Диссертация (Имидазолиевые ионные жидкости в качестве экстрагентов, модификаторов кварцевого капилляра и хиральных селекторов в капиллярном электрофорезе)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиКОЛОБОВА ЕКАТЕРИНА АЛЕКСЕЕВНАИМИДАЗОЛИЕВЫЕ ИОННЫЕ ЖИДКОСТИВ КАЧЕСТВЕ ЭКСТРАГЕНТОВ, МОДИФИКАТОРОВ КВАРЦЕВОГОКАПИЛЛЯРА И ХИРАЛЬНЫХ СЕЛЕКТОРОВ В КАПИЛЛЯРНОМЭЛЕКТРОФОРЕЗЕСпециальность 02.00.02 – АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯДиссертацияна соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук, проф.Карцова Людмила АлексеевнаСанкт-Петербург20171ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................

6ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ............................................................... 12I.1. Имидазолиевые ионные жидкости: свойства ............................................ 12I.2. Применение имидазолиевых ионных жидкостей ..................................... 18I.2.1. Применение ионных жидкостей в жидкостной хроматографии .... 18I.2.1.1. Ионные жидкости в составе подвижной фазы ................................. 18I.2.1.2. Ионные жидкости как компоненты стационарных фаз .................. 24I.2.2. Применение ионных жидкостей в капиллярном электрофорезе ...

33I.2.2.1. Ионные жидкости в качестве динамических модификаторов стеноккварцевого капилляра ............................................................................................. 33I.2.2.2. Ковалентная модификация стенок кварцевого капилляра на основеионных жидкостей ................................................................................................ 36I.2.2.3.

Применение ионных жидкостей в качестве псевдостационарнойфазы ........................................................................................................................ 37I.2.2.4. Ионные жидкости в процессах on-line концентрирования ............... 40I.2.3. Применение ионных жидкостей в ВЭЖХ и КЭ для разделенияэнантиомеров ........................................................................................................

41I.3. Ионные жидкости в качестве экстрагентов .............................................. 43I.3.1. Применение ионных жидкостей в жидкостно-жидкостнойэкстракции ............................................................................................................ 43I.3.2. Твердофазная экстракция с участием ионных жидкостей ............. 46I.3.3. Процессы микроэкстракции с участием ионных жидкостей ......... 49ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ...............................................

52II.1. Оборудование и реактивы .......................................................................... 52II.2. Синтез хиральных аминокислотных ионных жидкостей ...................... 562II.2.1. Синтез аминокислотных ионных жидкостей ([C2MIm][L-Pro],[C4MIm][L-Pro], [C8MIm][L-Pro], [C12MIm][L-Pro]) ........................................ 56II.2.2. Синтез аминокислотной ионной жидкости [C4MIm][L-Glu] ......... 56II.3. Синтез ковалентных покрытий на основе ионных жидкостей ............. 57II.3.1. Травление кварцевого капилляра .................................................... 57II.3.2.

Силанизация кварцевого капилляра ............................................... 57II.3.3. Функционализация силанизированного капилляра ...................... 57II.3.4. Оценка стабильности ковалентных покрытий ............................... 58II.2. Методы исследования.................................................................................. 60II.2.1.

Высокоэффективная хроматография стероидных гормонов иаминокислот.......................................................................................................... 60II.2.1.1. Условия хроматографического разделения аминокислот ................ 60II.2.1.2. Условия разделения стероидных гормонов методом ВЭЖХ ............ 61II.2.2. Электрофоретические эксперименты ...............................................

63II.2.2.1. Подготовка капилляра к работе ........................................................ 63II.2.2.2. Приготовление буферных растворов ................................................ 63II.2.2.3. Условия электрофоретического разделения ..................................... 64II.3. Жидкостная экстракция ............................................................................. 66II.3.1. Экстракция аминокислот в ионные жидкости ............................... 66II.3.1.1. Жидкостно-жидкостная экстракция аминокислот в ионныежидкости С6MImNTf2, С6MImBF4, С8MImBF4 ...................................................... 66II.3.1.2. Жидкостно-жидкостная экстракция аминокислот в ионнуюжидкость С6MImNTf2 с добавкой 18-краун-6 ......................................................

67II.3.1.3. Жидкостно-жидкостная экстракция аминокислот в ионнуюжидкость С6MImNTf2 при различном рН водной фазы ....................................... 68II.3.2. Экстракция кортикостероидов в ионные жидкости ...................... 683II.3.2.1. Жидкостно-жидкостная экстракция кортикостероидов в ионныежидкости С6MImNTf2, С6MImBF4, С8MImBF4.

...................................................... 68II.3.2.2. Жидкостно-жидкостная экстракция кортикостероидов в ионнуюжидкость С8MImBF4 с добавкой циклодекстринов в водную фазу .................... 69II.3.2.3. Обратная экстракция кортикостероидов из ионной жидкостиС8MImBF4 в водную фазу с добавкой циклодекстринов ...................................... 70II.3.3.Дисперсионнаяжидкостно-жидкостнаямикроэкстракциястероидных гормонов с участием ионной жидкости С8MImBF4 ................... 71II.4.

Пробоподготовка образцов мочи ............................................................... 73II.4.1. Пробоподготовка образцов мочи для электрофоретическогоопределения аминокислот .................................................................................. 73II.4.2. Пробоподготовка образцов мочи для электрофоретическогоопределения катехоламинов ............................................................................... 73II.4.3. Пробоподготовка образцов мочи для электрофоретическогоопределения стероидных гормонов ................................................................... 74ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ...................................................................... 75ГЛАВА III.

ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ В КАЧЕСТВЕ ДИНАМИЧЕСКИХМОДИФИКАТОРОВ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ................... 76Глава IV. КОВАЛЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ СТЕНОК КВАРЦЕВОГОКАПИЛЛЯРА НА ОСНОВЕ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ ............................... 85ГЛАВА V. ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ – ХИРАЛЬНЫЕ СЕЛЕКТОРЫ .......... 92V.1. Разделение энантиомеров аминокислот в условиях лигандообменногокапиллярного электрофореза с хиральной ионной жидкостью [C4MIm][LPro] в фоновом электролите ............................................................................... 94V.2.

Электрофоретическое разделение энантиомеров β-адреноблокаторовпри совместном введении в фоновый электролит хиральной ионнойжидкости [C4MIm][L-Pro] и (2-гидроксипропил- β-циклодекстрина) ....... 104ГЛАВА VI. ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ В КАЧЕСТВЕ ЭКСТРАГЕНТОВ ... 1084VI. 1. Извлечение аминокислот из водной фазы в ионные жидкостиC6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4 ................................................................. 109VI. 2.

Извлечение стероидных гормонов из водной фазы в ионныежидкости C6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4 ............................................... 112VI.2.1. Жидкостно-жидкостная экстракция стероидных гормонов ...... 112VI.2.1. Дисперсионная микроэкстракция стероидных гормонов .......... 115ГЛАВА VII. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ......................................... 117VII.1. Определение аминокислот в образцах мочи .................................. 118VII.2. Определение катехоламинов в образцах мочи .............................. 119VII.3.

Определение стероидных гормонов в образцах мочи .................. 120VII.4. Сопоставление аналитических характеристик изученных ионныхжидкостей при экстракции и электрофоретическом определении аналитовразличной полярности ...................................................................................... 122ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. 126СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ...........................................

128СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .................................................. 131ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ЯМР-спектры [C2MIm][L-Pro] на ядрах 1Н и 13С. .............. 154ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ЯМР-спектры [C4MIm][L-Pro] на ядрах 1Н и 13С. .............. 156ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ЯМР-спектры [C8MIm][L-Pro] на ядрах 1Н и 13С. .............. 158ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ЯМР-спектры [C12MIm][L-Pro] на ядрах 1Н и 13C ............. 160ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ЯМР-спектры [C4MIm][L-Glu] на ядрах 1Н и 13С. ............. 1625ВВЕДЕНИЕКапиллярный электрофорез (КЭ) – активно востребуемый методразделения заряженных и незаряженных аналитов, достоинствами которогоявляются высокая эффективность, экспрессность, малый расход реагентов. Сдругой стороны, имеется ряд ограничений: сорбция на стенках отрицательнозаряженного кварцевого капилляра основных аналитов (белков, пептидов,катехоламинов, и т.д.), приводящая к снижению эффективности и низкая УФконцентрационная чувствительность.Для того, чтобы предотвратить адсорбцию аналитов на поверхностикварцевого капилляра и влиять на скорость электроосмотического потока(ЭОП), применяют различные способы модифицирования стенок капилляра.Наиболее простым - является введение в фоновый электролит добавок,способных блокировать силанольные группы поверхности капилляра.Впоследние годы для этой цели стали применять и ионные жидкости.Под термином «ионные жидкости» (ИЖ) подразумевают широкий классорганических соединений, представляющих собой соли с температуройплавления ниже 100 0С.

Возможность варьировать природу составляющихионов позволяет регулировать гидрофобность и другие свойства ИЖ, чтооткрывает перспективы к их использованию в качестве добавок в составеэлюента в жидкостной хроматографии и фонового электролита в капиллярномэлектрофорезе.Несмотря на активное применение имидазолиевых ионных жидкостей вметодахразделенияиконцентрирования,ихрольприопределениибиологически активных соединений методом КЭ изучена мало.Перспективным направлением является применение ИЖ в составеэлектрофоретических систем при определении диагностических маркеровзаболеваний нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем: биогенных6аминов, аминокислот и стероидных гомонов. Так, введение ИЖ в фоновыйэлектролит может способствовать увеличению эффективности при определенииосновных аналитов в условиях капиллярного зонного электрофореза (КЗЭ), апри концентрациях выше критической концентрации мицеллообразования(ККМ), формировать псевдостационарную фазу, обеспечивая разделениестероидных гормонов в режиме МЭКХ.Ковалентные покрытия на основе ИЖ в сочетании с методами on-lineконцентрированиямогутобеспечитьснижениепределовобнаруженияаминокислот и катехоламинов до значений, достаточных для определения их вбиологических жидкостях.Использование ИЖ в процессах экстракции позволит упроститьпроцедуру пробоподготовки и сократить время анализа при определениисоединений различной полярности.Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 14-03-00735-а и №.16-03-00791-а.Цель работыВыявить возможности влияния ахиральных и хиральных имидазолиевыхионных жидкостей в составе электрофоретических систем на процессыразделения, концентрирования и экстракции аминокислот, катехоламинов,стероидных гормонов.В связи с поставленной целью необходимо было решить следующиезадачи:1.