научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ИОННОГО СОСТАВА ПОДВИЖНОЙ ФАЗЫ НА ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ УДЕРЖИВАНИЕ ЭНАНТИОМЕРОВ ПРОФЕНОВ НА ХИРАЛЬНОМ АДСОРБЕНТЕ С ПРИВИТЫМ АНТИБИОТИКОМ ЭРЕМОМИЦИНОМ Химия

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ИОННОГО СОСТАВА ПОДВИЖНОЙ ФАЗЫ НА ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ УДЕРЖИВАНИЕ ЭНАНТИОМЕРОВ ПРОФЕНОВ НА ХИРАЛЬНОМ АДСОРБЕНТЕ С ПРИВИТЫМ АНТИБИОТИКОМ ЭРЕМОМИЦИНОМ»

ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2011, том 85, № 8, с. 1552-1557

== ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ.

ХРОМАТОГРАФИЯ

УДК 543.544

ВЛИЯНИЕ ИОННОГО СОСТАВА ПОДВИЖНОЙ ФАЗЫ НА ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ УДЕРЖИВАНИЕ ЭНАНТИОМЕРОВ ПРОФЕНОВ НА ХИРАЛЬНОМ АДСОРБЕНТЕ С ПРИВИТЫМ АНТИБИОТИКОМ ЭРЕМОМИЦИНОМ © 2011 г. Е. Н. Решетова, Л. Д. Аснин

Российская академия наук, Уральское отделение, Институт технической химии, Пермь

E-mail: asninld@mail.ru Поступила в редакцию 07.09.2010 г.

Изучено влияние ионного состава подвижной фазы на удерживание и хроматографическое разделение оптических изомеров некоторых 2-арилпропановых кислот на хиральной неподвижной фазе Diaspher-Chialsel-E с привитым антибиотиком эремомицином. Показано, что механизм удерживания отличается от такового для гидрофобных обращенно-фазных адсорбентов тем, что включает существенную ионообменную составляющую; это обусловливает немонотонную зависимость фактора удерживания и энантиоселективности от рН элюента. Обсуждено влияние концентрации буферной соли в элюенте на хроматографию данного класса соединений.

Ключевые слова: хиральная хроматография, энантиоселективное разделение, профены.

Органические кислоты и основания часто становятся объектами анализа в обращенно-фазной жидкостной хроматографии [1]. Разделение таких аналитов зависит от природы адсорбента и состава подвижной фазы, в том числе от содержания и природы вспомогательных электролитов, которые добавляют для поддержания оптимальной рН, ионной силы или используют в качестве де-сорбентов в вытеснительной хроматографии. По-видимому, впервые теоретический анализ влияния электролитного состава подвижной фазы на элюирование ионизируемых веществ на обра-щенно-фазных адсорбентах был сделан Хорватом, Меландером и Молнаром (ХММ) в работе [2]. Они показали, что при частичной диссоциации аналита его удерживание на неполярной неподвижной фазе определяется линейной комбинацией факторов удерживания (£') диссоциированной и нейтральной форм с коэффициентами линейной комбинации, зависящими от рН. Влияние ионной силы на индивидуальные факторы удерживания предлагалось объяснять с позиций сольвофобной теории [3, 4].

Дальнейшие исследования показали, что не всегда положения теории ХММ справедливы [5—7]. Особенно проблематично ее применение для описания хроматографии на полярных привитых фазах, которые могут сочетать свойства слабых ионообменников и гидрофобных адсорбентов. Такими, например, являются фазы с привитыми макроциклическими глипопетидными антибио-

тиками, используемые в энантиоселективной хроматографии [8]. Отклонения от предсказаний теории ХММ в этом случае обусловлены участием ионообменного механизма в адсорбции. Поэтому зависимость удерживания ионогенных адсорба-тов от рН будет определяться влиянием кислотности среды не только на их степень диссоциации, но и на ионное состояние функциональных групп привитого селектора [9—11].

Влияние индифферентных электролитов обсуждалось в работе [12]. Авторы предложили два возможных объяснения: образование ионных пар с аналитом или ион-парное блокирование функциональных групп молекулы антибиотика. Интерпретация данных осложняется тем, что удерживание полярных адсорбатов определяется комплексом взаимодействий: гидрофобных, ион-ионных, диполь-дипольных, я—я-взаимодействий, а также образованием водородных связей. Присутствие вспомогательных электролитов по разному может влиять на каждое из этих составляющих. В результате даже для представителей одного класса органических соединений могут наблюдаться самые разные формы зависимости характеристик удерживания от ионного состава элюента [10, 11] вплоть до появления противоположно направленных кривых £'(рН) для оптических антиподов [10]. В этой связи получение новых экспериментальных данных по обсуждаемой проблеме представляется полезным.

1552

Таблица 1. Константы диссоциации исследуемых профенов*

Соединение

Структурная формула

вода

рка

ВЭ 1*

ВЭ 2**

Ибупрофен

Флюрбипрофен

Напроксен

Кетопрофен

СН3

(СНз)2СНСН2^^)-СИ

СООН

СН3 I

СН \

Б

СН3О

СООН

СН3 I

СН \

СООН

СН3

4.52

4.35

4.57

4.36

5.7

5.4

6.4

6.1

* значения рКа в чистой воде взяты из статьи [14], в водно-спиртовых растворах измерены в данной работе;

** ВЭ 1 — смесь вода—этанол (60 : 40);

*** ВЭ 2 — смесь вода—этанол (40 : 60).

В предыдущей работе [11] было начато иссле- ральной неподвижной фазе (ХНФ) с привитым дование адсорбции оптических изомеров 2-арил- антибиотиком эремомицином (химическая струк-пропановых кислот (профенов) (табл. 1) на хи- тура эремомицина представлена ниже):

КН

СН3 СН3

Установлено, что зависимости термодинамических характеристик адсорбции от рН элюента имеют немонотонный характер при том, что фак-

тор удерживания монотонно возрастает с ростом рН. Измерения были выполнены в узком диапазоне величин рН, от 4.6 до 5.6, что не позволяло

1554

РЕШЕТОВА, АСНИН

сделать надежных выводов о природе наблюдаемых явлений. Поэтому представляло интерес провести измерения в более широком диапазоне рН, а также изучить зависимость характеристик адсорбционного равновесия от концентрации буферной соли, не рассмотренную ранее.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Аппаратура. Эксперименты выполнены на хроматографе Agilent 1100, оснащенном прецизионным насосом, диодно-матричным детектором, автоматическим дозатором и термостатом колонок. Хроматографическая колонка (250 х 4 мм) заполнена адсорбентом Diaspher-Chiralsel-E (сили-кагель с привитым эремомицином, размер частиц 7 мкм) компании "БиоХимМак СТ" (Москва). Для измерения pH подвижных фаз и потенциомет-рического определения констант диссоциации Ka профенов использовали рН-метр OP-208/1 (Radel-kis, Венгрия) со стеклянным электродом, отка-либрованным по водным стандартам. Полученные таким образом характеристики водно-органических растворов являются кажущимися величинами и отличаются от соответствующих термодинамических аналогов на постоянную, зависящую от состава растворителя [13, 14]. Далее логарифмическая шкала кажущейся кислотности будет обозначаться рНа.

Реагенты. Для приготовления подвижных фаз использовали хлорид аммония, ацетат аммония и уксусную кислоту квалификации "х.ч.", биди-стиллированную воду и ректификованный этанол (96%, "высш. оч."). В работе использовали энантиомеры флюрбипрофена и напроксена, рацемический кетопрофен и ^-кетопрофен фирмы Sigma-Aldrich и рацемический ибупрофен фирмы "Акрихин"; ^-кетопрофен и индивидуальные энантиомеры ибупрофена получали хроматогра-фическим разделением рацемических смесей на той же колонке.

Методика работы. Влияние рН элюента на удерживание профенов изучали, используя подвижные фазы, которые готовили разбавлением хлорида аммония, ацетата аммония и уксусной кислоты в растворителе состава вода—этанол 60 : 40 и 40 : 60 (здесь и далее указывается доля ректификованного спирта). Концентрация хлорида аммония во всей серии экспериментов поддерживалась постоянной (0.5 М), суммарная концентрация уксусной кислоты и ацетата аммония составляла 0.1 М; требуемое значение рНа получали путем варьирования отношения CH3COOH/CH3COONH4. Расход подвижной фазы 0.5 мл/мин.

Для оценки влияния концентрации буферной соли (CH3COONH4) на хроматографию профе-нов выполнили две серии экспериментов с подвижными фазами, составленными из водного

0.1, 0.2 или 0.3 М буферного раствора соли и этанола в соотношении 40 : 60. В первой серии рН водного буфера доводили до требуемого значения уксусной кислотой (эксперименты с постоянной рНа). Во второй серии экспериментов буферная смесь готовилась из требуемого количества ацетата аммония и постоянной добавки (10 мл/л) уксусной кислоты (эксперименты с постоянным содержанием уксусной кислоты). Измерения осуществляли при температуре 15, 22, 30 и 40°С и скорости потока 0.8 мл/мин.

Хроматограммы записывали на длине волны 254 нм. Объем пробы составлял 2 мкл, концентрация ибупрофена — 0.108 мг/мл, остальных профенов — 0.042 мг/мл. Каждое измерение повторяли 3 раза. Мертвый объем колонки определяли пик-нометрически [15] по разности масс колонки, заполненной ацетонитрилом и хлороформом.

Термодинамические характеристики адсорбции из раствора — стандартную энтальпию ДН° и энтропию — определяли по уравнению Вант-Гоффа, пользуясь линейной зависимостью между логарифмом фактора удерживания К и обратной температурой, которая с коэффициентом корел-ляции г > 0.999 наблюдалась для всех исследуемых систем.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВлияниеpH. На рис. 1 приведены зависимости фактора удерживания энантиомеров напроксена и кетопрофена от величины рНа элюента при различном содержании органического растворителя. Ионная сила раствора поддерживалась постоянной за счет высокой концентрации сильного электролита — хлорида аммония. Видно, что форма кривых k'(рН) не зависит от отношения вода/спирт и одинакова для обоих энантиомеров. Фактор удерживания возрастает при увеличении основности среды и достигает максимума при рНа ~ р^, после чего уменьшается. Такой ход кривой противоречит теории ХММ, согласно которой зависимость k'(рН) должна быть S-образной [2]. Однако он легко может быть объяснен, полагая, что удерживание профенов определяется совокупностью ионообменного и классического адсорбционного механизмов.

При низких значениях рНа, когда диссоциация кислоты подавлена, профен адсорбируется в виде нейтральной молекулы. С повышением рНа возрастает доля диссоциированных молекул, которые адсорбируются по ионообменному механизму. Поскольку ион-ионное взаимодействие сильнее межмолекулярных взаимодействий, вклад ионной составляющей в общее удерживание приводит к росту К. Однако с увеличением основности подвижной фазы уменьшается доля протони-рованных аминных групп эремомицина, т.н. цен-

к 1.6

(а)

□ 1 ■ 1

о 2 • 2'

к 2.0

(б)

РНа

а 1.6

1.4

1.2

1.0

РНа

Рис. 1. Зависимости удерживания оптических изомеров кетопрофена (а) и напроксена (б) от значения рНа элюента, приготовленного с растворителями состава вода—этанол 40 : 60 (1, 1') и вода—этанол 60 : 40 (2, 2'); 1, 2 — 5-изомеры, 1', 2 — ^-изомеры; Т = 22°С.

тров прочной адсорбции анионов. Когда этот процесс начинает преобла

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.

Показать целиком