Диссертация (Имидазолиевые ионные жидкости в качестве экстрагентов, модификаторов кварцевого капилляра и хиральных селекторов в капиллярном электрофорезе), страница 14

ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ В КАЧЕСТВЕ ЭКСТРАГЕНТОВДругим направлением исследования стало изучение возможностейC6MImNTf2, С6MImBF4, C8MImBF4 в качестве экстрагентов аминокислот истероидных гормонов из водной фазы (Рис. 57).С 6MImNTf2С 6MImBF4С8MImBF4Рис. 57. Структуры исследуемых ионных жидкостей в качествеэкстрагентов.C6MImNTf2–1-гексил-3-метилимидазолйбис(трифторметилсульфонил)имид, С6MImBF4 – 1-гексил-3-метилимидазолийтетрафторборат, C8MImBF4 – 3-метил-1-октилимидазолий тетрафторборат.108VI. 1.

Извлечение аминокислот из водной фазы в ионные жидкостиC6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4Изучены закономерности извлечения аминокислот из водной фазы вгидрофобные ионные жидкости C6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4 приразличном соотношении фаз [180]. При увеличении длины алкильного радикалав составе молекулы этих ионных жидкостей растет их гидрофобность. Поэтомусопоставлениерезультатов,полученныхприизвлеченииаминокислот,проводилось на примере триптофана – наиболее гидрофобного аналита (врежиме ОФ ВЭЖХ обладает наибольшими параметрами удерживания) (Рис.22).Показано, что в ряду C6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4 максимальныестепениизвлечениятриптофана(Trp) достигаютсяприиспользованииC6MImNTf2 в качестве экстрагента (Рис. 58а).

Для 3,4-дигидроксифенилаланина(DOPA) и тирозина (Tyr) наблюдаются те же закономерности: наибольшиезначения характерны именно с применением этой же ионной жидкостиC6MImNTf2 (Рис. 58б).абРис. 58. (а) Зависимость степеней извлечения триптофана в ионныежидкости от соотношения фаз ИЖ:водный раствор (рН = 1.0). (б) Зависимостьстепеней извлечения аминокислот от соотношения фаз C6MImNTf2:водныйраствор (рН = 1.6).109Поскольку степени извлечения триптофана снижаются с увеличениемдлины алкильного радикала в ИЖ, можно заключить, что гидрофобныевзаимодействия между аналитами и экстрагентом не являются в этом процесседоминирующими. После проведения экстракции обнаружено увеличениеконцентрации ионной жидкости в водной фазе, что указывает на ионообменныймеханизм извлечения: положительно заряженные аминокислоты переходят изводной фазы в ИЖ.

Однако любая система должна быть электронейтральна (т.е.содержать одинаковое число положительно и отрицательно заряженных ионов),поэтому такое же количество катионов должно перейти в водный раствор. Чембольше гидрофобность ионной жидкости, тем меньше катионов замещенногоимидазолия переходят в воду, следовательно, степень извлечения понижается.Для изучения процесса экстракции исследована зависимость степенейизвлечения аминокислот от рН водной фазы (Рис. 59).Рис. 59.

Зависимость степеней извлечения аминокислот в ионнуюжидкость C6MImNTf2 от рН водной фазы (VИЖ/Vводная = 1:1, объемн.).Изоэлектрические точки выбранных аминокислот находятся в диапазоне5.6-5.9, и при рН <5.6 аналиты заряжены положительно за счет протонированияаминогруппы. Поскольку степени извлечения увеличиваются с понижением рН110водной фазы, то наиболее вероятным механизмом экстракции являетсяионообменный.Для увеличения степеней извлечения аминокислот использованыпроцессы комплексообразования протонированной первичной аминогруппы сполостью 18-краун-6. (Рис. 60а).

Аналитическая форма формирующегосяассоциата более гидрофобна, чем исходные аналиты, и степень извлечения их вгидрофобные ионные жидкости возрастает (Рис. 60б).абРис. 60. (а) Комплекс 18-К-6 с протонированными по первичнойаминогруппе аналитом. (б) Зависимость степеней извлечения аминокислот отконцентрации макроцикла 18-краун-6 в водной фазе при постоянномсоотношении C6MImNTf2 : водная фаза (1:4, объемн.).Обратное извлечение аминокислот из ионной жидкости протекает приувеличении рН водной фазы (Рис.

61).111Рис. 61. Зависимость степеней обратного извлечения аминокислот от рНводной фазы при постоянном соотношении C6MImNTf2 : водная фаза (1:1,объемн.).VI. 2. Извлечение стероидных гормонов из водной фазы в ионные жидкостиC6MImNTf2, C6MImBF4, C8MImBF4VI.2.1. Жидкостно-жидкостная экстракция стероидных гормоновСтероидные гормоны– гидрофобные соединения, поэтому применениегидрофобных ионных жидкостей для экстракции в этом случае предпочительно.Как и в случае аминокислот, найдена зависимость степеней извлечениястероидных гормонов от соотношения ИЖ:водная фаза.Показано, что степени извлечения наименее гидрофобного кортизола (F)растут при замене аниона в составе ИЖ бис(трифторметилсульфонил)имида натетрафторборат, и при увеличении длины алкильного радикала (Рис. 62а).112абРис.

62. (а) Зависимость степеней извлечения кортизола (F) в ионныежидкости от соотношения фаз ИЖ:водный раствор. (б) Зависимость степенейизвлечения стероидных гормонов от соотношения C8MImBF4:водная фаза.Установлено, что степень извлечения в ионную жидкость возрастает сувеличением гидрофобности аналита. Ионная жидкость C8MImBF4 являетсянаиболеегидрофобнойизвыбранных,поэтомустепениизвлечениякортикостероидов в этом случае максимальные. Для кортикостерона (B) и 11дезоксикортизон (S) наблюдается практически количественная экстракцияС8MImBF4 при соотношении органической и водной фазы равном 1:10(объемн.).Исследованы по аналогии с аминокислотами, экстракционные процессы,включающие комплексообразоование стероидных гормонов с макроциклами,имеющимигидрофобнуюполость(β-циклодекстриниегогидроксипроизводное) (Рис. 34).

В этом случае отмечено снижение степенейизвлеченияаналитов:поверхностьобразующегосякомплексаболеегидрофильна по сравнению с полостью макроцикла, и степени извлечения вгидрофобную ионную жидкость снижаются (Рис. 63).113абРис. 63. Зависимость степеней извлечения стероидных гормонов вC8MImBF4 от концентрации макроцикла в водной фазе. СоотношениеC8MImBF4:водная фаза 1:10 (объемн.): (а) в случае β-циклодекстрина; (б) для (2-гидроксипропил)-β-циклодекстрина.Резкое снижение степени извлечения кортизола (F) при увеличенииконцентрации макроцикла в водной фазе объясняется предпочтительностьюпроцесса включения аналита в полость β-циклодекстрина по сравнению спереходом в ионную жидкость.Исследована возможность обратного извлечения стероидных гормоновиз ионных жидкостей.

Обычно для извлечения гормонов из водной фазы вусловиях жидкостно-жидкостной экстракции используют дихлорметан илихлороформ. Однако эти растворители хорошо смешиваются с гидрофобнымиионными жидкостями. Использование н.-гептана в качестве экстрагента дляобратной экстракции также не привело к хорошим результатам: степеньизвлечения не превысила 2 % для всех аналитов.Изучено влияние процесса комплексообразования на эффективностьобратной экстракции кортикостероидов. С этой целью в водную фазу вводилисьразличные концентрации (2,5-10 мМ) β-ЦД и его гидроксипропилпроизводного.Значения степеней извлечения не превысили 9 % (Рис. 64).114абРис.

64. Зависимость степеней обратного извлечения стероидныхгормонов из C8MImBF4 от концентрации макроцикла в водной фазе.Соотношение C8MImBF4:водная фаза 1:1 (объемн.): (а) в случае βциклодекстрина; (б) для - (2-гидроксипропил)-β-циклодекстрина.Именно поэтому был далее предложен нами вариант дисперсионноймикроэкстракции с участием C8MImBF4.VI.2.1. Дисперсионная микроэкстракция стероидных гормоновДисперсионнаяжидкостно-жидкостнаямикроэкстракция(dispersiveliquid-liquid microextraction, DLLME) очень проста в реализации: смешиваниеводного образца, содержащего аналит, и малого количества (мкл) экстрагента,не растворимого в воде, с помощью диспергатора (0.5-1 мл), который, в своюочередь, в равной степени хорошо смешивается как с экстрагентом, так и сводой (Рис.

65).115Водный образецРис.экстракции.65.ПринимаяВводдиспергатора,содержащегоэкстрагентОбщаявоОбразованиемутного раствора(дисперсия)схемавниманиеОсаждениеэкстрагентадисперсионнойвыявленныеОтборосажденной фазыжидкостно-жидкостнойзакономерностиэкстракциистероидных гормонов в гидрофобные ионные жидкости, в качестве экстрагентабылвыбран3-метил-1-октилимидазолийтетрафторборат(C8MImBF4).Отработка процедуры микроэкстракции заключалась в варьировании природыдиспергатора (метанол, ацетонитрил, ацетон), его объема (0.1-1.5 мл) и объемаэкстрагента (50-250 мкл). Большие степени извлечения стероидных гормонов изводной фазы достигались при использовании в качестве диспергатора ацетона(табл. 12).Изучено влияние объема диспергатора и ионной жидкости C8MImBF4 настепени извлечения кортикостероидов (Рис.

66).116абРис. 66. Зависимость степеней извлечения стероидных гормонов отобъема ацетона (а) и ионной жидкости C8MImBF4 (б).Рост степеней извлечения стероидных гормонов на начальном этапеобъясняется повышением эффективности «распыления» экстрагента. Однакопри увеличении концентрации ацетона в водной фазе выше 20 % (объемн.),наблюдается растворение ИЖ, что приводит к снижению степеней извлечения.Найден требуемый объем диспергатора - 0.5 мл. При увеличении объемаИЖ наблюдается увеличение степеней извлечения аналитов, что согласуется и срезультатами жидкостно-жидкостной экстракции.ГЛАВА VII. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯУстановленные закономерности на модельных системах позволилипредложитьсхемыэлектрофоретическогоопределенияаминокислот,катехоламинов и стероидных гормонов в биологических жидкостях (Рис.

67-69).117VII.1. Определение аминокислот в образцах мочиПри определении аминокислот в образцах мочи ионные жидкостиприменялиськакнастадииизвлеченияаналитов,такиприихэлектрофоретическом разделении (Рис. 67) [180].Подкисление образца мочи0.1 М раствором HClЖидкостно-жидкостнаяэкстракция аминокислот вC6MImNTf2Обратное извлечение0.3 М боратный буферныйраствор (рН = 9.3)Электрофоретическоеопределение:Agilent-7100 (λ=230 нм)Буферный электролит:75 мМ NaH2PO4 (рН = 2.0),5 мМ С16MImClНапряжение:-20 кВ,Ввод пробы: 10с×50мбарбаРис.

67. (а) Схема определения аминокислот в образцах мочи.(б) Электрофореграмма образца мочи в оптимизированных условиях. Условия:Agilent-7100, 75 мМ фосфатный буферный электролит (рН=2), 5 мM С16MImCl,λ - 230 нм [180].Наибольшие степени извлечения аминокислот наблюдались в условияхкомплексообразования с участием 18-К-6. Однако при электрофоретическомопределении аналитов в режиме МЭКХ разделение характеризуется низкойэффективностью, поскольку имеют место конкурентные взаимодействияаминокислот за полость макроцикла и мицелл, образованных ионной118жидкостью, что проявляется в уширении пиков аналитов. Чтобы избежатьэтого, извлечение аминокислот из мочи проводили в отсутствии краун-эфира ис использованием большего объема ионной жидкости (соотношение фазС6MImNTf2:вода – 3:4).Методом стандартной добавки определены степени извлечения аналитови проведен количественный анализ аминокислот в образцах мочи (табл.

20, Рис.67б). Пределы обнаружения составили 30-55 нг/мл.Таблица 20. Концентрация и степени извлечения аминокислот из образцовмочи.DOPAСодержание вмоче, мкг/мл14.4±1.3Добавка,мкг25.0Найдено,мкг/мл38.5±2.2Степеньизвлечения, %96±5ПО,нг/мл52±2Tyr8.6±0.925.031.7±2.192±455±2Trp4.3±0.750.054.2±3.3100±430±3АминокислотаVII.2. Определение катехоламинов в образцах мочиПределыобнаружениябиогенныхаминов,достигнутыесиспользованием капилляров с иммобилизованной ионной жидкостью и сэлектрокинетическим вводом пробы в условиях МЭКХ, в принципе, позволяютанализировать образцы мочи без предварительной пробоподготовки. Однако вбиологическом материале присутствуют другие компоненты (креатинин,мочевина, пигменты) в достаточно высоких концентрациях (мкг/мл), чтозатрудняет определение аналитов в оптимизированных условиях.