молекулярные клетки [5-10].
За последние годы было синтезировано много новых макроциклических рецепторов, содержащих различные полярные функциональные группы. Эти рецепторы способны образовывать комплексы с заряженными и незаряженными органическими субстратами. Синергетическое сочетание электростатических и гидрофобных эффектов [11-15] может наблюдаться в амфифильных рецепторах, содержащих заряженные связывающие фрагменты с органическими функциональными группами, причем экранирование полярных фрагментов препятствует их взаимодействию с растворителем и усиливает тем самым электростатические взаимодействия субстрат — рецептор.
Несмотря на то, что наблюдаемые процессы чаще следует отнести к обычному связыванию, чем к истинному распознаванию, на сегодняшний день удалось накопить обширный экспериментальный материал, который может составить основу для анализа особенностей молекулярного комплексообразования, а также для выбора подходящих структурных фрагментов при дизайне новых молекул-рецепторов. Для того, чтобы полно охарактеризовать процессы самосборки, необходимо дальнейшее развитие физико-химических методов, дающих информацию о составе и структуре частиц, образующихся в растворе, также как о термодинамике равновесий, в которых они принимают участие [16-17].
В связи с тем, что образование комплексных соединений в растворе часто оказывает решающее влияние на свойства последнего, чрезвычайно важно знать состав комплексных соединений, их физико-химические характеристики в растворе, особенно прочность, количественно определяемую константой устойчивости.
Комплексы меди и железа с сульфосалициловой кислотой и с этилендиаминтетрауксусной кислотой
Бетулин и его производные, относящиеся к пентациклическим тритерпеноидам лупанового ряда, обладают фармакологической активностью, включая ингибирование вируса иммунодефицита человека, антибактериальное, противомалярийное, противовоспалительное, антиоксидантное и противораковое действие [111-129]. Однако, их медицинское применение в фармацевтической промышленности весьма ограничено, из-за низкой растворимости в воде, что вызывает затруднение при подготовке их инъекционной формы для ввода в организм человека.
Дисульфат бетулина и ацетат бетулина - биологически активные соединения, являющиеся ингибиторами комплемента и представляющие большой интерес для медицины и конкретно иммунологии [126-129]. На рисунке 4 приведены структурные формулы изученных в работе натриевых солей 3,28-дисульфата бетулина и З-ацето-28-сульфата бетулина. CH,OSO,N
Также в работе изучены бетулиновая и бетулоновая кислоты, структурные формулы которых приведены на рисунке 5. Данные соединение обладают тем же набором полезных свойств, что и описанные выше, но единственным их недостатком является низкая растворимость в воде, что затрудняет их исследования и непосредственное применение в практических целях [124-125]. Рисунок 5. Структурные формулы практически нерастворимых в воде изученных соединений: а - бетулоновая кислота; б - бетулиновая кислота;
В связи с вышесказанным, в качестве примера исследования комплексов переходных металлов с органическими лигандами и супрамолекулярных комплексов макроциклических молекул с биологически активными соединениями для работы были выбраны данные объекты.
Анализ литературных данных показал, что комплексные соединения играют важную роль во многих областях. Устойчивость и поведение комплексного соединения в растворе можно охарактеризовать константой устойчивости. Для ее определения применяют различные физико-химические методы. Однако, в последнее время все чаще для определения констант устойчивости комплексов используется современный и постоянно развивающийся метод КЭ. Преимуществом метода КЭ, по сравнению с другими методами, является малый объем проб, экспрессность, возможность одновременного определения констант устойчивости комплексов для нескольких соединений.
Методики определения констант устойчивости комплексов образованных растворимыми в воде соединениями методом КЭ широко представлены в литературе, имеется большое число работ с применением различных способов определения констант устойчивости этим методом. Однако, для определения констант устойчивости комплексов образованных практически нерастворимыми в воде соединениями, методики определения констант устойчивости методом КЭ отсутствуют. Поэтому разработка таких методик и анализ новых, ранее не изученных комплексных соединений является актуальной задачей, решение которой позволить расширить возможности метода КЭ.
Растворы рабочих фоновых электролитов: сульфосалициловой кислоты, тетрабората натрия, этилендиаминтетрауксусной кислоты, уксусной кислоты, фосфорной кислоты готовили растворением их точных навесок в деионизованной воде в мерных колбах на 500 см . В дальнейшем, при помощи разбавления концентрированных растворов, при помощи калиброванных пипеток и мерных колб, получали растворы с необходимыми концентрациями. рН фоновых электролитов доводили раствором щелочи с использованием рН - метра - иономера «ЭКСПЕРТ 001». В рабочий фоновый электролит для определения констант устойчивости практически нерастворимых производных бетулина (тетраборат натрия) прибавляли этанол в таких соотношениях, чтобы концентрация его в конечном растворе составляла 10%.
Растворы сульфата меди и хлорида железа с концентрацией 1 г/л готовили растворением их точных навесок в деионизованнои воде в мерных колбах на 50 мл. Раствор меди (II) готовили из сульфата меди с добавлением серной кислоты [133]. Раствор железа готовили из 6-водного хлорида железа (III). Точную концентрацию железа (III) устанавливали титрованием ЭДТА с индикатором сульфосалициловой кислотой [134-135]. В дальнейшем при помощи разбавления из исходного раствора получили градуировочные растворы с концентрациями 2-Ю"6; 1-Ю"5; 5,5-10"5; 1-Ю"4 моль/л. Образцы коньяка разбавляли фоновым электролитом в соотношении 9:1.
Растворы растворимых производных бетулина (натриевая соль 3-ацетата-28-сульфата бетулина, натриевая соль 3,28-дисульфата бетулина) с концентрацией 500 мг/л готовили растворением их точных навесок в деионзованной воде в мерных колбах на 50 мл
Исходные растворы практически нерастворимых производных бетулина (бетулиновая и бетулоновая кислоты) готовили растворением их точных навесок в этиловом спирте в мерных колбах на 25 см .В дальнейшем при помощи разбавления из исходного раствора получили градуировочные растворы с концентрациями 10; 20; 40; 60 мг/л.
Прибор подготавливают к работе в соответствии с руководством по эксплуатации. В случае применения метода КЭ для определения констант устойчивости комплексов железа (III) с сульфосалициловой кислотой, устанавливали рабочие параметры приведенные в таблице 2.
Приготовление стандартных растворов меди (II) и железа (III) 45
Методом КЭ изучено взаимодействие Р-циклодекстрина с производными бетулина, полученными в ИХХТ СО РАН: растворимые в воде натриевые соли 3,28-дисульфата бетулина и З-ацето-28-сульфата бетулина; практически нерастворимыми в воде бетулиновая и бетулоновая кислоты. Известно, что растворимость таких соединений можно существенно повысить, используя комплексообразование с циклодекстринами, которые способны образовывать супрамолекулярные комплексы включения, тем самым значительно повышая растворимость исходных соединений [162].
Определение констант устойчивости комплексов растворимых производных бетулина с р-циклодекстрином методом КЭ
Для определения методом КЭ растворимых производных бетулина (натриевые соли 3,28-дисульфата бетулина и З-ацето-28-сульфата бетулина) на первом этапе работы в качестве рабочего фонового электролита были использованы 10 мМ уксусная кислота и 10 мМ тетраборат натрия. На рисунках 17-20 приведены электрофорограммы исследуемых производных бетулина с применением данных рабочих фоновых электролитов (условия эксперимента указаны в подписях к рисункам). В случае применения уксусной кислоты в качестве фонового электролита маркером ЭОП служил ацетон, в случае тетрабората натрия - диметилсульфоксид (ДМСО).
Электрофореграмма натриевой соли З-ацетата-28 сульфата бетулина (U = +10 кВ, Р = 50 мБар; буфер ЮмМ Na2B407, рН = 9,1) Как видно из рисунков, на всех электрофореграммах наблюдается лишь пик маркера ЭОП. Вероятно, это связано с тем, что ЭОП при данном рН слишком сильный и гидродинамического давления не хватает для его подавления, поэтому пики исследуемых растворимых производных бетулина не выходят на электрофореграмме при данных условиях.
Так как ивестно, что скорость ЭОП уменьшается с уменьшением рН на следующем этапе работы для решения проблемы разделения и определения натриевых солей 3,28-дисульфата бетулина и З-ацето-28-сульфата бетулина была исследована возможность использования в качестве фонового электролита 20 мМ фосфатного буферного раствора. На рисунках 21 и 22 приведены электрофореграммы анализируемых соединений с использованием рабочего фонового электролита на основе фосфорной кислоты. 0 T2 - маркер ЭОП; 2- З-ацетато-28-сульфат бетулина Рисунок 22. Электрофореграмма З-ацетата-28-сульфата бетулина (U -30 кВ, Р = 50 мБар, буфер 20 мМ Н3Р04, рН = 2,5)
Как видно из рисунков 21 и 22 использование фонового на основе фосфорной кислоты позволило обнаружить оба анализируемого соединения. Найдены оптимальные условия определения 3,28 - дисульфата бетулина и 3-ацетата 28-сульфата бетулина: напряжение -30 кВ; гидродинамическое давление 50 мБар; ввод пробы гидродинамический 50 мБар в течение 2 с.
Комплексообразование растворимых производных бетулина с Р-ЦД изучено методом аффинного КЭ в найденных оптимальных условиях. Для лабильных систем всем ионным формам комплексов соответствует один пик, электрофоретическая подвижность /лэфф которого является средневзвешенной всех отдельных видов электрофоретической подвижности и связана с мольными долями комплексов. При 1:1 взаимодействии /иэфф связана с концентрацией лиганда следующим образом: ЭФФ v - іч-к-свд (45) где ЦА - электрофоретическая подвижность производных бетулина без Р-ЦД, MACD - электрофоретическая подвижность комплекса, [ЦД] - концентрация Р-ЦД в фоновом электролите. Поправочный коэффициент на изменение вязкости vрассчитывается по уравнению: где si и є2 - вязкость фонового электролита в присутствии и без Р-ЦД, t30ni и Uon2 - время, требуемое для миграции маркера ЭОП (диметилсульфоксид) от входного конца до детектора, в присутствии Р-ЦД и без него, соответственно. Для нахождения констант устойчивости уравнение (1) преобразуется в линейную форму:
Для определения констант устойчивости комплексов включения практически нерастворимых соединений методом КЭ предложена новая методика, которая основана на измерении концентрации вещества, перешедшего в растворы с различной концентрацией Р-ЦД. Предложенная методика опробована на примере комплексов включения бетулиновой и бетулоновой кислот с Р-ЦД.
Образцы кислот, в количестве превышающем их растворимость в воде, перемешивали при комнатной температуре в водных растворах Р-ЦД с концентрациями 0, 2, 5, 10 и 15 мМ. Установлено, что оптимальной для метода КЭ является следующая пробоподготовка: смесь кислоты с Р-ЦД в водном растворе после перемешивания последовательно центрифугировали, фильтровали, затем снова центрифугировали. Для установления оптимального времени перемешивания, полученные смеси отбирали через 2, 4, 8, 24 и 48 часов и анализировали методом КЭ, полученная зависимость приведена на рисунке 24. С, мг/л 14п Н 10 4-2
Зависимость концентрации бетулиновой кислоты в растворе с Р ЦД от времени перемешивания Как видно из рисунка 24, равновесие наступает в течение 2 часов и более длительного перемешивания не требуется.
Измерены концентрации кислот в отсутствии Р-ЦД и при различных его концентрациях. В качестве примера на рисунке приведена электрофореграмма бетулоновой кислоты, полученная в оптимизированных условиях эксперимента.
Взаимодействие растворимых и практически нерастворимых производных бетулина с Р-циклодекстрином
Как видно из рисунка 7, с увеличением рН и, соответственно, увеличением равновесной концентрации сульфосалицилат - ионов в растворе, время миграции комплексов уменьшается, а электрофоретическая подвижность увеличивается.
На основании уравнения (39) и по тангенсу угла наклона полученной экспериментальной зависимости (рисунок 8) рассчитано отношение констант устойчивости комплексов lg (Р2/Р1Х которое составило 10,7±0,9 (п=3, Р=0.95). Полученное значение хорошо согласуется с литературными данными, которые составляют 10,3 [136] и 10,8 [137]. В данных условиях не удается получить константы pi и (32- Однако, найдено отношение констант (Зі/(32 которое хорошо согласующиеся с литературными данными, что свидетельствует о достоверности полученных результатов.
Таким образом, полученные результаты для системы железо (III) с сульфосалициловой кислотой показывают, что метод КЭ применим для определения констант устойчивости переходных металлов с органическими лигандами [138]. 3.2. Использование значений констант устойчивости в оптимизации разделения переходных металлов в виде комплексов с органическими лигандами для определения меди и железа в коньяках.
Непосредственное определение ионов переходных металлов методом КЭ затруднительно из-за близости электрофоретических подвижностей гидратированных ионов металлов и их взаимодействия с силанольными группами стенок кварцевого капилляра, поэтому переходные металлы методом КЭ определяют в виде комплексных соединений с органическими лигандами [139-150].
Из всех металлов, присутствующих в коньяках, по ГОСТ Р 51618 -2000 нормируется только содержание меди и железа, которое составляет не более 1-1,5 мг/л для железа и не более 5 мг/л для меди [153-156]. Избыток этих металлов приводит к ухудшению вкусовых качеств напитка, а также оказывает негативное воздействие на организм человека при его употреблении. В настоящее время концентрацию этих металлов в коньяках определяют по методикам ГОСТ 26931-86 и ГОСТ 13195-73 колориметрическим, полярографическим, атомно-абсорбционным методами [157-159]. Применение указанных методик требует предварительной пробоподготовки, заключающейся в минерализации проб, что значительно увеличивает продолжительность анализа. Исключить длительный этап пробоподготовки позволяет метод КЭ, однако методика определения металлов в коньяках методом КЭ отсутствует.
Для разработки такой методики изучена возможность использования в качестве фонового электролита и комплексообразователя раствора сульфосалициловой кислоты с рН 2,5 (\)Ка2 = 2,51), которая является реагентом для калориметрического определения железа (III) в коньяках и образует довольно устойчивые комплексы с ионами меди (II). Однако, ее применение в качестве фонового электролита оказалось эффективным только для стандартного раствора железа (III). На электрофореграмме этого раствора наблюдали пик комплекса железа (III) с сульфосалициловой кислотой (рисунок 9).
Пик комплекса меди (II) с сульфосалициловой кислотой на электрофореграмме стандартного образца и образца коньяка отсутствовал даже при варьировании условий определения (рисунок 10). Вероятно, это связано с тем, что поглощение света в УФ-области комплексом меди (II) с сульфосалициловой кислотой совпадает с поглощением фонового электролита. t, мин
Поскольку косвенное детектирование и использование сульфосалициловой кислоты для комплексов меди оказалось неэффективным, в дальнейшем было применено прямое детектирование. На основании известных данных по константам устойчивости комплексов меди и железа (таблица 6) в качестве комплексообразователя выбрана этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), способная полностью перевести эти металлы в комплексные соединения. В качестве фонового электролита в работе использовали раствор тетрабората натрия, который довольно часто применяют при определении ионов металлов, с добавкой ЭДТА в качестве комплексообразователя, рН 9,2. Таблица 6 - Значения констант устойчивости комплексов железа (III) и меди (II) с органическими лигандами [136]
Как видно из рисунка 11, в этих условиях пики железа и меди в модельной смеси разделяются. Однако, при анализе образца коньяка на пики железа и меди накладываются пики посторонних веществ, присутствующих в коньяке (рисунок 12). Усл. ед Проверка методики методом "введено-найдено" показала наличие значительной систематической погрешности.
Изучена возможность варьированием рН фонового электролита устранить влияние посторонних веществ, присутствующих в коньяке, на разделение комплексов металлов с ЭДТА. На рисунке 13 приведена зависимость мольных долей комплексов меди (II) и железа (III) с ЭДТА от рН раствора. a 2 5 3
Как видно из рисунка 13, кроме комплексов ТеЭДТА", СиЭДТА " также образуются протонированные (включающие Н+) комплексы и гидроксокомплексонаты (включающие ОН") металлов.
Поскольку комплексы металлов с ЭДТА объемны, их разделение происходит, в большей степени, благодаря различию в зарядах. Эффективный заряд комплекса с ЭДТА может быть вычислен по формуле
Для определения железа и меди в коньяках методом КЭ с использованием фонового электролита на основе уксусной кислоты воспроизводимость времен миграции не превышает 1%, воспроизводимость площадей пиков не превышает 10% (п = 5, Р = 0,95). С использованием разработанной методики определены концентрации меди (II) и железа (III) в семи образцах коньяка результаты анализа представлены в таблице 8 [161].