Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
Для достижения селективного разделения в жидкостной хроматографии можно использовать самые различные" свойства соединений: размер, заряд, гидрофоб-ность, способность к образованию координационной связи и комплексов с переносом заряда и др. Различия по каждому из таких свойств может быть использовано для разделения группы соединений. Ниже приведены основные механизмы разделения в ВЭЖХ и рассмотрены соответствующие им варианты хроматографии.
Эксклюзионная хроматография. Разделения в эксклюзионной хроматографии (устаревшие названия — гель-проникающая хроматография, гель-фильтрация) основано на различиях в размерах молекул. Механизм разделения легко понятен из рис. 7.9. Для простоты представим, что сорбент содержит конические поры с диаметром у основания конуса dn, а разделяемые молекулы или даже отдельные частицы с диаметром d < d„ присутствуют в хроматографической системе в виде идеальных сфер. Понятно, что при условии свободной диффузии в подвижной фазе частицы меньшего диаметра диффундируют глубже в коническую пору вплоть до вершины конусоидальной поры и при отсутствии каких-либо адсорбционных взаимодействий с поверхностью пористого сорбента должны удерживаться в хроматографической колонке дольше, чем более крупные молекулы.
Главной характеристикой сорбентов для эксклюзионной хроматографии является размер пор, определяющий диапазон масс и соответственно размеров молекул. Типичный пример калибровочной кривой, построенной для гипотетической хроматографической колонки, и пример разделения представлены на рис. 7.9.
7.3]
Механизмы удерживания и разделения в ВЭЖХ
363
Соединение А имеет массу выше предела эксклю-зии, поэтому не проникает в поры сорбента и элюируется первым из хроматографической колонки.
Наоборот, соединение Г проникает во все поры и элюируется последним.
Следует особо отметить, что для успешного разделения в данном варианте жидкостной хроматографии необходимо отсутствие взаимодействий сорбат — сорбент, поэтому основная задача химического модифицирования поверхности пористых минеральных носителей состоит в создании слоя нейтрального, как правило, гидрофильного покрытия. Обычно с этой целью проводят обработку кремнеземов 7-глицидоксипропилалкоксисиланами с получением диольных групп за счет раскрытия эпоксидных групп при обработке разбавленной кислотой.
При наличии взаимодействий в системе сорбент — сорбат и в зависимости от типа нахождения сорбата относительно сорбента при таких взаимодействиях рассматривают две крайние возможности: адсорбционную и распределительную хроматографию. Следует отметить, что классификация хроматографических методов по механизму разделения достаточна условна, поскольку крайне редко в хроматографической системе реализуется только один тип взаимодействий.
Адсорбционная хроматография. Разделение в адсорбционной хроматографии основано на различиях в адсорбционной способности молекул на поверхности полярных минеральных носителей. Под адсорбционными понимаются взаимодействия между полярной поверхностью сорбента и полярными фрагментами молекул или ионов. Согласно принятой классификации межмолекулярных взаимодействий в хроматографии [31], адсорбционная способность молекул определяется совокупностью неспецифических (дисперсионных и индукционных взаимодействий) и специфических (диполь-дипольных, донорно-акцепторных, межионных взаимодействий, а также образованием координационной и водородной связей). Неспецифические взаимодействия в той или иной степени характерны для всех вариантов жидкостной хроматографии, тогда как преобладание определенного вида специфических взаимодействий позволяет выделять соответствующую систему в отдельный вариант жидкостной хроматографии. Так, образование координационных связей характерно для комплексообразовательной и лигандообменной хроматографии, а преобладание межионных взаимодействий позволяет говорить о разделении по механизму ионообменной хроматографии. Сложные специфические взаимодействия типа «фермент — субстрат» или «антиген — антитело» характерны для аффинной хроматографии. Такая ситуация привела к тому, что в последние годы под адсорбционной хроматографией все чаще подразумевают разделение органических молекул на поверхности минеральных носителей типа силикагеля, оксидов алюминия, титана и циркония.
lg A/w 7
. 40
Предел
эксклюзии
Селективное проникание в поры
Полное проникание в поры
Полный объем \ проникания -
Рис. 7.9. Градуировочный график хроматографической колонки для эксклюзионной хроматографии и соответствующее разделение
364
Сорбционно-хроматографические свойства
[Гл. 7
В подавляющем большинстве случаев в адсорбционной хроматографии в качестве сорбента используют силикагель, который обладает совокупностью различных по своей природе силанольных и силоксановых групп. Популярность силикагеля связана с доступностью разнообразных по геометрической структуре образцов, высокой технологичностью их получения, относительно низкой себестоимостью и высокой селективностью при групповом разделении углеводородов, а также при разделении изомеров замещенных ароматических углеводородов. Последнее свойство широко используется при анализе группового состава различных фракций перегонки нефти и топлив. К числу существенных недостатков силикагеля можно отнести сильную адсорбцию на силикагеле ряда аминов и недосточно высокую гидролитическую устойчивость. Указанные недостатки менее характерны для оксидов алюминия и циркония, которые, в свою очередь, обладают высокой реакционной способностью по отношению к основаниям Льюиса, таких, как органические кислоты, фосфаты, фториды, что также ограничивает их применения. Общим недостатком использования всех минеральных оксидов в качестве сорбентов для адсорбционной хроматографии является высокая чувствительность к присутствию следов воды в элюентах на основе органических растворителей. Как правило, разделение на немодифицированных неорганических оксидах проводят в нормальнофазном или прямофазном вариантах, что на практике соответствует использованию полярного сорбента и неполярного элюента. Даже небольшие содержания воды в элюентах в этом варианте существенно изменяют селективность разделения и приводят к ухудшению воспроизводимости. Менее чувствительными к влаге являются силикагели, химически модифицированные полярными органическими молекулами с функциональными амино-, нитро, амидными или нитрильными группами. Однако при закреплении органических молекул на поверхности сорбента для хроматографии возникает вопрос о возможности разделений по механизму распределительной хроматографии.
