Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии

Чаусов, Алексей Викторович

Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

Чаусов, Алексей Викторович АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии»

Автореферат диссертации на тему "Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии"

На правах рукописи

005007036

ЧАУСОВ АЛЕКСЕЙ ВИКТОРОВИЧ

НОВЫЕ ВАРИАНТЫ КРУГОВОЙ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Специальность 02.00.02 - Аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва-2011

005007036

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институте нефтехимического синтеза имени A.B. Топчиева РАН

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Березкин Виктор Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Воронцов Александр Михайлович Центр экологической безопасности

Балтийского института экологии, политики и права, г. Санкт-Петербург

кандидат химических наук, доцент Шаповалова Елена Николаевна

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, г. Москва

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 21 декабря 2011 года в 15 часов 00 мин в аудитории 446 на заседании диссертационного совета Д 501.001.88 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, Химический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан ноября 2011 г. Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Тонкослойная хроматография (ТСХ) - наиболее простой, достаточно эффективный и высокоэкономичный метод жидкостной хроматографии, который применяют для анализа различных смесей в промышленности, медицине, научных исследованиях и др. В России ТСХ широко используется как аналитический метод; ежегодно выпускается более 1 млн. пластин для ТСХ", причем область приложения ТСХ непрерывно расширяется. За рубежом с 1988 г. издается специальный журнал -"J. of Planar Chromatography".

В аналитической практике, в основном, распространен линейный вариант ТСХ, хотя для решения некоторых задач целесообразно использовать круговой вариант. Метод ТСХ был открыт в 1938 г. Н А. Измайловым и М.С. Шрайбер в форме кругового варианта. Основными преимуществами круговой ТСХ (по сравнению с линейной) являются более высокая эффективность разделения, что обусловлено проведением разделения в условиях градиента скорости движения подвижной фазы по пластине, а также отсутствием краевых эффектов. Относительно редкое использование круговой ТСХ в аналитической практике объясняется несколько более сложной аппаратурой и методикой реализации данного варианта ТСХ. Поэтому дальнейшее развитие круговой ТСХ является актуальной задачей.

В современной ТСХ, в основном, используется только элюентный вариант хроматографии. Однако, большой интерес для развития хроматографии и ее практического приложения, несомненно, представляют и неэлюентные варианты -фронтальная и вытеснительная хроматография. Так, применение фронтальной ТСХ позволяет одновременно решать две важнейшие аналитические задачи: концентрировать и разделять компоненты исследуемой пробы. Использование неэлюентных вариантов ТСХ также представляет интерес для развития ТСХ.

Современным методам ТСХ (линейной и круговой) присущи следующие основные недостатки: во-первых-, отсутствуют подходы непрерывного получения данных о разделении в реальном масштабе времени, и, во-вторых, требуются значительные затраты ручного труда и времени при проведении эксперимента и обработке результатов. В традиционной ТСХ данные о разделении получают только после элюирования всей хроматографической пластины, независимо от того, имеет ли место разделение или нет. Разработка подходов регистрации хроматограмм непосредственно в процессе разделения исследуемых соединений представляет интерес для всех областей применения ТСХ.

'Коган Ю.Д. ООО «ИМИД» и развитие современной количественной тонкослойной хроматографии. // Хроматография на благо России, [под. ред. Курганова A.A.]. М.: Граница, 2007. - С. 480-491.

Цель работы

Разработка новых подходов для реализации процессов высокоэффективного разделения в круговой ТСХ, связанных с повышением эффективности разделения, чувствительности метода и уменьшением продолжительности анализа, что является актуальным и перспективным направлением развития ТСХ.

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач:

■ разработать и исследовать новые, высокоэффективные варианты круговой ТСХ - угловую и боковую ТСХ;

■ исследовать угловую и боковую ТСХ при восходящем и нисходящем элюировании;

■ исследовать новые варианты круговой ТСХ с закрытым сорбционным слоем;

■ исследовать традиционную круговой ТСХ с закрытым слоем под небольшим давлением;

■ исследовать новые варианты круговой ТСХ с неэлюентным проявлением для концентрирования и определения примесей;

■ разработать вариант ТСХ с квазинепрерывным детектированием для оценки разделения непосредственно в процессе хроматографического эксперимента.

Научная новизна

Новые варианты круговой ТСХ. Предложены и разработаны угловая и боковая ТСХ, применение которых позволяет существенно (в 3-5 раз по отношению к линейной ТСХ) увеличить эффективность разделения исследуемых соединений. Впервые в круговой ТСХ показана возможность реализации круговой, угловой и боковой ТСХ в восходящем и нисходящем режимах подачи элюента, что позволило увеличить в 2,2-2,9 раза эффективность процесса по сравнению с линейной ТСХ. Использование угловой и боковой ТСХ с закрытым сорбционным слоем позволяет снизить продолжительность эксперимента (на 10-50%), а также показана возможность разделения легколетучих соединений, что ранее в ТСХ считалось невозможным.

Использование неэлюентных методов ТСХ для проведения концентрирования. Предложен и реализован фронтально-вытеснительно-элюентный вариант круговой ТСХ, который характеризуется, во-первых, повышенной эффективностью разделения, и, во-вторых, позволяют анализировать разбавленные пробы, что показано на примере определения примесей фенолов в воде. Предложенный метод концентрирования является универсальным и был применен в линейной ТСХ.

количественный анализ непосредственно в процессе разделения; использовать данные при неполном разделении. Предложенный подход является общим для методов ТСХ, он был успешно применен в линейной ТСХ. Практическая значимость

1. Использование угловой и боковой ТСХ позволило повысить эффективность разделения (в 2,2-4,8 раза по сравнению с линейным вариантом ТСХ), что было показано в анализе стероидов, галогенфенолов, полиароматических углеводородов. Показана возможность использования угловой и боковой ТСХ для группового разделения ароматических соединений дизельного топлива (эффективность разделения возросла в 3,5-4,2 раза по сравнению с линейным вариантом ТСХ).

2. Использование угловой и боковой ТСХ с восходящим элюированием позволило экспрессно и с высокой эффективностью контролировать состав лекарственных препаратов, например, различных марок Пенталгина, причем эффективность разделения возрастает в 2,3-2,8 раза по сравнению с линейным вариантом ТСХ).

3. Использование пластин с закрытым сорбционным слоем в угловой и боковой ТСХ (на примере группового разделения ароматических соединений, содержащихся в бензине) позволило разделять без потерь легколетучие соединения.

4. Продемонстрировано использование методов фронтально-вытеснительной ТСХ для определения примесей фенолов в воде (диапазон общей концентраций 10-0,0001 мг/мл), а также определения общей концентрации полиароматических углеводородов (диапазон общей концентраций 200-0,05 мкг/мл).

5. Использование угловой ТСХ с квазинепрерывной видеоденситометрической регистрацией (патент на изобретение) позволило оперативно получать данные о разделении непосредственно в процессе элюирования, что показано на примере разделения лекарственного препарата «Пенталгин-1С№> (продолжительность эксперимента сокращается на 77%).

Положения, выносимые на защиту

1. Исследование новых, высокоэффективных вариантов круговой ТСХ - угловой и боковой ТСХ, а также их применение при восходящем и нисходящем элюировании.

2. Исследование новых вариантов круговой ТСХ с закрытым сорбционным слоем.

3. Исследование неэлюентных вариантов ТСХ для концентрирования и определения примесей в круговой ТСХ.

4. Круговая ТСХ с квазинепрерывной видеоденситометрической регистрацией процесса разделения.

Апробация результатов работы

конференциях: Всероссийском симпозиуме "Хроматография и хромато-масс-спектрометрия" (Клязьма, 2008); Всероссийской конференции "Химический анализ" (Клязьма, 2008); II Международном форуме "АНАЛИТИКА И АНАЛИТИКИ" (Воронеж, 2008); Научной конференции ИНХС РАН (Москва, 2009); Всероссийской конференции "Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии" (Самара, 2009); The 5th Conference on Separation and Related Techniques by Nordic Separation Science Society (Tallinn, Estonia, 2009); III Российской конференции "Актуальные проблемы нефтехимии" (Звенигород, 2009); Съезде аналитиков России "Аналитическая химия - новые методы и возможности" (Клязьма, 2010); Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (Краснодар, 2010); International conference "Interfacial phenomenon yesterday, today and tomorrow" (Lublin, Poland, 2010); VIII Всероссийской конференции «Экоаналитика-2011» (Архангельск, 2011); International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 2011). Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 статей в квалификационных журналах, 18 тезисов докладов на российских и зарубежных конференциях, получен 1 патент на изобретение.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоял в проведении экспериментальных исследований, подтверждении адекватности физико-химических моделей и участие в интерпретации полученных результатов. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, 4-х глав экспериментальной части с обсуждением результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 180 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков и 61 таблицу, в списке цитируемой литературы 115 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В литературном обзоре рассмотрено современное состояние круговой ТСХ, а также сформулированы цели и задачи работы. Методики проведения эксперимента и основные материалы

В работе использовали пластины «Сорбфил» ПТСХ-АФ-В-УФ и ПТСХ-П-В-УФ («ИМИД», Россия) (адсобент - силикагель, толщина слоя - 120 мкм, размер частиц -8-12 мкм); пластины Silica gel 60 F254 («Merck», Германия) (адсобент - силикагель, толщина слоя - 250 мкм, размер частиц - 5 мкм); пластины POLYGRAM АЮХ N/UV254 («Macherey-Nagel», Германия) (адсобент - А1203, толщина слоя - 200 мкм, размер частиц - 20 мкм). В линейной, угловой и боковой ТСХ разделение проводили на пластинах размером 10x10 см, в традиционной круговой ТСХ - 20x20 см.

Подвижные фазы (ПФ) - толуол, этанол (96,4%), ацетон, н-гексан, растворители квалификации "чда". Модельные смеси красителей: бриллиантовый зеленый, родамин С, эритрозин (в равных соотношениях) ПФ - этанол и ацетон; сиба-Ф II, индофенол, ариабел красный, судан синий, судан II и диметиламиноазобензол (Test dye mixture III, CAMAG) ПФ - толуол. Пробы наносили на пластины с помощью микрошприца (МШ-1 М, НПО «Химавтоматика», Россия) на расстоянии 5-15 мм от края, объем пробы - 0,2 мкл. Расстояние от линии старта до линии финиша составляло 7-8 см для всех используемых вариантов ТСХ. Для обработки полученных хроматограмм использовали денситометр «Сорбфил» («ИМИД», погрешность определения характеристик 3-7%) и программное обеспечение «Sorbfil TLC Videodensitometer» ver. 2.0 («ИМИД»).

При проведении экспериментов измеряли время достижения фронтом ПФ каждой сантиметровой отметки на пластине и рассчитывали следующие хроматографические величины: Rf - подвижность, N - число теоретических тарелок (ЧТТ), Rs - разрешающую способность, S - площадь зоны и h - высоту пика (зоны) (с помощью программного обеспечения). После получения характеристик разделения и времени анализа проводили расчет относительной ошибки для каждого определения. Во всех экспериментах эта характеристика не превышала 5-6%.

Методика проведения эксперимента в угловой и боковой ТСХ. При проведении исследований использовали разные схемы расположения точки питания на пластине, которые показаны на рис. 1. В случае традиционной круговой ТСХ точка питания находится в центре пластины. При реализации новых вариантов круговой ТСХ, точку питания размещали в углу пластины - угловой вариант ТСХ, и по середине одной из сторон пластины - боковой вариант ТСХ. Угловая и боковая ТСХ отличаются тем, что сочетают в себе особенности линейной и традиционной круговой ТСХ что позволяет проводить на пластине размером 10x10 см разделение с более высокой эффективностью.

Схема использованной камеры представлена на рис 2 (А). Элюент на пластину подавали с помощью питателя (5), внутри которого располагался фазоемкий материал (фильтровальная бумага). Круглый питатель устанавливали на пластину и закрепляли

с помощью зажимов. Следует отметить, что возможна установка питателя в любую точку используемой пластины (рис. 1). ПФ подавали в питатель из небольшой емкости (5 - 25 мл) по гибкому капилляру (6) из плавленого оксида кремния (диаметр 0,32 мм). В случае открытого слоя расстояние между адсорбционным слоем пластины ТСХ и защитным стеклом составляло 2 мм, что достигается использованием четырех опор (8). Для организации закрытого слоя на сорбционный слой пластины накладывали тефлоновое уплотнение, и затем прижимали с помощью защитного стекла и зажимов (на рис. не показаны). Первоначальная подготовка камеры к эксперименту заключалась в проведении "холостого" опыта, который необходим для равномерного смачивания материала питателя элюентом. ПФ подавали в питатель по капилляру, создавая небольшое избыточное давление резиновой грушей. Вначале элюент смачивает ближайшие области слоя пластины, расположенные в зоне питателя, а затем распространяется по всему слою сорбента.

При осуществлении традиционной круговой ТСХ с закрытым слоем сорбента под небольшим давлением на сорбционный слой пластины накладывали полимерную пленку и резиновую прокладку, а затем прижимали с помощью защитного стекла и грузов различной массы (3,2-13,0 кг). ПФ подавали на пластину под небольшим давлением за счет разницы уровней. Наблюдали за процессом разделения снизу экспериментальной установки с помощью зеркала.

Рис. 2. Схема проведения эксперимента в круговых вариантах ТСХ. 1 - основание, 2 - питатель ПФ, 3 - капилляр для подачи ПФ, 4 - подложка пластины, 5 -сорбционный слой пластины, 6 - защитное стекло, 7 - стеклянное кольцо; 8 - опора для защитного стекла, 9 - устройство фиксации изображения (видеокамера), 10 -хромато грамма.

Методика проведения фронталыю-вытеснительно-элюентной ТСХ. Схема используемой камеры аналогична представленной на рис. 2А. Для подачи подвижной фазы на пластину использовали капилляр из плавленого 8Ю2 (диаметр 0,32 мм), который устанавливали так, чтобы он касался сорбционного слоя пластины, но не повреждал его. Пробу наносили с помощью капилляра и высушивали. Для концентрирования разбавленных растворов использовали вытеснитель, а затем элюент. Вытеснитель - это растворитель, в котором хроматографируемые вещества

характеризуются значениями близкими к 1,0 (в нашем случае, этанол). Элюирование вытеснителем проводили до границы зоны после нанесения пробы. Наблюдали сжатие (концентрирование) пробы в одну кольцевую зону (рис. 3 Б). Пластину высушивали, затем для разделения подавали элюент - толуол (рис. 3 В). После этого пластину с образовавшимися кольцевыми зонами снова высушивали и проводили детектирование.

Г А Б в

_ ' /

ш 1!

Рис. 3. Схема проведения эксперимента при фронтально-элюентной и фронтально-вытеснительно-элюентной ТСХ. А - хроматограмма при фронтальном нанесении пробы (фронтальная ТСХ); Б -хроматограмма после проведения концентрирования с использованием вытеснительной ТСХ; В - хроматограмма после разделения сконцентрированной пробы методом элюентной ТСХ; Г - хроматограмма после разделения фронтальной хроматограммы А.

Методика проведения квазинепрерывной регистрации разделения. Камеру для проведения круговой ТСХ (рис. 2 А) помещали в осветительную камеру денситометра. Над поверхностью пластины устанавливали видеокамеру (9) (или любое другое устройство для фиксации изображения), которая соединена с компьютером с программным обеспечением для обработки хроматограмм. Данная хроматографическая система позволяет непосредственно наблюдать за процессом разделения компонентов. Пластину условно разбивали на 7 участков с шагом 1 см. Хроматограммы получали на каждом участке, а затем обрабатывали с помощью программного обеспечения и получали данные об эффективности разделения и удерживании компонентов пробы. Важно отметить, что хроматографические характеристики можно получить в любой момент времени проведения разделения.

Традиционный линейный вариант элюирования проводили в стандартной хроматографической камере для восходящей ТСХ для пластин размером 10* 10 см (Ы-камера).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Новые варианты круговой ТСХ

Угловая и боковая ТСХ Рассмотрены и изучены новые варианты круговой ТСХ, отличающиеся от традиционных, местом расположения точки питания на пластине (рис. 1). Угловая и боковая ТСХ характеризуются большим расстоянием для разделения (7-11 см) при использовании пластин одинакового размера. Поскольку в колоночной хроматографии разрешение пропорционально где - длина

-8" колонки"*, то разрешение в традиционном варианте круговой ТСХ при Zf =4-5 см меньше, чем при использовании для разделения всей пластины (Zf =7-11 см). Организация градиента скорости движения ПФ в угловой и боковой ТСХ также приводит к увеличению эффективности разделения. Таким образом, сочетание в новых вариантах круговой ТСХ вышеупомянутых преимуществ, в итоге, существенно увеличивает эффективность разделения.

Эксперименты проводили по схемам, представленным на рис. 1, использовали пластины Silica gel 60 F254, ПФ - толуол и соответствующую смесь красителей (табл. 1). Движение фронта ПФ в новых вариантах ТСХ, как и в традиционных, описывается уравнением: Z^=kt + a, (1)

где Zf - расстояние, пройденное фронтом ПФ; t - продолжительность разделения; к - угловой коэффициент наклона прямой; а - постоянная.

Было установлено, что линейный вариант ТСХ характеризуется наименьшим временем анализа (20,8±1,0 мин). Разделение в угловой (36,8±1,2 мин) и боковой ТСХ (39,2±1,4 мин) происходит быстрее, чем в круговой (64,7±1,9 мин) на 43% и 39% соответственно; но по сравнению с линейной ТСХ медленнее на 43% и 47% соответственно. Таким образом, угловая и боковая ТСХ по времени анализа занимают промежуточное место между традиционными методами.

Сравнительные данные по эффективности разделения приведены в табл. 1. Показано, что ЧТТ в угловой и боковой ТСХ больше, чем в линейной как минимум в 2 раза, а, по диметиламиноазобензолу, наименее удерживаемому красителю, - в 5 раз. Средняя эффективность (ЧТТ по всем б-ти соединениям) возросла в случае угловой ТСХ в 3,9 раза, в боковой ТСХ - в 3,8 раза. Величины подвижности в угловой, боковой и традиционной круговой ТСХ имеют большее значение, чем в линейной ТСХ, что является особенностью проведения разделения в круговом варианте. Таким образом, при использовании новых вариантов круговой ТСХ существенно возрастает эффективность разделения, но при этом время, требуемое для разделения увеличивается.

Таблица 1. Эффективность разделения (N - ЧТТ, Rr - подвижность) смеси красителей в

различных вариантах ТСХ (ПФ - толуол, п=8, р=0,95).

Хроматографируемое соединение Традиционные варианты Новые варианты

Линейная ТСХ Круговая ТСХ Угловая ТСХ Боковая ТСХ

R(±ARf N±AN Rf±ARf N±AN RfiARf N±AN Rf±ARf N±AN

Сиба-Ф II 0,05±0,01 128±8 0,08±0,01 490±30 0,08±0,01 450±20 0,07±0,01 430±20

Индофенол 0,12±0,01 340±20 0,19±0,01 810±40 0,18±0,01 780±40 0,17±0,01 750±40

Ариабел красный 0,24±0,02 520±30 0,38±0,02 1490±60 0,30±0,01 1420±50 0,30±0,01 1400±60

Судан синий 0,32±0,02 610±40 0,46±0,02 1940±70 0,38±0,02 1890±70 0,3 8 ±0,02 1810±60

Судан II 0,43±0,02 870±40 0,65±0,02 3100±110 0,50±0,02 3270±80 0,49±0,02 3180±70

Диметиламиноазобензол 0,52±0,03 970±50 0,72±0,03 5Ю0±150 0,62±0,03 5400±120 0,61 ±0,03 5300±120

'Жуковицкий A.A., Туркельтауб Н.М. Газовая хроматография. М.: Гостоптехиздат, 1962. - 442 с.

Предложенные варианты круговой ТСХ были реализованы для других подвижных фаз и различных классов соединений (табл. 2). Наблюдали те же закономерности: угловая и боковая ТСХ превосходили линейную по эффективности разделения в 3-5 раз, но отличались большей продолжительностью анализа. Таким образом, угловая и боковая ТСХ, по сравнению с линейной, позволяют существенно улучшить эффективность разделения, что делает их перспективными для использования в аналитической практике.

Таблица 2. Хроматографические характеристики разделяемых соединений в угловой и линейной ТСХ для различных подвижных фаз (для боковой ТСХ результаты аналогичны).

Разделяемые смеси Подвижная фаза Линейная ТСХ Угловая ТСХ

Ncp t, мин NCp Увеличение ЧТТ, N,/"7 t, MIHI Увеличение времени анализа, %

Красители толуол 570 20,8 2200 3,8 36,8 43

ацетон 670 22,4 3870 5,6 30,8 27

этанол 590 58 3370 5,7 77 25

Стероиды н-гексан-этил ацетат(3:1, v:v) 5100 25 10500 2,6 43 42

Галогенфенолы бензол 1780 28 4300 2,7 41 32

Полиароматические углеводороды н-гексан-толуол (3:1, v:v) 1830 15 6780 4,8 28 47

Ароматические углеводороды циз.топлива н-гексан 370 11,5 1150 4,2 17,5 34

Угловая и боковая ТСХ при восходящем и нисходящем злюировании. Для

упрощения методики проведения угловой и боковой ТСХ использовали стандартные камеры для линейной ТСХ (N-камеры). Элюирование в угловой и боковой ТСХ проводили в восходящем и нисходящем режимах, используя пластины «Сорбфил» ПТСХ-АФ-В-УФ, ПФ - толуол и смесь красителей Test dye mixture III (CAMAG). В табл. 3 основные результаты экспериментов представлены в сравнении с линейной ТСХ, как наиболее часто применяемой на практике. При использовании угловой и боковой ТСХ в восходящем режиме отмечается большая продолжительность анализа, чем в линейной восходящей ТСХ на 81% и 85% соответственно; в нисходящем режиме угловая и боковая ТСХ имели меньшее время анализа, чем линейная восходящая ТСХ на 11% и 19% соответственно. Угловая и боковая ТСХ как восходящем, так и нисходящем режиме элюирования характеризовались повышенной эффективностью разделения по отношению к линейной восходящей ТСХ в 2,9 и 2,6 (в восходящем режиме), в 1,8 и 1,7 раза (в нисходящем режиме).

Таким образом, при использовании простого преобразования формы стандартной пластины ТСХ и стандартной N-камеры можно существенно увеличить эффективность разделения (в 2,6-2,9 раза по сравнению с линейной ТСХ), а также провести круговое разделение в нисходящем режиме, которое является более экспрессным.

Таблица 3. Средние хроматографические характеристики красителей в различных вариантах ТСХ при восходящем и нисходящем режиме подачи ПФ (И - ЧТТ, I - продолжительность анализа).____

Параметр Восходящая ТСХ Нисходящая ТСХ

Круговая ТСХ Линейная ТСХ Угловая ТСХ Боковая ТСХ Круговая ТСХ Линейная ТСХ Угловая ТСХ Боковая ТСХ

t, мин 74 27 49 50 48 16 30 32

tx/t.iiiH-Bcx 2,7 1,0 1,8 1,9 1,8 0,6 1,1 1,2

1990 710 1690 1570 1540 600 1260 1200

Среднее Nj/N.lMH-BC* 3,4 1,0 2,9 2,6 2,2 0,9 1,8 1,7

Угловая и боковая ТСХ с закрытым сорбционным слоем. Известно, что по сравнению с традиционными камерами использование пластин с закрытым сорбционным слоем позволяет резко снизить испарение ПФ и, следовательно, уменьшить продолжительность анализа. Представлялось целесообразным изучить новые варианты круговой ТСХ с закрытым сорбционным слоем. В экспериментах использовали пластины Silica gel 60 F254 закрытые тефлоновой пленкой; ПФ - толуол и соответствующую смесь красителей. Движение фронта ПФ в вариантах ТСХ с закрытым слоем сорбента описывается (как и в вариантах ТСХ с открытым слоем сорбента) уравнением (1). Установлено, что по времени анализа угловая (30,0±1,1 мин) и боковая ТСХ (33,4±1,4 мин) занимают промежуточное место между традиционной круговой (52,3±5,1 мин) и линейной ТСХ (18,4±0,9 мин). В угловой и боковой ТСХ с закрытым слоем разделение происходит быстрее, чем круговой ТСХ на 43% и 36% соответственно; но медленнее чем в линейной ТСХ на 39% и 45%, соответственно.

Результаты по эффективности разделения, полученные при использовании угловой и боковой ТСХ на пластинах с закрытым слоем, приведены в табл. 4. Величины подвижности в угловой, боковой и традиционной круговой ТСХ имеют большее значение, чем в линейной ТСХ. Как показали наши исследования, угловая и боковая ТСХ с закрытым слоем характеризуются большей эффективностью разделения, чем линейная ТСХ, но несколько уступают традиционной круговой ТСХ. Средняя эффективность разделения (по всем используемым соединениям) в угловой ТСХ с закрытым слоем превышает эффективность разделения при линейной ТСХ в 2,5 раза, в боковой ТСХ - в 2,4 раза, а в традиционной круговой ТСХ - в 2,6 раза. Это можно объяснить тем, что в круговых методах элюирования на пластине возникает градиент скорости, в результате чего зоны соединений сжимаются в направлении движения элюента, что приводит к большей эффективности разделения.

Полученные данные при использовании ТСХ с закрытым слоем сорбента сравнивали с данными для открытого слоя сорбента (табл. 5). При одинаковом варианте элюирования (рассматриваем только влияние закрытого слоя сорбента),

- и -

использование закрытого слоя приводит к сокращению времени анализа на 15-20%. Но для вариантов круговой ТСХ происходит небольшое (на 22-29%) уменьшение ЧТТ. Учитывая высокую эффективность разделения характерную для этих вариантов,

данными потерями в эффективности вполне можно пренебречь.

Таблица 4. Эффективность разделения (Ы - ЧТТ, подвижность) смеси красителей в различных вариантах ТСХ при закрытом слое сорбента (ПФ - толуол, п=8, р=0,95).

Хроматографируемое соединение Традиционные варианты Новые варианты

Линейная ТСХ Круговая ТСХ Угловая ТСХ Боковая ТСХ

1Ч±Л1М к,±лаг N±¿14 Кг±ДИ, N±ЛN И^ДИг

Сиба-Ф [I 0,02±0,0] 144±9 0,04±0,01 410±20 Э,04±0,01 360±20 Э,04±0,01 320±20

Индофенол 0,08±0,01 410±20 0,12±0,01 770±30 Э,11±0,01 790±40 Э,12±0,01 750±40

Ариабел красный Э,19±0,02 530±30 0,33±0,02 1410±50 0,27±0,02 1270±50 0,27±0,02 1210±50

Судан синий 0,30±0,02 650±30 0,42±0,02 1780±60 0,36±0,02 1760±70 0,37±0,02 1720±70

Судан II Э,40±0,02 860±40 3,61±0,02 2080±60 Э,46±0,02 1930±70 0,47±0,02 1870±70

Диметиламиноазобензол 0,47±0,03 1030±50 0,68±0,03 3360±90 Э,60±0,03 3200*100 Э,61±0,03 3000±100

Среднее N,/1^.,, - 1,0 - 2,6 - 2,5 - 2,4

Таблица 5. Средние характеристики разделения при использовании пластин с закрытым (ЗС) и открытым слоем сорбента (ОС) для различных вариантов ТСХ (И - ЧТТ, I - время анализа, ПФ - толуол).__________

Характеристика Традиционные варианты Новые варианты

Линейная ТСХ Круговая ТСХ Угловая ТСХ Боковая ТСХ

¿С 1 , мин 18,4 52,3 30,0 33,4

»0 С 1 , мин 21,6 65,7 37,3 40,0

0,85 0,80 0,80 0,83

600 1640 1540 1490

гС* 560 2110 2160 2100

1,06 0,78 0,71 0,71

Таким образом, предложены и исследованы угловой и боковой варианты ТСХ с закрытым сорбционным слоем и проведено их сравнение с традиционными вариантами ТСХ. Показано, что угловая и боковая ТСХ характеризуются более высокой эффективностью разделения и сравнительно небольшим увеличением продолжительности анализа, что позволяет рекомендовать их к применению в аналитической практике.

Круговая ТСХ с закрытым сорбционным слоем под небольшим давлением. Недостатком вышеописанных вариантов использования закрытого слоя сорбента является малое давление и неравномерность прижатия полимерной пленки к сорбционному слою. Нами предложен вариант круговой ТСХ в котором используется большее и более равномерное прижатие полимерной пленки к сорбционному слою. Для ускорения скорости движения подвижной фазы, элюент подается под небольшим давлением за счет разницы уровней. В экспериментах использовали пластины «Сорбфил» ПТСХ-П-В-УФ, закрытые тефлоновой пленкой; ПФ - толуол и соответствующую смесь красителей. Установлено, что при

использовании круговой ТСХ под давлением продолжительность разделения по сравнению с традиционной круговой ТСХ уменьшается на 10-50% в зависимости от прижимающего давления и разницы уровней, при этом наблюдается небольшое увеличение эффективности разделения на 10%. Примеры практического использования угловой и боковой ТСХ

Разделение стероидов. Угловую и боковую ТСХ в сравнении с традиционными методами использовали для разделения смеси стероидов (табл. 6). Условия эксперимента: ПФ - н-гексан-этилацетат (3:1, v:v), сорбент - Silica gel 60 F254, проявитель - пары йода. Линейный вариант ТСХ имеет наименьшую продолжительность анализа (25±2 мин), а традиционный круговой - наибольшую (52±3 мин). Угловой (43±2 мин) и боковой (47±2 мин) варианты ТСХ занимают промежуточное положение.

Таблица 6. Характеристики разделения смеси стероидов (N - ЧТТ, Rf- подвижность; Rs -

разрешающая способность) в различных вариантах ТСХ (п=7, р=0,95).

Хроматогра- фируемое соединение Линейная ТСХ Традиционная круговая ТСХ Угловая ТСХ

RffcARr N R^AR, Rf±ARf N R,±AR, RftARf N R,±AR,

дегидроандростерон 0,32±0,01 2900 1,7±0,1 0,42±0,01 5400 1,9±0,1 0,47±0,02 6000 3,6±0,2

прегненолон 0,36±0,02 4200 2,6±0,1 0,46±0,02 5900 5,1±0,2 0,54±0,02 10700 4,7±0,2

эстрон 0,45±0,02 1580 3,0±0,1 0,59±0,02 7700 2,2±0,1 0,63±0,02 8600 2,5±0,1

хлолестенол 0,57±0,03 5770 2,9±0,1 0,65±0,02 11000 4,3±0,1 0,70±0,03 10600 6,1 ±0,2

хлолестанол 0,65±0,03 11100 - 0,76±0,03 12600 - 0,86±0,03 16700 -

Среднее значение - 5100 2,6 - 8520 3,4 - 10500 4,2

Эффективность разделения в угловой ТСХ (в случае боковой закономерности аналогичны) превышает эффективность линейной ТСХ по любому из соединений как минимум в 1,5 раза (табл. 6). Средняя эффективность (по всем соединениям) возросла в случае угловой ТСХ в 2,6 раз, в случае боковой ТСХ - в 2,4 раза по сравнению с линейной ТСХ. Величины подвижности для исследуемых стероидов больше, а степень разделения соединений выше в круговых вариантах ТСХ, что, обусловлено наличием градиента скорости движения ПФ.

Групповое разделение ароматических углеводородов дизельного топлива. Одним из показателей качества дизельных топлив (ДТ), соответствующих европейским требованиям, является содержание ПАУ. Угловую и боковую ТСХ использовали для разделения ароматических соединений, содержащихся в ДТ. Условия эксперимента: ПФ - н-гексан, пластины - АШХ М/иУ254 (сорбент - А1203), детектирование в УФ-свете (Х=254 нм).

Полученные хроматограммы приведены на рис. 4. Образцы дизельного топлива в линейной ТСХ поделились довольно плохо, но можно выделить четыре зоны, в круговых вариантах ТСХ наблюдается четкое разделение на 4 зоны (моно-, ди-, полиароматические углеводороды и неизвестная группа соединений). Эффективность

разделения в случае использования углового и бокового вариантов ТСХ увеличилась в 4,2 и 3,5 раза по сравнению с линейной ТСХ. Таким образом, с помощью угловой и боковой ТСХ с высокой эффективностью было получено групповое разделение ароматических соединений, которые содержатся в дизельном топливе. Данный подход можно использовать для оценки содержания ПАУ, что нормируется по ГОСТ.

■

ДТ-1

Рис. 4. Хроматограммы с разделением образцов дизельного топлива. А - линейная ТСХ, Б - угловая ТСХ, В - боковая ТСХ (1 - неизвестная группа соединений, 2 - ПАУ, 3 - диароматические углеводороды, 4 - моноароматические углеводороды).

Разделение ПАУ. Угловую и боковую ТСХ в сравнении с традиционными

методами использовали для разделения смеси полиароматических углеводородов

(ПАУ) (табл. 7). Условия эксперимента: ПФ - н-гексан-толуол (3:1, у.у), пластины -

АЬОХ Ы/иУ254 (сорбент - А1203), детектирование в УФ-свете (Х=254/365нм).

Линейная ТСХ имеет наименьшую продолжительность эксперимента (15±1 мин), а

традиционная круговая - наибольшую (42±3 мин). Угловой (28±2 мин) и боковой

(30±2 мин) варианты ТСХ занимают промежуточное положение.

Таблица 7. Характеристики разделения смеси ПАУ (Ы - ЧТТ, Яг- подвижность; -

Хроматогра- фнруемое соединение Линейная ТСХ Традиционная круговая ТСХ Угловая ТСХ

Кр:ДКГ N Ы,±АЫ, Кг±ЛКг N к,±лк„ Я^ДИг N

индено[1,2,3-сс!]пирен 0,13±0,01 240 2,5±0,1 0,39±0,01 2050 2,8±0,1 0,38±0,01 2090 3,5±0,2

бензо[к]флуорантен 0,21 ±0,01 580 3,3±0,1 0,49±0,02 3100 3,8±0,1 0,50±0,02 3600 3,б±0,1

бето[а]антрацен 0,34±0,02 1020 4,0±0,2 0,62±0,02 5200 3,4±0,1 0,60±0,02 5400 3,3±0,1

пирен 0,52±0,02 1980 1,7±0Д 0,74±0,02 6100 1,9±0,1 0,71±0,02 6400 2,1±0,1

флуорен 0,60±0,02 2330 1,0±0,1 0,81±0,02 8800 1,0±0,0 0,77±0,02 9100 1,2±0,1

антрацен 0,64±0,03 3040 2,6±0,1 0,84±0,02 9100 3,0±0,1 0,8! ±0,02 10000 3,4±0,1

1,5-диметилнафталин 0,78±0,03 3600 - 0,93±0,03 10900 - 0,91 ±0,03 10900 -

Среднее значение - 1830 2,5 - 6470 2,7 - 6780 2,9

Эффективность разделения в угловой ТСХ (в случае боковой закономерности аналогичны) превышает эффективность линейной ТСХ по любому из соединений как минимум в 3,0 раза (табл. 7). Средняя эффективность (по всем соединениям) возросла в случае угловой ТСХ в 4,8 раза, в случае боковой ТСХ - в 4,4 раза по сравнению с линейной ТСХ. Величины подвижности для исследуемых ПАУ больше, а

разрешающая способность соединений выше в круговых вариантах ТСХ, что говорит о лучшем разделении исследуемых соединений.

Разделение лекарственных препаратов. Угловую и боковую ТСХ с восходящим элюированием (в N-камере) применяли для разделения препарата Пенталгин (разных марок). В качестве ПФ использовали смесь хлороформ-этанол-этилацетат (8:1,5:0,5, v:v:v); пластины Silica gel 60 F254; величина пробы - 2 мкл; детектирование в УФ-свете с /..=254 нм.

В табл. 8 представлены результаты разделения лекарственных препаратов относительно линейной ТСХ. Важно отметить, что примеси (например, продукты разложения анальгина) не были обнаружены ни в одной из лекарственных форм. При анализе препарата Пенталгина-Н зоны напроксена и фенобарбитала удалось разделить только при добавлении в ПФ 0,1%об. диэтиламина. Эффективность разделения в угловой ТСХ (в случае боковой ТСХ закономерности аналогичны) как минимум в 1,4 раза больше, чем в случае линейной ТСХ. Средняя эффективность возросла в случае угловой ТСХ в 2,3-2,8 раза по сравнению с линейной ТСХ. Продолжительность анализа при этом в угловой ТСХ увеличилась на 11,0 мин (или на 34%), в боковой ТСХ - на 9,8 мин (31%). Время анализа в угловой и боковой ТСХ можно сократить за счет уменьшения расстояния для разделения (до 5-6 см), при этом потери ЧТТ будут незначительными.

Таблица 8. Эффективность разделения компонентов лекарственных препаратов в угловой

ТСХ относительно линейной ТСХ (N,rn/Nnn«-»«)-

Компонент Пенталгин ICN Пенталгин Н Пеиталгин+ Седальгин Нео

Анальгин 2,9 2,6 - 1,4

Кодеин 2,7 3,2 4,9 2,8

Парацетамол 3,6 - 3,3 3,5

Кофеин 2,3 2,8 2,4 2,2

Фенобарбитал 1,5 2,2 1,6 1,5

Напроксен - - -

Пропифеназол - - 1,8 -

Среднее ГСл/Мл«»-.« 2,6 2,7 2,8 2,3

Разделение компонентов бензина. Использование пластин с закрытым слоем сорбента дает возможность разделять легколетучие соединения. Многие исследователи ранее отмечали, что соединения, анализируемые методом ТСХ, должны удовлетворять ряду требований, в частности, должны быть нелетучими, поскольку летучие соединения могут быть потеряны в процессе традиционного хроматографического эксперимента*. Мы использовали пластины - AlOX N/UV254 (сорбент - А1203), ПФ - н-гексан, УФ-облучение (Х.=254 нм). На рис. 5 показаны угловые хроматограммы группового разделения ароматических соединений, содержащихся в бензине. Зона 1 содержит легколетучие моноароматические

'Gaspasrii J., Churacek J. Laboratory Handbook of Paper and Thin-Layer Chromatography. Chichester, Ellis Honvood, 1978. - P. 62-63.

вещества, зона 2 - диароматические углеводороды. Парафины и нафтены в данных условиях не детектируются. Различие в площади и интенсивности сигнала зоны 1 показывает, что при использовании закрытого слоя сорбента удается зафиксировать большее количество моноароматических углеводородов.

%акрыт

OtKpwii.iii слой ■■■ г

фронт

Г й т

"".....................................

Рис. 5. Угловые хроматограммы бензина Премиум Евро-95/4. 1 - моноароматические углеводороды, 2 -диароматические углеводороды, 3,4-неизвестные группы соединений).

№ Л.

В табл. 9 приведены данные по определению содержания (в условных единицах) моно- и диароматических углеводородов в бензине. Содержание моноциклических ароматических углеводородов при использовании пластин с открытым сорбционным слоем меньше, чем при использовании пластин с закрытым слоем сорбента. По нашему мнению, обсуждаемый эффект обусловлен повышенной летучестью моноароматических углеводородов, и практически не проявляется для диароматических углеводородов. Следует отметить, что полученные данные можно рассматривать только как условные, поскольку работу по индивидуальной калибровке сигнала прибора для различных ароматических углеводородов мы не проводили. Определение легколетучих соединений является одним из преимуществ использования закрытого слоя сорбента и расширяет область применения ТСХ. Таблица 9. Оценка относительного содержания ароматических углеводородов в бензине Премиум Евро-95/4 в угловой ТСХ с открытым и с закрытым сорбционным слоем (ОС -

Группа ароматических соединений Площадь зоны, S±AS 8мОН(/8ди % от Scv„„

ОС ЗС ОС ЗС ОС ЗС

MOHO 6300±250 12800±500 1,4 3,0 10,7 20,0

ди 4400±200 4300±200 7,5 6,6

Круговые неэлюентные варианты ТСХ, как метод определения примесей

Круговая фронтально-вытеснителъно-элюентпия ТСХ Наиболее распространенной стадией при определении примесей является концентрирование. Развивая данное направление, нами были предложены неэлюентные методы хроматографии для концентрирования примесей (фронтальная и вытеснительная ТСХ). При разделении соединений методом фронтальной ТСХ происходит не только первичное разделение, но и концентрирование компонентов исследуемой пробы. При разделении данной хроматограммы элюентом наблюдается дальнейшее разделение

соединений. Последовательное использование фронтальной и элюентной хроматографии в ТСХ было описано авторами этого метода H.A. Измайловым и М.С. Шрайбер. Для усиления эффекта концентрирования предлагается использовать стадию вытеснения, в которой используется растворитель, в котором соединения имеют подвижность равную единице. Таким образом, вся нанесенная проба концентрируется в 1 зону (рис. 3). Следует отметить, что вытеснитель в ТСХ использовался для фокусировки пробы.

Эффект концентрирования изучали на примере концентрирования разбавленных растворов красителей. Для проведения экспериментов использовали пластины «Сорбфил» ПТСХ-П-В-УФ, ПФ - толуол, вытеснитель - этанол, и пробы красителей Test dye mixture III, разбавленные от 10 до 500 раз. Величина пробы составляла 130 мкл. Данные по эффективности разделения с и без применения вытеснителя показали, что использование вытеснителя позволяет анализировать более разбавленные растворы (табл. 10).

Таблица 10. Сравнение эффективности разделения смеси красителей в круговой ТСХ с вытеснителем и без вытеснителя (К;|с

вьггеснитслсм)/' _______

Хроматографируемое соединение Разбавление пробы

1:10 1:50 1:100 1:250 1:500

Сиба-Ф II 7,4 7,7 8,0 8,3 -

Индофенол 5,9 6,0 5,8 5,8 5,5

Ариабел красный 3,5 3,5 3,4 3,5 3,2

Судан синий 2,4 2,4 2,3 2,3 -

Судан II 2,1 2,0 2,0 2,0 -

Циметиламиноазобензол 2,0 1,9 1,9 1,9 1,9

Среднее значение 3,9 3,9 3,9 4,0 3,5

Превышение ЧТТ для всех соединений в круговой ТСХ с использованием вытеснителя по сравнению с вариантом без использования вытеснителя составило от 2 до 8 раз (в среднем -3,8 раза). Более высокая эффективность разделения в случае использования вытеснителя связана в первую очередь с тем, что кольцевые зоны на хроматограмме более узкие и имеют большую подвижность. Интенсивность сигнала (площадь зоны и высота пика) падает с уменьшением концентрации определяемых компонетов. При сильном разбавлении исходной пробы (1:500) некоторые зоны красителей уже не были видны. При использовании вытеснителя зоны соединений выглядят менее размытыми и более яркими. Таким образом, использование вытеснителя увеличивает интенсивность сигнала и позволяет более четко разделять компоненты смеси. Применение вытеснителя было использовано нами для анализа разбавленных растворов фенолов.

Концентрирование разбавленных растворов производных фенола при использовании фронтально-вытеснительно ТСХ Условия проведения эксперимента: пластины Silica gel 60 F254 (5x5 см), ПФ - толуол, вытеснитель - этанол. Реальный

объект анализа - проба сточных вод замкнутого цикла коксохимического производства до очистки (концентрация фенолов неизвестна) и проба сточных вод после очистки (общая концентрация фенолов - 0,275 г/л). Для построения калибровочной кривой зависимости аналитического сигнала от общей концентрации фенолов использовали растворы 2,6-диметилфенола и 4-бутилфенола в толуоле с общей концентрацией 10-0,0001 мг/мл. Величина пробы составляла 70 и 130 мкл. Детектирование проводили в УФ-свете (1=254 нм). Эксперименты в условиях круговой и угловой ТСХ проводили согласно методике концентрирования разбавленных растворов с использованием вытеснителя.

В результате анализа фенольных растворов получили: 1) хроматограммы с концентрированной зоной неразделенных компонентов (после вытеснительной ТСХ)

- для определения общей концентрации фенолов; 2) хроматограммы с разделенными компонентами в виде концентрических зон - для определения концентраций каждого компонента. Из хроматограмм (после вытеснения и разделения) с помощью программного обеспечения рассчитывали высоты пиков и площади зон для определения содержания фенолов.

Получили зависимости изменения аналитического сигнала (по высоте пика и площади зоны закономерности аналогичны) от общей концентрации фенолов. Данная зависимость в широком интервале концентрации (10-0,0001 мг/мл) имеет степенной характер, однако, если рассмотреть более узкий интервал, например, от 0,05 до 1 мг/мл, то зависимость - линейна (рис. 6). Величина сигнала в угловой ТСХ больше, чем в круговой ТСХ, предел детектирования после концентрирования в угловой ТСХ

- 0,0001 мг/мл, в круговой ТСХ на порядок ниже - 0,001 мг/мл. При проведении концентрирования сигнал можно зафиксировать при общей концентрации фенолов менее 0,0001 мг/мл за счет увеличения объема пробы путем порционного нанесения. Важно отметить, что можно определять концентрации индивидуальных компонентов, используя хроматограмму после элюентного разделения.

Общую концентрацию фенолов в пробах сточных вод до и после их очистки определяли, используя полученные зависимости аналитического сигнала от общей концентрации фенолов. Общую концентрацию фенолов в растворах сточных вод определяли по калибровочному графику, результаты определения представлены в табл. 11. Из этих данных можно заключить, что использование для анализа больших по объему проб более предпочтительно, как при расчете по высоте пика, так и по площади зоны, т.к. полученная общая концентрация фенолов более близка к концентрации, которая была независимо определена фотометрическим методом. Ошибка определения концентрации фенолов составила 6-9% (по пробе 130 мкл), что является вполне удовлетворительной характеристикой для экспресс-метода.

Рис. 6. Зависимость площади зоны от общей концентрации фенолов после вытеснения (концентрирования разбавленных растворов) в круговой ТСХ.

Таблица 11. Определение общей концентрации фенолов в сточных водах до очистки (I) и в сточных водах после очистки (II) по данным круговой ТСХ (Ь -высота пика, Э - площадь зоны, п=5, р=0,95).______

Объем пробы, мкл Величина сигнала Общая концентрация, мг/мл Ошибка определения для II, % Общая концентрация фенолов, определенная фотометрически для II, мг/мл

I II I 11

70 940±40 420±20 4,44±0,44 0,31 ±0,02 15 0,275

130 1160±50 540±20 4,41±0,27 0,29±0,01 6

70 7500±300 3000Ü00 5,03±0,51 0,32±0,02 17

130 9400±400 4200±200 4,83±0,25 0,30±0,01 9

Фронтально-вытеснительный вариант использовался для определения общей концентрации ПАУ (диапазон определения общей концентраций составлял 200-0,05

мкг/мл).

Важно отметить, что фронтально-вытеснительный вариант ТСХ является универсальным методом, он был применен для анализа разбавленных проб и в линейной ТСХ.

Круговая ТСХ с квазинепрерывной регистрацией разделения

Квазинепрерывная регистрация хроматограмм непосредственно в процессе проведения разделения рассмотрена для круговых вариантов ТСХ (угловой, боковой, традиционной круговой ТСХ), а также и линейной ТСХ. Рассмотрим применение данного подхода на примере угловой ТСХ.

Угловая ТСХ с квазинепрерывной регистрацией разделения. Условия проведения эксперимента: пластины Silica gel 60 F254, ПФ - толуол и соответствующая смесь красителей. Как следует из рис. 7 и 8 с увеличением расстояния, пройденного фронтом ПФ, картина разделения меняется. Так на 2 см наблюдалось разделение смеси на 4 зоны, а на 3 см наступило полное разделение

смеси на все 6 компонентов, и ее элюирование далее можно было бы не проводить. Под полным разделением зон соединений понимается разделение, при котором разрешающая способность зон ^>1,4. Однако, при дальнейшем элюировании пластины наблюдали увеличение эффективности разделения (ЧТТ) при переходе от расстояния г<=3 см к см для сиба-ФП - в 6,7 раза, для индофенола - в 5,2 раза, для ариабела красного - в 4,5 раза, для судана синего - в 3,7 раза, для Судана 11 - в 4,6 раза, для диметиламиноазобензола - 4,0 раза (рис. 7). Продолжительность эксперимента (на расстоянии 3 см) составила 6,9 мин, а на расстоянии 7 см - 28,0 мин, соответственно экономия времени на одно определение составляет 75%.

Рис. 7. Изменение эффективности разделения (Ы - ЧТТ) с расстоянием (Хг) (во времени) для каждого из красителей в угловой ТСХ при квазинепрерывной регистрации хроматограмм.

б['\ 6 ................... 7<г = 3 см

2,3,4 5 :Е ... г !

" || ■■ 1 ' '; ; ! \ ! ; II : 1. 1.1 1 I Интенсивность 1 5 1 2 31! г [ I -А АЛ .11 ( т \- -Ц^. ! ! \1 ! • 1 \. •:::: : }

Кг. отн. ед. " " " " Кг, отн. ед.

6 74= 7 см Рис. 8. Хроматограммы смеси

4 красителей в угловой ТСХ (ПФ -

5 , | толуол), полученные при

3 квазинепрерывной регистрации на

2 : | расстояниях ¿(=2, 3 и 7 см. (1 - сиба

1 ! 1 ФП, 2 - индофенол, 3 - ариабел

№ Ж 1 красный, 4 - судан синий, 5 - судан 11, 6

1.... ! \ 1 диметиламиноазобензол).

о.о о: 02 м кг, отн. ед.

Установленные для угловой ТСХ закономерности наблюдали и для боковой и традиционной круговой ТСХ. Так, полное разделение всех компонентов смеси красителей получено на 3 см движения фронта элюента, при дальнейшем элюировании пластины происходит увеличение эффективности разделения. Продолжительность разделения на расстоянии 7 см в случае традиционной круговой ТСХ составила 71,5 мин, в боковой ТСХ - 35,2 мин. Время разделения на расстоянии 3 см в традиционной круговой ТСХ - 15,4 мин, в боковой ТСХ - 9,8 мин. Таким образом, экономия времени для обоих вариантов более 70%.

Фронтально-элюентиая угловая ТСХ с квазинепрерывной регистрацией разделения. При квазинепрерывной регистрации разделения в круговых вариантах ТСХ при фронтально-элюентном элюировании наблюдали аналогичные закономерности, однако, полное разделение компонентов смеси было получено уже на 2 см движения фронта ПФ (рис. 9). Этот факт можно объяснить меньшим количеством вещества в более узких кольцевых зонах. При дальнейшем элюировании пластины происходит большее расхождение зон соединений, увеличение эффективности разделения.

Продолжительность разделения на расстоянии 7 см в традиционной круговой ТСХ составляет 64,5 мин, в угловой ТСХ - 37,3 мин, в боковой ТСХ - 43,5 мин. Продолжительность разделения на расстоянии 2 см в традиционной круговой ТСХ составляет 7,0 мин, в угловой ТСХ - 4,3 мин, в боковой ТСХ - 4,5 мин. Таким образом, экономия времени в круговых вариантах фронтально-элюентной ТСХ составляет 88-90%.

Рис. 9. Эффективность разделения (И - ЧТТ) смеси красителей на различных расстояниях во фронтально-элюентной угловой ТСХ при квазинепрерывной регистрации разделения.

В табл. 12 приведено сравнение результатов разделения смеси красителей,

полученные в угловой (в круговых вариантах ТСХ наблюдаются аналогичные

закономерности) и линейной ТСХ с квазинепрерывной регистрацией. Из этих данных

следует, что в линейной ТСХ разделение наступило на 4 см движения фронта подвижной фазы, в угловой ТСХ - на 3 см, а во фронтально-элюентной угловой ТСХ - уже на 2 см удается получить полное разделение смеси. Экономия времени составляет в линейной ТСХ - 42%, в угловой ТСХ - 75%, в фронтально-элюентной угловой ТСХ - 88%. Важно отметить, что круговые варианты ТСХ характеризуются высокой эффективностью разделения даже на небольшом расстоянии ^¡=2-3 см). Таблица 12. Хроматографические характеристики красителей в различных вариантах ТСХ

при использовании квазинепрерывной регистрации разделения (ПФ - толуол).

Характеристика Лннейная ТСХ Угловая ТСХ Фронтально-элюентная угловая ТСХ

Минимальное расстояние, на котором происходит полное разделение,Х™* 4 см 3 см 2 см

Продолжительность разделения на 2/"" 11,0 мин 7,0 мин 4,3 мин

Общее время разделения на расстоянии 7 см 19,1 мин 28,0 мин 37,3 мин

Экономия времени 42% 75% 88%

Средняя эффективность разделения (Ы) на Тгт° 270 670 890

Средняя эффективность разделения (N1) на 7 см 530 2860 4040

Следует отметить, что процентное содержание компонентов как по площади зоны, так и высоте пика практически не изменяется в зависимости от того на каком расстоянии (¿{) проводится детектирование. Необходимым условием является полное разделение исследуемой смеси. Возможно использование данных частичного разделения или данных по разделению конкретного компонента в зависимости от поставленной задачи.

Угловую и линейную ТСХ с квазинепрерывной регистрацией использовали при разделении лекарственного препарата «Пенталгин-1СМ». В линейной ТСХ разделение наступило на 4 см движения фронта ПФ, в угловой ТСХ- на 3 см удается получить полное разделение смеси. Соответственно, и экономия времени, которую можно получить, если закончить разделение при использовании угловой ТСХ составляет 77%, а при использовании линейной ТСХ - 57%. При дальнейшем элюировании пластины, картина разделения существенно не меняется - происходит заметное улучшение разделения и увеличение эффективности разделения.

Выводы

1. Разработаны и изучены новые варианты круговой ТСХ - угловая и боковая ТСХ, которые характеризуются повышенной эффективностью разделения (в -3-5 раз) по сравнению с линейным вариантом ТСХ и большей экспрессностью (на -30-40%) по сравнению с традиционной круговой ТСХ.

-222. Изучены угловая и боковая ТСХ при восходящем и нисходящем элюировании с использованием стандартной N-камеры. Показано, что в угловом и боковом вариантах реализуется более экспрессное разделение с повышенной эффективностью (в 2,2-2,9 раза) по сравнению с линейным вариантом ТСХ.

3. Изучены угловая и боковая ТСХ на пластинах с закрытым сорбционным слоем; применение этих вариантов ТСХ позволило впервые разделить и определить легколетучие соединения, что расширяет область применения ТСХ, а также позволяет сократить продолжительность анализа (на 15-20%) без существенной потери в эффективности разделения.

4. Разработан и изучен вариант традиционной круговой ТСХ с закрытым слоем сорбента под небольшим давлением. Установлено, что в этих условиях существенно сокращается продолжительность анализа (на 10-50%) без потери эффективности разделения.

5. Разработан и изучен фронтально-вытеснительно-элюентный вариант ТСХ для концентрирования примесей из разбавленных растворов проб и их последующего разделения. Данный вариант ТСХ позволяет, во-первых, повысить эффективность разделения, и, во-вторых, позволяет анализировать разбавленные пробы, что показано на примере определения примесей фенолов. Предложенный метод концентрирования является универсальным и был применен в линейной ТСХ.

6. Разработан новый вариант ТСХ с квазинепрерывной регистрацией хроматограмм в процессе их развития на пластине ТСХ. Данный способ детектирования позволяет непосредственно следить за разделением, и, следовательно, его можно использовать в качестве информативного метода на всем протяжении процесса разделения. Предложенный метод также предоставляет возможность, не ожидая элюирования всей пластины, получать данные о содержании целевых компонентов существенно ранее окончания хроматографического процесса; и в ряде случаев резко сократить продолжительность анализа (на 40-90%). Предложенный метод детектирования является универсальными и был успешно использован в линейной ТСХ.

7. Преимущества предложенных методов продемонстрированы при решении следующих аналитических задач: определение примесей фенолов; разделение смесей стероидов, галогенфенолов, полиароматических углеводородов, лекарственных препаратов типа Пенталгин.

Основные результаты диссертации изложены в следующих российских и

зарубежных журналах:

1. Березкин В.Г., Чаусов A.B. Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии //

Доклады Академии Наук. - 2009. - Т. 424, № 2. - С. 205-209.

2. Березкин В.Г., Ашрапова И.И., Чаусов A.B., Лермонтов A.C., Третьяков В.Ф.,

Егорова Е.В., Леонтьева С.А. Применение тонкослойной хроматографии с закрытым

сорбционным слоем для определения летучих соединений // Нефтехимия. - 2009. - Т. 49, №5.-С. 421-425.

3. Березкин В.Г., Чаусов A.B. Квазинепрерывная видеоденситометрическая регистрация хроматограмм в процессе их развития в планарной хроматографии // Доклады Академии Наук. - 2010. - Т. 433, № 4. - С. 485-490.

4. Березкин В.Г., Чаусов A.B. Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии на пластинках с закрытым адсорбционным слоем // Журнал физической химии. - 2010. -Т. 84,№11.-С. 2149-2154.

5. Березкин В.Г., Чаусов A.B., Костюкович Ю.Ю., Голубицкий Г.Б., Будко Е.В. Круговая восходящая и нисходящая тонкослойная хроматография // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2010. - Т. 76, №10. - С. 5-10.

6. Березкин В.Г., Чаусов A.B. О возможности ввдеоденситометрической регистрации хроматограмм на пластинках ТСХ, содержащих жидкую подвижную фазу // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2010. - Т. 10, Вып. 3. - С. 478-488.

7. Berezkin V., Chausov A. Quasi-continuous videodensitometric registration of chromatograms in circular TLC // Journal of Planar Chromatography&Modern TLC. 2011. Vol. 24. Is. 3. P. 188-195.

8. Березкин В.Г., Чаусов A.B., Банникова A.C. Круговая фронтально-элюентная и фронтально-вытеснительная ТСХ и ее применение для определения примесей фенолов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2011. -Т. 77, № 10.-С. 16-21.

9. Березкин В.Г., Чаусов A.B. Фронтально-элюентный и фронтально-вытеснительный методы в тонкослойной хроматографии и их применение для концентрирования примесей //Журнал физической химии. - 2011. - Т. 85, № 10. - С. 1946-1952.

10. Berezkin V.G., Chausov A.V. The simple universal chromatographic chamber and its application in circular and linear TLC // Journal of Liquid Chromatography&Related Technologies. 2012. Vol. 35. Is. 2 (in print).

в патенте на изобретение:

11. Патент РФ № 2410680, 03.09.2008, Березкин В.Г., Чаусов A.B., Коган Ю.Д., Сагаловский Б.М. Способ разделения и определения соединений методом тонкослойной хроматографии и устройство для его осуществления.

а также доложены на следующих международных и отечественных конференциях:

12. Чаусов A.B., Березкин В.Г. Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии // Всероссийский симпозиум "Хроматография и хромато-масс-спектрометрия" (к 100-летию со дня рождения проф. А.В.Киселева) (Клязьма, 14-18 апреля 2008): сборник тезисов. - 2008. - С. 136.

13. Березкин В.Г., Чаусов A.B., Коган Ю.Д., Сагаловский Б.М. Новый вариант ТСХ с квазинспрерывной регистрацией результатов разделения методом видеоденситометрии // Всероссийская конференция "Химический анализ" (Клязьма, 21-25 апреля 2008).

14. Чаусов A.B., Березкин В.Г. Тонкослойная хроматография с закрытым сорбционным слоем и с использованием микрокамеры // II Международный форум "АНАЛИТИКА И АНАЛИТИКИ" (Воронеж, 22-26 сентября 2008): рефераты докладов. - 2008. - С. 256.

15. Чаусов A.B., Березкин В.Г. Новые виды круговой тонкослойной хроматографии на пластинках с закрытым слоем // Научная конференция ИНХС РАН, посвященная 75-летию Института (Москва, 6-8 апреля 2009): сборник тезисов. -2009. - С. 108.

16. Чаусов A.B., Березкин В.Г. Видеоденситометрическая регистрация хроматограмм на «мокрой» пластинке ТСХ // Научная конференция ИНХС РАН, посвященная 75-летию Института (Москва, 6-8 апреля 2009): сборник тезисов. -2009. - С. 107.

17. Березкин В.Г., Чаусов A.B. Использование «мокрой» пластинки ТСХ для регистрации результатов анализа видеоденситометром // Всероссийская конференция "Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии" (Самара, 6-10 июля 2009): сборник тезисов. - 2009. - С. 81.

-2418. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Новые варианты круговой ТСХ с закрытым слоем II Всероссийская конференция "Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии" (Самара, 6-10 июля 2009): сборник тезисов. - 2009. - С. 82.

19. Berezkin V.G., Chausov A.V. New Versions of Circular Thin Layer Chromatography with Closed Sorption Layer // 5th Conference on Separation and Related Techniques by Nordic Separation Science Society (Tallinn, Estonia, 26-29 August 2009): abstract book. - 2009. - P. 83.

20. Березкин В.Г., Чаусов A.B., Третьяков В.Ф., Егорова E.B. Определение летучих соединений методом ТСХ с закрытым сорбционным слоем // III Российская конференция "Актуальные проблемы нефтехимии" (Звенигород, 27-30 октября 2009): сборник тезисов. -2009. - С. 128.

21. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Круговая фронтально-вытеснительная ТСХ для анализа разбавленных проб // Съезд аналитиков России "Аналитическая химия - новые методы и возможности" (Клязьма, 26-30 апреля 2010): сборник тезисов. - 2010. - С. 43.

22. Чаусов А.В. Новые варианты круговой ТСХ // Съезд аналитиков России "Аналитическая химия - новые методы и возможности" (Клязьма, 26-30 апреля 2010): сборник тезисов. - 2010. - С. 320-321.

23. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Квазинепрерывная видеоденситометрическая регистрация хроматограмм в круговой ТСХ (инструментальная ТСХ) // Всероссийская конференция "Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез" (Краснодар, 26 сентября -1 октября 2010): материалы конференции. - 2010. - С. 52.

24. Berezkin V., Chausov A. Thin-Layer Chromatograph with Quasi-Videodensitometric Recording of Chromatograms // International conference "Interfacial phenomenon yesterday, today and tomorrow" (Lublin, Poland, 1-3 October 2010).

24. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Применение фронтально-вытеснительно-элюентной хроматографии в ТСХ для концентрирования примесей II VIII Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2011» (Архангельск, 26 июня - 2 июля 2011): сборник тезисов. - 2011. - С. 78.

26. Berezkin V.G., Chausov A.V. The variants of circular ascending TLC // International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 6-8 July 2011): book of abstract. - 2011. - P. 76.

27. Berezkin V.G., Chausov A.V., Bannikova A.S. Circular TLC with the closed sorption layer under low pressure // International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 6-8 July 2011): book of abstract. - 2011. - P. 77.

28. Berezkin V.G., Chausov A.V. Use of frontal and displacement chromatography in TLC to concentrate impurities // International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 6-8 July 2011): book of abstract. - 20 U. - P. 78.

29. Berezkin V.G., Chausov A.V., Kogan Yu.D., Sagalovskii B.M. Quasi-continuous videodensitometric recording of chromatograms during the development process // International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 6-8 July 2011): book of abstract. - 2011. - P. 82.

Подписано в печать: 18.11.2011 Объем: 1,2 усл. п.л. Тираж: 150 экз. Заказ № 553 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, Страстной бульвар, д. 6,стр. 1 (495) 978-43-34; www.reglet.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Чаусов, Алексей Викторович

ОСНОВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА I. КРУГОВАЯ ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1 Введение.

1.2 История открытия круговой ТСХ.

1.3 Основные теоретические закономерности.

1.4 Основные варианты реализации круговой ТСХ.

1.4.1 Традиционная круговая ТСХ.

1.4.2 Антикруговая ТСХ.

1.4.3 Треугольная ТСХ.

1.4.4 Конусная ТСХ.

1.4.5 и-камера.

1.4.6 Использование закрытого слоя в круговой ТСХ.

1.4.7 Круговая ТСХ с принудительным потом подвижной фазы.

1.5 Перспективы развития круговой ТСХ.

ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ.

2.1 Экспериментальная камера и другие используемые приборы.

2.2 Растворы и реагенты.

2.3 Хроматографические характеристики и методика их определения.

2.4 Оценка погрешности измерений хроматографических величин.

ГЛАВА III. НОВЫЕ ВАРИАНТЫ КРУГОВОЙ ТСХ.

3.1 Угловая и боковая ТСХ.

3.1.1 Методика проведения эксперимента.

3.1.2 Исследование влияния скорости подачи растворителя.

3.1.3 Исследование влияния расстояния между адсорбционным слоем и защитным стеклом.

3.1.4 Исследование влияния угла наклона камеры.

3.1.5 Влияние направления движения элюента на хроматографические характеристики.

3.1.6 Сравнение угловой и боковой ТСХ с традиционными вариантами.

Введение диссертация по химии, на тему "Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии"

Основная характеристика работы Актуальность темы

Тонкослойная хроматография (ТСХ) - наиболее простой, достаточно эффективный и высокоэкономичный метод жидкостной хроматографии, который применяют для анализа различных смесей в промышленности, медицине, научных исследованиях и др. В России ТСХ широко используется как аналитический метод; ежегодно выпускается более 1 млн. пластин для ТСХ, причем область приложения ТСХ непрерывно расширяется [1,2]. За рубежом с 1988 г. издается специальный журнал - "J. of Planar Chromatography".

В аналитической практике, в основном, распространен линейный вариант ТСХ, хотя для решения некоторых задач целесообразно использовать круговой вариант. Метод ТСХ был открыт в 1938 г. H.A. Измайловым и М.С. Шрайбер в форме кругового варианта. Основными преимуществами круговой ТСХ (по сравнению с линейной) являются более высокая эффективность разделения, что обусловлено проведением разделения в условиях градиента скорости движения подвижной фазы по пластине, а также отсутствием краевых эффектов. Относительно редкое использование круговой ТСХ в аналитической практике объясняется несколько более сложной аппаратурой и методикой реализации данного варианта ТСХ. Поэтому дальнейшее развитие круговой ТСХ является актуальной задачей.

В современной ТСХ, в основном, используется только элюентный вариант хроматографии. Однако, большой интерес для развития хроматографии и ее практического приложения, несомненно, представляют и неэлюентные варианты - фронтальная и вытеснительная хроматография. Так, применение фронтальной ТСХ позволяет одновременно решать две важнейшие аналитические задачи: концентрировать и разделять компоненты исследуемой пробы. Использование неэлюентных вариантов ТСХ также представляет интерес для развития ТСХ.

Современным методам ТСХ (линейной и круговой) присущи следующие основные недостатки: во-первых, отсутствуют подходы непрерывного получения данных о разделении в реальном масштабе времени, и, во-вторых, требуются значительные затраты ручного труда и времени при проведении эксперимента и обработке результатов. В традиционной ТСХ данные о разделении получают только после элюирования всей хроматографической пластины, независимо от того, имеет ли место разделение или нет. Разработка подходов регистрации хроматограмм непосредственно в процессе разделения исследуемых соединений представляет интерес для всех областей применения ТСХ. Цель работы

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач: разработать и исследовать новые, высокоэффективные варианты круговой ТСХ - угловую и боковую ТСХ; исследовать угловую и боковую ТСХ при восходящем и нисходящем элюировании; исследовать новые варианты круговой ТСХ с закрытым сорбционным слоем; исследовать традиционную круговой ТСХ с закрытым слоем под небольшим давлением; исследовать новые варианты круговой ТСХ с неэлюентным проявлением для концентрирования и определения примесей; разработать вариант ТСХ с квазинепрерывным детектированием для оценки разделения непосредственно в процессе хроматографического эксперимента.

Научная новизна

Новый подход к регистрации результатов разделения. Предложен новый подход с квазинепрерывным видеоденситометрическим детектированием разделения компонентов на пластине в круговой ТСХ, при котором регистрация хроматограмм происходит непосредственно во время проведения разделения. Это позволяет резко сократить продолжительность эксперимента (на 75-90%); проводить качественный и количественный анализ непосредственно в процессе разделения; использовать данные при неполном разделении. Предложенный подход является общим для методов ТСХ, он был успешно применен в линейной ТСХ. Практическая значимость

1. Использование угловой и боковой ТСХ позволило повысить эффективность разделения (в 2,2-4,8 раза по сравнению с линейным вариантом ТСХ), что было показано в анализе стероидов, галогенфенолов, полиароматических углеводородов. Показана возможность использования угловой и боковой ТСХ для группового разделения ароматических соединений дизельного топлива (эффективность разделения возросла в 3,54,2 раза по сравнению с линейным вариантом ТСХ).

5. Использование угловой ТСХ с квазинепрерывной видеоденситометрической регистрацией (патент на изобретение) позволило оперативно получать данные о разделении непосредственно в процессе элюирования, что показано на примере разделения лекарственного препарата «Пенталгин-ЮЧ» (продолжительность эксперимента сокращается на 77%).

Положения, выносимые на защиту

1. Исследование новых, высокоэффективных вариантов круговой ТСХ -угловой и боковой ТСХ, а также их применение при восходящем и нисходящем элюировании.

2. Исследование новых вариантов круговой ТСХ с закрытым сорбционным слоем.

3. Исследование неэлюентных вариантов ТСХ для концентрирования и определения примесей в круговой ТСХ.

4. Круговая ТСХ с квазинепрерывной видеоденситометрической регистрацией процесса разделения.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы были изложены в 10 статьях в ведущих российских и зарубежных журналах, одном патенте на изобретение, а также доложены и обсуждены на следующих международных и отечественных конференциях: Всероссийском симпозиуме "Хроматография и хромато-масс-спектрометрия" (Клязьма, 2008); Всероссийской конференции "Химический анализ" (Клязьма, 2008); II Международном форуме "АНАЛИТИКА И АНАЛИТИКИ" (Воронеж, 2008); Научной конференции ИНХС РАН (Москва, 2009); Всероссийской конференции "Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии" (Самара, 2009); The 5th Conference on Separation and Related Techniques by Nordic Separation Science Society (Tallinn, Estonia, 2009); III Российской конференции "Актуальные проблемы нефтехимии" (Звенигород, 2009); Съезде аналитиков России "Аналитическая химия - новые методы и возможности" (Клязьма, 2010); Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (Краснодар, 2010); International conference "Interfacial phenomenon yesterday, today and tomorrow" (Lublin, Poland, 2010); VIII Всероссийской конференции «Экоаналитика-2011» (Архангельск, 2011); International Symposium for High-Performance Thin-Layer Chromatography (Basel, Switzerland, 2011).

Заключение диссертации по теме "Аналитическая химия"

Выводы

1. Разработаны и изучены новые варианты круговой ТСХ - угловая и боковая ТСХ, которые характеризуются повышенной эффективностью разделения (в -3-5 раз) по сравнению с линейным вариантом ТСХ и большей экспрессностью (на ~30-40%) по сравнению с традиционной круговой ТСХ.

2. Изучены угловая и боковая ТСХ при восходящем и нисходящем элюировании с использованием стандартной >Т-камеры. Показано, что в угловом и боковом вариантах реализуется более экспрессное разделение с повышенной эффективностью (в 2,2-2,9 раза) по сравнению с линейным вариантом ТСХ.

3. Изучены угловая и боковая ТСХ на пластинах с закрытым сорбционным слоем; применение этих вариантов ТСХ позволило впервые разделить и определить легколетучие соединения, что расширяет область применения ТСХ, а также позволяет сократить продолжительность анализа (на 1520%) без существенной потери в эффективности разделения.

4. Разработан и изучен вариант традиционной круговой ТСХ с закрытым слоем сорбента под небольшим давлением. Установлено, что в этих условиях существенно сокращается продолжительность анализа (на 1050%) без потери эффективности разделения.

6. Разработан новый вариант ТСХ с квазинепрерывной регистрацией хроматограмм в процессе их развития на пластине ТСХ. Данный способ

171 детектирования позволяет непосредственно следить за разделением, и, следовательно, его можно использовать в качестве информативного метода на всем протяжении процесса разделения. Предложенный метод также предоставляет возможность, не ожидая элюирования всей пластины, получать данные о содержании целевых компонентов существенно ранее окончания хроматографического процесса; и в ряде случаев резко сократить продолжительность анализа (на 40-90%). Предложенный метод детектирования является универсальными и был успешно использован в линейной ТСХ.

5.6 Заключение

Предложенный метод ТСХ по сравнению с методом традиционной колоночной хроматографии является более информативным, поскольку он позволяет получать информацию не только на выходе используемой хроматографической системы (например, на выходе колонки в жидкостной колоночной хроматографии), но и состояние разделения по всей длине системы (т.е. внутри колонки). Квазинепрерывную регистрацию результатов разделения можно проводить не только для проб одной анализируемого образца, но и для нескольких анализируемых смесей, разделяемые зоны которых расположены в различных треках одновременно.

Сравнение основных операций традиционной ТСХ и описанного метода квазинепрерывной регистрации разделения проведено в табл. 61. Новый подход является более экспрессным, простым и менее трудоемким по сравнению с традиционным вариантом, в котором большинство операции выполняются вручную.

Предложенный метод имеет некоторые ограничения. Так, например, он не может быть применен для регистрации хроматограмм, если хотя бы один компонент используемой подвижной фазы взаимодействует с УФ-излучением (например, ароматический углеводород). В этом случае необходимо провести модификацию используемой подвижной фазы, заменив поглощающий УФ-излучение компонент (например, толуол) на другое соединение, индифферентное к УФ-излучению. Отметим, что в монографии Ф.Гейсса [1] приведена характеристика 34 растворителей, используемых в ТСХ в качестве растворителей, причем только 3 из них - ароматические углеводороды (толуол, бензол и «-ксилол) поглощают в УФ-области.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Чаусов, Алексей Викторович, Москва

1. Гейсс Ф. Основы тонкослойной хроматографии. Планарная хроматография. М.: Научный совет РАН по хроматографии, 1999. Т.1. 405 е., Т.2. - 348 с.

2. Коган Ю.Д. ООО «ИМИД» и развитие современной количественной тонкослойной хроматографии. // Хроматография на благо России, под. ред.

3. A.А.Курганова. -М.: Граница, 2007. С. 480-491.

4. Gaspasric J., Churacek J. Laboratory Handbook of Paper and Thin-Layer Chromatography. Chichester, Ellis Horwood, 1978. P. 62-63.

5. Красиков В. Д. Современная планарная хроматография // Журнал аналитической химии. 2003. - Т. 58, № 8. - С. 792-807.

6. Высокоэффективная тонкослойная хроматография под ред. А.Златкиса, Р. Кайзера. М.: Мир, 1979. 265 с.

7. Handbook of Thin-Layer Chromatography (Second Edition) Eds. J. Sherma,

8. B. Fried., New York, Marcel Dekker, 1996. 1105 p.

9. Berezkin V.G. The Discovery of Thin Layer Chromatography // Journal of Planar Chromatography. 1995. Vol. 8. № 5. P. 401.

10. Ettre L.S., Kalasz H. The Story of thin-layer chromatography // LC-GC. 2001. Vol. 19. №7. P. 712-721.

11. Березкин В.Г. О вкладе Н.А. Измайлова и М.С. Шрайбер в развитие тонкослойной хроматографии // Журнал аналитической химии. 2008. - Т. 63, № 4. -С. 438-443.

12. Березкин В.Г., Ашрапова И.И. Воспроизведение первой работы по тонкослойной хроматографии Н.А. Измайлова и М.С. Шрайбер // Научное наследие Н.А. Измайлова и актуальные проблемы физической химии. Харьков: ХНУ им. В.Н. Карамзина, 2007. С. 168-184.

13. Березкин В.Г. Н.А. Измайлов и М.С. Шрайбер: Открытие тонкослойной хроматографии. М.: ГЕОС, 2007. 128 с.

14. Ларионов О.Г., Сенченкова Е.М. 100 лет хроматографии: история развития // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003, - Т. 69, № 3. - С. 3-9.

15. Цвет. М.С. Хроматографический адсорбционный анализ. Избранные работы, под ред. А.А Рихтера, Т.А. Красносельской. M-JL: Изд-во АН СССР, 1946. 274 с.

16. Сенченкова Е.М. М.С. Цвет создатель хроматографии. М.: Янус-К, 1997. -440 с.

17. Ettre L.S. Nomenclature for chromatography // Pure and Appl. Chem. 1993. Vol. 65. №4. P. 819-872.

18. Gimpelson V.G.; Berezkin V.G. On the migration of the mobile phase in a thin sorption layer // Journal of Liquid Chromatography. 1988. Vol. 11. Is. 9-10. P. 21992212.

19. Гимпельсон В.Г., Березкин В.Г. Анализ движения элюента и зон разделяемых веществ в плоском сорбционном слое // Журнал аналитической химии. 1983, - Т. XXXVIII, вып. 1. - С. 111-114.

20. Gimpelson V.G., Berezkin V.G. Migration of the mobile phase and zones of separated substances in flat-bed chromatography // Journal of High Resolution Chromatography. 1984. Vol. 7. Is. 3. P. 132-135.

21. Инчин H.A. Зависимость между параметрами линейного и кругового вариантов // Журнал физической химии. 1982. - Т.56, № 11. - С. 2830-2831.

22. Инчин Н.А., Рачинский В.В. Теория радиально-цилиндрической динамики сорбции // Журнал физической химии. 1968. - Т. 42, № 2. - С. 961-964.

23. Blome J. Chapter 2. The separation number in linear and circular TLC // Journal of Chromatography Library. 1977. Vol. 9. P. 39-49.

24. Meinhard J.E., Hall N.F. Surface chromatography // Analytical Chemistry. 1949. Vol. 21. № l.P. 185-188.

25. Meinhard J.E., Hall F.N. Surface chromatography // Analytical Chemistry. 1950. Vol. 22. P. 344-351.

26. Crowe M. Micromethod of chromatographic analysis // Analytical Chemistry. 1941. Vol. 13. № 11. P. 845-846.27. Патент СССР №100629,1954.

27. Гайбакян Д.С., Хамуи Д.И. Круговая ТСХ. Разделение золота, селена и теллура на ионитовых слоях // Армянский химический журнал. 1992. - Т. 45, №3-4.-С. 183-185.

28. Hashmi М.Н., Shahid М.А., Ayaz А.А. Application of circular thin-layer chromatography to inorganic qualitative analysis // Talanta. 1965. Vol. 12. Is. 8. P. 713719.

29. Hashmi M.H., Chaudhry M.A., Chughtai N.A., Rehman R. The Effect of various factors on micro-analysis by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1970. Vol. 2. P. 200-206.

30. Davies R.D., Pretorius V. The ring-air technique: An alternative to the ring-oven technique in circular thin-layer chromatography // Talanta. 1979. Vol. 26. Is. 2. P. 137140.

31. Hashmi M.H., Shahid M.A. Circular thin-layer chromatography of aromatic and unsaturated aldehydes // Mikrochimica Acta. 1966. Vol. 3. P. 518-521.

32. Hashmi M.H., Shahid M.A., Ayaz A.A., Chughtai F.R., Hassan N., Adil A.S. Identification of forty cations and nineteen anions by circular thin-layer chromatography //Analytical Chemistry. 1966. Vol. 38. P. 1554-1558.

33. Hashmi M.H., Chughtai R., Adil A.S., Qureshi T. Identification of seventeen vitamins by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1967. Vol. 6. P. 1111-1118.

34. Hashmi M.H., Shahid M.A., Chughtai F.R. Determination of copper, cobalt and nickel by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1968. Vol. 2. P. 309315.

35. Hashmi M.H., Adil A.S., Chughtai N.A., Chughtai F.R., Shahid M.A. Identification of twenty amino acids by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1968. Vol. 2. P. 291-296.

36. Hashmi M.H., Adil A.S. Semiquantitative determination of noble metals by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1968. Vol. 5. P. 947-953.

37. Hashmi M.H., Chughtai N.A. Semiquantitative determination of anions by circular thin-layer chromatography// Mikrochimica Acta. 1968. Vol. 5. P. 1040-1044.

38. Hashmi M.H., Chughtai N.A., Shahid M.A. Identification of sugars by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta 1968. Vol. 4. P. 679-682.

39. Hashmi M.H., Shahid M.A. Semiquantitative determination of aromatic and a,b-unsaturated aldehydes by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1968. Vol. 5. P. 1045-1048.

40. Hashmi M.H., Chughtai F.R., Chughtwi M.I.D. Semiquantitative determination of fat-soluble vitamins by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1969. Vol. l.P. 53-58.

41. Hashmi M.H., Perveen S., Chughtai N.A. Semiquantitative determination of alkaloids by circular thin-layer chromatography // Mikrochimica Acta. 1969. Vol. 3. P. 449-455.

42. Musha S., Ochi H. Separation of amino acids by circular thin-layer chromatography // Japan Analyst. 1965. Vol. 14. P. 202-207.

43. Litt G.J., Johl R.G. A simple apparatus for circular thin-layer chromatography // Journal of Chromatography. 1965. Vol. 20. P. 605-606.

44. Medwick Т., Johl R.G., Adler N. Wick systems in circular paper chromatography //Journal of Chromatography. 1962. Vol. 9. P. 118-120.47. Patent US 3295683, 1967.

45. Wollenweber P. Zircular- und Radialtechnik in der Dunnschicht-Chromatographie //Journal of Chromatography. 1968. Vol. 33. P. 175-185.

46. Шталь Э. Хроматография в тонких слоях. М.: Мир, 1965. 510 с.

47. Bryant L.H. Circular chromatography of terpenes on adsorbent coated glass // Nature. 1955. Vol. 175. P. 556.

48. Shoji J. Circular thin-layer chromatography of quinomycin antibiotics and a simple recording method of spots in the ultraviolet region // Journal of Chromatography. 1967. Vol. 26. P. 306-308.

49. Nyiredy Sz. Planar Chromatography: A retrospective view for the third millennium. Badakalasz, Springer, 2001. 614 p.

50. Swendsen A.B., van Kepipen-Verleum A., Verpoorte R. Circular thin-layer chromatography of quaternary alkaloids // Journal of Chromatography A. 1984. Vol. 291. P. 389-391.54. Patent US 3928203, 1975.

51. De Deyne V.J.R., Vetters A.F. A simplified device for centripetal thin-layer chromatography//Journal of Chromatography. 1975. Vol. 103. P. 177-179.

52. Гайбакян Д.С., Хамуи Д.И. Антикруговая ТСХ. Разделение золота, селена и теллура на ионитовых слоях // Армянский химический журнал. 1992. - Т. 45, №3-4.-С. 186-189.

53. Kaiser R.E. Anticircular high performance thin-layer chromatography // Journal of High Resolution Chromatography. 1978. Vol. 1. Is. 3. P. 164-168.58. Patent US 4430217, 1981.

54. Issaq H.J. Triangular thin-layer chromatography // Journal of Liquid Chromatography. 1980. Vol. 3. № 6. P. 789-796.

55. Сумина Е.Г., Штыков C.H., Тюрина H.B. Тонкослойная хроматография. Теоретические основы и практическое применение. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 2006.-112 с.

56. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография. М.: Мир, 1981. 616 с.

57. Prey V., Berbalk Н., Kausz М. Beitrage zur Chromatographic organischer Substanzen. Die Dunnschichtchromatographie der Kohlehydrate // Mikrochimica Actra. 1961. №6. P. 968-978.

58. Abbott D.C., Thomson J. Wedge-layer chromatographic clean-up of dinoseb extracts //Analyst. 1964. Vol. 89. P. 613-615.

59. Березкин В.Г., Кормишкина E.B. Конусная тонкослойная хроматография // Журнал физической химии. 2008. - Т. 82, № 8. - С. 1556-1559.

60. Kaiser R.E. Chapter 4. The U-Chamber // Journal of Chromatography Library. 1977. Vol. 9. P. 73-84.

61. Kowalska Т., Sherma J. Preparative Layer Chromatography. New York, Taylor&Francis Group, 2006. 850 p.

62. Kraus R., Wuthe J., Ruefer R. Method for determination of different phospholipids by circular high-performance thin-layer chromatography // Journal of Chromatography. 1987. Vol. 413. P. 257-263.

63. Po L.W., Irwin W.J. The identification of tricyclic neuroleptics and sulphonamides by high-performance thin-layer chromatography // Journal of High Resolution Chromatography. 1979. Vol. 2. Is. 10. P. 623-627.

64. Volkmann D. Separation of p-hydroxybenzoic acid esters by circular high performance thin-layer chromatography // Journal of High Resolution Chromatography. 1980. Vol. 3. Is. 4. P. 189-190.

65. Березкин В.Г., Кормишкина E.B. Вариант традиционной тонкослойной хроматографии с контактно закрытым сорбционным слоем (Бескамерная ТСХ) // Журнал аналитической химии. 2006. - Т. 61, №10. - С. 1074-1080.

66. Berezkin V.G., Buzaev V.V. New thin-layer chromatography plate with a closed sorbent layer and details of its application // Journal of Chromatography A. 1997. Vol. 758. P. 125-134.

67. Березкин В.Г., Бузаев B.B. Новый вариант ТСХ с закрытым сорбционным слоем // Доклады АН. 1996. - Т. 347, №4. - С. 481-485.

68. Березкин В.Г., Кормишкина Е.В. Вариант круговой тонкослойной хроматографии с закрытым сорбционным слоем // Журнал прикладной химии. -2007. Т. 80, вып. 6. - С. 932-937.

69. Tyihak Е., Mincsovics Е., Kalasz Н. New planar liquid chromatographic technique: overpressured thin-layer chromatography // Journal of Chromatography. 1979. Vol. 174. P. 75-81.

70. Tyihak E., Mincsovics E., Kormendi F. Overpressured thin-layer chromatography: basic principles, instruments and developments // Hungarian Scientific Instruments. 1983. Vol. 55. P. 33-39.

71. Kalasz H., Nagy J., Mincsovics E., Tyihak E. Circular development with overpressured thin-layer chromatography // Journal of Liquid Chromatography. 1980. Vol. 3. №6. P. 845-855.

72. Березкин В.Г., Виноградова Р.Г., Романов Ф.И., Чечевичкин В.Н., Рысьев О.А., Павлушков Г.Г., Федотова М.Д., Ермакова Е.П. Современное оборудование для тонкослойной хроматографии // Журнал аналитической химии. 1984. - Т. XXXIX, вып. 8. - С. 1369-1394.

73. Nyiredy Sz. The bridge between TLC and HPLC: overpressured layer chromatography (OPLC) // Trends in Analytical Chemistry. 2001. Vol. 20. Is. 2. P. 91101.

74. Botz L., Nyiredy Sz., Sticher O. A new device for circular preparative planar chromatography // Journal of Planar Chromatography. 1990. Vol. 3. № 5. P. 401-406.

75. Mazurek M, Witkiewicz Z. Rotation planar chromatography // Chemia Analityczna. 1998. Vol. 43. Is. 4. P. 529-546.

76. Nyiredy S., Botz L., Sticher O. ROTACHROM: A New Instrument for rotation planar chromatography (RFC) // Journal of Planar Chromatography. 1989. Vol. 2. № 2. P. 53-61.

77. Stahl E., Muller J. Parameters of preparative centrifugal thin-layer chromatography//Chromatographia. 1982. Vol. 15. № 8. P. 493-497.85. Patent US 4678570, 1987.86. Patent US 4797215,1989.

78. Vovk I., Simonovska В., Andrensek S., Vuorela H., Vuorela P. Rotation planar extraction and rotation planar chromatography of oak (Quercus robur L.) bark // Journal of Chromatography A. 2003. Vol. 991. P. 267-274.

79. Botz L., Nyiredy S., Sticher O. Separation of ergot alkaloids by HPTLC, OPLC, and rotation planar chromatography methods // Journal of Planar Chromatography. 1990. Vol.3. №2. P. 193-195.it

80. Das K.K., Basu M., Basu S. A rapid preparative method for isolation of neutral and acidic glycosphingolipids by radial thin-layer chromatography // Analytical Biochemistry. 1984. Vol. 143. Is. l.P. 125-134.

81. Berezkin V.G., Balushkin A.O., Nepoklonov E.B. Principles of electroosmotic circular thin-layer chromatography // Journal of Planar Chromatography. 2004. Vol. 17. № 6. P. 476-479.

82. Березкин В.Г., Балушкин A.O., Непоклонов Э.Б. Электроосмотическая круговая тонкослойная хроматография // Журнал прикладной химии. 2005. - Т. 78, вып. 7.-С. 1094-1098.

83. Березкин В.Г., Нехорошее Г.А. Вариант круговой тонкослойной хроматографии с принудительным потоком подвижной фазы, создаваемым электроосмотическим насосом // Журнал физической химии. 2007. - Т. 81, № 11. -С. 2073-2076.

84. Berezkin V.G., Khrebtova S.S. The development of planar chromatography in 1980-1990 and 2000-2010 (the scientometric study) // Journal of Planar Chromatography. Vol. 24. №6 (in print).

85. Жуховицкий А. А., Туркельтауб H.M. Газовая хроматография. M.: Гостоптехиздат, 1962. 442 с.

86. Дерффель К. Сгашсгака в аналитической химии. М.: Мир, 1994. 268 с.

87. Гармаш, А.В., Сорокина Н.М. Метрологические основы аналитической химии. 2-е изд. - М.: Химфак МГУ, ВХК РАН, 2005. - 40 с.

88. ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Использование значений точности на практике. М.: Стандартицформ, 2002. 43 с.

89. Золотов Ю.А. Аналитическая химия: наука, приложение, люди. М.: Наука, 2009. 324 с.

90. Tyihak Е., Mincsovics Е. Forced-flow planar liquid chromatographic techniques // Journal of Planar Chromatography. 1988. Vol. 1. № 1. P. 6-19.

91. Berezkin V.G., Koprmishkina E.V. Study of a new version of classical thin-layer chromatography with a closed adsorbent layer // Journal of Planar Chromatography. 2006. Vol. 19.№ l.P. 81-85.

92. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Новые варианты круговой тонкослойной хроматографии с закрытым адсорбционным слоем // Журнал физической химии. -2010.-Т. 84, № 11.-С. 2149-2154.

93. ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004) Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2009.-28 с.

94. Березкин В.Г. Хроматография: перспективы развития // Российский химический журнал. 2000. - Т. 44, №3. - С. 115-122.

95. Классон С. Адсорбционный анализ смесей. М.: ГНТИ химической литературы, 1950. 152 с.

96. Fessler J.H., Galley Н. Thin-layer chromatography of relatively voluminous samples // Nature. 1964. Vol. 201. № 7. P. 1056. >

97. Truter E.V. A Simple device for continuous elution in film chromatography // Journal of Chromatography. 1964. Vol. 14. P. 57-61.

98. Воробьева T.B., Терлецкая A.B., Кущевская Н.Ф. Стандартные и унифицированные методы определения фенолов в природных и питьевых водах и основные направления их совершенствования // Химия и технология воды. 2007. -Т. 29, №4. - С. 370-390.

99. Poole C.F. The Essence of Chromatography. Amsterdam, Elsevier, 2003. 925p.

100. Hahn-Deinstrop E. Applied Thin-Layer Chromatography. Weinheim, Wiley-VCH Verlag, 2007. 314 p.

101. Красиков В.Д. Основы планарной хроматографии. Санкт-Петербург: Химиздат, 2005. 232 с.

102. Воронцов A.M. Проточная тонкослойная хроматография (ПТСХ) в анализе экотоксикантов. Особенности метода и критерии оценки результатов // Журнал экологической химии. 1993. - №1. - С. 33-43.

103. Воронцов А. М., Никанорова М.Н. Развитие гибридных методов аналитики в контроле окружающей среды // Инженерная экология. 1996. - № 3. - С. 93-109.

104. Березкин В.Г., Чаусов А.В. Новый способ подачи подвижной фазы на пластинку ТСХ и устройство для ее проявления // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. - Т. 73, № 10. - С. 18-22.d