Пройдя хроматографическую колонку, анализируемая смесь разделяется на последовательность бинарных растворов каждого из компонентов смеси в газоносителе. Хроматографический детектор -- это устройство, позволяющее обнаруживать выходящие из колонки компоненты смеси, измеряя какое-либо их физико-химическое свойство. Такими физико-химическими свойствами, зависящими от состава бинарной смеси, являются теплопроводность, плотность, способность к ионизации и т. п.

Общие требования, предъявляемые к детекторам следующие:

- достаточная чувствительность для решения конкретной задачи;

- малая инерционность;

- малая зависимость показаний от параметров опыта (температуры, давления, скорости потока и др.);

- линейная связь между показаниями и концентрацией в широком интервале ее изменения; - стабильность «нулевой линии»;

- легкость записи сигнала и передачи его на расстояние; - простота, дешевизна [1].

Рассмотрим некоторые из детекторов, способные определять азотсодержащие вещества. Универсальным детектором для анализа многих веществ является катарометр при использовании в качестве газоносителя гелия.

2.2.1Детектор по теплопроводности

Детектор по теплопроводности (ДТП) или катарометр является дифференциальным универсальным и недеструктивным детектором. Это наиболее распространенный детектор, он отличается надежностью в работе и простотой конструкции [4].

Работа детектора по теплопроводности основана на изменении температуры нагретых нитей (чувствительных элементов) в зависимости от теплопроводности окружающего газа, которая в свою очередь определяется его составом. Нагретые электрическим током нити отдают теплоту главным образом за счет принудительной конвекции и теплопроводности газа. Теплопередача принудительной конвекцией нежелательна, так как зависит в большой степени от скорости и теплоемкости газа, а не от его теплопроводности. Наиболее предпочтительна теплопередача за счет теплопроводности газа. Этот вид теплообмена можно увеличить за счет повышения теплопроводности газаносителя [3].

2.2.2Детектор электронного захвата

Детектор электронного захвата (ДЭЗ) является наиболее часто используемым селективным газохроматографическим детектором. ДЭЗ применяется для определения соединений, обладающих большим сродством к электронам. Эти вещества в камере с радиоактивным источником захватывают свободные тепловые электроны с образованием стабильных ионов [5]. газовая хроматография азотсодержащий детектор

ДЭЗ успешно применяют для определения малых концентраций галоген-, азот- и кислородсодержащих веществ [4].

В детектор входит радиоактивный источник в-частиц, которые ионизируют молекулы газа-носителя, с образованием ионов и тепловых электронов, которые формируют электрический ток в камере детектора. Принцип действия этого детектора основан на уменьшении проводимости, вызываемом захватом электронов веществом, содержащим атомы с высокой электроотрицательностью[1].

2.2.3Термоионный детектор

Селективенк азот- и фосфорсодержащим соединениям и является модификацией пламенноионизационного детектора. Особенность этого детектора состоит в том, что вблизи водородного пламени горелки помещают соль щелочного металла (шарик, содержащий бромид рубидия). Нагретая соль атомизируется и образующиеся при этом атомы рубидия диссоциируют на ионы и электроны, которые попадают в электрическое поле. В присутствии соединения, содержащего галоген, азот или фосфор, ионный ток возрастает, т. е. происходит селективное повышение эффективности ионизации соединений, содержащих атомы азота и фосфора. В их число входит множество чрезвычайно опасных загрязнителей среды - гербицидов, инсектицидов и фунгицидов [1].

2.2.4 Хемилюминесцентный детектор

Хемилюминесцентным детектором регистрируют излучение света, наблюдающееся при реакции неустойчивого монооксида серы с озоном.

Этот детектор позволяет определять в воздухе и другие летучие органические соединения - спирты, кетоны, амины, ароматические и металлоорганические соединения, азотсодержащие вещества и др.

Недавно разработанный Antek азотный хемилюминесцентный детектор (NCD) селективен только для азота.В последние несколько лет NCDбыл использован для широкого спектра применений, включаякачественный анализ легких циклических масел и сырой нефти [6].

3. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ

Сефадексы различных марок и их диапазон фракционирования

При нанесении слоя сефадекса необходимо иметь определенную консистенцию геля сефадекса, которую получают после набухания сефадекса в буферном растворе. Объемы буферного раствора, прибавляемого к 10 г сухого сефадекса, приведены ниже (таблица 3.2.3):

Таблица 3.2.3

Объемы буферного раствора, прибавляемого к 10 г сухого сефадекса

При работе с сефадексами применяют как нисходящую, так и восходящую хроматографию. Для обнаружения результатов хроматографиии разделяемые вещества переносят на лист хроматографической путем контакта бумаги с поверхностью геля в течение обычно 1 мин. Затем бумагу сушат 30 минут при 80С и обрабатывают соответствующими реагентами, например, в случае белковых соединений 0, 1%-ным раствором бромфенолового синего в смеси метанола и уксусной кислоты (9:1). Затем бумагу промывают водой, подкисленной уксусной кислотой.

Гидроксилапатит - неорганический адсорбент. Он обладает хорошей стабильностью в щелочной среде, широко применяется для хроматографии белков. Оптимальное отношение Ca/P в гидроксилапатите составляет 1,67. Это соотношение колеблется от 1,30 до 2,0 в зависимости от способа получения.

3.2.1Амины

Значения Rf смеси аминов

Для хроматографии ряда аминов в тонких слоях также был использован силикагель, ипрегнированный оксалатом кальция (2 ч. силикагеля, 1 ч. оксалата кальция и 2 ч. дистилированной воды). Пластинки с сорбентом перед хроматографией активировали нагреванием до 60С в течение 24 ч. Значения Rf аминов в двух системах растворителей приведены ниже(таблица 3.2.5):

Таблица 3.2.5

Значения Rf аминов в двух системах растворителей

Для разделения нитрозаминов в качестве сорбента использовали силикагель. Значения Rfнитрозаминов приведены ниже(таблица 3.2.6):

Таблица 3.2.6

Значения Rf аминов в двух системах растворителей

3.2.2 Аминокислоты и их производные

Для разделения аминокислот в качестве сорбента использовали целлюлозу с толщиной слоя 0,5 мм. Хроматография восходящая, двумерная, в одном направлении использовали изопропиловый спирт - метилэтилкетон - 0,1 н. HCl (60:15:25), в перпендикулряном направлении - метиловый спирт - вода - пиридин (20:5:1). Для обнаружения пятен аминокислот на тонкослойных хроматограммах применяли флуоресцирующие реагенты (флуорескамин), что позволяет увеличить чувствительность метода. Хроматограмму опрыскивали 10%-ным раствором триэтиламина в CH₂Cl₂ и после сушки на воздухе в течение нескольких секунд - 0,05%-ным раствором флуорескамина в ацетоне с повторной обработкой хроматограммы 10%-ным раствором триэтиламина.

Эффективное разделение аминокислот в тонких слоях может быть достигнуто путем сочетания хроматографии и электрофореза. Сорбент -- целлюлоза с толщиной слоя 0,25 мм, размер пластинок 20X40 см. В одном направлении по короткой стороне пластинки проводили нисходящую хроматографию в системе растворителей пиридин -- этанол -- вода (2:2:1) в течение 7,5 ч (за ходом хроматографии следили по передвижению пятна красителя -- бриллиантового черного). После удаления растворителя слой сорбента пропитывали 0,025 М раствором буры и проводили электрофорез в перпендикулярном направлении при градиенте напряжения 10 В/см в течение 3 ч.

Пятна аминокислот обнаруживали при помощи 0,1%-ного раствора 2,4,6-тринитробензолсульфокислоты в смеси ацетон -- этанол -- вода (2:2:1). Широкое применение хроматография в тонком слое получила для разделения производных аминокислот -- фенилтиогидантоиновых и дансильных (5-диметиламинонафтилсульфонильных) производных, широко используемых для анализа аминокислот в химии пептидов и белков. Разделение фенилтиогидантоинов проводили сначала в одном направлении в системе растворителей толуол -- пентан -- ацетон (60:30:16), затем после сушки на воздухе -- в другом направлении в 25%-ном водном ацетоне. Фенилтиогидантоины аминокислот наблюдали в виде темных пятен на люминесцирующем фоне. Продолжительность разделения 30 мин, чувствительность определения 0,05--0,20 нг. Для идентификации применяли стандартные растворы фенилтиогидантоинов аминокислот. Для тонкослойной хроматографии фенилтиогидантоиновых производных аминокислот в качестве сорбента использовали также силикагель, а в качестве растворителей системы: ксилол -- метанол (80: 10) и гептан -- дихлорэтан -- пропионовая кислота (45:25:30). Проявление велось при помощи 1,7%-ного раствора нингидрина в смеси метанол -- коллидин -- уксусная кислота (15:2:5). Этим методом можно разделять фенилтиогидантоины, имеющие близкие значения Rf. Фенилтиогидантоиновые производные аминокислот могут быть разделены на тонких слоях силикагеля в системах растворителей: сначала --н-гептан -- пропионовая кислота -- дихлорэтан (58:17:25), затем -- н-гептан -- н-бутанол -- 75%-ная муравьиная кислота (50:30:9). При введении в силикагель флуоресцирующего индикатора фенилтиогидантоины обнаруживаются в виде голубоватых пятен на флуоресцирующем фоне. После нагревания при 100°С в течение 15 мин пятна приобретают специфическую окраску. Чувствительность метода достигает 0,005 ммоль. Для микротонкослойной хроматографии фенилтиогидантоиновых производных аминокислот использовали кизельгель 6OF254. Пластинки размером 6,3X6,3 см предварительно погружали в 1%-ный раствор крахмала и сушили при 80 °С в течение 30 мин. Хроматография восходящая; растворители хлороформ -- метанол (9:1) и после сушки повторное элюирование в хлороформе на высоту 5 см. Пятна фенилтиогидантоиновых производных обнаруживали при помощи крахмал-йодного индикатора.

При анализе концевых аминокислот часто применяют дансилпроизводные аминокислот. Их получают обработкой растворов аминокислот дансилхлоридом в ацетоне при рН = 9,5 в 0,05 М боратном буфере. Хорошее разделение дансилпроизводных аминокислот осуществлено [190] на пластинках с силикагелем. Хроматография одномерная с последовательным использованием трех систем растворителей: толуол -- пиридин -- уксусная кислота (70:30:8); хлороформ -- трег-бутанол -- уксусная кислота (60:40:15); толуол -- 2-хлорэтанол -- 25%-ный аммиак -- вода (30:50:2:2).

3.2.3 Белковые соединения

Значения Rf некоторых белков при тонкослойной хроматографии на гидроксилапатите в фосфатном буфере

4. ФЛЮИДНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

Сверхкритическая флюидная хроматография - хроматографический метод, в котором подвижной фазой является вещество, находящееся в сверхкритическом (или субкритическом) состоянии (флюид).

Сверхкритическая флюидная хроматография (СФХ) в сочетании с масс-спектрометрией является перспективной альтернативой традиционным хроматографическим методам разделения полярных азотсодержащих соединений.

Применение масс-спектрометрии с ионизацией при атмосферном давлении позволяет эффективно детектировать азотсодержащие соединения различных классов при использовании сверхкритической флюидной хроматографии как метода разделения. Ввиду способности азотсодержащих соединений к протонированию в растворах, а также кислотным свойствам подвижных фаз на основе диоксида углерода и метанола, ИЭР (масс-спектры ионизации электрораспылением) демонстрирует значительно большую эффективность по сравнению с ХИАД (химической ионизации при атмосферном давлении) для подавляющего большинства исследованных аналитов. С ростом содержания диоксида углерода в подвижной фазе эффективность ИЭР возрастает, в то время как для ХИАД характерно разнонаправленное влияние состава подвижной фазы на ионизацию соединений с различным сродством к протону, связанное с участием диоксида углерода в ионмолекулярных равновесиях в плазме коронного разряда. Температура является ключевым параметром ионного источника, определяющим эффективность ионизации исследованных аналитов. Ее повышение приводит к росту интенсивности сигналов про-тонированных молекул при использовании ИЭР и обратному эффекту в случае ХИАД. Применение последней техники не позволяет избежать существенной фрагментации аналитов в источнике, которая, для большинства тестовых соединений, не зависит от состава подвижной фазы. Для отдельных азотсодержащих соединений добавление диоксида углерода в подвижную фазу оказывает ингибирующий эффект на процессы фрагментации [8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развитие химии азотсодержащих соединений в значительной степени обусловлено их важными практическими свойствами. Прежде всего, многие азотистые соединенияобладают разнообразными видами биологической активности, включая противоопухолевую, противовоспалительную, противомикробную, фунгицидную и многие другие и, таким образом, являются основой для создания лекарственных препаратов, пестицидов, регуляторов роста растений и пр. Азотсодержащие соединения проявляют нелинейные оптические, каталитические свойства и свойства ионных жидкостей, способность ингибировать коррозионные процессы, поэтому сферами их применения являются фармацевтическая и супрамолекулярная химия, катализ, электроника, оптика, сельское хозяйство и многие другие отрасли науки и техники.

Хроматография один из наиболее распространенных физико-химических методов исследования. Хроматографические методы широко используются в химии и биохимии, находят применение в химической, нефтехимической, металлургической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Среди методов исследования азотсодержащихвеществ важное место занимает хроматография, позволяющая анализировать эти вещества вне зависимости от их агрегатного состояния, летучести и даже устойчивости.

В процессе написания курсовой работы были выполнены все задачи. Сложностей в поиске современной литературы по исследуемой теме не обнаружено, что свидетельствует о высоком уровне изучения хроматографического анализа азотсодержащих веществ.

Таким образом, приведенные данные показывают широкие возможности хроматографического анализа азотсодержащих веществ. Такие достоинства как универсальность, экспрессность и чувствительность делают хроматографию важнейшим аналитическим методом. Можно привести множество примеров успешного применения хроматографии. Круг решаемых ею задач и практическое использование непрерывно расширяются.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ