Диссертация (Имидазолиевые ионные жидкости в качестве экстрагентов, модификаторов кварцевого капилляра и хиральных селекторов в капиллярном электрофорезе), страница 10

Онипрекрасно растворяются в водно-органических системах и могут, в принципе,выполнитьразличныеаналитическиефункции:засчетположительнозаряженного имидазолиевого катиона изменять состояние поверхности стеноккварцевогокапилляра,взаимодействоватьсаналитами,изменяяих75миграционныехарактеристики,выполнитьрольэкстрагентовдлягидрофильных и гидрофобных аналитов.ГЛАВА III.

ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ В КАЧЕСТВЕ ДИНАМИЧЕСКИХМОДИФИКАТОРОВ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМВ сфере наших интересов имидазолиевые ИЖ с алкильными радикаламидодецил- и гексадецил- (Рис. 28). Подобно ПАВ, при определенныхконцентрациях они могли бы образовывать мицеллы с формированиемпсевдостационарной фазы, что позволило бы достичь разделения стероидныхгормонов, которые в условиях КЗЭ мигрируют вместе с ЭОП. Наличиеимидазолиевого катиона в их составе могло бы способствовать модификацииотрицательнозаряженныхстеноккварцевогокапилляра,темсамымпредотвращая сорбцию основных аналитов, в качестве которых нами выбраныбиологически активные вещества, играющие важную роль при диагностикезаболеваний нервной и эндокринной систем – аминокислоты и биогенныеамины (Рис.

29).-Cl-ClC M ImCl12C MImCl16Рис. 28. Структуры исследуемых ионных жидкостей: C12MImCl – 1-додецил-3метилимидазолий хлорид, C16MImCl – 1-гексадецил-3-метилимидазолийхлорид.76ü Биогенные аминыü Стероидные гормоныНорметанефрин (NM)Адреналин (AD)11-ДезоксикортизолНорадреналин (NA)Дофамин (DA)Кортизолü Аминокислоты3,4-Дигидроксифенилаланин(DOPA)Тирозин (Tyr)Триптофан (Trp)КортизонКортикостеронРис. 29. Структуры модельных аналитов.Исследовано влияние растворов ионных жидкостей С12MImCl иC16MImCl на электрофоретические параметры миграции аминокислот икатехоламинов при рН = 2.0 [180, 181].Показано, что при введении С12MImCl в состав фонового электролитапроисходит динамическая модификация стенок кварцевого капилляра, чтоподтверждалось наличием обращенного ЭОП.

Установлена зависимость77скорости ЭОП от концентрации ионной жидкости в фоновом электролите (Рис.30).ЕсликонцентрацияИЖнижекритическойконцентрациимицеллоооразования, скорость ЭОП увеличивается, а затем – уменьшается засчет формирования мицелл.Рис. 30. Зависимость скорости электроосмотического потока отконцентрации С12MImCl в фоновом электролите.Условия: система капиллярного элелектрофореза «Капель-105М».Фоновый электролит: 10 мМ раствор NaH2PO4, рН = 2.0 (доведенный дотребуемого значения 0.1 М раствором HCl), С12MImCl.

U=-20 кВ, ввод пробы:2с×30мбар; λ: 220 нм. Маркер ЭОПа – 5%-ный (объемн.) раствор ДМФА в воде.Аминокислоты и катехоламины в кислой среде заряжены положительнои в условиях КЗЭ, когда ЭОП подавлен, мигрируют в направлении катода засчет собственных электрофоретических подвижностей (Рис. 31).78TrpTyrDOPANANMNAmAUDA87789101112минРис. 31. Электрофореграмма смеси аминокислот и катехоламинов.Условия: система капиллярного элелектрофореза «Капель-105М».Фоновый электролит: 10 мМ раствор NaH2PO4, рН = 2.0 (доведенный дотребуемого значения 0.1 М раствором HCl).

U=+20 кВ, ввод пробы: 2с×30мбар;λ: 220 нм. Маркер ЭОПа – 5%-ный раствор ДМФА в воде. Аналиты: DAдофамин, NA – норадреналин, NMN – норметанефрин, A – адреналин, Trp –триптофан, Tyr – тирозин, DOPA – 3,4-дигидроксифенилаланин.При введении ионной жидкости С12MImCl (>3 мМ) в состав фоновогоэлектролита наблюдалась динамическая модификация стенок кварцевогокапилляра,сопровождаемаяувеличениемэффективностикаквслучаеаминокислот, так и катехоламинов в 2-3 раза (Рис. 32).

Это обусловленоследующим: ионная жидкость сорбируется на стенках кварцевого капилляра,придавая им положительный заряд; в результате генерируется анодный ЭОП.Чем больше молекул ИЖ адсорбировалось, тем выше скорость ЭОП и темсильнее электростатическое отталкивание положительно заряженных аналитовот стенок кварцевого капилляра. Эта тенденция особенно выражена длятриптофана и дофамина, поскольку эти аналиты проявляют наиболее основныесвойства.79Рис. 32. Зависимость эффективности (N) от концентрации С12MImCl всоставе фонового электролита при электрофоретическом разделенииаминокислот и биогенных аминов. Условия: см. Рис.

30.При концентрации ионной жидкости, превышающей значение ККМ,реализуется режим мицеллярной электрокинетической хроматографии. В этомслучае увеличивается селективность разделения аминокислот и катехоламинов(табл. 15).Оценку разделения проводили по значениям факторов разрешения (Rs):Rs =2 × (t 2 - t1 ),w2 + w1(5)где t1 и t2 – времена миграции аналитов, w1 и w2 – ширина пикованалитов.Полученныерезультатысопоставленысвлияниемтрадиционноиспользуемого катионного детергента – цетилтриметиламмоний бромида(ЦТАБ) (табл.

15).80Таблица 15. Значения факторов разрешения (Rs) аминокислот и биогенныхаминов с использованием различных ионных жидкостей (C12MImCl иС16MImCl) и ЦТАБ фоновом электролите.Фактор разрешения (Rs)150 мМ С12MImCl5 мМ C16MImCl25 мМ ЦТАБTrp/Tyr13.22±0.0812.34±0.081.08±0.02Tyr/DOPA2.04±0.051.89±0.041.13±0.03150 мМ C12MImCl3 мМ C16MImCl6 мМ ЦТАБDA/NA1.03±0.023.26±0.067.11±0.071.10±0.03NA/NMN1.03±0.021.15±0.032.52±0.051.03±0.02NMN/A1.07±0.021.08±0.022.16±0.051.04±0.01ККМ (С12MImCl) = 12-15 мМ, ККМ (C16MImCl) = 1.2 мМ, ККМ (ЦТАБ) = 0.9 мМ.Без ИЖ2.09±0.051.08±0.02При увеличении длины алкильного радикала в составе ИЖ критическаяконцентрация мицеллообразования (ККМ) уменьшается, что приводит к болеевысоким факторам разрешения в случае C16MImCl по сравнению с C12MImClпри одинаковом их содержании в фоновом электролите.

Различия в поведенииИЖ и ЦТАБ могут быть обусловлены следующими причинами: в системе сC16MImCl в качестве псевдостационарной фазы (концентрации выше ККМ)могут реализоваться гидрофобные взаимодействия аналитов с внутреннейполостью сформированной мицеллы и π-π-взаимодействия с имидазольнымкольцом, что и приводит к более высоким факторам разрешения по сравнению сЦТАБ.Длявыявлениявозможностиодновременногоопределенияпоглощающих в УФ-области спектра аминокислот (DOPA (λmax=278 нм), Tyr(λmax=278 нм), Trp (λmax=279 нм)) и непоглощающего глицина (Gly) выполненасерия экспериментов с С12MImCl. При длине волны 220 нм (максимумпоглощения имидазольной группы) наряду с сигналами поглощающих аналитов(прямоедетектирование)регистрируетсяотрицательныйпик,81соответствующий глицину (косвенное детектирование).

При введении ионнойжидкости С12MImCl в состав фонового электролита создавался поглощающий вУФ-области спектра фон, способствующий обнаружению аналитов безхромофорных групп (Рис. 33).Trp65Tyr4DOPAmAU3210Gly-18910мин1112Рис. 33. Электрофореграмма смеси аминокислот. Условия: системакапиллярного элелектрофореза «Капель-105М». Фоновый электролит: 10 мМраствор NaH2PO4, рН = 2.0 (доведенный до требуемого значения 0.1 Мраствором HCl), 6 мМ С12MImCl. U=-20 кВ, ввод пробы: 5с×30мбар; λ: 220 нм.Аналиты: Trp – триптофан, Tyr – тирозин, DOPA – 3,4дигидроксифенилаланин, Gly – глицин.В щелочной среде (рН = 9.3) аминокислоты заряжены отрицательно.Сонаправленное движение аналитов и ЭОП приводит к быстрой миграцииаминокислот и уменьшению селективности разделения.Выявлена возможность использования ионной жидкости C16MImCl вкачествепсевдостационарнойфазыприопределениинезаряженныхгидрофобных аналитов - стероидных гормонов.

Для их электрофоретическогоразделения в состав фонового электролита вводили C16MImCl в концентрациях,превышающихККМ-режиммицеллярнойэлектрокинетической82хроматографии. Установлено, что добавление ИЖ при концентрации вышеККМ не приводит к разделению всех стероидных гормонов из-за большогосродства к мицеллам.Проведена серия экспериментов с участием β-циклодекстрина в фоновомэлектролите для увеличения селективности разделения кортикостероидов.Известно, что стероидные гормоны с β-циклодекстрином и его производнымиобразуют комплексы включения за счет гидрофобных взаимодействий сгидрофобной полостью макроцикла (Рис.

34). В результате повышаетсягидрофильностьаналитазасчетобразовавшегосяассоциата(внешняяповерхность ЦД – гидрофильна) и увеличивается миграционное окно, чтоспособствует лучшему разделению аналитов.Рис. 34. Структура комплекса гормона с β-циклодекстрином [182].После серии предварительных электрофоретических экспериментов поварьированию значений рН (2.0; 9.3) и концентрации фонового электролита (10150 мМ фосфатный или боратный буферные растворы), а также концентрацииионной жидкости C16MImCl (3-75 мМ) и β-циклодекстрина (β-ЦД) (1-25 мМ)найдены требуемые условия разделения кортикостероидов (Рис.

35).83BFESmAU0.40.350.30.250.20.150.10.050-0.05-0.1-0.15-0.2-0.25-0.378минРис. 35. Электрофореграмма стандартного раствора кортикостероидов сиспользованием в качестве псевдостационарной фазы C16MImCl в режимеМЭКХ.Условия: система капиллярного элелектрофореза «Капель-105М».Фоновый электролит: 75 мМ раствор NaH2PO4, рН = 2.0 (доведенный дотребуемого значения 0.1 М раствором HCl), 15 мМ С16MImCl, 10 мМ β-ЦД, λ –240 нм, U=-20 кВ, ввод пробы – 15 с×30 мбар. Аналиты: F-кортизол, E –кортизон, S – 11-дезоксикортизол, B – кортикостерон.Таким образом, введение ИЖ C12MImCl и C16MImCl в состав фоновогоэлектролита в концентрации меньшей ККМ (зонный режим) приводит кувеличению эффективности для аминокислот и катехоламинов.

А в режимеМЭКХ достигнуто разделение стероидных гормонов с участием в качествепсевдостационарной фазы C16MImCl и β-циклодекстрина.84ГЛАВА IV. КОВАЛЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ СТЕНОК КВАРЦЕВОГОКАПИЛЛЯРА НА ОСНОВЕ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙНесмотря на легкость создания динамических покрытий, одним изограниченийихиспользованияявляетсяневысокаявоспроизводимостьпараметров миграции, поэтому требуется постоянное возобновление такихпокрытий. Другая проблема - снижение чувствительности за счет хромофорногофона,вызываемогоэлектролита.имидазолиевымикатионамивсоставефоновогоПоэтому в последнее время в ВЭЖХ отмечена тенденция ксозданию иммобилизованных стационарных фаз на основе ИЖ [83], а в КЭработ в этой области мало [97-100]. Главными достоинствами ковалентныхпокрытий на основе ИЖ являются стабильность и высокая воспроизводимость,генерация стабильного обращенного ЭОП.

Основным результатом, как и вслучаединамическоймодификации,являетсяпредотвращениесорбцииосновных аналитов, а возможность дополнительных взаимодействий аналитов сИЖобеспечиваетпреимущество–увеличениеселективностивозможностьпримененияразделения.Ещеодномасс-спектрометрическогодетектирования при проведении разделения на обращенной полярности (ЭОПнаправлен к аноду).Нами предложен способ создания ковалентных покрытий на основеимидазолиевыхщелочью,ионныхстадиюжидкостей,силилированиявключающийспоследующейтравлениекапиллярафункционализациейимидазолом и 1-бромбутаном (Рис. 36).85Рис. 36.