Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2008 №3 - Журнал «Домашняя лаборатория»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Рис. 81. Разделение 16 ФМОК-аминокислот методом МЭКХ с добавлением метанола к буферу.
Буфер: 50 мМ борат, 50 мМ ДДСН, pH 9.5, об. 10 % метанола.
Принцип разделения МЭКХ может применяться также в хроматографическом методе с обращением фаз. В качестве примера на рис. 82 показано разделение смеси компонентов взрывчатых веществ, в состав которых обычно входят незаряженные производные нитробензола.
Рис. 82. Разделение компонентов взрывчатых веществ (ароматических нитросоединений).
Условия прибор КЭ типа HP 3D СЕ; капилляр: 50 мкм, 47/55 см, поле: 363 В/ см; буфер: 2.5 мМ борат, 50 мМ ДДСН, pH 8.7; ввод пробы — электрокинетический 5 кВ, 2 с; детектирование: ячейка детектора 150 мкм, 250±20 им; проба: 2-амино-б-нитротолуол, 2-амино-2,6-нитротолуод, 2-нитротолуол, 3-нитротолуол, 4-нитротолуол, 1,3-динитробензол, 1,2-динитробензол, 2,6-динитротолуол, 2,4-динитротолуол, нитробензол, 2,4,6-тринитротолуол.
11. Разделение энантиомеров
Разделение энамтиомеров представляет собой одну из важнейших областей аналитической химии. Хотя энантиомеры и относятся друг к другу как изображение и его зеркальное отражение и не различаются по своим физико-химическом свойствам, один из энантиомеров вращает поляризованный свет направо, в то время как его зеркальное отражение — налево (т. е. они проявляют оптическую активность). Смесь эквимолярных количеств пары энантиомеров не проявляет оптической активности, поскольку направления вращения света противоположны.
Если смесь энантиомеров, которую необходимо разделить, добавить к оптически активной среде, состоящей из чистого энантиомера, то в разделяющей системе поведение анализируемых веществ будет очень различным, что позволяет осуществить их разделение. Различное поведение можно объяснить тем, что в оптически активной среде с оптически активным окружением взаимодействует только один из энамтиомеров, в то время как его зеркальное отражение не взаимодействует. Если различие во взаимодействиях достаточно велико, смесь энамтиомеров разделяется на чистые компоненты.
Поэтому при разделении эмантиомеров основное внимание следует уделять выбору подходящей оптически активной среды — так называемого хиральмого селектора (см. таблицу 27). Поскольку универсальных хиральных селекторов не существует и проблемы разделения каждый раз необходимо оптимизировать по-новому, основная задача разделения эмантиомеров заключается в выборе подходящего селектора.
В КЭ оптически активная среда обычно создается добавками оптически активных веществ к разделяющему буферу. Этот простой способ обладает большим преимуществом, поскольку в этом случае отпадает необходимость в длительных и требующих интенсивной работы стадиях иммобилизации хиральмых селекторов на различных носителях. Поиск хирального селектора происходит, как и в ВЭЖХ, методом "проб и ошибок". Основным недостатком КЭ в разделении эмантиомеров является чисто аналитическая направленность. Для решения препаративных задач метод малопригоден.
Рис. 83. Схемы замещения на центре хиральности. А, В, X, Y: различные замещения на одном центре хиральности (асимметричный атом углерода).
11.2. Смешанные химические разделяющие системы
Вышеназванные хиральмые селекторы часто применяются не сами по себе, а вместе с другими буферными добавками. Используются в основном такие мицеллообразователи, как ДДСН, который наряду с хиральным селектором образует вторую разделяющую систему. Ниже приводится краткий анализ некоторых таких комбинаций.
1) ДДСН-ЦД. Из смешанных методов этот вариант наиболее распространен. Мицеллярная система в данном случае отвечает за разделение отдельных компонентов пробы, а ЦД в качестве хирального селектора — за разделение компонентов пробы в чистых онантиомерах. Однако, при применении детергентов вместе с ЦД часто наблюдается их отрицательное влияние. Детергенты с длинными алкановыми цепочками могут внедряться внутрь ЦД-колец и препятствовать воздействию хирального селектора.
2) Добавка второго хирального селектора, В этом методе в буферной системе находятся два различных хиральных селектора. Однако этот способ до настоящего времени только в отдельных случаях приводил к улучшению разрешения при разделении энантиомеров. Например, комбинация хирального краун-эфира с ЦД для некоторых проб проявляет синергический эффект. Иногда к улучшению селективности приводит также использование двух различных ЦД в одной буферной системе. Однако, в общем случае введение второго селектора и, таким образом, второй равновесной системы в буфер приводит к потере селективности.
3) Смешанные мицеллообразующие системы. Использование чистых хиральных детергентов в качестве мицеллобразователей во многих случаях приводит к плохому разрешению из-за несимметричности пиков и плохой эффективности. Добавление ДДСН как добавочного мицеллообразователя в некоторых случаях разделения приводило к улучшению формы пика и, тем самым, к лучшему разрешению. Смешанные мицеллы, образующиеся при добавлении ДДСН, сами ускоряют обменные процессы в мицеллах и уменьшают взаимодействия с хиральным селектором (эффект разбавления).
Поскольку в настоящее время ЦД и их производные обладают наиболее широким спектром применения в качестве хиральных селекторов, а также наибольшими перспективами в КЭ, остановимся на них более подробно.
Реакции, в результате которых получаются производные ЦД, позволяют проводить синтез множества новых хиральных селекторов с существенно разным воздействием на хиральные различия между селектором и анализируемым веществом. В общем случае за хиральные отличительные свойства отвечают гидрофобные и ионные взаимодействия, а также стерические эффекты и образование мостиковых водородных связей.
Было показано, что при разделении энантиомеров важную роль наряду с выбором подходящего хирального селектора играют и другие параметры электрофоретической системы, которые требуют дальнейшей оптимизации. Например, на процесс оптимизации разделения энантиомеров решающее влияние оказывает величина pH. Вследствие того, что разделение энантиомеров методом КЭ основано на различии в подвижностях между D- и L-формами, анализируемые вещества необходимо перевести в ионную форму, что обеспечивается подходящим значением pH. При электрофоретическом движении анализируемых веществ через "квазистациомарную" фазу (в данном случае — ЦД) происходит разделение пары энантиомеров. Важнейшими оптимизирующими параметрами в данном случае являются концентрация хирального селектора в используемой буферной системе, сама буферная система (вид фонового электролита), а также другие буферные добавки, такие как ДДСН, метанол и др. Их действие на разделение энантиомеров будет рассмотрено ниже.
11.3. Капилляры с ЭОП и без него
Как правило, проблемой в разделении энантиомеров является невысокая селективность и, вследствие этого, длительные времена анализов, даже в случае, когда найдем подходящий хиральный селектор для разделения. Причиной этого являются небольшие различия в подвижностях D- и L-форм анализируемых веществ, а также наличие сильного ЭОП, который перекрывает эффект разделения в немодифицированных капиллярах. Небольшие различия в подвижностях приводят к разделению только в тех случаях, когда эффективные участки движения максимальны. Это означает, что анализируемое вещество в электрическом поле должно двигаться от точки ввода до детектора самостоятельно. Наличие ЭОП в данном случае мешает разрешению. Для достижения максимального разрешения по возможности за короткое время покрытые (модифицированные) капилляры используются при сильно заторможенном ЭОП. При этом можно использовать очень короткие капилляры (7-20 см) и сильные электрические поля (до 1000 В/см). При использовании подходящего хирального селектора
