диссертация (1105558), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Определение гидразинов проводят также в варианте ион-эксклюзионной хроматографии с кондуктометрическим детектором. В качестве разделяющей колонки в работе [¹²⁷] использовали слабоосновный полиметакрилатный анионобменник в ОН^--форме Tosoh TSKgel DEAE-5PW (7.5 × 150 мм). Такой анионообменник переводит N₂H₅Cl в N₂H₅OH, проводимость которого очень мала. С целью увеличения чувствительности в данной работе между детектором и разделяющей колонкой устанавливали две ионообменные колонки. Первая из них, заполненная сильноосновным полистиролдивинилбензольным анионобменником в форме SO₄^2– (TSKgel SAX, 4.6 × 50 мм) переводит N₂H₅OH в сульфат, обладающий большей проводимостью, и увеличивает тем самым интенсивность аналитического сигнала. В то же время проводимость серной кислоты значительно больше, чем сульфата, поэтому использование второй колонки, заполненной сильнокислотным полистиролдивинилбензольным катионобменником в Н⁺-форме (TSKgel SCX, 4.6 × 50 мм) позволило перевести определяемое соединение в серную кислоту и еще больше повысить чувствительность. Таким образом, использование двух ионобменных колонок позволило увеличить чувствительность определения гидразина в 26.8 раз. Предел обнаружения таким методом составил 0.64 мкг/л при объеме вводимой пробы 100 мкл.

Этот же принцип использовали и в работе [¹²⁸], но после разделяющей колонки TSKgel DEAE-5PW с анионобменником в OH^–-форме устанавливали колонку TSKgel SAX с анионобменником в форме I^–. Полученные соединения детектировали с помощью УФ-детектора при 230 нм. Такой подход позволил снизить предел обнаружения гидразина до значения 0.26 мкг/л.

Метод ион-эксклюзионной хроматографии позволяет проводить определение гидразинов на уровне 10^-6%, но он довольно трудоемок и длителен, так как возникает необходимость проведения послеколоночных реакций. К тому же, широкое использование этого метода осложнено необходимостью синтезировать сорбенты с нужным размером пор для обеспечения селективного взаимодействия.

Нормально-фазовая ВЭЖХ

Нормально-фазовая хроматография представляет собой вариант ВЭЖХ, когда подвижная фаза менее полярна, чем неподвижная. Основным фактором, определяющим удерживание, в этом случае является взаимодействие сорбатов непосредственно с поверхностью либо с объемом сорбента. Так как гидразины являются высокополярными соединениями, то они характеризуются очень сильным удерживанием на поверхности сорбента, поэтому их прямое определение в варианте НФ ВЭЖХ затруднено. С целью уменьшения удерживания проводят предварительную дериватизацию.

Определять НДМГ методом НФ ВЭЖХ было предложено в виде производного с 4-нитробензальдегидом [¹²⁹]. Максимальный выход продукта реакции наблюдается при нагреве реакционной смеси при 75°С в течение 15 минут в среде ацетатного буферного раствора с рН 5.5. Наилучшие результаты разделения были достигнуты на колонке с сорбентом Silasorb 300 и подвижной фазой, содержащей 92.5% гексана, 7.5% этилацетата, 1000 мг/л бензойной кислоты. Добавка бензойной кислоты приводит к улучшению разделения, что, возможно, связано с модифицированием бензойной кислотой поверхности неподвижной фазы. Так как синтез гидразона проводится в водно-спиртовой среде, то необходимо проводить смену растворителя. Для перевода определяемого компонента в неполярную фазу выбрали метод твердофазной экстракции. Концентрирование проводили на патронах Диапак С16. Через патрон пропускали 5 мл водно-спиртового раствора определяемой смеси, затем после сушки патрона пробу элюировали 3 мл ацетона, выпаривали ацетоновый раствор под пониженным давлением на водяной бане и перерастворяли сухой остаток в 1 мл смеси гексана и изопропанола (20 об.%). При объеме вводимой пробы 20 мкл предел обнаружения, достигнутый при использовании спектрофотометрического детектирования при 350 нм, составил 3 мкг/л.

Обращенно-фазовая ВЭЖХ

Обращено-фазовая ВЭЖХ в настоящее время находит очень широкое применение. Это объясняется большим количеством определяемых соединений, легкостью проведения анализа, во многих случаях — простотой механизма сорбции и предсказуемостью поведения веществ на основании их строения.

Несколько работ посвящено прямому определению гидразинов методом ОФ ВЭЖХ с электрохимическим детектированием. Основная проблема такого подхода заключается в том, что окисление гидразинов происходит при большом значении потенциала. Для понижения потенциала рабочего электрода, при котором происходит окисление гидразинов, и для увеличения чувствительности часто проводят электрохимическое модифицирование поверхности электрода.

В работе [¹³⁰] активацию поверхности рабочего стеклоуглеродного электрода проводили следующим образом: сначала выдерживали электрод в течение 5 минут при потенциале +1.75 В, затем в течение 10 с при потенциале -1.2 В. Детектирование проводили при приложенном потенциале +0.5 В относительно хлоридсеребрянного электрода. Разделение гидразинов осуществляли на колонке с октадецилсиликагелем (30 см). В качестве элюента использовали раствор, содержащий 0.1М KNO₃ и 0.01М Na₂HPO₄ (рН 7). Предел обнаружения гидразина составил 3.1 пмоль, ММГ ― 2.2 пмоль, НДМГ ― 13 пмоль. При более высоких концентрациях гидразинов можно использовать детектирование при потенциалах ниже +0.1 В. Так НДМГ можно определять при этом потенциале в образцах мочи на уровне 125 пмоль.

Возможны и другие варианты модифицирования поверхности электродов. В работе [¹³¹] проводили модифицирование поверхности электрода с использованием витамина В12. Гидразин и его производные разделяли на колонке Bondapak С18. В качестве элюента использовали фосфатный буферный раствор. Пределы обнаружения составили 0.5 мкМ для гидразина, 1 мкМ для ММГ и 1.5 мкМ для НДМГ.

Так как гидразины являются малогидрофобными и сильнополярными веществами, то они слабо удерживаются на поверхности неполярных неподвижных фаз, используемых в этом варианте ВЭЖХ, и обычно их пики на хроматограммах имеют размытый задний фронт из-за взаимодействия с остаточными силанольными группами сорбента. Для повышения гидрофобности гидразинов проводят предварительную дериватизацию с различными реагентами, чаще всего - с ароматическими альдегидами. Полученные производные определяют потом со спектрофотометрическим, спектрофлуориметрическим или электрохимическим детекторами.

Впервые метод определения гидразина и НДМГ в варианте ОФ ВЭЖХ был предложен Абдоу, Медуиком и Бейли [¹³²]. В качестве дериватизирующего реагента они использовали салициловый альдегид. Реакция протекает в течение 20 минут при 60ºС в среде уксусной кислоты. Данный подход не позволяет определять ММГ, так как в данных условиях он образует с салициловым альдегидом нестабильный гидразон, но это не мешает определению Ги и НДМГ. Разделение полученных производных проводили на колонке с октадецилсиликагелем. В качестве подвижной фазы использовали смесь ацетонитрил–дигидрофосфат калия (52:48 об.%). Детектирование проводили спектрофотометрически при λ = 254 нм. Предел обнаружения составил 2 мг/л для гидразина и 5 мг/л для НДМГ. Таким образом, предложенный подход, как один из первых, обладает низкой чувствительностью определения НДМГ.

Кестер и Даниельсон в своей работе [¹³³] представили подход для определения гидразина и НДМГ в виде производных с салициловым альдегидом методом ВЭЖХ с амперометрическим детектированием. Образующиеся азин и диметилгидразон содержат в своем составе электрохимически активную группу =N-N=. Помимо этого, в бензольном кольце гидразона салицилового альдегида в положении 2 содержится гидроксильная группа, которая легко переходит в хинонную группу при значении потенциала рабочего электрода +1.0 В относительно хлоридсеребрянного электрода. Это позволяет использовать электрохимическое детектирование азина и диметилгидразона салицилового альдегида. Дериватизацию проводили в среде уксусной кислоты в течение 60 минут при 68–70ºС. Разделение производных осуществляли на колонке Perkin-Elmer С-18 (4.1 × 100 мм). Наилучшие результаты были достигнуты при использовании в качестве подвижной фазы смеси, содержащей 55 об.% ацетонитрила и 45 об.% водного раствора 0.05М цитратного буфера (рН 4.0). Электрохимическое детектирование проводили при величине приложенного потенциала +1.0 В относительно Аg/АgСl электрода. Пределы обнаружения составили 0.025 мг/л для гидразина и 0.2 мг/л для НДМГ. Более низкий предел обнаружения для гидразина объясняется наличием в структуре его производного 2-х фенольных групп, способных окисляться. Таким образом, данный подход позволил на порядок снизить предел обнаружения НДМГ по сравнению с использованием спектрофотометрического детектирования.

Известно также использование бензальдегида в качестве дериватизирующего реагента при определении гидразина [¹³⁴]. Максимальный выход продукта реакции наблюдается при использовании 0.01М боратного буферного раствора и 0.1Н серной кислоты в качестве растворителя. В отличие от замещенных бензальдегидов реакция не требует нагревания. Полученное производное разделяли на колонке Supelcosil LC-18 (4.6 × 25 мм) с использованием в качестве подвижной фазы смеси метанол/вода (95:5 об.%) при скорости 1 мл/мин. Детектирование проводили при 313 нм на диодно-матричном детекторе. Предел обнаружения гидразина составил 0.02 мг/л при объеме вводимого раствора 25 мкл.

В работе [¹³⁵] проводили хемосорбционное концентрирование гидразина из воздуха, пропуская воздух через сорбент Amberlite XAD-2 с иммобилизованным бензальдегидом. Элюирование полученного производного осуществляли 5 мл диметилформамида, достигая при этом коэффициента концентрирования 6000. Дальше проводили хроматографическое разделение производного на колонке Waters Radial-PAK A (100 × 5 мм) с октадецилсиликагелем со спектрофотометрическим детектированием при 313 нм. В качестве элюента использовали смесь вода/метанол (10:90 об.%) при скорости 0.8 мл/мин. Предел обнаружения гидразина составил 5 мкг/м³ при объеме вводимого раствора 15 мкл.

В работе [¹³⁶] НДМГ определяли методом ОФ ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектором в виде гидразона 4-нитробензальдегида. Ранее используемый для этой цели салициловый альдегид не обеспечивает необходимой чувствительности определения НДМГ, поэтому был выбран п-НБА, так как ароматические соединения обладают высокими молярными коэффициентами поглощения. Определение НДМГ в виде гидразона подразумевает использование большого избытка реагента, так как скорость реакции и выход продукта увеличиваются в этом случае. В результате возникает задача разделения избытка реагента и соответствующего диметилгидразона. При использовании хроматографии она может быть решена выбором подходящей хроматографической системы. Было установлено, что наилучшие результаты разделения достигаются на колонке Zorbax C8 (4.6×250 мм, 5 мкм) при использовании подвижной фазы с 70% ацетонитрила, так как гидразон и исходный альдегид достаточно сильно удерживаются на колонке. Максимум поглощения гидразонов сдвинут в более длинноволновую область по сравнению с исходным альдегидом и составляет 390–400 нм. Предел обнаружения НДМГ при объеме вводимой пробы 50 мкл составил 2.4 мкг/л, однако из-за потерь при проведении дериватизации и нелинейности градуировочной зависимости в области низких концентраций НДМГ его достоверное определение возможно при содержании, большем 0.12 мг/л.

С целью снижения предела обнаружения изучили условия сорбции диметилгидразона 4-нитробензальдегида на кремнеземе, химически модифицированном гексадецильными группами [¹³⁷]. Были выбраны оптимальные параметры для достижения К_конц = 400: длина колонки 2 см, диаметр 0.4 см, объем пробы 100 мл, скорость пропускания 5 мл/мин. Десорбцию проводили ацетонитрилом, так как в этом случае требуется меньший объем растворителя для полного извлечения вещества. Также было показано, что предварительное кондиционирование сорбента органическим растворителем улучшает эффективность извлечения. Дальнейшее определение ДГБ проводили методом ОФ ВЭЖХ на колонке Hichrom Z C8-3063 (4 × 200 мм). Подвижная фаза содержала 70% ацетонитрила. Концентрирование из 100 мл позволило снизить предел обнаружения диметилгидразона 4-нитробензальдегида до значения 1 мкг/л.

Использование 4-гидроксибензальдегида для определения гидразина в плазме и сыворотке крови описано в работе [¹³⁸]. Хроматографическое разделение осуществляли на ОФ октадецилсиликагелевой колонке с использованием в качестве элюента смеси метанол-вода (60:40 об.%). Предел обнаружения со спектрофотометрическим детектированием при 340 нм составил 1 мкг/л.

В работе [¹³⁹] описано определение изониазида и ацетилизониазида в образцах биологических жидкостей в варианте ОФ ВЭЖХ. Метод также позволяет проводить определение гидразина, образующего при гидролизе этих компонентов. В качестве дериватизующего реагента использовали коричный альдегид. Было установлено, что достаточным для определения является 40 мкл 1% метанольного раствора коричного альдегида на 200 мкл образца. Разделение компонентов проводили на колонке Partecil 5 C₈ (4.6 × 250 мм). Использовали градиентное элюирование смесью дигидрофосфат калия (50 мМ)–ацетонитрил–изопропанол (4:1). Детектирование осуществляли спектрофотометрически при λ = 340 нм. Для гидразина диапазон линейности градуировочной зависимости составил 10–400 мкг/л.

Один из немногих примеров использования ВЭЖХ для определения НДМГ в пищевых продуктах приведен в работе [¹⁴⁰]. Метод заключается в щелочном гидролизе даминозида до НДМГ, который затем выделяли дистилляцией и проводили дериватизацию с салициловым альдегидом в щелочной среде при 50°С в течение 25 минут. Полученный гидразон после этого очищали, пропуская через полипропиленовый патрон Extrelut 20 NT, и элюировали 50 мл дихлорметана. Дальше экстракт, полученный после испарения дихлорметана и перерастворенный в смеси ацетонитрил/вода, анализировали методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектором на колонке Microsorb-MV с октадецилсиликагелем (4.6 × 250 мм). В качестве подвижной фазы использовали смесь H₂O–AcCN (50:50) при градиентном элюировании. Предел обнаружения НДМГ при 295 нм составил 100 мкг/л, при 325 нм — 150 мкг/л при объеме вводимого раствора 20 мкл.

Возможно высокочувствительное и селективное определение НДМГ в воде в виде флуоресцирующих производных с дансилхлоридом []. Реакция протекает с выходом продукта около 60%. Образующееся производное разделяли на колонке Brownlee Labs RP18, элюировали подвижной фазой, содержащей 0.01М NaH₂PO₄ (pH 8) и ацетонитрил при градиентном элюировании. Детектор использовали флуориметрический при λ_ex = 360 нм и λ_em = 470 нм. Чувствительность метода составила 0.3 мкг/л. Предложенный метод обеспечивает хорошую чувствительность и селективность, но остается вероятность ошибочной интерпретации пика в хроматограмме, особенно при анализе сложных образцов.

В работе [¹⁴¹] показана возможность чувствительного определения НДМГ в виде 5,7-динитробензофуразанового производного. В качестве рабочих условий выбран 0.06М фосфатный буферный раствор с рН 7.05. Для определения условий спектрофотометрического детектирования изучено влияние рН на спектры поглощения производного. Присущая этому соединению NH-кислотность проявляется в снижении интенсивности полосы поглощения при 480 нм по мере повышения кислотности анализируемого раствора. При этом появляется полоса при 420 нм, интенсивность которой при рН 3–4 постоянна. Поэтому детектирование проводили при длинах волн 420 и 480 нм. Хроматографическое определение проводили на колонке Hypersil ODS (4  250 мм) с использованием градиентного элюирования подвижными фазами состава метанол–фосфатный буферный раствор (рН 4.05, 50:50% объем., А) и метанола (В). Предел обнаружения составил 0.12 мкг/мл. Для определения меньших концентраций НДМГ по такой методике необходимо проводить экстракцию. Практически количественное извлечение производного достигается при однократной экстракции хлороформом из подкисленного до рН 4–5 образца анализируемой воды с дальнейшей отгонкой растворителя и перерастворением остатка в метаноле. Диапазон линейности градуировочной зависимости определения НДМГ составил 3  10^–3 – 0.2 мг/л.

Характеристики

Список файлов диссертации