Хроматографический анализ азотсодержащих веществ
Описание газовой хроматографии азотсодержащих веществ. Отличительные черты детекторов, применяемых для обнаружения азотсодержащих веществ. Тонкослойная хроматография азотсодержащих веществ. Флюидная и жидкостная хроматография азотсодержащих соединений.
Рубрика | Химия |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.04.2022 |
Размер файла | 157,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство науки и высшего образования РФ
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Химико-технологический факультет
Направление «Химия»
Кафедра неорганической и аналитической химии
Курсовая работа по дисциплине:
Хроматографический анализ азотсодержащих веществ
Автор:
Бабошина Анастасия Александровна,
студентка 4 курса, 45 группы
химико-технологического факультета
Научный руководитель:
к.х.н.,доцентВеселов И.Н.
Тверь2022
СОДЕРЖАНИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ХРОМАТОГРАФИИ
- 2. ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ
- 2.1 Газовая хроматография. Сущность метода
- 2.2 Детекторы, применяемые для обнаружения азотсодержащих веществ
- 2.2.1 Детектор по теплопроводности
- 2.2.2 Детектор электронного захвата
- 2.2.3Термоионный детектор
- 2.2.4 Хемилюминесцентный детектор
- 3. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ
- 3. 1 Тонкослойная хроматография. Сущность метода
- 3. 2 Тонкослойная хроматография азотсодержащих веществ
- 3.2.1 Амины
- 3.2.2 Аминокислоты и их производные
- 3.2.3 Белковые соединения
- 4. ФЛЮИДНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Азотсодержащие соединения играют незаменимую роль в современной науке и промышленности - используются в качестве реагентов органического синтеза, в производстве фармацевтических препаратов широкого спектра биологической активности, в качестве компонентов ракетного топлива и т.д. С другой стороны, многие азотсодержащие соединения благодаря их высокой токсичности, канцерогенным и тератогенным свойствам известны как приоритетные, а также новые загрязняющие вещества окружающей среды. Это обусловливает актуальность создания и развития методологии их высокочувствительного и селективного определения в различных объектах.
Хроматография - важнейший аналитический метод. Хроматографическими методами можно определять газообразные, жидкие, и твердые вещества. Это могут быть неорганические вещества, например, ионы металлов, изотопы водорода, и органические - белки, синтетические полимеры, азотосодержащие вещества и т.д. С помощью хроматографии получена обширная информация о строении и свойствах органических соединений многих классов. Хроматографию с успехом применяют в исследовательских и клинических целях в различных областях биохимии и медицины, в фармацевтике, криминалистике, пищевой промышленности, для мониторинга окружающей среды. Универсальность, экспрессность, чувствительность метода обуславливают частое использование хроматографии для анализа азотсодержащих веществ.
Объектом исследования являются азотсодержащие соединения.
Цель курсовой работы -рассмотреть методики хроматографии, используемые для анализа азотсодержащих веществ.
Задачи курсовой работы:
1. Изучить литературу по темехроматографии азотсодержащих соединений.
2. Обозначение основных употребляемых понятий.
3. Ознакомиться с основными видами хроматографии: газовая, жидкостная и флюидная.
4. Рассмотреть способы определения азотсодержащих веществ вышеуказанными методами хроматографии.
В качестве методологическои? основы использовались научные труды деятелеи? науки, периодические издания.
1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ХРОМАТОГРАФИИ
Хроматография - это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами - подвижной и неподвижной [1].
Подвижнаяфаза - поток жидкости, флюида или газа, перемещающий компоненты разделяемой смеси вдоль неподвижной фазы.
Неподвижнаяфаза - твёрдый сорбент или несмешивающаяся с подвижной фазой жидкость, на которых осуществляется дифференциальное удерживание и разделение компонентов смеси.
Сорбент - твёрдое вещество, жидкость или их смеси, способные поглощать или удерживать газы, пары или растворённые вещества и используемые в хроматографии в качестве неподвижной фазы.
Адсорбент - твёрдый сорбент, концентрирующий на своей поверхности газы, пары или растворённые вещества. Абсорбент - твёрдый или жидкий сорбент, растворяющий в своём объёме газы, пары или компоненты жидких смесей.
Сорбат - вещество, удерживаемое сорбентом (в хроматографии - компонент разделяемой смеси).
Элюент - жидкость, флюид или газ, используемые в качестве подвижной фазы.
Элюат - выходящий из колонки поток подвижной фазы с компонентами разделяемой смеси.
В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы хроматографию подразделяют на газовую (подвижная фаза - газ), жидкостная (подвижная фаза - жидкость) и сверхкритическую флюидную, где в качестве подвижной фазы используется флюид [2].
2. ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ
2.1 Газовая хроматография. Сущность метода
Газовая хроматография (ГХ) -- процесс разделения компонентов смеси, основанный на различии в равновесном распределении компонентов между двумя фазами --подвижной и неподвижной. Неподвижной фазой обычно служит твердое вещество (его часто называют сорбентом) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Неподвижную фазу обычно помещают в стеклянную (или металлическую) трубку, называемую колонкой. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.
Сущность метода ГХ состоит в следующем. Анализируемая смесь (обычно -- раствор) летучих компонентов переводится в парообразное состояние и смешивается с потоком инертного газа-носителя (газ-носитель обеспечивает перенос разделяемых компонентов по хроматографической колонке и не взаимодействует ни с разделяемыми веществами, ни с неподвижной фазой [1]), образуя с ним подвижную фазу -- ПФ. Эта смесь проталкивается далее новой порцией непрерывно подаваемого газа-носителя и попадает в хроматографическую колонку, заполненную неподвижной (стационарной) твердой или жидкой фазой -- НФ. Разделяемые компоненты распределяются между ПФ и НФ в соответствии с их коэффициентами распределения К, определяемыми формулой:
где с(НФ)и с(ПФ) -- соответственно содержание (в г/мл) данного компонента в неподвижной и подвижной фазах, находящихся в динамическом равновесии. Равновесный обмен хроматографируемого вещества между НФ и ПФ осуществляется в результате многократного повторения актов сорбция-десорбция по мере движения ПФ вдоль НФ внутри хроматографической колонки.
Поток газа-носителя увлекает с собой разделяемую парообразную смесь вдоль хроматографической колонки, так что процессы сорбция-десорбция разделяемых компонентов повторяется многократно, причем каждый раз в системе устанавливается динамическое равновесие разделяемых веществ между ПФ и НФ. Эти многократные переходы разделяемых веществ из ПФ в НФ и обратно совершаются по всей длине хроматографической колонки до тех пор, пока пары разделяемых веществ не покинут колонку вместе с газом-носителем.
Поскольку сродство различных разделяемых веществ к НФ различно, то в процессе сорбционных--десорбционных переходов компоненты перемещаются вдоль колонки с разной скоростью. Чем больше коэффициент распределения вещества, тем дольше оно находится в НФ, тем позже покидает хроматографическую колонку. В конце концов из хроматографической колонки вместе с газом-носителем выходят зоны (объемы) парообразных хроматографируемых веществ, разделенных полностью или частично.
Если для двух компонентов смеси коэффициенты распределения одинаковы, то они не разделяются. Если же их коэффициенты распределения 5 различны, то разделение происходит, причем первым покидает колонку тот компонент, у которого коэффициент распределения наименьший.
Пары разделенных компонентов вместе с газом-носителем поступают в детектор хроматографа, генерирующий электрический сигнал -- тем больший, чем выше концентрация компонента в парогазовой смеси. Электрический сигнал усиливается и фиксируется регистратором хроматографа в виде хроматогратмы, записываемой на диаграммной ленте или на мониторе компьютера (если таковым снабжен хроматограф). Эти хроматограммы и используются для качественной и количественной обработки результатов анализа разделяемой смеси компонентов (рис. 2.1.1)[3].
Рис. 2.1.1. Принципиальная блок-схема газового хроматографа:
1 -- баллон с газом-носителем, 2 -- блок подготовки газов, 3 -- испаритель, 4 -- термостат, 5 -- хроматографическая колонка, 6 -- детектор, 7 -- усилитель, 8 -- регистратор
2.2 Детекторы, применяемые для обнаружения азотсодержащих веществ
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
Подвижной фазой в жидкостной хроматографии является жидкость. Жидкостная хроматография используется в двух вариантах: колоночная и плоскостная (планарная). Рассмотрим второй вариант.
3.1 Тонкослойная хроматография. Сущность метода
Этот метод хроматографии наиболее прост в аппаратурном оформлении, достаточно оперативен и в настоящее время занимает одно из ведущих мест среди методов анализа органических и биоорганических соединений. Продолжительность анализа здесь исчисляется минутами, поэтому ТСХ часто применяют при экспресс-анализах.
Методика тонкослойной хроматографии заключается в следующем: поверхность стеклянной пластинки покрывают тонким слоем адсорбента (для этого обычно наносят слой суспензии и жидкость испаряют), в качестве которого чаще всего используют силикагель.
На стартовую линию наносят анализируемые вещества и их смеси. Край пластинки, ниже стартовой линии, погружают в растворитель. По мере продвижения жидкости по пластинке происходит разделение веществ смеси на адсорбенте. Границу подъема жидкости отмечают, пластинку сушат и проявляют для обнаружения пятен веществ. Измеряют расстояние от центра пятна до линии старта L1 и L2 (рис. 3.1.1) а также расстояние от линии фронта жидкости до стартовой линии В. Их отношение друг к другу Rf = Li/B определяет положение каждого вещества на данной хроматограмме. Rf также можно рассматривать как отношение скорости движения центра хроматографической зоны к скорости подвижной фазы. Она является характеристикой элюентной способности исследуемого соединения на данном адсорбенте и зависит от ряда факторов: толщины слоя адсорбента, природы растворителя, количества нанесенного вещества и т. д.
Рис.3.1.1.Хроматограмма тонкослойной хроматографии:
L1, L2 -- расстояния от центра пятна до линии старта; В -- расстояние от линии старта до фронта растворителя; 1, 2 -- места нанесения веществ.
Для того чтобы получить истинные значения Rf, необходимо выполнять следующие требования:
- постоянство условий вдоль пути разделения;
- исключение потерь подвижной фазы;
- точное определение положения фронта растворителя путем измерения и расчета его действительного положения;
- исключение случайных влияний в результате испарения при нанесении пробы.
Для идентификации веществ обычно применяют метчики («свидетели»). С этой целью хроматографируют на пластинке известное вещество («свидетель») и разделяемую смесь веществ вместе. В этом случае Rf исследуемого вещества выражается отношением расстояния, пройденного веществом от точки старта, к аналогичному расстоянию, пройденному «свидетелем».
3.2 Тонкослойная хроматографияазотсодержащих веществ
В качестве сорбентов для тонкослойной хроматографии азотсодержащих соединений (амины, аминокислоты и их производные, белки) используют производные целлюлозы, обладающие ионообменными свойствами, сфандексы, гидроксилапатит, порошки целлюлозы.
К анионитам на основе целлюлозы относится диэтиламиноэтилцеллюлоза, триэтиламиноэтилцеллюлоза; эктеола-целлюлоза, аминоэтилцеллюлоза.
К катионитам на основе целлюлозы относятся карбоксилметилцеллюлоза, сульфоэтилцеллюлоза, фосфорилированная целлюлоза. Характеристика некоторых используемых в тонкослойной хроматографии типов ионитов на основе целлюлозы приведена ниже(таблица 3.2.1):
Таблица 3.2.1
Характеристика некоторых используемых в тонкослойной хроматографии типов ионитов на основе целлюлозы
Ионит |
Полная обменная емкость мг-экв/г |
|
диэтиламиноэтилцеллюлоза |
0,4-1,0 |
|
аминоэтилцеллюлоза |
0,1 - 0,7 |
|
эктеола-целлюлоза |
0,3 - 0,5 |
|
карбоксилметилцеллюлоза |
0,3 - 0,7 |
|
сульфоэтилцеллюлоза |
0,5 |
Для хроматографии в тонких слоях используют сефадексы различных марок. С их помощью осуществляют фракционирование веществ по молекулярной массе(таблица 3.2.2):
Таблица 3.2.2
Сефадексы различных марок и их диапазон фракционирования
Сефадекс (сверхтонкий) |
Диапазон фракционирования пептидов по молекулярной массе |
|
G-25 |
1 000 - 5 000 |
|
G-50 |
1 500 - 30 000 |
|
G-75 |
3 000 - 70 000 |
|
G-100 |
4 000 - 150 000 |
|
G-150 |
5 000 - 400 000 |
|
G-200 |
5 000 - 800 000 |
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
Сефадекс (сверхтонкий) |
Объем буферного раствора, мм |
|
G-25 |
50 |
|
G-50 |
110 |
|
G-75 |
150 |
|
G-100 |
190 |
|
G-150 |
225 |
|
G-200 |
250 |
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
Для разделения смеси аминов (триптамина, тирамина, серотонина, гистамина) и аминокислот (триптофана, тирозина, гистидина) использовали целлюлозу марки FND; элюирующий раствор - изопропиловый спирт - 25%-ный раствор аммиака - вода (80:10:10).
Смесь аминов разделяли на пластинках в системе растворителей пиридин - трет-бутиловый спирт - 26-27%-ный раствор аммиака (1:1:1)(таблица 3.2.4):
Таблица 3.2.4
Значения Rf смеси аминов
Амин |
Rf |
|
Этилендиамин |
0,19 |
|
1,5-Диамино-3-азапентан |
0,12 |
|
1,8-Диамино-3,6-диазооктан |
0,07 |
|
Пропилендиамин |
0,33 |
|
1,6-Диамино-3-азагексан |
0,27 |
|
1,11-Диамино-4,8-диазаундекан |
0,10 |
|
Триэтаноламин |
0,74 |
|
Диэтаноламин |
0,60 |
|
Моноэтаноламин |
0,46 |
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
Амин |
Бензол-этилацетат(90:10) |
Четыреххлорисый углерод - этилацетат (90:10) |
|
Анилин |
0,45 |
0,43 |
|
Монометиланилин |
0,72 |
0,78 |
|
Диметиланилин |
0,88 |
0,92 |
|
о-Толуидин |
0,51 |
0,52 |
|
m-Толуидин |
0,42 |
0,46 |
|
n-Толуидин |
0,36 |
0,38 |
|
o-Анизидин |
0,54 |
0,56 |
|
m-Анизидин |
0,40 |
0,33 |
|
n-Анизидин |
0,20 |
0,18 |
|
о-Фенетидин |
0,64 |
0,64 |
|
n-Фенетидин |
0,23 |
0,22 |
|
о-Оксианилин |
0,14 |
0,12 |
|
m-Оксианилин |
0,09 |
0,08 |
|
n-Оксианилин |
0,05 |
0,02 |
|
о-Нитроанилин |
0,56 |
0,49 |
|
m-Нитроанилин |
0,44 |
0,26 |
|
n-Нитроанилин |
0,32 |
0,15 |
|
о-Фенилендиамин |
0,11 |
0,05 |
|
m-Фенилендиамин |
0,08 |
0,03 |
|
n-Фенилендиамин |
0,02 |
0,00 |
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
Соединение |
Растворитель |
Rf |
|
Диметилнитрозамин |
к-Гексан -- эфир -- дихлорметан (4:3:2) |
0,25 |
|
Этилметилнитрозамин |
То же |
0,40 |
|
Диэтилнитрозамин |
То же |
0,50 |
|
N-Нитрозопиперидин |
н-Гексан -- эфир -- дихлор -- метан (5:7:10) |
0,60 |
|
Диизопропилнитрозамии |
То же (4:3:2) |
0,65 |
|
Дифенилнитрозамин |
То же (10:3:2) |
0,80 |
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
Сравнительно с тонкослойной хроматографией аминокислот хроматография белковых соединений в тонком слое развита пока недостаточно. Наиболее часто тонкослойную хроматографию используют для определения молекулярной массы белков и белковых соединений. Показано, что при помощи тонкослойной гель-фильтрации можно проводить приблизительную оценку молекулярной массы белков, используя сефадексы G-75 и G-200. Объем элюирующего буферного раствора находится в линейной зависимости от логарифма молекулярной массы белка. Для получения достоверных результатов рекомендуется проводить гель-хроматографию на сефадексах G-75 и G-100 в присутствии денатурирующих агентов, например, в 6 н. растворе гидрохлорида гуанидина. На сефадексах проводилось также разделение различных белковых смесей. Для белков с относительно небольшими молекулярными массами использовали сефадексы G-50 и G-75; для белков с молекулярными массами 100 000 и выше применяют слабосшитыесефадексы G-100 и G-200. На пластинках с сефадексом G-75 удалось добиться хорошего разделения смеси альбуминов, а также в- и б-лактоглобулинов с молекулярными массами 60 000, 35 000 и 15 000 соответственно.
Интересно применение тонкослойной гель-хроматографии белков в сочетании с техникой изоэлектрофокусирования. Сравнительно немного работ по разделению белковых соединений на тонких слоях целлюлозы. Так, проведено разделение смеси альбумина и г-глобулина сыворотки крови человека на пластинках с целлюлозой. Предложен метод оценки качества пищевых продуктов путем анализа пептидных карт, полученных на тонких слоях целлюлозы. Пептидные карты получают хроматографией проб на пластинке в одном направлении в системе н-бутанол -- уксусная кислота -- пиридин -- вода и электрофореза в пиридин-ацетатном буфере при рН = 6,5 в перпендикулярном направлении. Для разделения и анализа белковых смесей и оценки однородности индивидуальных белков использовали также гидроксилапатит. Хроматография восходящая, слой сорбента, как правило, незакрепленный, размеры пластинок 7,5X15 см, толщина слоя 0,5 мм. Элюирующие растворы -- фосфатные буферы различных концентраций (0,07; 0,10; 0,15 и 0,40), сЗ = 6,8. Для обнаружения пятен пластинки опрыскивали 1%-ным раствором нингидрина с последующим нагреванием до 80 °С. Значения Rfнекоторых белков при тонкослойной хроматографии на гидроксилапатите в фосфатном буфере (рН = 6,8) приведены ниже(таблица 3.2.7)[7]:
Таблица 3.2.7
Значения Rf некоторых белков при тонкослойной хроматографии на гидроксилапатите в фосфатном буфере
Соединение |
Rf |
Концентрация фосфатного буфера, моль |
|
Химотрипсин |
0,85 |
0,10 |
|
Химотрипсиноген |
0,64 |
0,15 |
|
г-Глобулин |
0,60 |
0,10 |
|
Трипсин |
0,43 |
0,10 |
|
Рибонуклеаза |
0,39 |
0,15 |
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
1. ШаповаловаЕ. Н.Хроматографические методы анализа/ Е. Н.Шаповалова, А.В. Пирогов. - М.: ред. О.А.Шпигун, 2007. - 203 с.
2. Усачев, Б. И. Учебно-методический комплекс дисциплины "Хроматографические методы анализа объектов окружающей среды" [Электронный ресурс] / Б. И. Усачев, И. А. Бизенков ;Федер. агентство по образованию, Урал. гос. ун-т им. А. М. Горького, ИОНЦ "Экология и природопользование" [и др.]. -- Екатеринбург : [б. и.], 2008- . - Режим доступа к ресурсу: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/1591/5/1334952_guide.pdf.
3. Заворотный В. Л. Учебное пособие по курсу «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» (Хроматография) (для студентов факультета химической технологии и экологии) / В. Л.Заворотный, Н. А.Калачева, Н. К. Зайцев.-M.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2008. - 33 c.
4. Конюхов В. Ю. Хроматография: Учебник / В. Ю. Конюхов. -- СПб.:Лань, 2012. -- 224 с.
5. Царев H.И. Практическая газовая хроматография: Учебно-методическое пособие для студентов химического факультета по спецкурсу «Газохроматографические методы анализа» / H.И. Царев, В.И. Царев, И.Б Катраков. -- Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2000. ? 156 с.
6. Birbal Chawla. Speciation of Nitrogen Compounds in Gasoline and Diesel Range Process Streams by Capillary Column Gas Chromatography with Chemiluminescence Detection // Journal of Chromatographic Science. - 1997. - №35. - С. 98.
7. КибардинС. А. Тонкослойная хроматография в органической химии / С. А.Кибардин, К. А. Макаров. -М. :Химия, 1978. -128 с.
8. Овчинников Д. В. Сверхкритическая флюидная хроматография - масс-спектрометрия азотсодержащих соединений: ионизация при атмосферном давлении / Д. В. Овчинников, Н. В. Ульяновский, Д. И. Фалёв, Д. С. Косяков. // Масс-спектрометрия. - 2021. - № 18(1). - С. 63.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Жидкостно-адсорбционная хроматография на колонке. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Ионообменная жидкостная хроматография. Тонкослойная хроматография. Хроматография на бумаге. Гельпроникающая (молекулярно-ситовая хроматография).
реферат [746,2 K], добавлен 28.09.2004Жидкостная хроматография как метод разделения веществ в растворе. Вопросы, на которые отвечает хроматография. Многоканальное фотометрическое детектирование в хроматографии. Задача сравнения хроматограмм, особенности обработки аналитических данных.
реферат [692,0 K], добавлен 24.01.2012Производство аммиачной селитры. Промышленное получение азотной кислоты. Аммиак как ключевой продукт различных азотсодержащих веществ, применяемых в промышленности и сельском хозяйстве. Процесс его синтеза. Физико-химические свойства аммиачной селитры.
реферат [206,5 K], добавлен 26.06.2009Хроматографическая система - метод разделения и анализа смесей веществ. Механизм разделения веществ по двум признакам. Сорбционные и гельфильтрационные (гельпроникающие) методы. Адсорбционная, распределительная, осадочная и ситовая хроматография.
реферат [207,8 K], добавлен 24.01.2009Специфика метода жидкостно-жидкостной хроматографии - физико-химического метода разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях. Распределительная хроматография на бумаге.
курсовая работа [601,2 K], добавлен 13.03.2011Физико-химический метод разделения компонентов сложных смесей газов, паров, жидкостей и растворенных веществ, основанный на использовании сорбционных процессов в динамических условиях. Хроматографический метод. Виды хроматографии. Параметры хроматограммы.
реферат [21,6 K], добавлен 15.02.2009Влияние природы газа-носителя и его параметров на качество разделения веществ. Основные требования к газу-носителю. Газовая хроматография с применением паров. Природа неподвижной жидкости. Полярные и неполярные соединения. Образование водородной связи.
реферат [18,5 K], добавлен 10.02.2010Основные факторы выбора конкретных условий проведения хроматографического анализа. Применение газовой хроматографии для исследования газов и других неорганических веществ. Легкие газы, водород, его изотопы и изомеры, углеводороды, смеси типа бензинов.
реферат [25,1 K], добавлен 27.03.2010Возникновение и развитие хроматографии. Классификация хроматографических методов. Хроматография на твердой неподвижной фазе: газовая, жидкостная (жидкостно-адсорбционная). Хроматография на жидкой неподвижной фазе: газо-жидкостная и гель-хроматография.
реферат [28,1 K], добавлен 01.05.2009Явления, происходящие при хроматографии. Два подхода к объяснению - теория теоретических тарелок и кинетическая теория. Газовая, жидкостная, бумажная хроматография. Ионообменный метод. Случаи применения ионообменной хроматографии. Гельхроматографирование.
реферат [69,4 K], добавлен 24.01.2009Характеристика понятия и физических свойств алкалоидов; их классификация по ботаническому, фармакологическому, биогенетическому и химическому принципам. Распространение алкалоидов в растительном мире. Методы извлечения азотсодержащих соединений из сырья.
реферат [67,2 K], добавлен 23.08.2013Общая характеристика процесса хроматографии. Физико-химические основы тонкослойной хроматографии, классификация методов анализа. Варианты хроматографии по фазовым состояниям. Контроль качества пищевых продуктов посредством метода ТСХ, оборудование.
курсовая работа [371,8 K], добавлен 27.12.2009Газовая хроматография как наиболее теоретически разработанный метод анализа, достоинства, область применения. Газохроматографический анализ неорганических веществ, требования к анализируемым веществам. Анализ металлов и их соединений, определение воды.
реферат [67,4 K], добавлен 24.09.2009Знакомство с классификацией адсорбентов по их геометрической структуре. Газоадсорбционная хроматография как метод разделения и анализа смесей газо- или парообразных веществ, основанный на их различной адсорбции твердыми адсорбентами, анализ преимуществ.
презентация [999,8 K], добавлен 18.05.2016Основные, химические и кислотные свойства аминов. Взаимодействие их с азотистой кислотой. Ацилирование и алкилирование по Фриделю-Крафтсу. Восстановление азотсодержащих органических соединений. Акридон: номенклатура, получение, свойства и применение.
курсовая работа [694,1 K], добавлен 29.10.2014Номенклатура, классификация, химические свойства аминов. Основные и кислотные свойства, реакции ацилирования и алкилирования. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой. Восстановление азотсодержащих органических соединений, перегруппировка Гофмана.
курсовая работа [608,4 K], добавлен 25.10.2014Методы фотометрического анализа. Количественное определение веществ в газовой хроматографии. Сущность амперометрического титрования. Природа происхождения атомных спектров. Типы радиоактивных превращений, используемых в радиометрических методах анализа.
контрольная работа [222,2 K], добавлен 17.05.2014Сущность метода хроматографии, история его разработки и виды. Сферы применения хроматографии, приборы или установки для хроматографического разделения и анализа смесей веществ. Схема газового хроматографа, его основные системы и принцип действия.
реферат [130,2 K], добавлен 25.09.2010Сущность и содержание ионно-парной хроматографии, ее использование в жидкостной хроматографии и экстракции для извлечения лекарств и их метаболитов из биологических жидкостей в органическую фазу. Варианты ионно-парной хроматографии, отличительные черты.
реферат [28,7 K], добавлен 07.01.2010Основные свойства и способы получения синтетического аммиака из природного газа. Использование аммиака для производства азотной кислоты и азотсодержащих солей, мочевины, синильной кислоты. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.11.2012