Диссертация (Многофункциональная дериватизация для газохроматографического определения следов замещенных фенолов и анилинов в водных средах), страница 12

19).Если модифицирующий реагент негативно влияет на хроматографические свойства получаемых производных, то в методе ВЭЖХ достаточно просто реализовать постколоночнуюдериватизацию, поскольку в жидких средах реакции протекают достаточно быстро [127,370]. В этом отношении ВЭЖХ проявляет большую гибкость по сравнению с ГХ, где постколоночная дериватизация применяется только в особых случаях, например, для целейидентификации [115].В табл. 19 сопоставлены характеристики некоторых современных способов определения анилинов и фенолов в воде ВЭЖХ-методами с применением химической модификации(2003-2013 гг.).66Таблица 19 – Характеристики современных способов определения фенолов и анилиновв водных средах методом ВЭЖХОпределяемыесоединенияАнилин, метил- ихлоранилиныАнилин,метиланилиныАнилинАнилин, метил- ихлоранилиныФенол, алкил- ихлорфенолыФенол,хлорфенолыФенол,алкилфенолыХлорфенолыАлкилфенолыФенол,хлорфенолыаbРеагент длядериватизации2-(9-акридон)уксусная кислота2-(9-карбазол)-этилхлорформиат1,2-naphthoquinone-4sulfonateкумарин-6сульфонил хлорид2-(9-карбазол)-этилхлорформиаткумарин-6сульфонил хлоридМетод экстракциии анализаMDL,нг/дм3СсылкаLLE – HPLC/FD50-100[360]LLE – HPLC/FD100-300[361]LLE – HPLC/UV>1000[362]LLE – HPLC/FD4000-5000[363]LLE – HPLC/FD1000-3000[364]HPLC/FD100-900[365]бензоил хлоридbLLE – HPLC/UV50-500[366]10-1000[367]HPLC/FD200[368]SPE-HS-SDME –HPLC/DAD40-80[369]дансил хлоридЭлектрохимическоеокисление в димерыдиметилсульфатbaaHPLC/MSaПредварительное концентрирование не проводитсяДериватизация проводится до стадии экстракции (сорбции) или совмещена с нейСледует отметить, что газохроматографические методики определения фенолов и анилинов характеризуются в 5-10 раз более высокой чувствительностью определения по сравнению ВЭЖХ-методиками (табл.

18 и 19). Аналогичный вывод делается и в работах [343, 371,372], посвященных прямому сравнение методов ГХ и ВЭЖХ при анализе одних и тех же соединений, что связано с большей эффективностью ГХ-колонок, а также более чувствительным и селективным детектированием. Кроме того, можно выделить еще ряд присущихВЭЖХ недостатков:– при одновременном определении фенолов, внесенных в список EPA (11 соединений),необходимо градиентное элюирование, так как разделяемые фенолы сильно отличаются посвоей растворимости в воде (lg Kow(ПХФ)/Kow(фенол)= 3.3).

Градиентное элюирование, какправило, сопровождается усилением дрейфа базовой линии, а для его реализациинеобходимо ввести в систему дополнительный насос и смеситель;– электрохимический детектор, который проявляет максимальную чувствительностьпри детектировании фенолов и анилинов, мало распространен и требует тщательного подбора среды, что осложняет применение традиционно применяемых в ВЭЖХ элюентов;67– окрашенные производные для спектрофотометрического определения фенолов и анилинов характеризуются малой устойчивостью и растворимостью в водных растворах.

Реагенты для получения таких производных чувствительны к присутствию в анализируемыхрастворах окислителей и не реагируют с пара-замещенными фенолами и анилинами;– дансилаты разлагаются под воздействием УФ-облучения, а интенсивность их флуоресценции сильно зависит от положения заместителей в молекуле аналита и полярностиприменяемого элюента.ВыводыХорошая растворимость в воде, низкие давления паров и активное промышленноеприменение фенолов и анилинов способствуют их распространению и накоплению в объектах биосферы. Токсичность соединений этих классов определяется типом и положением заместителей – молекулы с электрон-донорными заместителями (мелил-, алкил-) менее токсичны, чем с электрон-акцепторными заместителями (нитро-, хлор- и др.), а среди изомеровнаибольшей токсичностью характеризуются мета- замещенные.Необходимость индивидуального определения фенолов и анилинов в воде на уровнеследовых концентраций (0,005-0,05 мкг/л) связана, прежде всего, со значительными различиями токсичности изомерных соединений.

Достижение таких пределов обнаружения и селективности может быть решено только в рамках хроматографических методов.Однако, прямое ГХ- и ВЭЖХ-определение с различными видами детектирования необеспечивает пределов обнаружения ниже 0.1-0.5 мкг/дм3. Основная причина – низкие степени извлечения гидрофильных аналитов на стадии экстракционного концентрирования. Поэтой причине трансформация соединений этих классов в более гидрофобные производныепредставляется эффективным и рациональным приемом улучшения их аналитических характеристик.Наибольший интерес для определения соединений классов фенолов и анилинов представляют методы дериватизации, которые можно проводить непосредственно в водных средах, а не в органических растворителях после экстракционного концентрирования. Модификация фенолов и анилинов до их экстракционного концентрирования, позволяет достигатьменьших пределов определения, поскольку одновременно улучшает как экстракционные, таки газохроматографические свойства аналитов.

Однако, большинство реагентов применяемыхдля таких целей подвергаются гидролизу и, следовательно, могут применяться только в ор68ганических фазах. К этой группе относятся ангидриды галогенкарбоновых кислот и другиеполифторированные вещества, а также все силилирующие реагенты.

Для получения дериватов непосредственно в воде применяют лишь некоторые ацилирующие и алкилирующиеагенты, однако в таких случаях дериватизацию рекомендовано совмещать с сорбцией илиэкстракцией, что обусловлено недостаточной устойчивостью производных к гидролизу. Всвязи с этим стадия экстракционного концентрирования оказывается ключевой в общей совокупности аналитических процедур, и не случайно, что повышению ее эффективности(прежде всего, по критериям повышения степени экстракции и уменьшения объема экстрагентов) посвящено большое количество публикаций.При анализе следов гидрофильных поллютантов в водных средах методологическиправильно создавать условия для извлечения максимально возможных количеств аналитов вэкстракт и проводить последующую дополнительную дериватизацию уже в среде органического растворителя.Реализация этого подхода состоит в галогенировании фенолов и анилинов в результатенеобратимой реакции электрофильного замещения.

Эта реакция отвечает всем общим требованиям, предъявляемым к методам получения производных, однако, несмотря на очевидныепреимущества, исследования в этом направлении до последнего времени практически непроводились.69ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА2.1 Приборы и оборудованиеЭкспериментальные данные были получены на следующем оборудовании:аппаратно-программном комплексе, включающем хроматограф «Кристалл 5000» сДЭЗ/ПИД и программным обеспечением «Хроматэк Аналитик 2.5» (СКБ Хроматэк);аппаратно-программном комплексе, включающем хроматограф «Кристалл 2000М» сДЭЗ и программным обеспечением «Хроматэк Аналитик 1.2» (СКБ Хроматэк);газовом хроматографе «Trace GC 2000» с масс-селективным детектором DSQ и программным обеспечением «Xcalibur Data System 1.4» (Thermo).Разделение анализируемых веществ проводили на кварцевых капиллярных колонках:– НР-5 (Agilent): 25 m × 0.2 mm × 0.33 μm, 5 % Phenyl Polysiloxane;– ZB-5 (Zebron): 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm, 5 % Phenyl Polysiloxane;– TR-1 (Thermo Scientific): 30 m × 0.32 mm × 0.25 μm, 100 % Dimethyl Polysiloxane;– ZB-1 (Zebron): 30 m × 0.32 mm × 0.5 μm, 100 % Dimethyl Polysiloxane.Дозирование растворов и жидких веществ проводили пипеточными одноканальнымидозаторами BIOHIT (серии proLINE и mLINE) с варьируемым объемом (5-5000 мкл).

Навескикристаллических веществ отбирали на аналитических весах Mettler Toledo XP205 (1 классточности) и ВМ-313М (2 класс точности).Воду для приготовления аттестованных смесей анализируемых веществ очищали припомощи системы PURELAB UltraScientific (ELGA LabWater) до достижения следующих характеристик: TOC <10 ppb,< 0,05 мкS/см.В процессе пробоподготовки использовали аппарат для концентрирования органических экстрактов (Кудерна-Даниша), водяную баню GFL-1032 (GFL) и универсальный тепловой шкаф UFE 400 (MEMMERT). Экстракционное концентрирование замещенных анилинови фенолов проводили при помощи магнитных мешалок ММ-5 и ПЭ-6100 (Экpос) с частотойвращения якоря не менее 2000 об/мин.Светопоглощение водных растворов измеряли на спектрофотометре КФК-3 и сканирующем спектрометре Shimadzu UV-3.

RedOx потенциал водных растворов галогенов и ихзначение рН измеряли на микропроцессорном pH/mV-метре HI 8519 (Hanna Instruments) сRedOx-электродом HI 3220 и рН-электродом HI 1043 соответственно.Органические экстракты вводили в хроматограф при помощи автосамплера AL-3000(Thermo Scientific) или микрошприцами «Hamilton» (Microliter#701).702.2 Стандартные образцы, реактивы и растворителиДля приготовления водных и органических растворов исследуемых веществ использовали стандартные образцы фирмы «Sigma-Aldrich» с содержанием основного компонента более 99 %, а также ГСО и СОП компании «Экрос»:Хлорфенолы:фенол (ГСО 7270-96)2-ХФ (СОП 0202-03)3-ХФ4-ХФ2,3-ДХФ2,4-ДХФ (ГСО 7198-95)2,5-ДХФ2,6-ДХФ (СОП 0204-03)3,4-ДХФ2,4,5-ТХФ (СОП 0205-03)2,4,6-ТХФ (ГСО 7103-94)ПХФ (ГСО 7102-94)Хлоранилины:анилин2-ХА3-ХА4-ХА2,4-ДХА2,6-ДХА2,4,5-ТХА2,4,6-ТХАМетиланилины:2-МА3-МА4-МА2,3-ДМА2,4-ДМА2,5-ДМА2,6-ДМА3,4-ДМА3,5-ДМААлкилфенолы:2-МФ (СОП 0306-03)3-МФ (СОП 0308-03)4-МФ (СОП 0307-03)4-t-БФ4-t-ОФ2,3-ДМФ2,4-ДМФ2,5-ДМФ2,6-ДМФ (СОП 0305-03)3,4-ДМФ3,5-ДМФ2,3,5-ТМФ3,4,5-ТМФНитроанилины:2-НА3-НА4-НА2,4-ДНА2,6-ДНАНитрофенолы:2-НФ4-НФ3-НФВнутренний стандартгексахлорциклогексан( -ГХЦГ, ГСО 8888-2007)Органические растворители: гексан, ос.ч.; толуол, х.ч.; бензол, х.ч.; этиловый спирт,95 %; бутилацетат, х.ч.Вспомогательные реактивы: кислота серная концентрированная, х.ч.; натрия гидроксид, х.ч.; натрия тиосульфат, ч.; крахмал водорастворимый, ч.; йодид калия, х.ч.; бромидкалия, х.ч.; бромат калия, х.ч.; глицин, х.ч.;-Ala, х.ч.,-Ala, х.ч., ацетат аммония, х.ч.,сульфат аммония, х.ч., пиридин, х.ч.; триэтиламин, х.ч., раствор йода спиртовой, 5 %.71Силилирующие и ацилирующие агенты фирмы «Sigma-Aldrich» с содержанием основного компонента не менее 95 %: N,O-бис(триметилсилил)трифторацетамид (BSTFA); N-метилN-трет-бутилдиметилсилил-трифторацетамид (MTBSTFA); ангидрид трифторэтановой кислоты (TFAA); ангидрид пентафторпропановой кислоты (PFAA); ангидрид гептафторбутановой кислоты (HFAA); хлорид перфторбензойной кислоты (PFB-Cl).Раствор брома (бромная вода).