ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =
УДК 543.544
ПРИМЕНЕНИЕ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ИМИДАЗОЛА ПРИ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ
АМИНОКИСЛОТ В МОЧЕ © 2015 г. Е. А. Колобова1, Л. А. Карцова1, Е. А. Бессонова
Санкт-Петербургский государственный университет, Институт химии 198504 Санкт-Петербург, Ст. Петергоф, Университетский просп., 26 1Е-таИ: Ekatderyabina@mail.ru Поступила в редакцию 23.01.2015 г., после доработки 05.04.2015 г.
Выявлено влияние ионных жидкостей С12М1тС1 и С^МТтО в качестве компонентов фонового электролита на параметры миграции аминокислот в условиях капиллярного зонного электрофореза (КЗЭ) и мицеллярной электрокинетической хроматографии (МЭКХ). Установлено, что введение указанных ионных жидкостей на основе имидазола в фоновый электролит (фосфатный буферный раствор, рН 2.0) приводит к росту эффективности в 2—3 раза при определении триптофана, тирозина и 3,4-дигидроксифенилаланина в условиях КЗЭ и селективности разделения в режиме МЭКХ. Применение внутрикапиллярного концентрирования (стэкинга с усилением поля) с использованием С16М1шС1 в составе фонового электролита позволило сконцентрировать триптофан, тирозин, 3,4-ди-гидроксифенилаланин в 10—14 раз. Пределы обнаружения аминокислот составили 30—55 нг/мл. Обнаружено, что включение С12М1шС1 в состав электрофоретической системы позволяет определять не поглощающий в УФ-области спектра глицин в условиях косвенного детектирования при 220 нм. Предложен вариант пробоподготовки мочи к электрофоретическому определению аминокислот с использованием С6М1шМТГ2 в качестве экстрагента. Степени извлечения аминокислот составили 92—100%.
Ключевые слова: ионные жидкости, капиллярный зонный электрофорез, мицеллярная электрокинетическая хроматография, псевдостационарная фаза, жидкостно—жидкостная экстракция, аминокислоты.
DOI: 10.7868/S0044450215110080
Ионные жидкости (ИЖ) — это соли, температура плавления которых ниже 100°C [1—3]. Их молекулы состоят из объемного органического катиона (имидазолиевый, Im; пиридиниевый, Pyr; пирролиевый, Pyrrol; аммониевый, N, или фосфо-ниевый, P) и органического (трифторацетат
CF3COO-, трифлат CF3SO-, ацетат CH3COO-) или
неорганического (Br-, Cl-, NO-, ClO4, BF4-, PF6-) аниона [1]. В последние годы отмечено активное использование в методах разделения ионных жидкостей [4-10], характеризующихся низкой летучестью, способностью растворять гидрофобные и гидрофильные соединения, химической и термической устойчивостью, высокой электропроводностью. Кроме того, варьируя природу составляющих ИЖ ионов, можно регулировать их полярность, гид-рофобность, вязкость, растворимость в воде [3]. Все это позволяет применять ИЖ в качестве компонентов подвижных и неподвижных фаз в жидкостной хроматографии и капиллярном электрофорезе.
Особый интерес представляют ИЖ с длинным углеводородным радикалом. Подобно поверхностно-активным веществам, они при определенной концентрации могут образовывать мицеллы [11], что могло бы обеспечить одновременное электро-форетическое определение гидрофобных и гидрофильных аналитов [6, 7]. Так, изучено влияние ионных жидкостей на основе имидазола (С2М1тБР4, С2М1тРР6, С2М1тЫ03, С2М1тТГ, С4М1тБР4, С4М1тРР6) на электрофоретические параметры миграции семи антиоксидантов полифенольного типа [7]. Установлено, что введение ИЖ в фоновый электролит приводит к изменению механизма разделения: молекулы ИЖ модифицируют стенки кварцевого капилляра, способствуя обращению электроосмотического потока. Кроме того, ИЖ могут взаимодействовать с аналитами: положительно заряженный комплекс аналит—ИЖ мигрирует по направлению к катоду. Для разделения смеси фенольных соединений авторы применяли ионную жидкость С16М1тБг [7]. Изучено влияние рН, концентрации ИЖ и фонового электро-
лита на миграционные параметры аналитов. Установлено, что фенолы успешно разделяются с добавкой 10 мМ ионной жидкости C16MImBr в 25 мМ раствор NaH2PO4 (pH 4.8) при напряжении —15 кВ. Полученные результаты сопоставлены с соответствующими данными для другой ионной жидкости — C14MImBr и классического катион-ного ПАВ — бромида цетилтриметиламмония.
Применение ИЖ с короткими алкильными радикалами на стадии экстракции или подготовки пробы к анализу позволяет селективно извлекать аналиты из сложных матриц [8—10]. Так, гидрофобные ионные жидкости (C6MImBF4, C8MImBF4, C4MImPF6, C6MImPF6, C8MImPF6) использовали для экстракции 3-индолбутановой кислоты из образцов гороха [8]. Показано, что при повышении рН раствора степень экстракции снижается. С участием водородных связей и за счет гидрофобных взаимодействий с ИЖ 3-ин-долбутановая кислота извлекается лучше в молекулярной форме. Увеличение длины алкильного радикала в составе молекул ИЖ приводит к увеличению степени экстракции аналитов. С помощью ионных жидкостей состава CnMImBr извлекали из водного раствора четыре белка (альбумин, трипсин, у-глобулин и цитохром С) [9]. Авторы исследовали фазовые равновесия в системе: вода— соль—ИЖ. В оптимизированных условиях проведены эксперименты по оценке степеней извлечения белков в зависимости от концентрации ИЖ. Показано, что при увеличении температуры и длины алкильного радикала в ИЖ растет и степень экстракции белков.
Изучено сорбционное концентрирование некоторых кислотных (карбоновые кислоты), основных (амины) и нейтральных (альдегиды) аналитов с применением имидазолиевых и N-ме-тилимидазолиевых модифицированных сорбентов [10]. Установлено, что при твердофазной экстракции преобладает ионообменный механизм, но гидрофобные и я,я-взаимодействия также вносят свой вклад в процесс извлечения аналитов.
В данной работе ионные жидкости на основе имидазола использованы в качестве добавок в фоновый электролит при разделении аминокислот методом капиллярного зонного электрофореза и мицеллярной электрокинетической хроматографии, а также в качестве экстрагентов при про-боподготовке реальных объектов к анализу.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Материалы и реагенты. Использованы HCl ос. ч., NaOH ч. д. а., H3PO4 х. ч, NaH2PO4 ■ 2H2O х. ч., хлорид 1-додецил-3-метилимидазолия (Q2MImCl) (Acros organics), H3BO3 (Реахим, ос. ч.), хлорид 3-ме-тил-1-цетилимидазолия (C16MImCl) (Acros organ-
ics), 1-гексил-3-метилимидазолий бис[(трифторме-тил)сульфонил]амид (C6MImNTf2) (Soluent Innoua-tion), тетрафторборат 1-гексил-3-метилимидазолия (C6MImBF4) (Abrc), тетрафторборат 1-октил-3-ме-тилимидазолия (C8MImBF4) (Merck), бромид цетилтриметиламмония (ЦТАБ) (Acros organics), ацетонитрил (криохром, сорт 0), глицин (Гли) (Sig-ma-Aldrich), 3,4-дигидроксифенилаланин (ДОФА) (Sigma-Aldrich), тирозин (Тир) (Sigma-Aldrich), триптофан (Трп) (Sigma-Aldrich), 18-краун-6 (Fluka).
Оборудование. Использовали системы капиллярного электрофореза Капель-105М со спектро-фотометрическим детектором (Люмэкс, СПб) и Agilent 7100 с диодно-матричным детектором (Agilent Technologies, США); жидкостный хроматограф 1200 Series фирмы Agilent Technologies (США); центрифужный испаритель Concentrator Plus (Eppendorf, Германия); шейкер Multi-vortex V-32 фирмы Biosan; рН-метр HI 2210-2216 (Hanna); кварцевые капилляры с внешним полиимидным покрытием: общая длина капилляра 50 см, эффективная длина капилляра 60 см, внешний диаметр 360 мкм, внутренний диаметр 50 мкм.
Приготовление стандартных и рабочих растворов. Навески (0.050 г) аминокислот (триптофан, тирозин, глицин, 3,4-дигидроксифенилаланин) растворяли в 50 мл 0.1 М HCl. Рабочие растворы готовили разбавлением стандартных растворов.
Условия электрофоретического разделения аналитов. Варьировали рН (2.0, 9.3) и концентрацию (10—75 мМ) фонового электролита, концентрации ионных жидкостей C12MImCl, C16MImCl.
Ввод пробы гидродинамический: 60—1000 мбар с, напряжение: ±20 кВ, УФ-детектирование при 220 нм. В качестве маркера ЭОП использовали 3%-ный раствор диметилсульфоксида (ДМСО^ в соответствующем фоновом электролите. Перед началом работы капилляр промывали 0.5 М HCl в течение 10 мин, дистиллированной водой 5 мин, 0.5 М раствором NaOH 10 мин, снова дистиллированной водой 5 мин и фоновым электролитом в течение 15 мин. Между опытами капилляр промывали фоновым электролитом в течение 3 мин.
Условия хроматографического разделения аминокислот. Подвижная фаза: CH3CN—H2O; градиентный режим элюирования (0—3 мин 2—20% CH3CN, 3-6 мин 20-50% CH3CN, 6-7 мин 50-2% CH3CN). Скорость потока 0.6 мл/мин, УФ-детектирование (270 нм), объем пробы 20 мкл, продолжительность анализа 12 мин.
Экстракция аминокислот в гидрофобные ионные жидкости. В стеклянные виалы вносили 25 мкл стандартных растворов аминокислот, 25 мкл 0.1 М HCl, 900 мкл дистиллированной воды и тщательно перемешивали. Затем добавляли 100, 250, 500, 1000 мкл ионной жидкости, тщательно перемешивали и помещали на 1 ч в шейкер при
30°C. Степень экстракции оценивали хромато-графически. Строили градуировочные зависимости площади сигнала от концентрации аналита; хроматографировали водную фазу до экстракции и после. Степени извлечения (а) рассчитывали по формуле:
а = 1 - Св/Со, (1)
где св — концентрация аналита в водной фазе после экстракции, мкг/мл; С0 - начальная концентрация аналита, мкг/мл.
Экстракция аминокислот в ионные жидкости с добавкой 18-краун-6. В стеклянные виалы вносили навеску краун-эфира 18-краун-6, добавляли 25 мкл стандартных растворов аминокислот, 25 мкл 0.1 М HCl, разбавляли до 1 мл; затем добавляли 250 мкл ионной жидкости, тщательно перемешивали и помещали на 1 ч в шейкер при 30°C.
Извлечение аминокислот из образцов мочи. В стеклянную виалу отбирали 1 мл мочи, вносили дозатором 100 мкл 0.1 М HCl, тщательно перемешивали и добавляли 750 мкл ионной жидкости C6MImNTf2. Смесь помещали в шейкер на 1 ч при 30°C. Затем центрифугировали в течение 3 мин (3000 об/мин) и отбирали нижний слой. Для обратной экстракции аминокислот в водную фазу добавляли 1 мл 0.3 М боратного буферного раствора (рН 9.3), помещали в шейкер на 1 ч при 30°C, снова центрифугировали, отбирали водную фазу и высушивали в концентраторе. Полученный остаток растворяли в 250 мкл 0.1 М HCl и подвергали электрофоретическому анализу.
Степени экстракции аминокислот из образцов мочи определяли методом ста
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.