диссертация (1105558), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Рис. 40. График зависимости площади хроматографического пика производного НДМГ от величины избытка п-ДМАКА.
Также изучена кинетика образования гидразона при различных температурах (рис. 41.). Как видно из представленной зависимости, проведение реакции в течение 15 минут при невысоких температурах (40, 60ºС) обеспечивает низкий выход гидразона. Нагревание реакционной смеси при 100ºС позволяет значительно увеличить выход продукта реакции и сократить время его образования до 7 минут. Для получения воспроизводимых результатов и обеспечения высокой чувствительности важно, чтобы образующееся производное было устойчиво во времени. Через 48 часов в реакционной смеси обнаруживали 82.5% гидразона. Таким образом, производное НДМГ с п-ДМАКА достаточно устойчиво, и его можно использовать в течение 2-х рабочих дней.
Изучение природы буферного раствора на выход продукта реакции не проводили, так как при рН 7.0 фосфатный буферный раствор обладает максимальной буферной емкостью среди других растворов. Влияние концентрации фосфатного буферного раствора на площадь пика диметилгидразона изучали в диапазоне 0.01–0.1 М (рис. 42). С ростом концентрации буферного раствора вплоть до 0.05 М наблюдается увеличение площади пика, которая при дальнейшем увеличении коцентрации уменьшается. Это, по-видимому, связано с эффектом высаливания, приводящему к уменьшению сольватирующей способности молекул растворителя. Для дальнейшей работы выбрали фосфатный буферный раствор с концентрацией 0.05 М.
Рис. 41. График зависимости площади хроматографического пика гидразона от времени нагрева НДМГ с п-ДМАКА при разных температурах.
Рис. 42. График зависимости площади хроматографического пика производного НДМГ от концентрации фосфатного буферного раствора.
Таким образом, в качестве оптимальных условий проведения реакции дериватизации НДМГ п-диметиламинокоричным альдегидом выбраны:
– 0.05М фосфатный буферный раствор с рН 7.0;
– 30% ДМФА;
– 1000-кратный избыток реагента;
– нагревание при 100ºС в течение 7 минут.
Выбранные оптимальные условия дериватизации НДМГ п-ДМАКА обеспечивают и максимальную интенсивность флуоресценции образующегося гидразона.
4.3.2. Оптимизация условий хроматографического определения
Влияние рН подвижной фазы изучали на примере использования раствора фосфорной кислоты (рН 2.3) и фосфатных буферных растворов (рН 4–7.2). На рис. 43 представлены спектры полощения диметилгидразона, снятые в потоке, при различных значениях рН подвижной фазы. С увеличением рН дипазоне 2.3–7.2 не происходит сдвига максимума поглощения производного, при этом максимальную интенсивность поглощения обеспечивает использование раствора фосфорной кислоты. Все это свидетельствует о том, что максимум поглощения и протонированной и непротонированной формы находится при λ = 460 нм, но протонированная форма обладает большей интенсивностью поглощения.
Рис. 43. Спектры поглощения диметилгидразона п-ДМАКА при различных рН подвижной фазы. Скорость потока 0.7 мл/мин. Спектрофотометрический детектор, λмакс = 460 нм. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм.
Наличие в молекуле п-ДМАКА электронодонорной диметиламиногруппы может изменять поведение продукта его конденсации с НДМГ. По аналогии с ароматическими аминами можно предположить, что на стадии протонирования диметилгидразона коричного альдегида возможно образование двух резонансных структур 1 и 2 [11]:
1
.При использовании в качестве элюента 0.05М фосфорной кислоты (рН 2.3) происходит протонирование диметилгидразона и стабилизация его структуры в хроматографической системе, возможно, путем образования соли. При использовании более основных элюентов продукт реакции переходит в менее стабильную непротонированную форму, которая сильнее взаимодействует с сорбентом, поэтому время выхода увеличивается, а интенсивность сигнала падает (табл. 18).
Таблица 18. Основные хроматографические параметры удерживания диметилгидразона п-ДМАКА (СНДМГ = 10 мг/л) в зависимости от рН подвижной фазы
| Состав элюента | tR | tR’ | k’ | N тт/кл | Rs |
| 80% 0.05M H3PO4 (рН 2.3)/20% ACN | 9.3 | 7.2 | 3.4 | 2300 | 1.2 |
| 80% 0.05M NaH2PO4 (рН 4.0)/20% ACN | 18.0 | 15.9 | 7.6 | 2100 | 2.0 |
| 80% 0.05M NaH2PO4 (рН 5.5)/20% ACN | 47.2 | 45.1 | 21.5 | 1900 | 0.8 |
| 80% 0.05M Na2HPO4 (рН 7.2)/20% ACN | 47.2 | 45.1 | 21.5 | 1500 | 0.8 |
Зависимость интенсивности флуоресценции от рН подвижной фазы аналогична результатам, полученным для спектрофотометрического детектирования. С увеличением рН не наблюдается сдвигов максимумов как возбуждения, так и эмиссии флуоресценции (рис. 44). В таблице 19 представлены основные хроматографические параметры разделения диметилгидразона п-ДМАКА. С увеличением основности элюента увеличиваются времена удерживания гидразона (с 10–18 мин при рН ≤ 4 до 47 мин при использовании подвижной фазы с рН > 5). При этом стоит отметить, что элюировать гидразон подвижными фазами с рН 5.5 и 7.2 удалось только с применением градиентного элюирования, плавно увеличивая содержание ацетонитрила до 90%. Это подтверждает существование гидразона в нейтральной форме в слабокислых и нейтральных средах. При увеличении рН происходит также небольшое уменьшение площади пика диметилгидразона, что свидетельствует о том, что протонированная форма гидразона обладает большей интенсивностью флуоресценции, чем непротонированная. Таким образом, наилучшие результаты достигаются при использовании в качестве подвижной фазы 0.05М фосфорной кислоты с 20% содержанием ацетонитрила.
Рис. 44. Спектры возбуждения и эмиссии флуоресценции диметилгидразона п-ДМАКА при различных значениях рН подвижной фазы. Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Скорость потока 1 мл/мин. Флуориметрический детектор, λвозб = 465 нм, λэм = 535 нм.
Таблица 19. Основные хроматографические параметры удерживания диметилгидразона п-ДМАКА (СНДМГ = 10 мг/л) в зависимости от рН подвижной фазы
| Состав элюента | tR | tR’ | S, отн. ед. | k’ | N тт/кл | Rs |
| 80% 0.05M H3PO4 (рН 2.3)/ 20% ACN | 9.4 | 7.3 | 64.2 | 3.5 | 2100 | 1.5 |
| 80% 0.05M NaH2PO4 (рН 4.0)/20% ACN | 18.1 | 16.0 | 52.1 | 7.6 | 1900 | 2.0 |
| 80% 0.05M NaH2PO4 (рН 5.5)/20% ACN | 47.3 | 45.2 | 58.7 | 21.5 | 1700 | 0.9 |
| 80% 0.05M Na2HPO4 (рН 7.2)/20% ACN | 47.3 | 45.2 | 57.3 | 21.5 | 1700 | 0.9 |
В выбранных в качестве оптимальных условиях линейность зависимости площади пика диметилгидразона от концентрации НДМГ сохраняется в диапазоне 0.01–1 мг/л для спектрофотометрического и 0.03–1 мг/л для флуориметрического детектирования. Пределы обнаружения, рассчитанные по 3S-критерию (при соотношении сигнал:шум 3:1), составили 0.004 и 0.006 мг/л, соответственно. Рассчитанные метрологические характеристики определения НДМГ в виде производного с п-ДМАКА представлены в таблице 20. Хроматограммы растворов дметилгидразона приведены на рис. 45 и 46.
Таблица 20. Метрологические характеристики хроматографического определения НДМГ в виде производного с п-ДМАКА (n = 3, P = 0.95)
| Детектирование | Уравнение градуировочной зависимости y = ax | Диапазон линейности, мг/л | Cmin, мг/л | sr | |
| а | r | ||||
| СФД λпогл = 460 нм | 301 ± 14 | 0.9995 | 0.01 – 1 | 0.004 | 0.06 |
| ФЛД (lвозб = 465 нм, lэм = 535 нм) | 909 ± 35 | 0.9995 | 0.03 – 1 | 0.006 | 0.06 |
Рис. 45. Хроматограмма диметилгидразона п-ДМАКА (СНДМГ = 0.01 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, λпогл = 460 нм.
НДМГ
Рис. 46. Хроматограмма диметилгидразона п-ДМАКА (СНДМГ = 0.03 мг/л). Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н3PO4/20% ACN. Скорость потока 1 мл/мин. Флуориметрический детектор, λвозб = 465 нм, λэм = 535 нм.
Для проверки правильности предложенного подхода был проведен анализ образца природной воды, взятой из скважины (д. Пенино), с добавкой диметилгидразина. Проверку проводили методом «введено-найдено». Результаты определения НДМГ представлены в таблице 21. Согласно полученным результатам, предложенный подход позволяет определять НДМГ в виде производного с п-ДМАКА в реальных объектах. Хроматограммы образца воды приведены на рис. 47, 48.
Таблица 21. Результаты определения НДМГ в образце воды (n = 3, P = 0.95)
| СФД | ФЛД | |
| Введено НДМГ, мг/л | 0.03 | 0.05 |
| Найдено НДМГ, мг/л | 0.029 ± 0.003 | 0.048 ± 0.003 |
НДМГ
Рис. 47. Хроматограмма образца воды с добавкой НДМГ (СНДМГ = 0.03 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, λпогл = 460 нм.
НДМГ
Рис. 48. Хроматограмма образца воды с добавкой НДМГ (СНДМГ = 0.05 мг/л). Колонка Nucleosil 5-C18, 4.6 × 150 мм. Элюент: 80% 0.05М Н3PO4/20% ACN. Скорость потока 1 мл/мин. Флуориметрический детектор, λвозб = 465 нм, λэм = 535 нм.
Таким образом, нами предложен подход определения НДМГ в виде диметилгидразона п-диметиламинокоричного альдегида методом ОФ ВЭЖХ со спектрофотометрическим и флуориметрическим детектированием. Пределы обнаружения НДМГ составили 0.004 и 0.006 мг/л соответственно при объеме вводимой пробы 100 мкл.
НДМГ
* * *
Наличие в молекуле коричного альдегида диметиламиногруппы существенно улучшает аналитические характеристики определения НДМГ, позволяя на порядок снизить пределы обнаружения по сравнению с коричным альдегидом:
| Реагент | Детектор | Диапазон линейности, мг/л | Сmin, мг/л |
| Коричный альдегид | Спектрофотометрический (λ = 300 нм) | 0.1 - 10 | 0.02 |
| Флуориметрический (λвозб = 328 нм, λэм = 396 нм) | 1 – 40 | 0.4 | |
| п-ДМАКА | Спектрофотометрический (λ = 460 нм) | 0.01 - 1 | 0.004 |
| Флуориметрический (λвозб = 465 нм, λэм = 535 нм) | 0.03 – 1 | 0.006 |
В случае п-ДМАКА на хроматограмме регистрируется меньшее количество пиков побочных компонентов. В целом, подход с использованием альдегидов не достаточно чувствителен и селективен, поэтому разработка стадии концентрирования в этом случае нецелесообразна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
