Сорбционно-хроматографическое разделение жирорастворимых биологически активных веществ

Бородина, Елена Валентиновна

Сорбционно-хроматографическое разделение жирорастворимых биологически активных веществ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

Бородина, Елена Валентиновна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Сорбционно-хроматографическое разделение жирорастворимых биологически активных веществ»

Автореферат диссертации на тему "Сорбционно-хроматографическое разделение жирорастворимых биологически активных веществ"

На правах рукописи

Бородина Елена Валентиновна

СОРБЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ЖИРОРАСТВОРИМЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

02.00.02 - аналитическая химия

005008977

^ Ос3 ¿ии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Воронеж-2012

005008977

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель:

кандидат химических наук, доцент Карпов Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Карцева Людмила Алексеевна

доктор химических наук, профессор Рудаков Олег Борисович

Ведущая организация: Национальный исследовательский Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Защита состоится «24» февраля 2012 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.19 при Воронежском государственном университете, расположенном по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1, ауд. 439.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан «23» января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук, профессор

Крысин М.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разделение биологически активных веществ (БАВ) как для аналитических целей (нробоподготовки), так и для технологических (выделения) является предметом постоянных исследовании. Это связано с большим значением этих веществ в жизнедеятельности человека, и с тем, что биологическая активность природных веществ выше, чем синтетических. Определение жирорастворимых БАВ (а-токоферол, В-ситостерол и эргокальцеферол) в растительных маслах и дистиллятах является непростой задачей из-за присутствия большого числа сопутствующих компонентов. После извлечения аналитов (щелочной гидролиз спиртовым раствором КОН, жидкостная экстракция) необходимо разделение компонентов неомыляемой части масла - токоферолов, стеролов, витаминов А, Д, К - при осуществлении определения УФ-спектроскопией и ТСХ. В последнее время отмечена перспективность использования метода сорбционного концентрирования при пробоподготовке сложных матриц для определения БАВ. Применение метода твердофазной экстракции позволяет сократить число стадий а также уменьшить расход органических растворителей. Одним из наиболее часто используемых растворителей в нормально-фазовом варианте хроматографии, а также при извлечении и концентрировании неполярных

веществ является гексан.

Поскольку сами по себе эти методы уже достаточно изучены, дальнейшее их совершенствование связано с разработкой эффективных сорбентов. Наиболее распространенными материалами в процессах разделения и выделения фракций веществ являются пористые сорбенты на основе оксида кремния (С8 и С18). Практически все используемые для данных целей кремнеземные пористые сорбенты имеют хаотичное расположение

неидентичных по размерам и форме пор.

В конце XX века появилась возможность получения кремнеземных материалов с упорядоченным расположением идентичных гексагональных мезопор диаметром 2-10 нм (типа МСМ-41). В отличие от традиционных сорбентов на основе оксида кремния МСМ-41 обладает высокой удельной поверхностью (1000 м2/г) и потенциально высокой сорбционнои емкостью. Сорбенты на основе МСМ-41 с привитыми функциональными группами могут служить альтернативой силикагелям для хроматографии и твердофазной экстракции. При этом упорядоченность структуры и узкое распределение пор по размерам позволит снизить размывание фронта сорбции, что даст возможность разделять вещества, близкие по своей физико-химическои

природе, такие как а-токоферол и р-ситостерол.

Целью данной диссертационной работы являлась разработка новых селективных сорбентов на основе оксида кремния с упорядоченными мезопорами для сорбционно-хроматографического разделения

жирорастворимых БАВ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - провести оптимизацию условий получения сорбентов путем химической модификации МСМ-41 алкил- и аминосиланами. Определить характер изменения поверхностных свойств композитов, структуры поверхностного

слоя, гидрофобности, термостабильности мезопористых материалов в зависимости от условий модификации;

- изучить особенности сорбции а-токоферола и Р-ситостерола в статических условиях для управления разделением;

- оптимизировать условия разделения а-токоферола и Р-ситостерола на органо-неорганических сорбентах на основе МСМ-41 в режиме фронтального хроматограф ирования;

- разработать способы количественного определения а-токоферола и Р-ситостерола в гексановых растворах при их совместном присутствии методами УФ-спектроскопии, тонкослойной и газовой хроматографии.

Научная новизна.

В результате химической модификации мезопористого кремнезема МСМ-41 амино- и метилсиланами в метаноле и толуоле получены сорбенты с узким распределением пор по размерам. Показано, что наличие упорядоченных мезопор и высокой площади поверхности приводит к росту сорбционной емкости по сравнению с традиционными силикагелями в 25-50 раз по отношению к а-токоферолу и Р-ситостеролу и увеличению эффективности разделения жирорастовримых БАВ.

Установлено увеличение степени прививки и негомогенности распределения аминогрупп в объеме пор МСМ-41 с уменьшением сольватирующей способности применяемого при модификации растворителя, что приводит к блокировке пор сорбентов.

Методами низкотемпературной адсорбции/десорбции азота, термогравиметрии и ИК-спектроскопии определены поверхностные и объемные свойства сорбентов (площадь поверхности, объем и диаметр пор, распределение пор по размерам), гидрофобность, структура слоя модификатора, сорбционные свойства мезопористого материала МСМ-41, его аминированного и метилированного композитов.

На основе данных о гидрофобности, пористой структуре модифицированного МСМ-41 и его сорбционных свойствах предложены оптимальные условия разделения а-токоферола и Р-ситостерола в режиме фронтальной хроматографии и концентрирования гидрофобных БАВ при твердофазной экстракции.

Установлено, что эффективность разделения при определении жирорастворимых БАВ в растительных маслах методом хроматографии в тонком слое сорбента повышается при уменьшении полярноста состава подвижной фазы.

Практическая значимость.

Разработанный способ модификации МСМ-41 позволяет существенно улучшить хроматографическое и твердофазно-экстракционное разделение жирорастворимых БАВ, а также дает возможность применения кремнезема с упорядоченными мезопорами в качестве матриц для химических сенсоров и носителей в гетерогенном катализе. Разработаны способы разделения а-токоферола и Р-ситостерола на исходном и модифицированных сорбентах на основе МСМ-41 в динамических условиях; газохроматографического определения а-токоферола и Р-ситостерола в смеси с предварительной

дериватизацией пробы органосиланами. Новизна способа получения органо-неорганических материалов с привитыми функциональными группами и способа определения а-токоферола в растительных маслах подтверждена патентами РФ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Способ получения сорбентов с высокой площадью поверхности, узким распределением пор по размерам и различной гидрофобностью, основанный на силилировании амино- и метилсиланами поверхностных силанольных групп оксида кремния с упорядоченными мезопорами типа МСМ-41.

2. Сорбционная способность мезопористых материалов типа МСМ-41 по отношению к а-токоферолу и ß-ситостеролу зависит от пористости сорбента, а также полярности привитых функциональных групп.

3. Селективность разделения а-токоферола и ß-ситостерола в режиме фронтального хроматографирования на органо-неорганических сорбентах с упорядоченными мезопорами зависит от условий химической модификации МСМ-41.

4. Способы определения жирорастворимых БАВ в гексановом растворе при совместном присутствии методом ТСХ, основанном на элюировании смесью октан - диэтиловый эфир и тетрахлорметан - диэтиловый эфир, и методом ГХ с предварительной дериватизацией.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них 5 статей в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК. Основные результаты работы представлены и доложены на Всероссийском симпозиуме Хроматография и хромато-масс-спектрометрия (г.Клязьма, 2008), 22. Deutsche Zeolith Tagung (Munich, Germany, 2010), Всероссийской конференции Хроматография -народному хозяйству (г. Дзержинск 2010), XIV Всероссийском симпозиуме с участием иностранных ученых Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности (г. Клязьма, 2010), 16 International Zeolite Conference joint with the 7th International Mesostructured Materials Symposium Engineering of new micro- and meso-structured materials (Sorrento, Italy, 2010), 23. Deutsche Zeolith Tagung (Erlangen-Nürnberg, Germany, 2011), 5 International Conference of Federal European Zeolite Associations 2011 (Valencia, Spain, 2011), III Всероссийском симпозиуме Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии (г. Краснодар, 2011), XIII Международной конференции Физико-химические основы ионообменых и хроматографических процессов (г. Воронеж, 2011).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 169 наименований, и приложения. Работа изложена на 154 страницах, содержит 50 рисунков и 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении приведены методы концентрирования и определения жирорастворимых БАВ, рассмотрены сорбенты различного типа (полимерные и неорганические) для разделения и выделения биологически активных веществ.

Обсуждены способы химической модификации материалов с упорядоченными мезопорами амино- и алкилсиланами.

Во второй главе "Экспериментальная часть" представлены объекты исследования - а-токоферол и ß-ситостерол (рис. 1). Приведены способы модификации сорбента с упорядоченными мезопорами типа МСМ-41 (Süd Chemie AG, Германия), характеристики их свойств и описаны способы разделения и количественного определения жирорастворимых БАВ.

Рис. 1 Структурные формулы (а) а-токоферола и (б) ß-ситостерола

Дня изменения селективности сорбента по отношения к БАВ применяли хлорид Ы-триметоксисилилпропил-К,1Ч,1М-триметиламмония (ТМТМАС), этокси- и хлортриметилсилан. Модификация ТМТМАС была проведена в воде (MNW), толуоле (MNT) и метаноле (MNM); хлорметилсиланом в толуоле (MC1CLT), этоксиметилсиланом в толуоле (МС1ЕТТ) и метаноле (МС1ЕТМ).

Изотермы адсорбции/десорбции азота на образцах МСМ-41 при 77 К и в диапазоне относительных давлений р/р0 10'5 - 0,99 регистрировали на приборе Autosorb - 1 (Quantochrom, США). Удельную поверхность рассчитывали с использованием уравнения Брунауэра, Эммета и Теллера (BET), распределение пор по размерам - методом Барретта-Джойнера-Халенда (BJH).

Спектры 29Si ЯМР регистрировали на твердофазном ЯМР-спектрометре Bruker DSX Avance при резонансной частоте 79,5 МГц.

ИК-спектры образцов получали на спектрометре Bruker Equinox 55 с Фурье преобразованием в режиме диффузного отражения (DRIFT) после термостатирования образцов при 25 и 250 °С.

Определение термостабильности и степени прививки модифицированных образцов МСМ-41 проводили на термоанализаторе TGA/SDTA 85le (MettlerToledo GmbH, Германия) в диапазоне температур 25 - 1000 °С.

Сорбция а-токоферола и ß-ситостерола в статических условиях была проведена в диапазоне концентраций вещества 10"'-10 мМ. Для изучения сорбции БАВ в динамических условиях была использована хроматографическая установка, которая состояла из емкости для элюируемых растворов, насоса для ВЭЖХ, колонки с сорбентом и колбы-приемника. Диаметр и длина колонки составляли 0,5 и 4 см соответственно. Скорость пропускания раствора 1 см3/мин.

Определение а-токоферола и ß-ситостерола методом УФ-спектроскопии проводили на спектрофотометре BioSpec-mini (Shimadzu, США). Определение БАВ методом ТСХ осуществляли на пластинах Сорбфил с использованием программы «Sorbfîl Videodensitometer». Определение а-токоферола и ß-ситостерола методом ГХ было выполнено на хроматографе Helwett-Packart

5890 серии II с ПИД на колонке HP 5 (Agilent Technology, США). Дериватизацию проводили: 1) Ы,0-бис(триметилсилил)тетрафторацетамид -триметилхлоросилан - триметилсилилимидазол (3:2:3), при температуре реакции 25 "С; 2) К,0-бис(триметилсилил)тетрафторацетамид триметилхлоросилан (99:1), при Т = 70 °С.

В третьей главе "Получение модифицированных материалов на основе МСМ-41 и их свойства" обсуждается влияние условий синтеза сорбентов на пористость, структуру привитого слоя, гидрофобность и степень прививки. При выборе условий получения сорбентов на основе МСМ-41 необходимо контролировать: 1) сохранение структуры упорядоченных мезопор модифицированных материалов; 2) равномерность распределения привитых функциональных групп по всему объему пор; 3) концентрацию функциональных групп, которая должна быть достаточной для изменения гидрофобности материала, но, при этом, не являться причиной полного заполнения пор модификатором, закрывающим возможность проникновения сорбатов внутрь пор. Влияние растворителя на свойства модифицированных материалов было выявлено методами низкотемпертурной адсорбции/десорбции азота, ИК-спектроскопии и дифференциальной термогравиметрии. Реакции химической модификации приведены на схемах 1 и 2.

> " СНз ^

0>0Н ♦ х—Si-сн3 fi-CH3

%-О-Н I "НХ ->°-Н СН'

СН3 0Ч

— Si-OH -Si-o н

Схема 1. Синтез сорбентов на основе МСМ-41 с привитыми метальными группами, где модификатор 1: X - -СГ, модификатор 2: X - -ОС2Н5

-.Si-OH -/ЮН

ОМе | 3 N V ~ ОМе

-Si-O H + V1-u С|' Nf_. -»"О /

О MeO-Si^ ^^ ^N-CH3CI -0

-Si-OH ОМе ¿И -2CH3OH ->¡-0'

О 3 о

— Si-O-H -SiOH

/ /

Схема 2. Синтез сорбентов на основе МСМ-41, модифицированного четвертичными аминогруппами

По изотермам адсорбции/десорбции азота рассчитаны площадь поверхности (SBEt). объем (Vp) и диаметр пор (dp) исходного и модифицированных сорбентов МСМ-41 (табл.1). Различные значения текстурных характеристик аминированных сорбентов (MNM, MNT, MNW) указывают на разную степень заполнения пор модифицирующим агентом, которая зависит от типа применяемого растворителя. Модификация МСМ-41 аминосиланом в метаноле (MNM) не приводит к сильному снижению как площади поверхности, так и объема пор. Это позволяет предположить, что количество прививаемых молекул в данном случае меньше, но их расположение

в объеме пор однороднее по сравнению с образцами, модифицированными в толуоле (МОТ) и воде (М№Л/). Все сорбенты на основе МСМ-41, модифицированные хлор(этокси)метилсиланом, характеризуются наличием высокой площади поверхности, значение которой составляет более 1000 м2/г.

Таблица 1. Поверхностные и объемные свойства исходного, аминированных и

метилированных МСМ-41 в различных растворителях

Образец Бвет, мг/г Ур, см7г (1р, А

МСМ-41 1240 1,25 27

МИМ 990 0,91 21

мет 450 0,44 19

210 0,43 12

масиг 1190 0,99 21

МС1ЕТТ 1050 0,93 22

МС1ЕТМ 1120 1,12 24

Однако значение объема и диаметра пор образцов МС1СЫ и МС1ЕТТ ниже, чем МС1ЕТМ, что говорит о большем заполнении пор метилирующим агентом в случае модификации в толуоле. Таким образом, удается получить упорядоченные силикаты с привитыми амино- и метальными группами с сохранением структурных характеристик исходного МСМ-41. Распределение пор по размерам для всех образцов продемонстрировано на рис. 1 и 2.

Рис. 1 Распределение объема пор по Рис. 2 Распределение объема пор по размерам

размерам (♦) - МСМ-41; (■) - МШ2; (*) - МСМ-41; (о) - МС1ЕТМ;

(О) - МШ1; (А) - (X) - М1ЧТ (Ж) - МС1СЫ; (X) - МС1ЕТТ

Исходный мезопористый МСМ-41 характеризуется узким распределением пор по размерам. Для сорбентов, модифицированных аминосиланом, сдвиг максимума распределения пор по размерам сопровождается уменьшением сорбционной способности к азоту (рис.1). Резкое снижение этой величины наряду со значительным уменьшением площади поверхности (табл. 1) для сорбентов МОТ и ММУУ указывает на объединение молекул модификатора в кластеры. Присутствие таких кластеров делает некоторые поры частично недоступными для дальнейшего проникновения молекул аминосилана, что является результатом негомогенного распределения привитых аминогрупп в сорбенте и полной блокировки пор. Для МЫМ не

наблюдается эффекта блокировки и узкое распределение пор по размерам сохраняется, поэтому этот сорбент был применен для разделения жирорастворимых БАВ. Для сорбентов с привитыми С1 группами варьирование типа метилсилана (хлор- и этокси-), а также растворителя при модификации не оказывает значимого влияния на текстурные характеристики. Все полученные

гидрофобные

отличаются

высокой

поверхности

распределения

сорбенты сохранением площади и узкого пор по

50 О РРШ-50 -100 -150

Рис. 3 29Si ЯМР-спектры (a)-MNM; (Ь) - MC1CLT при резонансной частоте 79,5МГц

размерам. Образец МС1С1Л" был выбран для разделения а-токоферола и р-ситостерола.

Методом ЯМР

спектроскопии показано, что прикрепление модификатора к поверхности пор МСМ-41 -51-0-51- (схема 1 и 2). приводит к малой

идет через образование силоксанового мостика Модификация МСМ-41 амино- и метилсиланом интенсивности резонанса О3 (-101 ррш), соответствующего атому кремния, связанному с одной свободной силанольной группой, (БЮ)з*5ЮН (рис. 3). Это говорит о снижении количества свободных силанольных групп, расходующихся на образование связи с модификатором. Наблюдается высокая интенсивность резонанса С)4 (-110 ррт), который отвечает атому кремния с четырьмя силоксановыми связями (5Ю)4*5ц По интенсивности резонансов Т (-49 ррш), Т2 (-60 ррш) и Т3 (-68 ррш), относящихся к атому кремния модификатора, определено, что модификация МСМ-41 четвертичным аминосиланом идет по 2-3 метоксигруппам аминосилана.

Для характеристики структуры привитого слоя и оценки термостабильности в данной работе был использован метод ИК-спектроскопии. На рис. 4 и 5 представлены ИК-спектры для исходного и модифицированных сорбентов, снятые при 25 и 250 °С соответственно.

vs-Oll.OH VS-OI1

vs -ОН..ОН

vS -ОН

1500 ЗООр

Wavenumber, cm

1500 300^

Wavenumber, cm

Рис. 4 ИК-спектры MN (1); МСМ-41 (2); MCI (3), снятые после выдерживания образцов в потоке азота при 25 °С

Рис. 5 ИК-спектры MN (1); МСМ-41 (2); MCI (3), снятые после выдерживания образцов в потоке азота при 250 °С

Значительное количество свободных ОН-групп участвует в модификации, о чем говорит снижение интенсивности полосы поглощения силанольной группы при 3740 см"1. Модификация подтверждается наличием полос поглощения модификатора (связи С-Н в областях 1400-1500 и 2800-3000 см ). Регистрация ИК-спектров в режиме in situ нагревания позволила характеризовать структурные изменения композитов при температуре 250 "С. Наличие интенсивного максимума поглощения при 3260 см" свидетельствует об образовании водородной связи между аминогруппой и силанольной группой МСМ-41. Гидрофильность данного сорбента увеличивается, но не значительно, как можно было бы ожидать для сорбентов с четвертичными аминогруппами. Содержание воды в исходном МСМ-41, рассчитанное по результатам термогравиметрии, составляет 6,2%, в сорбентах MCI и MN - 0,6 и 6,7% соответственно. В результате модификации достигается варьирование гидрофобности материала, что оказывает влияние на сродство к разделяемым веществам. Степень прививки для MCI и MN равна 0,43 и 0,67 ммоль/г соответственно.

В четвертой главе "Разделение а-токоферола и p-ситостерола на исходном и модифицированных образцах МСМ-41" обсуждается влияние пористости и типа привитых функциональных групп на хроматографические параметры при разделении жирорастворимых БАВ.

В хроматографической практике для достижения удовлетворительного разделения веществ наиболее распространенным приемом является варьирование состава подвижной фазы. Альтернативным вариантом, позволяющим добиться разделения компонентов смеси, является изменение природы сорбента. Участие ОН-групп мезопористого силиката в удерживании веществ является причиной размывания фронта сорбции. Один из подходов, применяемый для кремнеземов, предполагает уменьшение количества силанольных групп путем прививки органосиланов. Проведение фронтального хроматографирования позволяет оценить сорбционную емкость материала по отношению к БАВ, а также добиться разделения целевых компонентов. Для определения оптимальных условий разделения а-токоферола и Р-ситостерола было проведено фронтальное хроматографирование на исходном и модифицированных образцах МСМ-41 в динамических условиях при применении гексана в качестве растворителя.

1,2

Динамические

выходные кривые сорбции а-токоферола и Р-ситостерола на исходном образце МСМ-41 представлены на рис. 7. Проскок а-токоферола и

Р-ситостерола

Рис. 7. Динамические выходные кривые сорбции а-токоферола (♦) и Р-ситостерола (») (Со = 3,5 ммоль/дм3) на исходном образце МСМ-41

О 10 20 30 40 50 60 70 80

V/Vo

наблюдается при пропускании от 12 до 18 объемов смеси

соответственно. На исходном МСМ-41 не удается достигнуть удовлетворительного разделения а-токоферола и Р-ситостерола, что является следствием идентичности природы адсорбционного взаимодействия обоих соединений с МСМ-41. Данными ИК-спектроскопии и низкотемпературной адсорбции/десорбции азота показано, что а-токоферол и Р-ситостерол удерживаются внутри пор за счет взаимодействия гидроксильной группы со свободными силанольными группами МСМ-41. Большее сродство МСМ-41 отмечено для Р-ситостерола, это подтверждают результаты ИК-спектроскопии. Этим и обусловлен порядок выхода компонентов.

Одним из этапов работы являлся выбор условий разделения, при которых разница процентного содержания а-токоферола и Р-ситостерола в пробах на выходе из колонки будет максимальна. При пропускании 15-25 объемов это соотношение оптимально. В данном режиме возможно получение смеси, обогащенной до 80% а-токоферолом. Коэффициент разделения при этом равен 1,3 (табл. 2). Важным является достижение удовлетворительного разделения с коэффициентом больше 1,5.

Таблица 2. Хромагографические параметры гексановых растворов а-токоферола и р-ситостерола на сорбентах МСМ-41

V, ,мл Vs мл k't Et, ММОЛЬ/Г Es, ММОЛь/г (Vi

МСМ-41 18 24 17 23 0,42 0,50 1.3

MCI 12 21 11 20 0,22 0,46 1,8

MN 6 3 5 2 0,10 0,10 2,5

V, ,мл - объем проскока а-токоферола; VSi мл - объем проскока p-ситостерола; к', - коэффициент емкости а-токоферола; k's - коэффициент емкости p-ситостерола; с,, ммоль/г - сорбционная емкость по а-токоферолу; с,, ммоль/г - сорбционная емкость по Р-ситостеролу; сц, , _ коэффициент разделения а-токоферола и Р-ситостерола; MCI - МСМ-41. модифицированный хлортриметилсиланом; MN - МСМ-41, модифицированный аминоснланом

Учитывая представленные выше результаты по сорбции а-токоферола и Р-ситостерола на МСМ-41 в динамических условиях, возникает необходимость в увеличении селективности исходного сорбента путем прививки силанов. Для придания поверхности гидрофобных свойств в качестве модификатора нами был выбран хлортриметилсилан, а для введения полярных функциональных

групп хлорид

N-триметоксипропил-

N,N,N-TpHMeTiui аммония. Динамические выходные кривые

сорбции а-токоферола и Р-ситостерола на

метилированном МСМ-41 представлены на рис. 8. Различие в степени размывания выходных кривых сорбции

а-токоферола и

Р-ситостерола может

Рис. 8 Динамические выходные кривые сорбции а-токоферола (♦) и Р-ситостерола (■) (С0 = 3,5 ммоль/дм3) на исходном образце МСМ-41, модифицированном этокситриметилсиланом

быть объяснено варьированием природы взаимодействия сорбат-сорбент-растворитель.

Удерживание веществ обусловлено как неспецифическими взаимодействиями матрицы алкилированного адсорбента с неполярной частью молекул сорбата, так и образованием водородных связей между ОН-группами БАВ и остаточными силанольными группами мезопористого материала. При разделении БАВ размывание фронта сорбции может быть также объяснено диффузионными затруднениями при массопереносе более объемной молекулы Р-ситостерола. При проведении сорбции в статических условиях на алкилированном МСМ-41 в области рабочих концентраций < 2 ммоль/дм , сорбционная емкость сорбента по отношению к а-токоферолу в 2 раза меньше, чем к (3-ситостеролу. Разделение компонентов смеси происходит благодаря различию в сорбционном поведении в равновесных условиях и большему сродству p-ситостерола к метилированному сорбенту. Коэффициент разделения увеличивается и достигает значения 1,8 (табл. 2).

Таким образом, для увеличения селективности сорбции а-токоферола и Р-ситостерола целесообразным оказывается применение метилированного МСМ-41. В данном случае зона селективного разделения расширяется и представляется возможным получение смеси, на 90% обогащенной а-токоферолом. Кроме того, на выходной кривой а-токоферола наблюдается максимум в момент начала выхода Р-ситостерола. Это говорит о том, что удерживание идет на одних сорбционных центрах. p-Ситостерол, имеющий большее сродство по отношению к гидрофобному сорбенту, в результате частично вытесняет а-токоферол.

В рассмотренных выше случаях на исходном и метилированном МСМ-41 проведено разделение компонентов смеси и обогащение гексановой фракции БАВ а-токоферолом. Для уменьшения влияния мешающих компонентов и снижения предела обнаружения важен выбор условий получения фракций, обогащенных p-ситостеролом. а-Токоферол и Р-ситостерол различаются по полярности. Коэффициент распределения октанол/вода logKow равен 12,0 и 9,7 для а-токоферола и p-ситостерола соответственно. Модификация исходного образца МСМ-41 четвертичными аминогруппами приводит к уменьшению диаметра пор и придает сорбенту более гидрофильные свойства. Было сделано предположение, что таким образом удастся изменить порядок элюирования компонентов. Динамические выходные кривые сорбции а-токоферола и p-ситостерола из гексанового раствора на аминированном МСМ-41 представлены на рис. 9. Первым отмечается проскок p-ситостерола. По данным сорбции на аминированных образцах МСМ-41 в статических условиях, значение сорбционной емкости по отношению к p-ситостеролу в 2 раза меньше, чем к а-токоферолу. Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота определено, что а-токоферол частично сорбируется внутри пор, а Р-ситостерол - в основном на поверхности. За счет разницы в адсорбционном поведении возможно получение фракции, обогащенной на 80% р-ситостеролом.

■ЕМ?

30.

VIVa

Рис. 9 Динамические выходные кривые сорбции а-токоферола (♦) и р-ситостерола (и) из гексапового раствора (Со = 3,5 ммоль/дм3) на исходном образце МСМ-41, модифицированном аминосиланом

Коэффициент разделения веществ увеличивается до значения 2,5 (табл. 2). При использовании аминированного МСМ-41 затраты растворителя на достижение разделения БАВ уменьшаются в 5 раз (У/Уо = 6 и 30 для МСМ-41 с привитыми амино- и метальными группами соответстветю).

Динамическая емкость (с, ммоль/г) аминированного сорбента по отношению к БАВ меньше в 2 и 4 раза соответстветю по сравнению с динамической емкостью МСМ-41, модифицированного метальными группами (табл. 2). В литературе указывается, что использование силикагеля, модифицированного аминогруппами, является распространенным для изолирования фракций свободных жирных кислот и липидов масел. Таким образом, аминированный МСМ-41 является перспективным сорбентом для выделения Р-ситостерола и а-токоферола при пробоподготовке для анализа масел и их дистиллятов.

Пятая глава "Определение жирорастворимых БАВ в гексановых растворах физико-химическими методами" посвящена способам определения а-токоферола, Р-ситостерола и эргокальцеферола в гексановых растворах методами УФ-спектроскопии, тонкослойной и газовой хроматографии. Определение р-ситостерола в гексановых растворах методом УФ-спектрофотометрии характеризуется низким коэффициентом светопоглощения. Данный метод позволяет проводить количественное определение только а-токоферола. Аналитические характеристики приведены в табл. 3.

Таблица 3. Аналитические характеристики определения а-токоферола в гексановых и этанольных растворах

Растворитель X, нм с, дм3/(моль • с) Диапазон концентраций, мМ Уравнение градуировочного графика г . ммоль/дм3 ч. %

Гексан 311 4000 0,07-0,3 у= (3,961±0,237)х, ¡^ = 0,996 3-10 ^ 9,0

Этанол 307 3100 0,07-0,3 у=(3,12±0,42)х, Г? =0,992 6,8-Ю"'' 7,6

При разделении компонентов неомыляемой части растительных масел одним из сопутствующих а-токоферолу веществ является эргокальциферол. Для определения а-токоферола в его присутствии были выбраны условия их разделения методом хроматографии в тонком слое сорбента. Изучены пять элюирующих систем (табл. 4). Для каждой рассчитаны: относительная скорость перемещения вещества ВЭТТ (Н) и число теор. тарелок (ГЧ, т.т./м).

Таблица 4. Хроматографические параметры удерживания а-токоферола в тонком слое

силикагеля

№ Элюент Rr Н,мм N, т.т./м

1 Бензол - этилацетат (8:2) 0,85 0,98 1000

2 Бензол - петролейный эфир (1:1) 0,80 0,78 1325

3 Хлороформ 0,85 0,55 1950

4 Гексан - этилацетат (37 : 3) 0,53 0,34 3160

5 Октан - диэтиловый эфир (7:1) 0,30 0,59 1750

Наибольшие значения N, а, следовательно, и более высокая эффективность разделения а-токоферола наблюдается в системах 3, 4 и 5. Хроматографические зоны элюирующих систем 3 и 4 соответствуют нелинейной изотерме сорбции, что затрудняет дальнейшую обработку полученных хроматограмм с помощью компьютерной программы Sorbfil Videodensitometer. Хроматографические зоны в системе № 5 имеют форму, соответствующую линейной изотерме сорбции, что является необходимым условием дальнейшей корректной обработки хроматограмм. Поэтому оптимальным элюентом для определения а-токоферола является система № 5. Хроматографирование эргокальцеферола проводили с использованием элюентов, представленных в табл. 5.

Таблица 5. Хроматографические параметры эргокальцеферола в различных

№ Элюент Rf Н,мм N

1 Тетрахлорметан - диэтиловый эфир (4:1) 0,23 0,71 1260

2 Гексан - диэтиловый эфир (4:1) 0,11 1,00 950

3 Октан - диэтиловый эфир (4:1) 0,09 2,29 410

Наибольшая эффективность разделения для эргокальцеферола отмечена в предложенной системе 1. Реагентом для обнаружения хроматографических зон а-токоферола была выбрана конц. НЫ03, так как данный реагент является специфичным, чувствительным и экономически целесообразным. Для эргокальцеферола применяли конц. НгБО.-ь так как она обеспечивает достаточно высокую контрастность зон эргокальциферола и фона пластины. Аналитические характеристики представлены в табл. 6.

Таблица 6. Аналитические характеристики определения а-токоферола и эргокальцеферола

Вещество Диапазон концентраций, мг/см3 Уравнение градуировочного графика Cmin, мг/см3

а-токоферол 2,5-15,0 15-50 S = (1,9 ±0,3) «с -(2,9 ±0,1), Я? =0,998 2,5 9,3

эргокальцеферол 0,08-0,13 S = (1,063±0,001) »с + (9±1), 0,999 0,08 9,8

Данный способ определения БАВ в тонком слое сорбента, в отличие от определения методом УФ-спектроскопии, обладает преимуществом -возможностью совместного определения БАВ и более широким диапазоном определяемых концентраций для а-токоферола (табл. 6), для эргокальцеферола диапазон определяемых концентраций - 0,08-0,13 мг/см .

Для определения а-токоферола и Р-ситостерола в смеси при совместном присутствии был использован метод газовой хроматографии с применением

пламенно-ионизационного детектора и предварительной дериватизацией БАВ в летучие О-триметилсилил производные. При анализе двух проб с одинаковым количеством БАВ в исходной смеси состав реагента и температура дериватизации не оказывает влияние на чувствительность методики газохроматографического определения а-токоферола и Р-ситостерола. Поэтому для дериватизации был выбран вариант 1 (гл. 2), как менее трудоемкий. Более того, нагревание образца может приводить к испарению части легколетучего реагента дериватизации и, как следствие, к росту погрешности определения. Триметилсилил-производные а-токоферола и Р-ситостерола были идентифицированы путем сопоставления параметров удерживания определяемых компонентов смеси и стандартов производных этих БАВ. Типичная хроматограмма смеси а-токоферола и р-ситостерола представлена на рис. 10. Время удерживания а-токоферола и Р-ситостерола составляло (9,6+0,3) и (12,5±0,4) соответственно. Необходимым условием при выборе температурной программы нагрева колонки было получение разделения пиков как между собой, так и с пиком дериватизирующей смеси. Поэтому температурная программа включала нагревание колонки от 220 до 270 °С со скоростью 5 °С/мин с дальнейшим термостатированием колонки при температуре 270 "С в течение 5 минут. Первым на хроматограмме детектировался пик а-токоферола. Аналитические характеристики приведены в табл. 7.

Таблица 7. Аналитические характеристики определения а-токоферола и Р-ситостерола методом ГХ

Вещество Диапазон концентраций, мг/дм3 Уравнение градуировочного графика мг/дм3 %

а-токоферол 25-6000 у = (79±5) х - (200±10), 1?- = 0.993 2,5 9,3

р-ситостерол 25-6000 у=(113±8)х-(3400±300), И2 =0.998 3 9,8

Данный способ определения а-токоферола и Р-ситостерола характеризуется низким пределом обнаружения, широким диапазоном определяемых концентраций и возможностью определения веществ в пробе при совместном присутствии.

I, (С1.СМА »эпос»:««ем..»..и

V1:------

2.5 5 М

Рис, 10Хроматограмма производных смеси а-токоферола (1) и р<итостерола (2)

выводы

1. Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота показано, что при обработке поверхности мезопор МСМ-41 метил- и аминосиланом получаемые сорбенты отличаются высокой удельной поверхностью, равной 1190 и 990 м2/г соответственно и узким распределением пор по размерам. Такие характеристики композитов позволяют добиваться высокой сорбционной емкости по отношению к а-токоферолу и р-ситостеролу.

2. Методами ИК-спектроскопии и термогравиметрии установлено, что по сравнению с исходным МСМ-41 метилирование позволяет получить более гидрофобные сорбенты, аминирование - более гидрофильные, содержание воды в образцах составляет 0,6 и 6,7% соответственно. Степень прививки для MCI и MN равна (0,34-0,68) и (0,34-1,16) ммоль/г соответственно. Это дает возможность регулировать селективность материала по отношению к разделяемым веществам.

3. Показано, что хроматографическое разделение а-токоферола и p-ситостерола зависит от удерживания веществ на исходном и модифицированном МСМ-41. Прививка метильных и аминогрупп к поверхности мезопористого сорбента приводит к изменению механизма сорбции; коэффициент разделения при этом достигает 1,8 и 2,5 соответственно.

4. Методами низкотемпературной адсорбции/десорбции азота показано, что на исходном и с привитыми Cl группами МСМ-41 жирорасторимые БАВ удерживаются внутри пор, что приводит к высокой сорбционной емкости -0,80-0,90 и 0,17-0,20 ммоль/г соответственно. Адсорбция p-ситостерола на аминированном МСМ-41 происходит на поверхности, что сопровождается частичной блокировкой пор, падением сорбционной емкости (0,06 ммоль/г) и меньшими объемами удерживания веществ на выходных кривых сорбции.

5. Модифицированный метилсиланом сорбент обладает максимальной селективностью по отношению к паре а-токоферол и p-ситостерол по сравнению с исходным МСМ-41. Применение метилированного МСМ-41 в качестве сорбента позволяет в режиме фронтального хроматографирования добиться 90% обогащения смеси БАВ а-токоферолом при исходном соотношении компонентов смеси (1:1). Введение аминогрупп в матрицу МСМ-41 приводит к изменению порядка элюирования разделяемой смеси по сравнению с исходным МСМ-41 и позволяет выделить фракцию p-ситостерола с 80% степенью обогащения.

6. Разработан способ определения аюкоферола и эргокальцеферола в растительных маслах методом ТСХ в диапазонах определяемых концентраций для 2,50-50,00 мг/см3 и 0,08-0,13 мг/см3 соответственно. При элюировании аюкоферола смесью (7:1) октан - диэтиловый эфир и эргокальцеферола -смесью (4:1) тетрахлорметан - диэтиловый эфир отмечена наибольшая эффективность разделения. Методом ГХ-ПИД проведено определение а-токоферола и p-ситостерола в гексановых растворах в диапазонах концентраций 25-6000 мкг/см3 при совместном присутствии с пределами обнаружения 2,5 и 3,0 мкг/см3 соответственно. Относительная погрешность определения не превышает 10%.

Автор выражает искреннюю благодарность проф., дх.н. Ф. Ресснеру за предоставленную возможность проведения научных исследований в Ольденбургском университете им. Карл фон Оссиетцки (Германия), за сотрудничество в работе и помощь в обсуждении результатов.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Определение а-токоферола методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии с применением программной обработки отсканированных изображений хроматограмм / Е.В. Бородина, Е.Ф. Сафонова, A.A. Назарова, Т.А. Китаева // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2006. - Т.6, № 3,-С. 411-414.

2. Определение а-токоферола и эргокальцеферола методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии // Е.В. Бородина, Т.А. Китаева, Е.Ф. Сафонова, В.Ф. Селеменев, A.A. Назарова // Журнал аналитической химии. - 2007. - Т. 62, № 11. - С. 1181-1185.

3. Оптимизация условий определения витамина D¿ методом хроматографии в тонком слое / Е.В. Бородина, Т.А. Китаева, Е.Ф. Сафонова, В.Ф. Селеменев // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. - Т.8, № 2. - С. 216-220.

4. Определение а-токоферола и эргокальцеферола в растительных маслах методом УФ-спектроскопии / Е.В. Бородина, Т.А. Китаева, Е.Ф. Сафонова, В.Ф. Селеменев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2009. - Т. 75 № 3. - С. 16-17.

5. Синтез и характеристика органо-неорганических композитных материалов с четвертичными аммониевыми группами на основе мезопористого силиката МСМ-41 / Е.В. Бородина, Ф. Ресснер, С.И. Карпов, В.Ф. Селеменев // Российские нанотехнологии, 2010. - Т. 5, № 11-12. - С. 808-816.

6. Патент РФ 2349913 Способ определения а-токоферола методом тонкослойной хроматографии / Е.В, Бородина, Е.Ф. Сафонова, В.Ф. Селеменев. - заявка № 2007141452/28, 07.11.07 Опубл. 20.03.2009, Бюл. №8 - 6 с.

7. Способ определения жирорастворимых витаминов методом хроматографии в тонком слое сорбента / Е.В. Бородина, Т.А. Китаева, Е.Ф. Сафонова, В.Ф. Селеменев // Хроматография и хромато-масс-спектрометрия: тез. докл. Всерос. симп. - Москва-Клязьма, 2008. - С. 126.

8. Surface and structural properties of MCM-41 modified with quaternary aminosilane / E.V. Borodina, F. Roessncr, S.I. Karpov, V.F. Selemenev // 22. Deutsche Zeolith Tagung: abstracts - Munich, Germany, 2010. - P. 234-235.

9. Адсорбция витамина E на мезопористом материале МСМ-41 / Е.В. Бородина, О.О.Крижановская, Ф. Ресснер, С.И. Карпов, В.Ф. Селеменев // Хроматография - народному хозяйству: тез. докл. Всерос. конф. - Дзержинск, 2010.-С. 163.

10. Объемные и поверхностные свойства анионообменных органо-неорганических материалов на основе МСМ-41 / Е.В. Бородина, Ф. Ресснер, С.И. Карпов, В.Ф. Селеменев // Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности: материалы XIV Всерос. симп. -Москва-Клязьма, 2010. - С. 187.

11. Synthesis and characterization of inorganic-organic composite materials with anion-exchange groups based on mesoporous silicates / E.V. Borodina, F. Roessner, S.I. Karpov, V.F. Selemenev Engineering of new micro- and meso-structured materials 16th International Zeolite Conference joint with the 7th International Mesostructured Materials Symposium IZCI-IMMS: abstracts - Sorrento, Italy, 2010. -P. 350.

12. Adsorption of a-tocopherol on mesoporous silica MCM-41 / E.V. Borodina, O.O. Krizhanovskaya, S.I. Karpov, F. Roessner, V.F. Selemenev // 23. Deutsche Zeolith Tagung: abstracts - Erlangen-Nurnberg, Germany, 2011. - P. 188-189.

13. Study of the adsorption of sterols by mesoporous material MCM-41, modified by organosilanes / E.V. Borodina, O.O. Krizhanovskaya, S.I. Karpov, F. Roessner, V.F. Selemenev // 5th International Conference of Federal European Zeolite Associations: abstracts - Valencia, Spain, 2011. - P. 319.

14. Мезопористые упорядоченные материалы как эффективные сорбенты для концентрирования а-токоферола и p-ситостерола / Е.В. Бородина, О.О.Крижановская, С.И. Карпов, В.Ф. Селеменев, Ф. Ресснер // Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии: материалы III Всерос. симп. - Краснодар, 2011. - С. 225.

15. Сорбция а-токоферола и p-ситостерола на модифицированных мезопористых силикатах с упорядоченной структурой / Е.В. Бородина, 0.0. Крижановская, С.И. Карпов, В.Ф. Селеменев, X. Гросскаппенберг, Ф. Ресснер // Физико-химические основы ионообменных и хроматографических процессов: материалы XIII Междунар. конф. - Воронеж, 2011. - С. 479-481.

Работы 1-5 опубликованы в журналах, отвечающих перечню ВАК РФ.

Подписано в печать 20.01.12. Формат 60x84 Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 38.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательско-поли графического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

Введение диссертация по химии, на тему "Сорбционно-хроматографическое разделение жирорастворимых биологически активных веществ"

Список принятых сокращений.9

Глава 1 Обзор литературы.10

1.1. Характеристика изучаемых веществ.10

1.1.1 Строение и биологически активные свойства токоферолов и фитостеролов.10

1.1.2 Нахождение в природе.12

1.2. Методы выделения токоферолов и фитостеролов из растительных объектов.13

1.3. Сорбенты для извлечения биологически активных веществ.18

1.3.1 Полимерные сорбенты.19

1.3.2 Неорганические сорбенты.22

1.4. Материалы с упорядоченными мезопорами.27

1.4.1. Получение функционализированных упорядоченных материалов .29

1.4.2. Применение материалов с упорядоченными мезопорами в качестве сорбентов.42

Заключение по главе 1.46

Глава 2. Экспериментальная часть.47

2.1. Реактивы и их сокращения.47

2.2. Количественное определение а-токоферола и Р-ситостерола в гексановых растворах.47

2.2.1. УФ-спектроскопия.47

2.2.2. Тонкослойная хроматография.48

2.2.3. Газовая хроматография.49

2.3. Изучение сорбции а-токоферола и Р-ситостерола на мезопористых материалах.50

2.3.1. Кинетика сорбции а-токоферола и Р-ситостерола.50

2.3.2. Сорбция а-токоферола и Р-ситостерола в статических условиях.51

2.3.3. Сорбционно-хроматографическое разделение а-токоферола и р-ситостерола.51

2.4. Получения органо-неорганических мезопористых материалов на основе МСМ-41.53

2.4.1. Химическая модификация аминосиланом.53

2.4.2. Химическая модификация метилсиланом.53

2.5. Изучение свойств модифицированных мезопористых материалов.54

2.5.1. Низкотемпературная адсорбция/десорбция азота.54

2.5.2. ИК-спектроскопия.54

2.5.3. ЯМР -спектроскопия.55

2.5.4. Термогравиметрический анализ.55

2.3.5 Математическая обработка результатов эксперимента.55

Глава 3. Модификация МСМ-41.58

3.1. Аминирование мезопористого материала.58

3.2. Метилирование мезопористого материала.75

Заключение по главе 3.86

Глава 4. Определение а-токоферола и Р-ситостерола в гексановых растворах.87

4.1. УФ-спектроскопия.87

4.2. Хроматографические методы.89

4.2.1. Метод тонкослойной хроматографии.89

4.2.3. Газовая хроматография.93

Заключение по главе 4.96

Глава 5. Разделение а-токоферола и Р-ситостерола на исходном и модифицированных сорбентах МСМ-41.98

5.1. Сорбция а-токоферола и Р-ситостерола во времени.101

5.2. Сорбции а-токоферола и Р-ситостерола в равновесных условиях.102

5.3. Характеристика МСМ-41 после сорбции а-токоферола и Р-ситостерола по данным низкотемпературной адсорбции/десорбции азота и ИК-спектроскопии.108

5.4. Сорбционно-хроматографическое разделение а-токоферола и Рситостерола.115

Заключение по главе 5.127

ВЫВОДЫ.128

Список литературы.130

ПРИЛОЖЕНИЕ.149

Введение

Разделение биологически активных веществ (БАВ) как для аналитических целей (пробоподготовки), так и для технологических (выделения) является предметом постоянных исследований. Это связано с большим значением этих веществ в жизнедеятельности человека, и с тем, что биологическая активность природных веществ выше, чем синтетических. Определение жирорастворимых БАВ (а-токоферол, [3-ситостерол и эргокальцеферол) в растительных маслах и дистиллятах является непростой задачей из-за присутствия большого числа сопутствующих компонентов. После извлечения анапитов (щелочной гидролиз спиртовым раствором КОН, жидкостная экстракция) необходимо разделение компонентов неомыляемой части масла - токоферолов, стеролов, витаминов А, Д, К - при осуществлении определения УФ-спектроскопией и ТСХ. В последнее время отмечена перспективность использования метода сорбционного концентрирования при пробоподготовке сложных матриц для определения БАВ. Применение метода твердофазной экстракции позволяет сократить число стадий, а также уменьшить расход органических растворителей. Одним из наиболее часто используемых растворителей в нормально-фазовом варианте хроматографии, а также при извлечении и концентрировании неполярных веществ является гексан.

В конце XX века появилась возможность получения кремнеземных материалов с упорядоченным расположением идентичных гексагональных мезопор диаметром 2-10 нм (типа МСМ-41). В отличие от традиционных сорбентов на основе оксида кремния МСМ-41 обладает высокой удельной поверхностью (1000 м /г) и потенциально высокой сорбционной емкостью. Сорбенты на основе МСМ-41 с привитыми функциональными группами могут служить альтернативой силикагелям для хроматографии и твердофазной экстракции. При этом упорядоченность структуры и узкое распределение пор по размерам позволит снизить размывание фронта сорбции, что даст возможность разделять вещества, близкие по своей физико-химической природе, такие как а-токоферол и ß-ситостерол.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (рег. номер: 2.2.2.3/16076 и 2.2.2.3/9005) и Германской службы академических обменов (DAAD) по программе «Михаил Ломоносов 2008/2009 и 2010/2011» (рег. номер: А/07/72494 и А/09/75717).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- провести оптимизацию условий получения сорбентов путем химической модификации МСМ-41 алкил- и аминосиланами. Определить характер изменения поверхностных свойств композитов, структуры поверхностного слоя, гидрофобности, термостабильности мезопористых материалов в зависимости от условий модификации;

- изучить особенности сорбции а-токоферола и ß-ситостерола в статических условиях для управления разделением;

- оптимизировать условия разделения а-токоферола и ß-ситостерола на органо-неорганических сорбентах на основе МСМ-41 в режиме фронтального хроматографирования;

- разработать способы количественного определения а-токоферола и ß-ситостерола в гексановых растворах при их совместном присутствии методами УФ-спектроскопии, тонкослойной и газовой хроматографии.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Разработанный способ модификации МСМ-41 позволяет существенно улучшить хроматографическое и твердофазно-экстракционное разделение жирорастворимых БАВ, а также дает возможность применения кремнезема с упорядоченными мезопорами в качестве матриц для химических сенсоров и носителей в гетерогенном катализе. Разработаны способы разделения а-токоферола и ß-ситостерола на исходном и модифицированных сорбентах на основе МСМ-41 в динамических условиях; газохроматографического определения а-токоферола и ß-ситостерола в смеси с предварительной дериватизацией пробы органосиланами. Новизна способа получения органо-неорганических материалов с привитыми функциональными группами и способа определения а-токоферола в растительных маслах подтверждена патентами РФ.

На защиту выносятся следующие положения:

4. Способы определения жирорастворимых БАВ в гексановом растворе при совместном присутствии методом ТСХ, основанном на элюировании смесью октан - диэтиловый эфир и тетрахлорметан -диэтиловый эфир, и методом ГХ с предварительной дериватизацией.

Результаты работы были доложены и обсуждены на Всероссийском симпозиуме Хроматография и хромато-масс-спектрометрия (г. Клязьма, 2008), 22. Deutsche Zeolith Tagung (Munich, Germany, 2010), Всероссийской конференции Хроматография - народному хозяйству (г. Дзержинск 2010), XIV Всероссийском симпозиуме с участием иностранных ученых Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности (г.Клязьма, 2010), 16th International Zeolite Conference joint with the 7th International Mesostructured Materials Symposium Engineering of new micro- and meso-structured materials (Sorrento, Italy, 2010), 23. Deutsche Zeolith Tagung (Erlangen-Nurnberg, Germany, 2011), 5 International Conference of Federal European Zeolite Associations 2011 (Valencia, Spain, 2011), III Всероссийском симпозиуме Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии (г. Краснодар, 2011), XIII Международной конференции Физико-химические основы ионообменых и хроматографических процессов (г. Воронеж, 2011).

Структура и объем работы.

Заключение диссертации по теме "Аналитическая химия"

выводы

3. Показано, что хроматографическое разделение а-токоферола и [3-ситостерола зависит от удерживания веществ на исходном и модифицированном МСМ-41. Прививка метальных и аминогрупп к поверхности мезопористого сорбента приводит к изменению механизма сорбции; коэффициент селективности при этом достигает 1,8 и 2,5 соответственно.

4. Методами низкотемпературной адсорбции/десорбции азота показано, что на исходном и с привитыми Cl группами МСМ-41 жирорасторимые БАВ удерживаются внутри пор, что приводит к высокой сорбционной емкости - 0,80-0,90 и 0,17-0,20 ммоль/г соответственно. Адсорбция (3-ситостерола на аминированном МСМ-41 происходит на поверхности, что сопровождается частичной блокировкой пор, падением сорбционной емкости (0,06 ммоль/г) и меньшими объемами удерживания веществ на выходных кривых сорбции.

5. Модифицированный метилсиланом сорбент обладает максимальной селективностью по отношению к паре а-токоферол и Р-ситостерол по сравнению с исходным МСМ-41. Применение метилированного МСМ-41 в качестве сорбента позволяет в режиме фронтального хроматографирования добиться 90% обогащения смеси БАВ а-токоферолом при исходном соотношении компонентов смеси (1:1). Введение аминогрупп в матрицу МСМ-41 приводит к изменению порядка элюирования разделяемой смеси по сравнению с исходным МСМ-41 и позволяет выделить фракцию (3-ситостерола с 80% степенью обогащения.

6. Разработан способ определения а-токоферола и эргокальцеферола в растительных маслах методом ТСХ в диапазонах

1 л определяемых концентраций для 2,50-50,00 мг/см и 0,08-0,13 мг/см соответственно. При элюировании а-токоферола смесью (7:1) октан -диэтиловый эфир и эргокальцеферола - смесью (4:1) тетрахлорметан -диэтиловый эфир отмечена наибольшая эффективность разделения. Методом ГХ-ПИД проведено определение а-токоферола и Р-ситостерола в гексановых л растворах в диапазонах концентраций 25-6000 мкг/см при совместном присутствии с пределами обнаружения 2,5 и 3,0 мкг/см3 соответственно. Относительная погрешность определения не превышает 10%.

Автор выражает искреннюю благодарность проф., д.х.н. Ф. Ресснеру за предоставленную возможность проведения научных исследований в Олъденбургском университете им. Карл фон Оссиетцки (Германия), за сотрудничество в работе и помощь в обсуждении результатов.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Бородина, Елена Валентиновна, Воронеж

1. Надиров Н.К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве. / Надиров Н.К. М.: Наука, 1991. - 336 с.

2. Колотилова А. И. Витамины. Химия, биохимия и физиологическая роль. / А.И. Колотилова, Е. П. Глушанков. Д.: Издательство Ленингр. Университета, 1976. - 248 с.

3. Plant Sterols and Risk of Stomach Cancer: A Case-Control Study in Uruguay / Stefani De Eduardo et al. // Nutrition and Cancer. 2000. - V.37, № 2. - P. 140-144.

4. Ostlund R.E. Inhibition of cholesterol absorption by phytosterol-replete wheat germ compared with phytosterol-depleted wheat germ / R.E. Ostlund, S.B. Racette, W.F. Stenson // American Journal Clinical Nutrition. 2003. - V.77, №6.-P. 1385-1589.

5. Phytosterol content of sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) seed oil: Extraction and identification / Li T. S. C. et al. // Food Chemistry. 2007. -V.101, № 4. - P. 1633-1639.

6. Экспериментальная витаминология (справочное руководство); под ред. Островского Ю. М. Мн. : Наука и техника, 1979. - 552 с.

7. Impact of pulsed electric field treatment on the recovery and quality of plant oils / Guderjan M. et al. // Journal of Food Engineering 2005. - У.67. -P. 281-287.

8. Hafidi A. Membrane-based simultaneous degumming and deacidification of vegetable oils / A.Hafidi, D. Pioch, H. Ajana // Innovative Food Science and Emerging Technolology. 2005. - V.6. - P. 203-212.

9. Lechner M. Determination of tocopherols and sterols in vegetable oils by solid-phase extraction and subsequent capillary gas chromatographic analysis / M . Lechner, B. Reiter, E. Lorbeer // Journal of Chromatography A. 1999. -V.857-P. 231-238.

10. Gas chromatographic characterization of vegetable oil deodorization distillate / T. Verleyen et al. // Journal of Chromatography A. 2001. - V.921 -P. 277-285.

11. Process for recovery of plant sterols from by-product of vegetable oil refining: pat. W02004000979 Hungry / Czuppon, T., Kemeny, Z., Kovari, E., Recseg, K.; CEREOL NOVENYOLAJIPARI RT; appl. 02.07.2002; publ. 31.12.2003

12. Ruperez F.J. Chromatographic analysis of a-tocopherol and related compounds in various matrices / F.J. Ruperez, D. Martin, E. Herrera, C. Barbas // Journal of Chromatography A. 2001. - V.935. - P. 45-69.

13. Simultaneous detection of retinol and alpha-tocopherol in human serum by high performance liquid chromatography / A.P. De Leenheer et al. // Journal of Chromatography A. -1979. V. 162. - P. 408-413.

14. Automated analysis of vitamin E isomers in vegetable oils by continuous membrane extraction and liquid chromatography electrochemical detection / A. Sanchez-Perez et al. // Journal of Chromatography A. - 2000. -V. 881 - P. 229-249.

15. Determination of tocopherols, tocopherolquinones and tocopherolhydroquinones by gas chromatography-mass spectrometry and preparation with lipophilic gel chromatography / H.U. Melchert et al. // Journal of Chromatography A. 2002. - V. 976. - P. 215-220.

16. Ye L. Vitamin E content of margarine and reduced fat products using a simplified extraction procedure and HPLC determination / L. Ye, J. L. Landen, R. R. Eintemiller // Journal of Liquid Chromatography and Relation Technology. -1998.-№21-P. 1227-1238.

17. Emmons C. L. In vitro antioxidant activity and contents of phenolic and tocol antioxidants / C.L. Emmons, D.M. Peterson, G.L. Paul // Journal of Agricultural Food Chemistry. 1999. - V. 47 - P. 4894-4898.

18. Simultaneous determination of a-tocopherol and (3-carotene in olive oil by reserved-phase high performance chromatography / E. Gimeno et al. // Journal of Chromatography A. 2000. - V. 881 - P. 255-259.

19. Storage, heating, and tocopherols affect cholesterol oxide formation in food oils / S.X. Li et al. // Journal of Agricultural Food Chemistry. 1996. -V. 44.-P. 3830-3834.

20. C.G. Rammell Separation of tocols by HPLC on an amino-cyano polar phase column / C.G. Rammell, J.J.L. Hoogenboom // Journal of Liquid Chromatography. 1985. - V. 8 - P. 707-717.

21. E. Psomiadou Simultaneous HPLC determination of tocopherols, carotenoids, and chlorophylls for monitoring their effect on virgin olive oil oxidation / E. Psomiadou, M. Tsimidou // Journal of Agricultural Food Chemistry. 1998.-V. 46-P. 5132-5138.

22. Richheimer S. L. Reversed-phase high-performance liquid chromatographic method using a pentafluorophenyl bonded phase for analysis of tocopherols / S. L. Richheimer, M. C. Kent, M. W. Bernart // Journal of Chromatography A. 1994. - V. 677 - P. 75-80.

23. A Rapid Gas Chromatographic Method for Direct Determination of Free Sterols in Animal and Vegetable Fats and Oils / Y.-M. Choong // Journal of Food and Drug Analysis. 1999. - V. 7. - P. 279-290.

24. Giacometti J. Determination of aliphatic alcohols, squalene, a-tocopherol and sterols in olive oils: direct method involving gas chromatography of the unsaponifiable fraction following silylation / J. Giacometti // Analyst. -2001.-V. 126.-P. 472-475.

25. Bruehl L. Extraction of oilseeds by SFE a comparison with other methods for determination of oil content / L. Bruehl, B. Matthaeus // Journal of Analytical Chemistry. - 1999. - V. 364 - P. 631-634.

26. Supercritical carbon dioxide extraction of carotenoids, tocopherols and sitosterols from industrial tomato by-products / E. Vagi et al. // J. of Supercritical Fluids. 2007. - V. 40. - P. 218-226.

27. Indyk H.E. Simultaneous liquid chromatographic determination of cholesterol, phytosterols and tocopherols in foods / H.E. Indyk // Analyst. 1990. -V. 115.-P. 1525-1530.

28. E. Ibanez E. Determination of tocopherols by GC-MS followed by SFE / E. Ibanez, J. Palacios, F.J. Sefiorans, G. Santa-Maria, J. Tabera, G. Reglero // Journal AOACS. 2000. - V. 77 - P. 187-191.

29. Bonvehi J.S. Liquid chromatographic determination of tocopherols and tocotrienols in vegetable oils, formulated preparations, and biscuits / J.S. Bonvehi, FY. Coll, I.A. Rius // Journal AOAC Int. 2000. - V. 83 - P. 627-634.

30. Konings E.J. Liquid chromatographic determination of tocopherols and tocotrienols in margarine, infant foods, and vegetables / E.J. Konings, H.H. Roomans, P.R. Beljaars // Journal of AOAC Int. 1996. - V. 79. - P. 902-906.

31. Hogarty C.J Tocopherol content of selected foods by HPLC/fluorescence quantitation / C.J Hogarty, С Ang, R.R. Eitenmiller // Journal of Food Composition and Analysis 1989. - V. 2. - P. 200-209.

32. Determination of Vitamin E in Aquatic Organisms by HighPerformance Liquid Chromatography with Fluorescence Detection / J.Z. Huo // Anal. Biochem.- 1996. -V. 242. P. 123-128.

33. Chase G.W.J. Liquid Chromatographic Determination of Tocopherols and Tocotrienols in Vegetable Oils, Formulated Preparations, and Biscuits / G.W.J. Chase, R.R. Eitenmiller, A.R. Long // J. AOAC Int. 1999. - V. 82. - P. 627-634.

34. Separation of vitamin E from palm fatty acid distillate using silica: I Equilibrium of batch adsorption / B. S. Chu. et al. // Journal of Food Engineering. -2004.- V. 62.-P. 97-103.

35. Hennion M.C. Solid-phase extraction: method development, sorbents, and coupling with liquid chromatography / M.C. Hennion // Journal of Chromatography A. 1999. - V. 856. P. 3-54

36. Писарев О. А. Современные подходы к конструированию структуры полимерных сорбентов для препаративной хроматографии биологически активных веществ / О.А. Писарев, Н.М. Ежова // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. - №.4. - С. 535-552.

37. Самсонов Г.В. Новые принципы препаративной ионообменной хроматографии и их применение для выделения, очистки и суперочистки антибиотиков / Г.В. Самсонов, О.А. Писарев // Прикл.биохимия и микробиол. 1992.-Т.28. -№1. - С. 5-17.

38. Писарев О.А. Взаимодействие эритромицина с полимерными сорбентами, настроенными на молекулу антибиотика / О.А. Писарев, Н.М.

39. Ежова, И.С. Гаркушина // Журнал физ. Химии. 2008. - Т.82. - №5. - С. 632637.

40. Писарев О.А. Фронтально-вытеснительная хроматография мелиттина на сетчатых полимерных ионитах. / О.А. Писарев, С.Г. Юнышева, Г.В. Самсонов // Прикл. биохим. микробиол. 1998. Т.34. - №5. - С.480-484.

41. Писарев О.А. Применение новых методов препаративной хроматографии низкого давления для повышения качества лекарственных препаратов / О.А. Писарев, Н.В. Глазова // Сорбционные и хроматографические процессы. 2001. - Т1.-№2. - С. 415 - 424.

42. Даванков В.А. Новый подход к созданию равномерно сшитых макросетчатых полистирольных структур / В.А. Даванков, С.В. Рогожин, М.П. Цюрупа // Высокомолек. Соед. Б. 1973. - №6. - С. 463- 466.

43. Davankov V.A. Structure and properties of porous hypercrosslinked polystyrene sorbents Styrosorb / V.A. Davankov, M.P. Tsyurupa // Pure and Appl. Chem. 1989. - V.61. - P. 1881-1888.

44. Adachi Т. Fundamental characteristics of synthetic adsorbents intended for industrial chromatographic separation / Adachi Т., Isobe E. // J. Chromatogr. A. 2004. - V. 1036, № l.-P. 33-44.

45. Писарев O.A. Взаимодействие эритромицина с полимерными сорбентами, настроенными на молекулу антибиотика / О.А. Писарев, Н.М. Ежова, И.С. Гаркушина //Журнал физ. Химии. 2008. Т.82. - №5. - С.632-637.

46. Кудринская В.А. Синтез и исследование сорбционных свойств полимеров с молекулярными отпечатками кверцетина / В.А. Кудринская, С.Г. Дмитриенко, Ю.А. Золотов // Вестн. Моск. ун-та. Серия 2. Химия. -2009. Т. 50. вып.З. - С. 156-163.

47. Препаративная жидкостная хроматография под ред. Б. Бидлинггмейера//М: Мир, 1990, С. 359.

48. Золотов Ю.А. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов. Применение в неорганическом аназизе / Ю.А. Золотов, Г.И. Цизин, С.Г. Дмитриенко, Е.И. Моросанова . М.: Наука, 2007. - 320 с.

49. Christie W.W. Solid-phase extraction columns in the analysis of lipids / W.W. Christie // Advances in Lipid Methodology One. - 1992. - P. 1-17.

50. Химия привитых поверхностных соединений; под ред. Лисичкина Г.В. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 592 с.

51. Srinivasan G. Influence of Solvents on the Conformational Order of CI8 Alkyl Modified Silica Gels / G. Srinivasan, K. Miiller // J. Chromatogr. A. -2006.-V.97.-P. 508-512.

52. Asmus P.A. Polar silicone-based chemically bonded stationary / P.A. Asmus, C.E. Low, M.J. Novotny // Analytical Chemistry. 1973. - V. 45. -P. 971-974.

53. Luechinger M. Automated immobilization of amino acids on mesoporous silica support/ M. Luechinger, R. Prins, G.D. Pirngruber //Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. - V. 158, Part 2. - P. 1193-1200.

54. Silylation of mesoporous silica MCM-41 with the mixture of Cl(CH2)3SiCl3 and CH3S1CI3: combination of adjustable grafting density andimproved hydrothermal stability / H. Yang et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2004. - V. 68. - P. 119-125.

55. Engelhardt H. Hydrophilic Silica-Based Anion Exchanger with Adjustable Cabacity for HPLC of Nucleotides / H. Engelhardt, E. Schweinheim // Chromatographia. 1986. - V. 22. - P. 425 - 429

56. Unger K. K. Packings and Stationary Phases for Biopolymer Separations by HPLC / K. K. Unger, R. Janzen, G. Jilge // Chromatographia. -1987.-V. 24.-P. 144-154.

57. Nash A.M. Limited extraction of soybeans with hexane / A.M. Nash, E.N. Frankel // J. Am. Oil Chem. Soc. 1986. - V. 63. - P. 244-246.

58. Comparison of the lipid composition of breast milk from mothers of term and preterm infants / J. Bitman et al. // Am. J. Clin. Nutr. 1983. - V. 38, №2.-P. 300-312.

59. O'Connor C.J. A rapid and sensitive separation of retinol and retinyl palmitate using a small, disposable bonded-phase column: kinetic applications / C.J. O'Connor, B.J. Yaghi // Lipid Res. 1988. - V. 29, № 12. - P. 1693-1697.

60. Tsui I.C. Rapid determination of total cholesterol in homogenized milk / I.C. Tsui // J. Assoc. Off. Anal. Chem. 1989. - V. 72, № 3. - P. 421-424.

61. Aufenanger, J. and Katterman,R., J. Clin. Chem. Clin Biochem., 27, 605-611 (1989).

62. Rapid separation of lipid classes in high yield and purity using bonded phase columns / Kaluzny M.A. et al. // J. Lipid Res. 1985. - V. 26, № 1. -P. 135-140.

63. Egberts,J. and Buiskool,R. Isolation of the acidic phospholipid phosphatidylglycerol from pulmonary surfactant by sorbent extraction chromatography / Egberts,J. and Buiskool,R. // Clin. Biochem., 1988. - V. 34. -P. 163-164. ^

64. Continuous-flow determination of natural and synthetic antioxidants in foods by gas chromatography / M. Gonzalez et al. // Analytica Chimica Acta. -1998.-V.359.-P. 47-55.

65. Selective Adsorption of Vitamin E from Palm Fatty Acid Distillate on Silica-Packed Fixed-Bed Columns / B.S. Chu et al. // International Journal of Food Engineering. 2009. - V. 5. - P. 1-15

66. Грегг С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грегг, К. Синг. -М.: Мир, 1984. 310 с.

67. A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates / J.S. Beck et al. // Journal of the American Chemical Society. -1992.-V. 114.-P. 10834-10843.

68. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism / C.T. Kresge et al. // Nature. 1992. - V.359. - P. 710-712.

69. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores / Zhao D. et al. // Science. 1998. - V. 279. - P.548-552.

70. Inagaki S. Synthesis of highly ordered mesoporous materials from a layered polysilicate / Inagaki S., Fukushima Y., Kuroda K. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993 - P. 680-682.

71. Zhao D. Nonionic triblock and star diblock copolymer and oligomeric surfactant syntheses of highly ordered, hydrothermally stable, mesoporous silica structures / D. Zhao et al. // Journal of the American Chemical Society 1998. -№ 120. - P. 6024-6036.

72. Adsorption of Direct Yellow 12 onto Ordered Mesoporous Carbon and Activated Carbon / F. Liu et al. // J. Chem. Eng. Data. 2009. - V. 54. -P. 3043-3050.

73. Comparison of an ordered mesoporous alumosilicate, silica, alumina, titania and zirconia in normal-phase high-perfomance liquid chromatography / M. Grün et al. // J. Chromatogr. A. 1996. - V. 740. - P. 1-9.

74. Капиллярная газохроматографическая колонка с пористым слоем на основе регулярной структуры мезопористого материала / Ю.В. Патрушев и др. // Журнал Физической Химии А. 2008. - Т. 82, № 7. - С. 1202-1205.

75. Хайвер К. Высокоэффективная газовая хроматография / К.Хайвер. -134 с.

76. Silica-Based Mesoporous Organic-Inorganic Hybrid Materials / F. Hoffmann et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. - V. 45. - P. 3216-3251.

77. K. Kailasam, K. Miiller // Physico-chemical characterization of MCM-41 silica spheres made by the pseudomorphic route and grafted with octadecyl chains // Journal of Chromatography A. 2008. - Vol.1191. -P. 125-135.

78. P.J.E. Harlick and A. Sayari // Amine grafted, pore-expanded MCM-41 for acid gas removal: Effect of grafting temperature, water, and amine type on performance // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. - V. 158. - P. 987-994.

79. X.S. Zhao, G.Q. Lu // Modification of MCM-41 by surface silylation with trimethylchlorosilane and adsorption study // J. Phys. Chem. B. 1998. - V. 102.-P. 1556-1561.

80. S. L. Burkett, S. D. Sims, S. Mann, Chem. Commun. 1996, 13671368.

81. H. Zhu, D. J. Jones, J. Zajac, R. Dutartre, M. Rhomari, J. Rozie're, Chem. Mater. 2002. - V. 14. - 4886 - 4894.

82. Prins R. Metal Phosphides and Zeolite-like Mesoporous Materials as Catalysts / R. Prins, G. Pirngruber, T.Weber // Chimia. 2001. V. 55. -P. 791-795.

83. Berg K. Herstellung oberfliichenmodifizierter Adsorbentien II. Reaktion von Phenylcldorsilanen mit Silicagel / K. Berg, K. Unger // Kolloid-Z. u. Z. Polymere. 1971. -V. 246. - P. 682-687.

84. Upfield The preparation. Properties and some applications of bonded ion-exchange pickings based on microparticulate silica gel for high-performanceliquid chromatography / G.B. Cox et al. // J. of Chromaography. 1976. - V. 117.-P. 269-278.

85. Surface Characterization and Functionalization of MCM-41 Silicas via Silazane Silylation / R. Anwander et al. // J. Phys. Chem. B. 2000. - V. 104. -P. 3532-3544.

86. M. Novotny; S. L. Bektesh, K. Grohmatm Chemically bonded stationary phases with variable selectivity // J. Chromaography. 1973. - V. 83. -P. 25-30.

87. Thermal and hydrothermal stability of amino-functionalized SBA-16 and promotion of hydrophobicity by silylation / J. Wei et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2009. - V. 117. - P. 596-602.

88. Amine-Grafted MCM-48 and Silica Xerogel as Superior Sorbents for Acidic Gas Removal from Natural Gas / H. Y. Huang et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. - V. 42. - P. 2427-2433.

89. Hybrid Organic-Inorganic Quaternary Ammonium Organosilane Functionalized Mesoporous Thin Films / M. A. Markowitz et al. // Langmuir. -2001. V. 17, № 22. - P. 7085-7092.

90. Salmio H. Distribution of Amino Groups on a Mesoporous Silica Surface after Submonolayer Deposition of Aminopropylsilanes from an Anhydrous Liquid Phase / H. Salmio, D. Briihwiler // J Phys Chem C. 2007. - V. 111. -P. 923-929.

91. Optical metal ion sensor based on diffusion followed by an immobilizing reaction. Quantitative analysis by a mesoporous monolith containing functional groups / D. L. Rodman et al. // Analitical Chemistry. 2005. - V. 77. -P. 3231-3237.

92. Design and synthesis of self-assembled monolayers on mesoporous supports (SAMMS): The importance of ligand posture in functional nanomaterials / G. E. Fryxell et al. // J. Mater. Chem. 2007. - № 17. - P. 2863-2874.

93. Sayen S. Electrochemical modulation of the ligand properties of organically modified mesoporous silicas / S. Sayen, A. Walcarius // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2005. - V. 581. - P. 70-78.

94. P.J.E. Harlick and A. Sayari // Amine grafted, pore-expanded MCM-41 for acid gas removal: Effect of grafting temperature, water, and amine type on performance // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. - V. 158. - P. 987-994

95. Trens P. Adsorption of (y-Aminopropyl)triethoxysilane and Related Molecules at the Silica/Heptane Interface / P. Trens, R. Denoyel // Langmuir. -1996.-V. 12, № 11.-P. 2781-2784.

96. Ganesan V. Ion exchange and ion exchange voltammetry with functionalized mesoporous silica materials / V. Ganesan, A. Walcarius // Mater Sci Eng B Solid State Mater. Adv. Technol. 2008. - V. 149. - P. 123-132.

97. Cauvel A. Monoglyceride Synthesis by Heterogeneous Catalysis Using MCM-41 Type Silicas Functionalized with Amino Groups / A. Cauvel, G. Renard, D. Brunei // J. Org. Chem. 1997. - V. 62. - P. 749-751.

98. Sharma K. K. Efficient Afunctional nanocatalysts by simplepostgrafting of spatially-isolated catalytic groups on mesoporous materials / K. K. Sharma, T. Asefa // Angew.Chem. Int. Ed. 2007. - V. 46. - P. 2879 - 2882.

99. Moller K. Inclusion Chemistry in Periodic Mesoporous Hosts / K. Moller, T. Bein // Chem. Mater. 1998. - V. 10. - P. 2950-2963.

100. Ritter H. Accessibility of Amino Groups in Postsynthetically Modified Mesoporous Silica / H. Ritter, D. Briihwiler // J. Phys. Chem. C. 2009. - V. 113. -P. 10667-10674.

101. Srinivasan G. Influence of Solvents on the Conformational Order of CI8 Alkyl Modified Silica Gels / G. Srinivasan, K. Miiller // J. Chromatogr. A. -2006.-V.97.-P. 508-512.

102. Briihwiler D. Postsynthetic functionalization of mesoporous silica / D. Briihwiler // Nanoscale. 2010. - V.2. - P.887-882.

103. The Effect of Water on the Functionalization of Mesoporous Silica with 3-Aminopropyltriethoxysilane // N. Gartmann // J. Phys. Chem. Lett. 2010. -V. l.-P. 379-382.

104. Grafting of 5-Cp(COOMe)MoCl(CO)3 on the Surface of Mesoporous MCM-41 and MCM-48 Materials / A. Sakthivel et al. // Organomet. Chem. -2006.-V. 691.-P. 997-1011.

105. Surface modification of silica gels with aminoorganosilanes / K. C. Vrancken et al. // Colloids Surf. A. 1995. - V. 174. - P. 86-91.

106. Luechinger M. Functionalization of silica surfaces with mixtures of 3-aminopropyl and methyl groups / M. Luechinger, R. Prins, G. D. Pirngruber // Microporous and Mesoporous Materials. 2005. - V. 85. - P. 111-118.

107. Assink R.A. Sol-gel kinetics I. Functional group kinetics / R.A. Assink, B.D. Kay // Journal of Non-Crystalline Solids. 1998. - V. 99, № 2-3. -P. 359-370.

108. Walcarius A. Characterization of Quaternary Ammonium-Functionalized Silica Microspheres Obtained by the Surfactant Template Route / A. Walcarius, V. Ganesan // Langmuir. 2006. - № 22. - P. 496-477.

109. Functionalized mesoporous silica films as a matrix for anchoring electrochemically active guests / D. Fattakhova-Rohlfing et al. // Langmuir. -2005.-№21.-P. 11320-11329.

110. Balaji T. Naked eye detection of cadmium using inorganic-organic hybrid mesoporous material / T. Balaji . M. Sasidharan, H. Matsunaga // Anal. Bioanal. Chem. 2006. - V. 384. - P. 488^94.

111. Unger Surface Functionalization and Stabilization of Mesoporous Silica Spheres by Silanization and Their Adsorption Characteristics /

112. A. Matsumoto et al. // Langmuir. 2002. - V. 18. -P. 4014-4019.

113. Unger K.K. Surface Functionalization and Stabilization of Mesoporous Silica Spheres by Silanization and Their Adsorption Characteristics / K.K. Unger //Langmuir. 2002. V. 18.-P. 4014-4019.

114. Ryoo R. Improvement of Hydrothermal Stability of MCM-41 Using Salt Effects during the Crystallization Process / R. Ryoo, S. Jun // J. Phys. Chem.

115. B. -1997. -V. 101.-P. 317-320.

116. Disordered Molecular Sieve with Branched Mesoporous Channel Network/R. Ryoo et al. //J. Phys. Chem. 1996. -V. 100. - P. 17718-17721.

117. Mesoporous Sieves with Unified Hybrid Inorganic/Organic Frameworks / B.J. Melde et al. // Chem. Mater. 1999. - V. 11. - P. 3302-3308.

118. Jaroniec C.P. Tailoring Surface and Structural Properties of MCM-41 Silicas by Bonding Organosilanes / C.P. Jaroniec, M. Kruk, M. Jaroniec // J. Phys. Chem. B.- 1998,- V. 102.-P. 5503-5510.

119. Truedinger U. Porous zirconia and titania as packing materials for high-performance liquid chromatography / U. Truedinger, G. Mueller, K.K. Unger // J. Chromatogr. 1990. - V. 535. - P. 111-125.

120. Spherical ordered mesoporous silicas and silica monoliths as stationary phases for liquid chromatography / A. Galarneau et al. // J. Sep. Sci. -2006.-V. 29.-P. 844-855.

121. Characterization of mesoporous silica and its pseudomorphically transformed derivative by gas and liquid adsorption / J. Iapichella et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2007. - V. 102, № 1-3. - P. 111-121.

122. Great Improvement of Chromatographic Performance Using MCM-41 Spheres as Stationary Phase in HPLC / T. Martin et al. // Chem. Mater. 2004. -V. 16, №9.-P. 1725-1731.

123. Kailasam K. Physico-chemical characterization of MCM-41 silica spheres made by the pseudomorphic route and grafted with octadecyl chains / K. Kailasam, K. Miiller // Journal of Chromatography A. 2008. - V. 1191, № 1-2. -P. 125-135.

124. Chiarakorn S. Influence of functional silanes on hydrophobicity of MCM-41 synthesized from rice husk / S. Chiarakorn, T. Areerob, N. Grisdanurak // Science and Technology of Advanced Materials. 2007. - V. 8 - P. 110-115.

125. Sindorf D.W. Silicon-29 NMR study of dehydrated/rehydrated silica gel using cross polarization and magic-angle spinning / D.W. Sindorf, G.E. Maciel // Journal of the American Chemical Society. 1983. - V. 105, № 6. - P. 14871493.

126. Kailasam K. Octadecyl grafted MCM-41 silica spheres using trifunctionalsilane precursors preparation and characterization / K. Kailasam, A. Fels, K. Miiller // Microporous and Mesoporous Materials. - 2009. - V. 117. -P. 136-147.

127. Inumaru. K. Molecular selective adsorption of nonylphenol in aqueous solution by organo-functionalized mesoporous silica / K. Inumaru, J. Kiyoto, S. Yamanaka // Chem. Commun. 2000. - P. 903 - 904.

128. The use of M41S materials in chiral HPLC / C. Thoelen et al. // Chem. Commun. 1999. - P. 1841-1842.

129. Spherical MSU-1 Mesoporous Silica Particles Tuned for HPLC / C. Boissiere et al. // Adv. Funct. Mater. 2001. - V. 11. - P. 129-135.

130. Mesoporous M41S materials in capillary gas chromatography / M. Raimondo et al. // Chem. Commun. 1997. - № 15. - P. 1343-1344.

131. Grün M. The synthesis of micrometer- and submicrometer-size spheres of ordered mesoporous oxide MCM-41 / M. Grün, I. Lauer, K.K. Unger // Adv. Mater. 1997. - V. 9, № 3. - P. 254-257.

132. The Use of Mesoporous Silica in Liquid Chromatograph / K.W. Gallis et al. // Adv. Mater. 1999. - V. 11. P. 1452-1455.

133. Kurganov A. Packings of an unidimensional regular pore structure as model packings in size-exclusion and inverse size-exclusion chromatography / A. Kurganov, K.K. Unger, T. Issaeva // J. Chromatogr. A. 1996. - V. 753, № 2. - P. 177-190.

134. Adsorption of amino acid on mesoporous molecular sieves / A. Vinu et al. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. - V. 156. - P. 631-636.

135. Adsorption study of heme proteins on SBA-15 mesoporous silica with pore-filling models / M. Miyahara et al. // Thin Solid Films. 2006. - V. 499, № 1-2.-P. 13-18.

136. Adsorption of lysozyme over mesoporous carbons with various pore diameters / A. Vinu et al. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. -V. 156.-P. 637-642.

137. Adsorption of lysozyme over mesoporous carbons with various pore diameters / A. Vinu et al. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. -V. 156.-P. 637-642.

138. Miyahara M. Adsorption myoglobin over mesoporous silica molecular sieves: Pore size effect and pore-filling model / M. Miyahara, A. Vinu, K. Ariga // Materials Science and Engineering: C. 2007. - V. 27, № 2. - P. 232-236.

139. Adsorption of vitamin E on mesoporous silica molecular sieves / G. Chandrasekar et al. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2005. - V. 158. -P. 1169-1176.

140. Hartmann M. Adsorption of Vitamin E on Mesoporous Carbon Molecular Sieves / M. Hartmann, A. Vinu, G. Chandrasekar // Chemical Material. 2005. - V. 17, № 4. - P. 829-833.

141. Tejib(J)epHX O. Hohhtbi / Tejib^epHX. M. : HJ1, - 1962. - 490 c.

142. Stephen Brunauer, P. H. Emmett, Edward Teller, Adsorption of Gases in Multimolecular Layers // S. Brunauer, P. H. Emmett, E. Teller // J. Am. Chem. Soc. 1938. - V. 60. - P. 309-319.

143. Barrett E.P. The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations from Nitrogen Isotherms / E.P. Barrett, L.G. Joyner P.P.J. Halenda // J. Am. Chem. Soc. 1951. - V. 73. - P. 373-380.

144. Дёрффель. Статистика в аналитической химии/ Пер. с нем. JI.H. Петровой, Под. ред. Ю.П. Адлера. М.: Мир, 1994. - 269 с.

145. Patent USA № 4,430,496 07.02.1984. Strong anion exchange composition and methods / Abbot S.R.

146. Novel Organic/Inorganic Hybrid Materials by Covalent Anchoring of Phenothiazines on MCM-41 / Z. Zhou et al. // Chem. Mater. 2008. - V. 20. -P. 4986-4992.

147. Structural Characterization of (3-Aminopropyl)triethoxysilane-Modified Silicas by Silicon-29 and Carbon-13 Nuclear / G. S. Caravajal et al. // Anal. Chem. 1988. - V. 60. - P. 1776-1786.

148. Zur Unterscheidung der Silanolgruppen im mesoporosen Molekularsieb MCM-41 / J. Chen et al. // Angew. Chem. 1995. - V. 107. - P. 2898-2900.

149. Comprehensive Study of Surface Chemistry of MCM-41 Using 29Si CP/MAS NMR, FTIR, Pyridine-TPD, and TGA / X.S. Zhao et al. // J. Phys. Chem. 1997. - V. 101. - P. 6525-6531.

150. Koodyanska D. FT-IR/PAS studies of chelates adsorption on anion exchangers / D. Koodyanska, J. Riczkowski, Z. Hubicki // The European Physical Journal. Special Topics. 2008. - Vol. 154. - P. 339 - 343.

151. Photocatalytic selective oxidation of anionic compounds on Ti02 photocatalysts modified with quaternary ammonium base groups / S. Miyayama et al. // Separation and purification technology. 2007. - V. 58. - P. 206 - 210.

152. Котова Д.JI. Термический анализ ионообменных материалов / Д.Л. Котова, В.Ф. Селеменев. М: Наука, 2002. - с.

153. Rochester С.Н. Infrared study of the adsorption of amines on silica immersed in carbon tetrachloride / C.H. Rochester, G.H. Yong // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1980. - V. 76. - P. 1158-1165.

154. Sindorf D.W. Solid-state NMR studies of the reactions of silica surfaces with polyfunctional chloromethylsilanes and ethoxymethylsilanes / D.W. Sindorf, G.E. Maciel // Journal of the American Chemical Society. 1983. -V. 105.-P. 3767-3776.

155. Piers A. IR Studies of Adhesion of Promoters / A. Piers, H. Rochester // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995. - V. 91. - P. 105-112.

156. Ralph T. Yang Adsorbents: Fundamentals and Applications / T. Ralph. Whiley Interscience, 2003. - 410 p.

157. Драго P. Физические методы в химии: в 2т. / Р. Драго. М.: Мир, 1981. Т. 1.-423 с.

158. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография / Ю. Кирхнер. М.: Мир, 1981.-616 с.

159. Хохлова О.Н. Влияние температуры на необменную сорбцию ароматических аминокислот низкоосновным анионообменником АН-31 / О.Н. Хохлова, В.А. Еременко // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. - Т. 7, вып. 6. - С. 1032-1038.

160. Kovalenko G.A. Adsorption of antiseptics (furacilin, chlorhexidine) and vitamin E on carbon-containing enterosorbents / G.A. Kovalenko, E.V. Kuznetsova // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2000. - V. 34, № 6. - P. 327-331.

161. Рудаков О.Б. Спутник хроматографиста. Методы жидкостной хроматографии. / О.Б. Рудаков, И.А. Востров, С.В. Федоров, А.А. Филиппов, В.Ф. Селеменев, А.А. Приданцев; под. ред. В.Ф. Селеменева. Воронеж: Изд-во "Водолей". 2004. - 528 с.

162. Sow M. Spectroscopic and photophysical properties of some biological antioxidants: structural and solvent effects / M. Sow, G. Durochertt // Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry. 1990. - V. 54. P. 349-365