научная статья по теме НОВЫЙ ФТОРСОДЕРЖАЩИЙ ПОЛИМЕР КАК МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА Химия

Текст научной статьи на тему «НОВЫЙ ФТОРСОДЕРЖАЩИЙ ПОЛИМЕР КАК МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА»

ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2015, том 70, № 6, с. 643-647

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =

УДК 543.544

НОВЫЙ ФТОРСОДЕРЖАЩИЙ ПОЛИМЕР КАК МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА © 2015 г. С. В. Найден*, Л. А. Карцова*, Г. А. Емельянов**

*Санкт-Петербургский государственный университет, Институт химии 198504 Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский просп., 26 1Е-таИ: sv.nayden@gmail.com **ФГУП "НИИСК" 198035 Санкт-Петербург, ул. Гапсальская, 1 Поступила в редакцию 25.03.2014 г., после доработки 21.07.2014 г.

Изучены возможности нового синтезированного фторсодержащего сополимера перфтор(3,6-диокса-4-метил-8-нонен)сульфонилфторида с этиленом (АЭ ФС-101СК) в качестве модификатора элюента в жидкостной хроматографии и рабочего электролита в капиллярном электрофорезе. Установлено, что в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ использование фторсодержащего модификатора способствует росту эффективности для гидрофобных сорбатов (стероидные гормоны и жирорастворимые витамины). В режиме капиллярного электрофореза АЭ ФС-101СК в составе рабочего буферного раствора может как модифицировать стенки кварцевого капилляра, так и выступать в роли псевдостационарной фазы, обеспечивая разделение нейтральных аналитов. При совместном использовании фторированного полимерного модификатора и додецилсульфата натрия в составе рабочего буферного раствора удалось достичь эффективности в 900 тыс. т.т./м при разделении стероидных гормонов методом мицел-лярной электрокинетической хроматографии.

Ключевые слова: ВЭЖХ, капиллярный электрофорез, мицеллярная электрокинетическая хроматография, модификатор, водорастворимые фторированные полимеры, стероидные гормоны, жирорастворимые витамины.

Б01: 10.7868/80044450215060109

Активный интерес к использованию фторированных полимеров в методах разделения в качестве компонентов хроматографических и элек-трофоретических фаз обусловлен их высокой инертностью, термостойкостью и особым сочетанием гидро- и олеофобности. В хроматографии фторсодержащие неподвижные фазы применяют при анализе не только фторированных аналитов, но и органических соединений различных классов, не содержащих атомы фтора: липидов [1], аминокислот [2, 3], пептидов [2, 3], различных природных соединений [4, 5]. Использование фторированных стационарных фаз и введение фторсо-держащих модификаторов в состав элюента может способствовать снижению продолжительности анализа, повышению эффективности и селективности разделения [6, 7]. Так, при разделении Р-бло-каторов и противовоспалительных лекарственных препаратов методом ВЭЖХ добавление в элюент перфторированных кислот (трифторуксусная, пентафторпропионовая, гептафтормасляная кислота) в качестве ион-парных агентов приводит к

заметному росту факторов удерживания аналитов, селективности разделения и повышению симметрии хроматографических пиков, а при увеличении длины цепи перфторированного радикала кислоты наблюдается рост эффективности [7]. В работе [8] для снижения адсорбции белков на стенках кварцевых капилляров при капиллярном зонном электрофорезе использовали поверхностно-активное вещество БС-135 - СР3(СР2)7802:ЫН(СН2)3№(СН3)31—. На модельной смеси мезитилоксида, а-химотрип-синогена, рибонуклеазы А, цитохрома С и лизоци-ма показано, что использование БС-135 способствует достижению эффективности более 120000 т.т. Попытки разделить указанную смесь без использования ПАВ не привели к успеху — на электрофоре-грамме регистрировали лишь один аналитический сигнал.

Однако несмотря на явную перспективность использования фторсодержащих модификаторов в хроматографии и капиллярном электрофорезе, большинство публикаций посвящено лишь получению фторированных сорбентов для ВЭЖХ [9].

Это обусловлено высокой гидрофобностью и олеофобностью этих материалов, ограничивающих их применение в методах разделения из-за низкой растворимости в водно-органических системах. Модификация фторполимеров путем введения различных функциональных групп помогает решить эту проблему. Так, в работе [10] получены новые полифторированные сополимеры АЭ ФС-101СК и ФС-101СК с ионогенными сульфо-натными группами, обладающие достаточной растворимостью в водно-органических средах, для их использования в качестве модификаторов элюента в условиях высокоэффективной тонкослойной хроматографии с денситометрическим детектированием. Установлено, что применение этих сополимеров привело к росту эффективности в 2—4 раза при разделении аминокислот и водорастворимых витаминов группы В, что в первую очередь обусловлено блокировкой силанольных групп си-ликагеля молекулами фторсодержащих модификаторов. Помимо гидрофильных ионогенных групп молекулы этих полимеров обладают и гид-

рофобными метиленовыми и дифторметиленовы-ми фрагментами, способными к взаимодействию с гидрофобными аналитами.

Цель данной работы — изучение влияния сополимера перфтор(3,6-диокса-4-метил-8-нонен)суль-фонилфторида с этиленом в составе элюентов и буферных электролитов на миграционные характеристики аналитов гидрофобной природы (жирорастворимые витамины, стероидные гормоны) методами обращенно-фазовой ВЭЖХ и КЭ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Синтез фторсодержащего мономера и полимера.

Условия получения мономера, сополимера, поли-мераналогичных превращений фторсульфониль-ных групп и процедура оценки молекулярной массы полимеров описаны в работах [10, 11]. Структуру сополимера АЭ ФС-101СК можно представить следующей формулой:

cf3cf2cf2ocf- -ch2ch2- -cf2cf

■ /14.2 \ I /11.2

Cf3 Cf2ocfcf2ocf2cf2so3n+(ch2ch3)4

ci

3

Среднечисленная молекулярная масса этого полимера равна 7300 Да.

Оборудование. Работу выполняли на жидкостном хроматографе Shimadzu LC-30 Nexera с детектором с диодной матрицей на колонках Agilent Zorbax SB-C18 (150 х 2.1 мм, 3.5 мкм) и Phenome-nex Luna 5u C18(2) (150 х 2 мм, 5 мкм). Электро-форетическое определение проводили с использованием системы капиллярного электрофореза Капель 105М (Люмэкс) со спектрофотометриче-ским детектором в немодифицированном кварцевом капилляре (общая длина 60 см, эффективная длина 50 см, внутренний диаметр 75 мкм). Капилляр термостатировали при 30°С.

Реактивы. Ацетонитрил (Криохром, сорт 0), метанол х. ч. (Реахим), дигидрофосфат натрия х. ч. (Реахим), гидрофосфат натрия х. ч. (Реахим), борная кислота х. ч. (Реахим), додецилсульфат натрия (Sigma), Р-циклодекстрин (Sigma).

Стандартные вещества. Стероидные гормоны (кортизол, кортизон, кортикостерон, 11-дезокси-кортикостерон, 11-дезоксикортизол, 11-дегидро-кортикостерон) и витамины (ацетат ретинола, хо-лекальцеферол, ацетат токоферола) фирмы Sigma.

Условия разделения модельных смесей стероидных гормонов методом ВЭЖХ. УФ-детектирование при 254 нм, навеску фторполимера (1—3 мг/мл) рас-

творяли в элюенте вода—ацетонитрил (65 : 35, по объему), расход подвижной фазы 0.3 мл/мин.

Условия разделения смесей жирорастворимых витаминов методом ВЭЖХ. УФ-детектирование при 220 нм, навеску фторполимера (1—3 мг/мл) растворяли в элюенте (ацетонитрил), расход подвижной фазы 0.4 мл/мин.

Разделение модельных смесей стероидных гормонов в условиях капиллярного электрофореза. Перед проведением разделения всех модельных смесей кварцевый капилляр промывали в течение 5 мин водой, 10 мин 0.1 М раствором №ОИ, 5 мин водой и 10 мин ведущим электролитом. Разделение с УФ-детектированием при 254 нм выполняли при напряжении +20 и +22 кВ. Пробу вводили гидродинамически под давлением 30 мбар в течение 2 и 10 с.

Состав ведущих электролитов: 25 мМ борат-ный буферный раствор (рИ 9.2), 20 об. % метанола; 20 мМ фосфатный буферный раствор (рИ 2.0), 10 об. % ацетонитрила. Сополимер АЭ ФС-101СК растворяли в рабочем электролите, диапазон концентраций от 1.5 до 10 мг/мл.

Разделение стероидных гормонов в режиме ми-целлярной электрокинетической хроматографии (МЭКХ). Состав ведущего электролита: 20 мМ фосфатный буферный раствор (рИ 2.0), 10 об. % ацетонитрила, 5 М мочевина, 25 мМ додецилсульфат

натрия (ДДСН). УФ-детектирование при 254 нм. Напряжение —20 кВ. Сополимер АЭ ФС-101СК растворяли в рабочем электролите, диапазон концентраций от 1.5 до 10 мг/мл. Гидродинамический ввод пробы (30 мбар, 2 с).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние полимеров в составе подвижной фазы на разделение органических соединений в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ изучено на примере гидрофобных сорбатов — жирорастворимых витаминов (ацетат ретинола, холекальцефе-рол, ацетат токоферола) и стероидных гормонов (кортизол, кортизон, кортикостерон, 11-дезокси-кортикостерон, 11-дезоксикортизол). Введение 1 мг/мл (0.14 мМ) сополимера АЭ ФС-101СК в состав элюента (ацетонитрил) приводит к росту эффективности в случае жирорастворимых витаминов в 2 раза. Это объясняется тем, что полимер сорбируется неподвижной фазой за счет гидрофобных взаимодействий с участием октадециль-ных радикалов обращенно-фазового сорбента с метиленовыми и дифторметиленовыми фрагментами полимерной цепи, что в свою очередь увеличивает гидрофильность поверхности за счет формирования ионогенных групп. При этом продолжительность анализа снижается. При разделении стероидных гормонов введение 1 мг/мл (0.14 мМ) фторполимера АЭ ФС-101СК в состав элюента приводит к незначительному снижению факторов удерживания сорбатов, однако эффективность для наиболее гидрофобного из них — 11-дезоксикорти-костерона — возрастает от 80 до 90 тыс. т.т./м.

Сопоставлено влияние фторполимера АЭ ФС-101СК на удерживание стероидных гормонов и с другими используемыми нами модификаторами: ДДСН и Р-циклодекстрином (Р-ЦД). При введении 15 мМ ДДСН (выше критической концентрации мицеллообразования) или 8 мМ Р-ЦД в элю-ент значение эффективности оказывается заметно ниже, чем в случае фторполимера (табл. 1). При этом требуемая для полного разделения ана-литов концентрация фтормодификатора оказывается значительно ниже (0.14 мМ), чем в случае ДДСН (15 мМ) и р-ЦД (8 мМ).

Интересные результаты получены и при элек-трофоретическом разделении аналитов гидрофобной природы с введением фторсодержащих полимеров в состав рабочего буферного раствора. В структуре молекул синтезированного нами фторполимера АЭ ФС-101СК имеются ио

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