диссертация (1105558), страница 18

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

Текст из файла (страница 18)

Таблица 10. Результаты отгонки НДМГ с водяным паром

Такая пробоподготовка может успешно использоваться для определения НДМГ при контроле вод рыбо-хозяйственного назначения. При работе с меньшими концентрациями невозможно достоверно установить полноту отгонки диметилгидразина. К тому же, существенно возрастают потери и вероятность окисления следовых количеств диметилгидразина. Еще одним недостатком такой пробоподготовки является невозможность количественного выделения (отгонки) продуктов разложения НДМГ – гидразина и метилгидразина. Поэтому для снижения пределов обнаружения гидразинов необходим другой вариант пробоподготовки либо другой метод определения.

Использование катионообменника с полимерной матрицей для устранения сорбционных ограничений

В качестве попытки устранения мешающего влияния катионов исследовали также возможность использования сульфокатионообменника с полимерной матрицей, который отличается по селективности от сорбентов на основе силикагеля.

Сорбент DOWEX 50WX8 со стирол-дивинилбензольной матрицей имеет крупное зернение (200-400 mesh), и его применение в динамическом варианте концентрирования может вызвать затруднения при определении НДМГ, такие как размытие пиков и необходимость существенного увеличения объема пробы. Поэтому концентрирование проводили в статическом режиме на фоне 10 мМ уксусной кислоты.

Установлено, что на катионообменнике DOWEX реализуется количественная сорбция НДМГ. Методом введения добавок нитрата натрия установлено, что мешающее влияние на удерживание НДМГ не проявляется до концентрации 1 мМ ионов натрия в растворе. После введения 5 мМ нитрата натрия НДМГ обнаруживается в растворе, и его концентрация растет с увеличением добавки натрия. Увеличение массы сорбента до 1 г позволяет повысить пороговую концентрацию натрия, при которой сорбция НДМГ протекает количественно, до 5 мМ (рис. 7).

1

2

Рис. 7. Зависимость площади пика НДМГ в растворе с сорбентом DOWEX 50WX8 от концентрации ионов натрия. Масса сорбента: 1 – 0,5 г; 2 – 1,0 г.

Таким образом, катионы щелочных металлов конкурируют с НДМГ за удерживание и на полимерном катионообменнике.

Такое мешающее влияние на стадии сорбции можно устранить, поменяв природу основного компонента, т.е. определять его в виде гидрофобных производных органических реагентов методом ОФ ВЭЖХ. Реакционная жидкостная хроматография открывает широкие перспективы для определения гидразинов, учитывая многообразие органических реагентов, потенциально пригодных для модифицирования исходных гидразинов.

Глава 4. Реакционная жидкостная хроматография гидразинов.

Так как гидразины являются малогидрофобными и сильнополярными веществами, то они слабо удерживаются на поверхности неполярных неподвижных фаз, используемых в ОФ 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 разлиными регентами.

При выборе подходящего реагента следует учитывать его экспрессность, доступность, возможность образования с НДМГ флуоресцирующих либо интенсивно поглощающих стабильных производных.

Как показал обзор литературных данных, существует определенный круг наиболее популярных и эффективных реагентов для дериватизации аминогрупп в ВЭЖХ. Среди них реагент Сангера токсичен и образует мешающий побочный продукт, который сильно затрудняет разделение и определение производных аминосоединений. Фенилизотиоцианат разрушает материал неподвижной фазы хроматографической колонки, поэтому требуется длительное удаление избытка реагента перед ВЭЖХ-разделением. 6-Аминохинолил-N-гидроксисукцинимидил карбамат коммерчески недоступен. Дабсил хлорид взаимодействует кроме амино- с тиольной, имидазольной, фенольными и алифатическими гидроксильными группами и не образует флуоресцентных производных с аминами. Флуорескамин не пригоден для проведения модифицирования в водных средах из-за плохой растворимости, и продукты не очень стабильны в водных элюентах. 9-флуоренилметоксикарбонил хлорид и его продукт гидролиза интенсивно флуоресцируют, поэтому их необходимо удалять из реакционной смеси, к тому же не очень чувствителен при определении аминосоединений.

Наиболее перспективными реагентами для гидразинов являются представители оставшихся «классов» органических реагентов: флуорогенные ароматические альдегиды и диальдегиды, дансил хлорид и реагенты с бензофуразановым скелетом. Для разработки чувствительного сорбционно-хроматографического метода определения 1,1-диметилгидразина выбраны 8 реагентов: п-нитробензальдегид, коричный и п-диетиламинокоричный альдегиды, диальдегиды – о-фталевый и 2,3-нафталиндиальдегид, дансил хлорид и 2 нитрозамещенных бензофуразана: 4-хлор-7-нитробензофуразан и 4-хлор-5,7-динитробензофуразан.

Алгоритм разработки подхода к чувствительному определению гидразинов в данной работе включал выбор условий реализации каждой из трех стадий – дериватизации, сорбции и определения – с учетом их взаимного сочетания. Для каждого реагента изучали условия образования производных с гидразинами, устанавливали характеристики продуктов, выбирали условия детектирования, хроматографического определения и разделения, сорбционного концентрирования и сочетания всех трех этапов анализа. В дальнейшем устанавливали ограничения подхода, разрабатывали пути их устранения и осуществляли проверку правильности.

Результаты и их обсуждение представлены последовательно для каждого из выбранных дериватизующих реагентов.

4.1. Сорбционно-хроматографическое определение НДМГ в виде производного п-НБА

Определение НДМГ в виде гидразона п-нитробензальдегида описано в некоторых работах [Ден, СР, Тк]. Реакция с ароматическим альдегидом достаточно экспрессна и завершается образованием интенсивно поглощающего гидразона: максимальный выход продукта реакции наблюдается при нагреве реакционной смеси при 75°С в течение 15 минут в среде ацетатного буферного раствора с рН 5.4.

Продукт реакции – 1,1-диметилгидразон 4-нитробензальдегида (в дальнейшем, гидразон) имеет максимум поглощения при длине волны  = 390 нм. К тому же, он электроактивен, что позволяет осуществлять его определение с помощью амперометрического детектирования, за счет чего возможно повысить чувствительность определения.

Согласно работе [Ден], 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 в работе [Тк] изучили условия сорбции диметилгидразона 4-нитробензальдегида. Концентрирование гидразона из 100 мл на кремнеземе с гексадецильными группами [Тк] позволило снизить предел обнаружения диметилгидразона 4-нитробензальдегида до значения 1 мкг/л.

Термодинамика реакции такова, что для ее протекания необходим большой избыток п-нитробензальдегида. Если реакцию проводить в растворе, то концентрация реагента в системе будет во много раз больше, чем концентрация производного, что затрудняет его определение, т.к. может вызвать перегрузку колонки.

Поэтому предпочтительно использование подхода, включающего получение производных в фазе сорбента. В результате в твердой фазе образуется высокая плотность дериватизующего агента, что позволяет снизить общую концентрацию, чтобы избежать перегрузки колонки.

В работе была изучена возможность проведения дериватизации НДМГ в фазе сорбента с одновременным концентрированием образующегося гидразона на сорбентах Диапак, модифицированных п-нитробензальдегидом.

Концентрирование и дериватизацию проводили на патроне Диапак C₁₈ и Диапак Сульфо (Биохиммак) в off-line режиме.

Диапак C₁₈

Диапак Cульфо

Сорбент Диапак Сульфо достаточно гидрофобен для того, чтобы сорбировать п-НБА, а входящие в его структуру сульфогруппы позволяют дольше удерживать НДМГ в фазе сорбента.

В картридж с сорбентом с помощью шприца вносили 5 мл раствора
п-нитробензальдегида (п-НБА). Для модифицирования сорбента использовали 100-кратный избыток п-НБА. Предварительно картридж промывали 10% раствором этанола, а затем 5-10 мл дистиллированной воды, чтобы стабилизировать твердую фазу раствором, близким к наносимой фазе. После внесения модификатора п-НБА пропускали еще 10 мл воды для удаления этанола. Далее через картридж пропускали 105 мл раствора пробы, контролируя протекание реакции: на выходе собирали 5 фракций элюата по 20 мл и сверх того еще 5 мл. Полученные растворы анализировали на содержание НДМГ методом прямого ввода.

Контроль сорбции показал, что реакция в фазе сорбента не протекает, так как образование окрашенного продукта не регистрировали, а в растворах после пропускания через картриджи с сорбентами обнаруживали диметилгидразин. По-видимому, такой результат обусловлен кинетикой реакции: при очень малых концентрациях НДМГ при комнатной температуре реакция идет слишком медленно даже несмотря на большой избыток п-НБА. Концентрирование на Диапак Сульфо без предварительного модифицирования п-нитробензальдегидом происходит по ионообменному механизму, возможности которого для гидразинов ограничивается конкурентной сорбцией посторонних катионов.

Поскольку получение производных в фазе сорбента не представляется возможным, следует использовать предварительную дериватизацию в растворе с последующей сорбцией производных и их хроматографическим разделением.

4.1.1. Условия образования гидразона.

Для проверки полноты реакции дериватизации провели сравнение хроматограмм, полученных для предварительно синтезированного и очищенного от примесей диметилгидразона п-нитробензальдегида и раствор НДМГ, подвергнутого дериватизации п-НБА. Хроматографическое определение проводили с амперометрическим спектрофотометрическим детектированием. Сравнение площадей пиков стандарта и гидразона, полученного в ходе реакции, показало, что дериватизация протекает с выходом 87%. Хроматограммы приведены на рисунках 8, 9.

гидразон

Рис. 8. Хроматограмма 1,1- диметилгидразона п-НБА. Концентрация гидразона 0,04 мМ. Элюент 50 мМ раствор ацетата аммония (рН 5,35) и 60% ацетонитрила. Детектор спектрофотометрический, λ_погл.=390 нм.

п-НБА

гидразон

Рис. 9. Хроматограмма гидразона, полученного в результате реакции дериватизации с НДМГ с концентрацией 2,5 мг/л. Элюент 50 мМ раствор ацетата аммония (рН 5,35) и 60% ацетонитрила. Детектор спектрофотометрический, λ_погл.=390 нм.

4.1.2. Выбор условий хроматографического определения

В качестве подвижной фазы использовали смесь 50 мМ аммонийно-ацетатного буферного раствора и ацетонитрила, варьируя содержание которого, добивались лучших характеристик определения гидразона. Основные хроматографические параметры системы представлены в табл.11.

Таблица 11. Основные хроматографические параметры удерживания гидразона. Колонка Synergi Hydro C18. Скорость подачи элюента 1 мл/мин

Согласно таблице 11, при использовании элюента с 60% содержанием ацетонитрила коэффициенты емкости оказались в 5 раз меньше, чем при 40% растворителя, что обеспечивает значительно более экспрессное определение гидразона: время удерживания составляет около 5 минут. Таким образом, элюент с содержанием 60% ацетонитрила и 50 мМ ацетата аммония позволяет добиться оптимальных условий определения гидразона. Хроматограмма 1,1-диметилгидразона представлена на рис.10.

Характеристики

Список файлов диссертации