Реферат: Використання аналітичних органічних реагентів у розподільній рідинній хроматографії

Цю складну проблему можна в значній мірі вирішити за допомогою градієнтів елюювання, використовуючи змішувачі, як показано на рис. 1. Склад розчинника змінюють поступово в міру проведення хроматографічного поділу, починаючи з «слабкого» розчинника (більші величини k') і кінчаючи «сильним» розчинником (найменші величини k'). У результаті розрішення піків на хромограмі помітно поліпшується. Приклад градієнтного елюювання в іонообмінній хроматографії наведений на рис. 4.

2. Застосування органічних реагентів у рідинній хроматографії для поділу вуглеводнів

Рідинна хроматографія не завжди може бути застосована для поділу суміші вуглеводнів. Нижчі й середньомолекулярні аліфатичні вуглеводні являють собою газоподібні або легколетючі з'єднання. Отже, для їхнього аналізу доцільно застосовувати газову хроматографію. Рідинна ж хроматографія може успішно застосовуватися для поділу вищих парафінових вуглеводнів і особливо поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Цей метод головним чином використовується для попереднього поділу таких з'єднань.

Адсорбція аліфатичних і циклічних вуглеводнів на полярних адсорбентах є слабкою й не дуже селективною. Було показано, що силікагель може бути успішно використаний в умовах програмування температури стовпчика. Однак установлено, що застосування декількох гелевых сорбентів більш ефективно; на таких гелях поділ вуглеводнів, особливо поліциклічних, відбувається аналогічно молекулярно-ситовому поділу.

.1 Абсорбційна хроматографія

Якісний взаємний поділ окремих типів вуглеводнів в колонці з окисом алюмінію було досягнуто Фалком і Стейнером. Не утримуюча кислот окис алюмінію була промита диетиловым ефіром і висушена при 130°С протягом 30 годин. Оброблена в такий спосіб окис алюмінію містила близько 12% води, крім того, ще 1,7% води додавали спеціально. Після ретельного перемішування сорбент переносили в закриту судину на 12 годин. Близько 50-100 мг розчинної в бензолі фракції пилу з повітря розчиняли в невеликій кількості хлороформу й потім додавали близько 1г окису алюмінію. Хлороформ випарювали й суміш уводили в колонку (12X400 мм), нижня секція якої містила 9г окису алюмінію, а верхня секція - 0,5г силікагелю. Елюювання починали 100-кратною кількістю н-пентана, що містить невеликі кількості диетилового ефіру. Концентрацію ефіру в пентані поступово збільшували, вона становила 0,3,6 і 12%. Під час цього 2-годинного досліду колонка була захищена від впливу світла. З колонки послідовно елюювали наступні вуглеводні: аліфатичні вуглеводні, олефіны, похідні бензолу, похідні нафталіну, дибензофурана, антрацену, пірен, бензофлуорен, хризен, бенз(а)пірен, бензперілен й коронен.

.2 Гель-хроматографія

Вищі вуглеводневі фракції, особливо фракції нафти, неможливо успішно розділити методом газової хроматографії й замість її переважно застосовується гель-хроматографія.

Кліміш і Рисі використали гель-хроматографію для препаративного поділу вуглеводнів у продуктах конденсації тютюнового диму на колонку 24,5x1090 мм, наповненої біобедсом SX-8 (200-400меш). Як рухлива фаза використовувався тетрагідрофуран. Визначальним фактором при поділі є молекулярно-ситовий ефект. На поділ також впливають взаємодії аналізованих з'єднань залежно від їхньої структури з матрицею гелю або з розчинником. Фракція конденсату сигаретного диму була розділена на три підфракції, кожна з яких містила поліциклічні, аж до шести кілець, ароматичні вуглеводні.

Було знайдено, що для поділу фракцій кам'яновугільного дьогтю зручним методом є гель-хроматографія на сефадексі LH-20. Цей сорбент можна використати для відділення парафінів від циклопарафінов і алкілбензолів від циклічних похідних бензолу на основі селективної сорбції . Вищі вуглеводневі фракції, що також містять поліциклічні вуглеводні, були розділені на меркогелі (Merckogel); була також знайдена залежність між утримуваним обсягом і логарифмом молекулярної маси. Для визначення розподілу вуглеводнів у матрицях відповідно до їхніх молекулярних мас можуть бути використані стирагель (Styragel) або порагель A-l(Poragel)

Вищі аліфатичні вуглеводні можуть бути розділені за допомогою гель-хроматографії при підвищеній температурі (130°С) з використанням як гель зшитого полістиролу й у якості, рухливої фази о-дихлорбензола.

Середньомолекулярні аліфатичні й летючі ароматичні вуглеводні можуть бути розділені на гелях стирол-дивінілбензол при використанні як рухливої фази бензолу.

.3 Інші методи хроматографії вуглеводнів

Властивість олефінів утворювати комплекси з іонами срібла було використано Янаком і іншими дослідниками для хроматографії в системі рідина-тверде тіло(рис. 6). Як сорбент використали порапак (Porapak) G, a AgNO3 (0,08 г/мл) додавали до рухливої фази, що складає із суміші н-проланола й води (2:1). Подібний сорбент, порапак Т, застосували Мартін і Янак для поділу поліциклічних вуглеводнів, використавши рідинну хроматографію при високому тиску.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні були успішно розділені також за допомогою високошвидкісної рідинної хроматографії з використанням пермафази ODS (Perma-phase) і лінійного градієнтного елюювання сумішшю метанол-вода починаючи від співвідношення (1:1) до чистого метанолу.

Рис. 6. Поділ суміші фенатренів: Колонка: 500X2 мм; сорбент: порапак T (0,853 г); рухлива фаза: н-гексан; швидкість рухливої фази: 0,1 мл/хв; детектування: спектрофотометричне; 1 - бензол; 2 - октагідрофенантрен; 3 - 9,10-дигідрофенантрен; 4 - фенантрен

Хроматографія зі зверненими фазами була використана для поділу ряду середньомолекулярних аліфатичних і моноциклічних ароматичних вуглеводнів. Наприклад, використали триметрову колонку, наповнену 25% сквалана, нанесеного на силанізований хромосорб Р.

У якості елюенту застосовували ацетонітрил. Цей хроматографічний процес можна проводити при різних, але не перевищуючих 32°С температурах.

Для поділу вуглуводневих сумішей може використовуватися утворення клатратів. У формі клатратів були розділені нафтові фракції, що містять вищі парафіни й циклопарафіни ( що киплять у межах 250-450°С).

В іншому методі використання клатратів застосовувалась колонка, наповнена сумішшю тіомочевини й діатомітової землі (кізельгуром), а в якості елюенту - бензол і метанол. 120-кратний надлишок тіомочевини (щодо маси вуглеводнів) використовувався Ліберманом і Фурманом

Табл. 2 Огляд різних методів, які використовуються для поділу вуглеводнів і галогенованних вуглеводнів

Метод хроматографії	Сполука	Сорбент	Рухлива фаза
Рідинна хроматографія (РХ)	Вуглеводні (забруднюючі атмосферу)	Окис алюмінію	Циклогексан
Те ж	Те ж	Те ж	Петролейний ефір - бензол (10:1); петролейний ефір - метанол (100:1)
-//-	Поліциклічні вуглеводні	Силікагель	Метанол - етанол - вода (1:1:1)
-//-	Вуглеводні	Силікагель	н-гексан; н-гексан - бензол (4:1)
-//-	-//-	Ацетилцелюлоза	Етанол - толуол - вода (17:4:1)
-//-	Ароматичні вуглеводні	MgO-целіт (2:1)	н-Гексан - бензол - ацетон (3:1:1)
Гельпроникна хроматографія	Вуглеводні	Сефадекс LH-20	Ізопропанол; хлороформ - циклогексан (4:1)
Те ж	Алкани (для екстрагування порід)	Сефадекс LH-20	Ацетон - хлороформ (1:1)
-//-	Галогеновані вуглеводні (продукти хлоропренового виробництва)	Кополімер стирол - дивінілбензол	Тетрагідрофуран
Рідинна хроматографія	Алкілхлориди	Силікагель із флуоресціюючим індикатором	Ізопропанол
Рідинна хроматографія	Галогеновані стильбени (очищення й одержання цис-транс-ізоміров) Фторовані вуглеводні	Окис алюмінію Дауекс 50W-X8	н-Гексан; етанол-вода (1:1)

Для поділу вуглеводнів також були використані іонообмінні смоли. Ямада із співр. розглянули залежність між коефіцієнтами розподілу похідних бензолу на сильних катіонообмінних смолах у Н- і Na-формах на основі стиролу біорад BiO-Rad AG(50W-X8) і їхніми хімічними структурами.

3. Застосування органічних реагентів у рідинній хроматографії для поділу простих ефірів і перекисів

Рідинну колоночну хроматографію використовують переважно для виділення й очищення простих ефірів і перекисів. В аналітичних цілях її використовують рідше. Низькокиплячі ефіри внаслідок їх термостабільності аналізують головним чином за допомогою газової хроматографії. Однак для аналізу термічно нестійких речовин, таких, як деякі типи перекісних з'єднань, варто вибирати інші умови. Часто виявляється необхідним виділяти, розділяти й визначати ефіри й перекисі серед продуктів реакції або в промислових продуктах.

Шести- і семикомпонентні суміші аліфатичних ефірів (С2-C8) було запропоновано розділяти за допомогою так званої висолюючої хроматографії на дауексі 50-Х4 (200- 400 меш), використовуючи градієнтне елюювання розчинами сульфату амонію при зменшенні його концентрації. Градієнтне елюювання можна проводити тим же методом, використовуючи воду й розчини оцтової кислоти різної концентрації (1-8 М). Результати зведені в табл. 3.

Іонообмінна смола дауекс 50-Х4(Н+) (200-400 меш); колонка: 15 на 2 см; швидкість рухливої фази 0,4-0,5 см/хв; детектування: фракції по 5 мл змішують із 5 мл 0,02 М розчину біхромату калію в концентрованої H2S04, суміш розбавляють 25 мл води й кількість що утвориться .Сг(Ш) вимірюють спектрофотометрично

Табл. 3. Солюбілізаційна хроматографія ефірів

Рухлива фаза

Вода

Оцтова кислота

1 М

2М

4М

6 М

Диізопропіловий ефір

3,51

3,11

2,88

2,13

1,30

Дипропіловий ефір

4,94

4,16

3,37

2,08

1,65

Етилбутиловий ефір

5,25

4,19

3,60

2,48

1,69

Дибутиловий ефір

12,5

9,36

6,81

3,90

1,83

Анізол

15,2

11,6

9,09

5,36

3,08

Дифеніловий ефір

-

-

54,6

19,2

6,65

Диізоаміловий ефір

-

-

-

-

2,28

Диаміловий ефір

-

-

-

3,03

Перекис бензоілу може адсорбуватися в безводних середовищах на окисі цирконію. Як рухливу фазу можна використати різні неполярні або слабо полярні розчинники, наприклад ацетон, бензол, толуол, тетрахлорметан, етилацетат, диетиловый ефір і дихлоретан.

Рис. 7. Поділ ефірів: Колонка: 200 на 5 см; сорбент: гель полістиролу, що зшив 2% дивінілбензолу; елюент: тетрагідрофуран; швидкість рухливої фази: 20 мл/ч. Дискретний гомологічний ряд полімерів на основі олігомерів етиленгліколю типу НО-[CH2CН2-0)n-H (де n = 9 і х = 1, 2, 3. . .). Числа над піками позначають ступінь полімеризації п. Vв - утримуваний обсяг, температура 20-40 °С

Адсорбція перекисів залежить від кількості води, що присутня в адсорбенті й у розчинниках, які включає рухлива фаза. Для поділу й готування олігомерних поліетиленоксидів певної молекулярної маси можна використати гель-проникну хроматографію. Однорідні олігомери були отримані цим методом у препаративних кількостях при використанні гелю полістиролу, що зшив 2% дивінілбензолу.

Хроматограма гомологічного ряду олігомерних етиленгліколів показана на рис. 7 і демонструє поділ усього ряду олігомерів.

Роботи із застосуванням рідинної хроматографії для поділу й одержання ефірів і перекисів наведені в табл. 4.

Табл. 4 Огляд робіт з поділу простих ефірів і перекисів

Аналізовані сполуки	Сорбент	Рухлива фаза
Метилдеценіловий ефір, метилпентеніловий ефір (очищення)	Нейтральний окис алюмінію	Пентан
Дигліциділовий ефір в епоксисмолах (виділення, визначення)	Силікагель	Хлороформ	Нейтральний окис алюмінію	Бензол-хлороформ (1:1)
Моноалкілфенілові ефіри поліетиленгліколя (неіоногенні поверхнево-активні речовини)	Кізельгур	Тетрахлорметан- ізооктан (1:1)
Перекисні похідні бензантрацена	Окис алюмінію	Дихлорметан
Сполуки, що утворяться при автоокислені ацетиленових вуглеводнів	Силікагель КСК	Петролейний ефір-диетиловий ефір-метанол
3,3-Дитретбутилдипероксифталід	Силікагель	Петролейний ефір-диетиловий ефір (3:1)
Тетрадекалілфенілперацетат	Окис алюмінію	Диетиловий ефір

4. Застосування органічних реагентів у рідинній хроматографії для поділу вуглеводів.

.1 Хроматографія в системі рідина-рідина

Понад 25 років хроматографія в системі рідина-рідина використається для вирішення аналітичних завдань у хімії вуглеводів, однак тільки останнім часом її стали розглядати як точний аналітичний метод і при виконанні поділу почали звертати істотно більше уваги на ефективність і вибірковість колонки. Як і в газорідинній хроматографії, точні дані величин утримання й коефіцієнтів розподілу становлять основу для подання експериментальних даних у формі таблиць, які потім використовують для ідентифікації невідомих сполук.

.2 Хроматографія на целюлозі

Целюлозу найбільше часто використають як сорбент при хроматографії в системі рідина-рідина; основи цього методу є загальними для колоночної і паперової хроматографії. Ця аналогія дуже корисна головним чином при виборі відповідної системи розчинників. Крім того, при поділі в системі рідка фаза - рідка фаза втримання розчиненої речовини на целюлозі часто залежить від адсорбції й іонного обміну, і всі ці ефекти вносять певний вклад у коефіцієнт розподілу.