Хроматография

Содержание

Слайд 2

Хроматография - наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц

Хроматография - наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц

в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.
Хроматография - процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлению и концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц.
Хроматография - метод разделения смесей веществ или частиц основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.
Слайд 3

Элюент – жидкость или газ, используемые в качестве подвижной фазы. Элюат

Элюент – жидкость или газ, используемые в качестве подвижной фазы.
Элюат -

выходящий из колонки поток подвижной фазы с компонентами разделяемой смеси.
Элюция – выход разделяемых веществ из хроматографической колонки с током элюента.
В процессе хроматографического разделения состав элюента может оставаться неизменным (изократическая элюция), а может изменяться (ступенчатая элюция или градиентная элюция)
Колонка — содержит хроматографический сорбент, выполняет функцию разделения смеси на индивидуальные компоненты.
Хроматограмма — результат регистрирования зависимости концентрации компонентов на выходе из колонки от времени.
Детектор — устройство для регистрации концентрации компонентов смеси на выходе из колонки.
Хроматограф — прибор для проведения хроматографии.

Основные термины

Слайд 4

Колонка произвольно разделена на 18 теоретических тарелок. На колонку нанесено 512

Колонка произвольно разделена на 18 теоретических тарелок. На колонку нанесено 512

молекул. Из них 256 (жирный шрифт) распределяются поровну (1:1) между подвижной фазой (прямой шрифт) и неподвижной фазой (курсив). Молекулы другого типа (тонкий шрифт) распределяются таким образом, что в подвижной фазе находится 25%, а в неподвижной — 75% молекул (1:3). При переносе все вещества в подвижной фазе переходят на следующую теоретическую тарелку. После каждого переноса число молекул каждой категории перераспределяется в соответствии с правилом 1:1 и 1:3.

Концепция теоретических тарелок

Слайд 5

Теоретическая и практическая хроматограммы Идеальный вариант разделения смеси двух веществ Более

Теоретическая и практическая хроматограммы

Идеальный вариант разделения смеси двух веществ

Более реальный

вариант разделения смеси тех же двух веществ
Слайд 6

Основные параметры хроматограммы t0 – нулевое время tR1 – время удерживания

Основные параметры хроматограммы

t0 – нулевое время
tR1 – время удерживания для первого

пика
t’R1 – исправленное время удерживания для первого пика
w1 – ширина первого пика у основания
w1/2 – ширина пика на половине его высоты
Слайд 7

Нормальное (Гауссово) распределение где H - высота, эквивалентная теоретической тарелке; L

Нормальное (Гауссово) распределение

где H - высота, эквивалентная теоретической тарелке;
L –

длина колонки
H = L/N
N – число теоретических тарелок

N = 16(tR/Wb)2 = 5.545(tR/Wh)2,
где tR - время удерживания пика, Wb - ширина пика на его полувысоте, Wh - ширина пика у основания.

Слайд 8

Влияние внешних факторов на высоту эквивалентную теоретической тарелке Кривая Ван-Деемтера H

Влияние внешних факторов на высоту
эквивалентную теоретической тарелке

Кривая Ван-Деемтера
H =

A + B/U + C*U
Где: H – высота, эквивалентная теоретической тарелке
U – скорость потока подвижной фазы

А – соответствует вкладу неоднородности потока подвижной фазы
В – соответствует продольной диффузии в подвижной и неподвижной фазах
С – соответствует кинетике массопередачи
При малых скоростях потока увеличивается вклад продольной диффузии. При высоких – кинетики массопередачи

Слайд 9

По агрегатному состоянию фаз Газовая хроматография Газо-жидкостная хроматография Газо-твёрдофазная хроматография Жидкостная

По агрегатному состоянию фаз
Газовая хроматография
Газо-жидкостная хроматография
Газо-твёрдофазная хроматография


Жидкостная хроматография
Жидкостно-жидкостная хроматография
Жидкостно-твёрдофазная хроматография
Жидкостно-гелевая хроматография
По механизму взаимодействия
Ионообменная хроматография
Адсорбционная хроматография
Адсорбционно-комплексообразовательная хроматография
Эксклюзионная хроматография
Осадочная хроматография
Распределительная хроматография
По цели проведения
Аналитическая хроматография
Препаративная хроматография
Промышленная хроматография

Классификация хроматографических методов

Слайд 10

Ионообменная хроматография Ионообменная хроматография позволяет разделить молекулы, основываясь на ионных взаимодействиях.

Ионообменная хроматография

Ионообменная хроматография позволяет разделить молекулы, основываясь на ионных взаимодействиях. Неподвижная

фаза имеет заряженные функциональные группы, которые взаимодействуют с анализируемыми ионизированными молекулами противоположного заряда. Этот вариант хроматографии классифицируется на два типа — катионную и анионную ионообменную хроматографию:
Высокоэффективная ионообменная хроматография (колонки, упакованные сорбентом с размером зерен 5-10 мкм, давление до 10 МПа) смесей нуклеотидов, нуклеозидов, пуриновых и пиримидиновых оснований и их метаболитов в биол. жидкостях (плазма крови, моча, лимфа и др.) используется для диагностики заболеваний. Белки и нуклеиновые кислоты разделяют с помощью ионообменной хроматографии на гидрофильных высокопроницаемых ионитах на основе целлюлозы, декстранов, синтетических полимеров, широкопористых силикагелей; гидрофильность матрицы ионита уменьшает неспецифические взаимодействия биополимера с сорбентом.
Слайд 11

Катионная ионообменная хроматография задерживает положительно заряженные катионы, так как неподвижная фаза

Катионная ионообменная хроматография задерживает положительно заряженные катионы, так как неподвижная фаза

имеет отрицательно заряженные функциональные группы, например, фосфат (PO43-).
Анионная ионообменная хроматография задерживает отрицательно заряженные анионы, так как неподвижная фаза имеет положительно заряженные функциональные группы, например, +N(R)4.

Принципиальная схема

Слайд 12

Адсорбционная хроматография Вид хроматографии основанный на способности твёрдого вещества — неподвижной

Адсорбционная хроматография

Вид хроматографии основанный на способности твёрдого вещества — неподвижной фазы

— сорбировать примеси, находящиеся в подвижной фазе. При этом эффективность разделения примесей пропорциональна их величинам адсорбции при условиях эксперимента. Процесс взаимодействия может сопровождаться химическим взаимодействием примесей с неподвижной фазой, то есть хемосорбцией.

Адсорбционно-комплексообразовательная (аффинная) хроматография

Разновидность лигандной хроматографии. В основе последней лежит реакция взаимодействия разделяемых примесей с лигандом, связанным с инертным носителем. В случае аффинной хроматографии в роли примесей выступают биологически активные вещества (белки, ферменты), вступающие с лигандом (тоже, как правило, органическим) в специфическое биохимическое взаимодействие. Например: антитело-антиген, гормон-рецептор и т. д. Именно высокая специфичность подобного взаимодействия обуславливает высокую эффективность аффинной хроматографии и её широкое (по сравнению с другими видами лигандной хроматографии) распространение.

Слайд 13

Принципиальная схема В качестве лиганда могут выступать: Антитела Хелатирующие агенты Комплексообразующие агенты и т. д.

Принципиальная схема

В качестве лиганда могут выступать:
Антитела
Хелатирующие агенты
Комплексообразующие агенты
и т.

д.
Слайд 14

Эксклюзионная хроматография В эксклюзионной (ситовой, гель-проникающей, гель-фильтрационной) хроматографии молекулы веществ разделяются

Эксклюзионная хроматография

В эксклюзионной (ситовой, гель-проникающей, гель-фильтрационной) хроматографии молекулы веществ разделяются по

размеру за счёт их разной способности проникать в поры носителя. При этом первыми выходят из колонки наиболее крупные молекулы (бо́льшей молекулярной массы), способные проникать в минимальное число пор носителя. Последними выходят вещества с малыми размерами молекул, свободно проникающие в поры сорбента.
Эксклюзионную хроматографию эффективно применяют при разработке новых полимеров, технол. процессов их получения, контроле произ-ва и стандартизации полимеров. Эксклюзионную хроматографию используют для анализа МW полимеров, исследования, выделения и очистки полимеров, в т. ч. биополимеров.
Слайд 15

Принципиальная схема Наиболее распространенные сорбенты: Сефадекс Сефакрил Агарозные частицы (Биогели)

Принципиальная схема

Наиболее распространенные сорбенты:
Сефадекс
Сефакрил
Агарозные частицы (Биогели)

Слайд 16

Осадочная хроматография Метод хроматографии, основанный на способности разделяемых веществ образовывать малорастворимые

Осадочная хроматография

Метод хроматографии, основанный на способности разделяемых веществ образовывать малорастворимые соединения

с различными произведениями растворимости.
В качестве неподвижной фазы выступает инертный носитель, покрытый слоем осадителя; разделяемые вещества, находящиеся в подвижной фазе, вступают во взаимодействие с осадителем и образуют малорастворимые вещества — осадки. При дальнейшем пропускании растворителя происходят поочерёдно: растворение этих осадков, перенос вещества по слою неподвижной фазы, снова осаждение и т. д. При этом скорость перемещения осадка по неподвижной фазе пропорциональна его произведению растворимости (ПР). Хроматограммой в данном случае будет являться распределение осадков по слою носителя.
Слайд 17

Распределительная хроматография В распределительной ВЭЖХ разделение происходит за счет разной растворимости

Распределительная хроматография

В распределительной ВЭЖХ разделение происходит за счет разной растворимости разделяемых

веществ в неподвижной фазе, как правило, химически привитой к поверхности неподвижного носителя, и в подвижной фазе - растворителе. Этот метод разделения наиболее популярен, особенно в случае, когда привитая фаза представляет собой неполярный алкильный остаток от C4 до C18, а подвижная фаза более полярна, например смесь метанола или ацетонитрила с водой. Это так называемая обращённо-фазная (обратно-фазная, или с обращением фаз) хроматография.
Слайд 18

Принципиальная схема

Принципиальная схема

Слайд 19

ВЭЖХ высокоэффективная жидкостная хроматография HPLC/ВЭЖХ HPLC high-performance liquid chromatography high-pressure liquid

ВЭЖХ
высокоэффективная жидкостная хроматография

HPLC/ВЭЖХ

HPLC
high-performance liquid chromatography
high-pressure liquid chromatography

По агрегатному состоянию

фаз
Жидкостно-
твёрдофазная
хроматография
По механизму взаимодействия
Распределительная
хроматография
(обращенно-фазовая)
По цели проведения
Аналитическая
хроматография
Слайд 20

Блок-схема жидкостного хроматографа

Блок-схема жидкостного хроматографа

Слайд 21

Принцип работы помпы Одноплунжерная помпа Двуплунжерная помпа

Принцип работы помпы

Одноплунжерная помпа

Двуплунжерная помпа

Слайд 22

Принцип работы инжектора Загрузка пробы в петлю Нанесение пробы на колонку

Принцип работы инжектора

Загрузка пробы в петлю

Нанесение пробы на колонку

Слайд 23

Принцип работы UV-VIS детектора

Принцип работы UV-VIS детектора

Слайд 24

Силикагель Матрицы ОФ-ВЭЖХ Полистирол, сшитый дивинилбензолом Оксиды алюминия, титана, циркония

Силикагель

Матрицы ОФ-ВЭЖХ

Полистирол, сшитый дивинилбензолом

Оксиды алюминия, титана, циркония

Слайд 25

Наиболее распространенные фазы Обращенные фазы Нормальные фазы

Наиболее распространенные фазы

Обращенные фазы

Нормальные фазы

Слайд 26

Параметры и методы оценки сорбентов для обращенно-фазной хроматографии Параметр Метод оценки

Параметры и методы оценки сорбентов для обращенно-фазной хроматографии

Параметр Метод

оценки
Эффективность N Число теоретических тарелок на метр длины колонки
Фактор удерживания КАБ Для пентилбензола время выхода несорбируемого компонента
определяется по метанолу; оценка плотности прививки на
поверхности силикагеля
Гидрофобность, или гидро- Отношение факторов удерживания пентилбензола и бутилбензола
фобная селективность аСН2 аCH2 = КПБ/КББ. Это мера плотности покрытия поверхности фазой
и ее лигандной емкости
Стерическая селективность Отношение факторов удерживания между трифениленом и
аТ/0 терфенилом аT/0 = KТ/K0. Этот показатель оценивает селективность
к молекулам разной геометрической формы и связи с типом
силилирующего реагента
Емкость взаимодействия по Отношение факторов удерживания между кофеином и фенолом
типу водородной связи аК/Ф аК/Ф = KТ/KФ. Это оценивает число свободных гидроксильных групп и
степень дозакрытия (экранирования)
Ионообменная емкость при Отношение факторов удерживания бензиламина и фенола
рН = 7,6 аБ/Ф аБ/Ф = KБ/KФ. Эта величина определяет общую силанольную
активность
Ионообменная емкость при Отношение факторов удерживания бензиламина и фенола в кислой рН = 2,7 аБ/Ф среде. Этот параметр определяет общую кислотную активность
силанольных групп
Слайд 27

Характеристики коммерческих сорбентов С18 для обращенно-фазной хроматографии Название Фирма КАБ аСН2

Характеристики коммерческих сорбентов С18 для обращенно-фазной хроматографии

Название Фирма КАБ аСН2 аТ/0

аК/Ф аБ/Ф N
pH 7.6 pH 2.7
Слайд 28

Специализированные колонки в ВЭЖХ Сорбент Назначение колонок Hypersil Green Env Для

Специализированные колонки в ВЭЖХ

Сорбент Назначение колонок
Hypersil Green Env Для анализа

загрязнений окружающей среды
(фенолов, фталатов, пестицидов и др.)
Hypersil Green РАН Для анализа полиароматических соединений,
включая и 1,2-бензопирен
Hypersil Green Для анализа карбаматных пестицидов
Carbamate (по методу ЕРА)
Hypersil PeP Для анализа и выделения синтетических и
природных пептидов и белков (размер пор 100 и
300 А)
Hypersil Duet Колонки со смешанными фазами, для анализа
(C18/SAX C18/SCX) одновременно гидрофобных и ионных
соединений, для анализа метаболитов
лекарственных препаратов
HyperREZ XP Для анализа спиртов, cахаров (высокая
CarboHydrate стабильность при низких значениях рН)
Слайд 29

Сорбенты для обращенно-фазной хроматографии, приготовленные по нетрадиционной технологии или на несиликагелевой

Сорбенты для обращенно-фазной хроматографии, приготовленные по нетрадиционной технологии или на несиликагелевой

основе

Сорбент Характеристики
Diamond Band C18 Фаза С18 на оксиде циркония, рекомендуется для ZirChrom Separation работы при высоких рН и температурах
Hydrocell RP 10D На основе сополимера стирола и дивинилбензола, BioChrom Labs. Inc размер пор 1000 А, сферические частицы 10 мкм,
рекомендуется для разделе­ния белков
Poroshell 300SB-C18 Фаза С18 на поверхностно-пористом сферическом Agilent Technologies силикагеле (зерна 5 мкм), колонка 75x2,1 мм для
быстрого разделения белков
Presto FT-C18 Фаза С18 на непористых частицах сферического Irritant Corp кремнезема (зерна 2 мкм), колонка 30x4,6 мм для
сверхбыстрого разделения
Aquasil C18 Наличие гидрофильных и гидрофобных групп, Thermo Hypersil предназначенных для анализа полярных соединений, в
частности, водорастворимых витаминов, сорбент
устойчив в водных элюентах (до 100%)
Fluophase PFP Перфторированные фенильные группы
Thermo Hypersil

Слайд 30

Сорбент Характеристики Fluophase RP Перфторированные алкильные цепи Thermo Hypersil Fluophase WP

Сорбент Характеристики
Fluophase RP Перфторированные алкильные цепи
Thermo Hypersil
Fluophase WP Перфторированные алкильные цепи

на силикагеле Thermo Hypersil (зерна 300 А), перфторированные сорбенты
рекомендуются для разделения фос-фолипидов,
галогенсодержащих соединений, фенолов, изомеров
Aster Polymer C18 На основе поливинилового спирта
Astec
Spherisorb ASY На основе оксида алюминия
Waters
Supelcogel ODS (W) На основе сополимера стирола и дивинилбензола Supelco
ZirChrom PBD На основе оксида циркония
ZirChrom Separation
Ну Purity Сферические частицы силикагеля 3 и 5 мкм
THKSo (диаметр пор - 180 А), фазы С18, С8 и CN для
приготовления капиллярных колонок
Pico Frit New Для капиллярных колонок 75 мкм х 10;50;100 мм
Objective Inc
Слайд 31

Свойства растворителей для ВЭЖХ Адсорбционная сила растворителя ε0 – относительная энергия

Свойства растворителей для ВЭЖХ

Адсорбционная сила растворителя ε0 – относительная энергия взаимодействия

молекул подвижной фазы с поверхностью адсорбента;
Параметр Р’ (параметр Снайдера) – сумма логарифмов коэффициентов распределения стандартных веществ (этанола, диоксана и нитрометана) между паровой фазой и испытуемым растворителем;
Параметр S –отражает чувствительность величин удерживания к изменению состава подвижной фазы. Эта величина предложена для ОФ ВЭЖХ.
Слайд 32

Классификация растворителей по Снайдеру Кругами выделены области, в которых группируются растворители

Классификация растворителей по Снайдеру

Кругами выделены области, в которых группируются растворители по
селективности:


Xe – способность к протонодонорным взаимодействиям;
Xd – способность к протоноакцепторным взаимодействиям;
Xn – способность к диполь-дипольным взаимодействиям.
AB, CD и EF- тренды изменения способности к соответствующим
взаимодействиям

I – алифатические простые эфиры, амины;
II – алифатические спирты;
III – пиридины, тетрагидрофуран, амиды (кроме формамида);
IV – гликоли, уксусная кислота, формамид;
V – метиленхлорид, этиленхлорид;
VI – алифатические кетоны и сложные эфиры, диоксан, сульфоны, нитрилы;
VII – ароматические углеводороды, нитросоединения;
VIII – фторированные спирты, вода, хлороформ.

Слайд 33

Противоионы ион-парной хроматографии Анионы Катионы

Противоионы ион-парной хроматографии

Анионы

Катионы

Слайд 34

Анионы: - Муравьиная кислота - Трифторуксусная кислота - Гептафтормасляная кислота Классические

Анионы:
- Муравьиная кислота
- Трифторуксусная кислота
- Гептафтормасляная кислота

Классические противоионы ОФ-ВЭЖХ хроматографии

Катионы:
-

Соли тетраалкиламмония (например, тетрабутиламмоний)
Слайд 35

Регенерация обращённо-фазовых колонок с внутренним диаметром 4.6 мм Подсоедините колонку к

Регенерация обращённо-фазовых колонок с внутренним диаметром 4.6 мм

Подсоедините колонку

к хроматографу в противоположном направлении.
Промойте колонку от буферных растворов и солей обратным током 25 мл воды со скоростью 0.2-0.3 мл/мин.
Промойте колонку 25 мл пропан-2-ола с расходом 0.2-0.3 мл/мин.
Промойте колонку 25 мл метиленхлорида с расходом не более 0.5 мл/мин.
Промойте колонку 25 мл гексана с расходом не более 0.5 мл/мин.
Промойте колонку ещё раз 25 мл метиленхлорида с расходом не более 0.5 мл/мин.
Промойте колонку ещё раз 25 мл пропан-2-ола с расходом 0.2-0.3 мл/мин.
Подсоедините колонку в обычном направлении. Промойте колонку подвижной фазой, не содержащей буферный раствор, только после этого добавьте в подвижную фазу буферный раствор с рабочим расходом.
Приведите колонку в равновесие 25 – 50 мл подвижной фазы.
Введите пробу или стандарт, чтобы убедиться, что колонка регенерирована.