диссертация (1105558), страница 21

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

Текст из файла (страница 21)

Рис. 28. Хроматограмма диметилгидразона коричного альдегида (С_НДМГ = 1 мг/л). Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Подвижная фаза: A — ацетонитрил/Б — 0.05М CH₃COOH (pH 3.4), градиентное элюирование: 0–30 мин 45% А, 30–34 мин 90% А, 34–40 мин 45% А. Скорость потока 1 мл/мин. Детектор — флуориметрический (l_возб = 328 нм, l_эм = 396 нм).

В выбранных условиях площадь пика диметилгидразона коричного альдегида линейно возрастает с увеличением концентрации НДМГ в диапазоне 0.1–10 мг/л при спектрофотометрическом и 1–40 мг/л при флуориметрическом детектировании. Присутствие пиков мешающих компонентов не позволяет обсчитать пик 1,1-диметилгидразина при его содержании менее 0.1 мг/л в первом случае; предел обнаружения НДМГ составил 0.02 мг/л (при соотношении сигнал:шум, равном 3:1), и 0.4 мг/л – во втором. Рассчитанные метрологические характеристики хроматографического определения НДМГ приведены в таблице 16.

Таблица 16. Метрологические характеристики хроматографического определения НДМГ в виде диметилгидразона коричного альдегида (n = 3, P = 0.95)

Для проверки правильности предложенного подхода был проведен анализ реального образца воды, взятой из скважины (Сосновый бор). Проверку проводили методом «введено-найдено», результатs приведен в таблице 17. Совпадение полученных результатов говорит о том, что наш подход позволяет проводить определение НДМГ в виде производного с коричным альдегидом в реальных объектах. Хроматограммs образца воды представленs на рис. 29, 30.

Таблица 17. Результаты определения НДМГ в образце воды (n = 3, P = 0.95)

	СФД	ФЛД
Введено НДМГ, мг/л	0.4	2
Найдено НДМГ, мг/л	0.38 ± 0.03	1.94 ± 0.09

Таким образом, нами предложен подход для определения НДМГ в виде диметилгидразона коричного альдегида методом ОФ ВЭЖХ со спектрофотометрическим и флуориметрическим детектированием. Флуориметрическое детектирование производного НДМГ оказалось менее чувствительным, чем спектрофотометрическое (пределы обнаружения НДМГ составили 0.4 и 0.02 мг/л соотвественно), что связано с наличием большого количества интенсивно флуоресцирующих побочных продуктов реакции, которые при содержании НДМГ менее 1 мг/л перекрываются с пиком диметилгидразона и мешают определению.

Рис. 29. Хроматограмма образца воды с добавкой 0.4 мг/л НДМГ. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 60% 0.05М Н₃PO₄/40% ACN. Скорость потока 1 мл/мин. Спектрофотометрический детектор, λ_макс = 300 нм.

Рис. 30. Хроматограмма образца воды с добавкой 2 мг/л НДМГ. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Подвижная фаза: A — ацетонитрил/Б — 0.05М CH₃COOH (pH 3.4), градиентное элюирование: 0–25 мин 45% А, 25–30 мин 90% А, 30–35 мин 45% А. Скорость потока 1 мл/мин. Детектор — флуориметрический (l_возб = 328 нм, l_эм = 396 нм).

4.3. Дериватизация и определение НДМГ с п-ДМАКА

4.3.1. Выбор условий проведения дериватизации

Еще одним перспективным реагентом для определения НДМГ методом реакционной ВЭЖХ является п-диметиламинокоричный альдегид. Взаимодействие НДМГ с п-ДМАКА протекает по следующей схеме:

.

Образующийся диметилгидразон содержит в своем составе систему сопряженных связей, поэтому для его детектирования можно использовать спектрофотометрический детектор.

Поскольку ранее п-ДМАКА не применяли для определения гидразинов, необходимо выбрать оптимальные условия проведения реакции. Как уже сказано выше, большое значение при выборе условий дериватизации имеет рН реакционной смеси. В случае использования п-ДМАКА в качестве дериватизующего реагента это особенно важно, поскольку от рН зависит состояние альдегида в водной среде. Авторы работы [11] изучали состояние п-ДМАКА в водных растворах в интервале рН 1.0–6.0 спектрофотометричсеким методом (рис. 31). Как видно из рисунка, электронные спектры поглощения п-ДМАКА при рН 1.0 характеризуются одной полосой поглощения с λ_погл = 280 нм. Начиная с рН 2.0 в спектре появляется вторая полоса поглощения с λ_погл = 400 нм. При дальнейшем увеличении рН до 6.0 в спектре фиксируются обе полосы. При рН 4.0 в УФ-области спектра полоса поглощения является сложной и обусловлена наложением полос с λ_погл = 280 нм и λ_макс = 400 нм. Наличие изобестической точки свидетельствует о существовании двух равновесных форм, что связано с протонированием п-ДМАКА. Из спектрофотометрических данных авторы рассчитали величину рК протонирования п-ДМАКА, которая составила 3.18 ± 0.02. Также было установлено, что при рН ≤ 1.5 альдегид полностью находится в протонированной, а при рН ≥ 5.0 — в непротонированной форме.

В нашей работе влияние рН на спектры поглощения диметилгидразона п-ДМАКА изучали на примере использования растворов фосфорной кислоты (рН 2.3), аммонийно-ацетатных (рН 4.1–5.9) и фосфатных (рН 7.0, 8.0) буферных растворов. На рис. 32 представлены спектры поглощения диметилгидразона коричного альдегида в средах с различным рН, снятые в хроматографической системе, из которых видно, что во всем исследуемом диапазоне рН в спектре фиксируется полоса с λ_макс = 460 нм. Поэтому в дальнейшем спектрофотометрическое детектирование осуществляли при 460 нм.

Рис. 31. Спектры поглощения п-ДМАКА при различных рН. Номер кривой соответсвует рН.

Рис. 32. Спектры поглощения диметилгидразона п-ДМАКА при различных рН буферного раствора. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н₃PO₄/20% ACN. Скорость потока 0.7 мл/мин.

Согласно приведенной на рис. 33 зависимости площади пика диметилгидразона от рН буферного раствора, максимальный выход продукта реакции наблюдается при рН в диапазоне 5.9–7.0. Это объясняется тем, что при таком рН большая часть и реагента и НДМГ находится в непротонированной, а значит, реакционноспособной форме, но при этом в растворе еще существует достаточная концентрация ионов водорода для протекания стадии дегидратации, катализируемой протонами. Таким образом, два этих фактора и определяют максимальный выход продукта реакции. Полученный результат хорошо согласуется с теоретическими представлениями о том, что максимум скорости образования гидразона соответствует рН, близкому к рКа соответствующего гидразина (рКа НДМГ = 7.21).

Рис. 33. График зависимости площади хроматографического пика производного НДМГ от рН буферного раствора для проведения реакции.

Однако обнаружено, что при использовании для детектирования λ_погл = 460 нм и проведении реакции при рН 5.9, на хроматограмме появляется мешающий пик, который полностью не отделяется от пика диметилгидразона (рис. 34). Изменение градиентной программы элюирования не позволило разделить эти пики.

Р ис. 34. Хроматограмма модельного раствора при рН 5.9. С_НДМГ = 0.5 мг/л. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н₃PO₄/20% ACN. Скорость потока 0.7 мл/мин. Спектрофотометрический детектор, λ_макс = 460 нм.

Изучение влияния рН буферного раствора на положение максимумов этого мешающего компонента показало, что при рН 2.5–4.1 спектр поглощения характеризуется одной полосой с λ_погл = 460 нм, как и у образующегося диметилгидразона, которая фиксируется при дальнейшем увеличении рН до 5.9 (рис. 35). Начиная с рН 7.0 в спектре исчезает полоса с λ_погл = 460 нм, и появляется новая полоса с λ_погл = 286 нм.

Рис. 35. Спектры поглощения пика сопутствующего компонента при различных рН буферного раствора. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н₃PO₄/20% ACN. Скорость потока 0.7 мл/мин. Спектрофотометрический детектор, λ_погл = 460 нм.

Таким образом, задача разделения пика гидразона и пика сопутствующего компонента может быть решена проведением реакции дериватизации при рН 7.0. При таком рН выход диметилгидразона близок к максимальному (рис. 33), а максимум поглощения мешающего компонента сдвигается с 460 нм в область 286 нм, что позволяет почти полностью разделить эти пики (рис. 36). Хотя небольшая примесь остается при этом рН, она не мешает определению НДМГ на уровне 10^-6–10^-7 мг/л.

НДМГ

Рис. 35. Хроматограмма модельного раствора при рН 7.0. С_НДМГ = 0.5 мг/л. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н₃PO₄/20% ACN. Скорость потока 0.7 мл/мин. Спектрофотометрический детектор, λ_макс = 460 нм.

После проведения дериватизации НДМГ с п-ДМАКА при дальнейшем ВЭЖХ определении с флуориметрическим детектором на хроматограмме зарегистрировали пик, соответствующий гидразону, что свидетельствует о том, что диметилгидразон п-ДМАКА является флуорофором. Из спектра диметилгидразона, снятого в потоке (рис. 36), видно, что максимум возбуждения флуоресценции соответствует 465 нм, максимум испускания ― 535 нм.

Рис. 36. Спектр возбуждения и эмиссии флуоресценции диметилгидразона п-ДМАКА. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н₃PO₄/20% ACN. Скорость потока 1 мл/мин. Флуориметрический детектор, λ_возб = 465 нм, λ_эм = 535 нм.

Зависимость площади пика диметилгидразона от рН, в целом, аналогична представленной для спектрофотометрического детектора. Максимальная интенсивность флуоресценции наблюдается при рН 7.0 (рис. 37).

Рис. 37. График зависимости площади хроматографического пика диметилгидразона п-ДМАКА от рН буферного раствора для проведения реакции.

Как и в случае использования коричного альдегида, установлено, что реакционная система должна содержать определенное количество органического растворителя в связи с плохой растворимостью большого избытка п-ДМАКА в водной среде. Однако для п-ДМАКА эта величина меньше, чем для коричного альдегида, и составляет 30%.

Известно, что спектры испускания многих флуорофоров, особенно содержащих полярные замести­тели в ароматическом кольце, зависят от химических и физических свойств растворителей. Изучение влияния природы растворителя на выход диметилгидразона и интенсивность его флуоресценции проводили с использованием этанола, изопропанола, ДМФА и ацетонитрила. Так как оказалось, что п-ДМАКА очень плохо растворим в изопропаноле, от этого растворителя отказались. Для остальных растворителей были получены зависимости, представленные на рис. 39, согласно которым проведение реакции в ДМФА приводит к значительному увеличению аналитическиго сигнала. Вероятнее всего, это связано с увеличением растворимости реагента в таком универсальном растворителе как ДМФА, что приводит к увеличению выхода диметилгидразона.

А

Б

Рис. 39. Влияние природы растворителя на площадь хроматографического пика (А) и интенсивность флуоресценции (Б) производного НДМГ с п-ДМАКА.

Изучение влияния избытка альдегида на площадь хроматографического пика диметилгидразона показало, что, как и в случае использования коричного альдегида, выход продукта реакции значительно увеличивается при большом избытке реагента. Установлено, что достаточным является 1000-кратный избыток альдегида (рис. 40).

Характеристики

Список файлов диссертации