Автореферат (1150368), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Список литературывключает 119 наименований.Работа выполнена с использованием оборудования Ресурсного образовательного центра (РОЦ) по направлению «Химия» Института химии Санкт-Петербургского государственного университета. Автор выражает благодарностьсотрудникам центра за оказанное содействие.5ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дано обоснование актуальности темы диссертационнойработы, сформулированы цели и задачи работы.2-я глава (Обзор литературных данных) включает разделы,посвященные рассмотрению систем индексов удерживания, возможностей ихиспользования для хроматографической и/или хромато-спектральнойидентификации аналитов, а также основных факторов, затрудняющихиспользование индексов удерживания при анализе реальных образцов, ккоторым в первую очередь относят различные виды температурнойзависимости индексов: линейная, нелинейная и аномальная зависимости.В 3-й главе (Экспериментальная часть) рассмотрены процедуры приготовления образцов с целью выявления и характеристики аномалий зависимостиRI(T), а также для решения родственных задач: оценки границ перегрузки иинертности газохроматографической системы, проверки возможностей разделения энантиомеров на колонках с ахиральными фазами.
Помимо этого приведены условия хроматографических анализов, схемы проведения экспериментов, атакже алгоритмы и примеры обработки полученных результатов при выявлениикритериев перегрузки хроматографической колонки и при характеристике температурной зависимости индексов удерживания.Четвертая глава (Обсуждение результатов) включает несколько разделов:Одним из главных источников вариаций газохроматографическихиндексов удерживания является их температурная зависимость RI(T), которуюв первом приближении часто считают линейной, поэтому для аппроксимациитакой зависимости в общем виде используют следующее линейноесоотношение:RI(T) = RI(T0) + β(T – T0)(1)где β = dRI/dT ≈ [RI(T2)-RI(T1)]/(T2 – T1) - температурный коэффициент индексовудерживания, Т – температура определения RI в °C, Т0 – некоторая условно стандартнаятемпература, к которой приводят определяемые величины RI (обычно T0 = 0 °C), значенияRI(T0) и β вычисляют методом наименьших квадратов.Такая зависимость наиболее типична, причем чаще всего она является возрастающей (β > 0) и в основном соблюдается для неполярных соединений нанеполярных фазах.В 1990 – начале 2000 гг.
на примерах некоторых полярных соединенийнескольких классов (алифатических альдегидов и кетонов, нитроалканов, нитрилов алканкарбоновых кислот и др.) были впервые выявлены примеры аномальной зависимости RI(T) на неполярных фазах, для аппроксимации которойпозже было рекомендовано более сложное гиперболически-логарифмическоесоотношение:RI(T) = A + B/T + ClnT(2)где A, B, C – эмпирические константы, T – температура определения RI (К).6Суть этой аномалии заключается в непостоянстве знака температурныхкоэффициентов dRI/dT, что приводит к появлению на графиках зависимостейRI(T) экстремумов, чаще всего минимумов RI (рис 1).Если эффект изменения знака температурных коэффициентов dRI/dTнекоторых полярных соединений на неполярных фазах обусловлен именнополярностью, то закономерно он должен быть более выраженным дляполярных нитроалканов (RNO2) и нитрилов алканкарбоновых кислот (RCN),чем для менее полярных алифатических альдегидов и кетонов.
Следовательно,первоначально для нас представляло интерес расширение перечняохарактеризованных аналитов, прежде всего за счет включения в негосоединений, сравнимых по полярности с RNO2 и RCN.Рисунок 1. Графическая иллюстрация типичной аномальной зависимости индексов удерживанияоттемпературыдляпропионитрила(C2H5СN)нанеполярной фазе HP-1 (WCOTколонка, толщина пленки фазы0.5 мкм)1.Проверку аномальной зависимости RI(T) проводили с использованиемmegabore WCOT колонки с неполярной неподвижной фазой (BPX-1) напримере полярных аналитов разных классов (N,N-диметилформамид (ДМФА),диметилсульфоксид, диметилацетамид, алифатические спирты, нитроалканы)Несмотря на большое количество экспериментально подтвержденныхтипичных линейных и нелинейных (гиперболических) зависимостей RI(T),число выявленных нами аномальных зависимостей RI(T), имеющих отчетливовыраженные экстремумы, оказалось небольшим (рис.
2 и 3). Видимо, относительно «редким» проявлением рассматриваемых эффектов обусловлен тот факт,что рассматриваемые аномалии RI(T) были выявлены для единичных соединений только в середине 1990 - начале 2000 гг. В связи с этим при обсуждениитемпературной зависимости мы столкнулись с необходимостью подробногорассмотрения аномалий зависимости RI(T).1Gordenyi M., Heberger K.
Minimum in the temperature dependence of the Kovats retention indices of nitroalkanesand alkanenitriles on an apolar phase // J. Chromatogr. А. 2003. V. 985. P. 11-19.7Важно отметить, что во всех опубликованных ранее работах, так или иначе связанных с температурной зависимостью индексов удерживания, даже непредполагали возможного влияния дозируемых количеств аналитов на вид зависимостей RI(T), а считали априорно, что ключевыми факторами, определяющими их вид, являются только химическая природа аналитов и тип неподвижной фазы колонки.В разделе 4.1 показано влияние дозируемого количества полярногоаналита на вид температурной зависимости индексов удерживания на колонке снеполярной фазой.
Зависимости RI(T) для ДМФА были проверены для егорастворов с различными концентрациями, соответствующим его абсолютнымдозируемым в хроматографическую колонку количествам 0.6 мкг (I), 4.3 мкг(II) и 16.9 мкг (III) (дозируемый объем 0.5 мкл).Рисунок 2. Зависимость RI(T) с экстремумом(минимум) в диапазоне температур от 30 до 120°С для диметилформамида (m = 4.3 мкг; RI = aT2+ bT + c, a = 0.0013 ± 0.0001, b = -0.204 ± 0.015,c = 761.4 ± 0.5, r = 0.966).Рисунок 3. Зависимость RI(T) сэкстремумом (максимум) в диапазонетемператур от 40 до 120 °С для 1нитропропана (m = 15 мкг; RI = aT2 + bT+ c, a = - 0.0013 ± 0.0002, b = 0.185 ±0.027, c = 710.5 ± 1.0, r = 0.946).Значения RI и факторов асимметрии пиков ДМФА в диапазоне температур 120 – 30 °С для трех серий экспериментов приведены в таблице 1.
Выявленные различия в виде зависимостей RI(T) в этих трех случаях настолько важны,что данные этой таблицы заслуживают графического представления, приведенного на рисунке 4.При малых дозах ДМФА (рис. 4 (I), 0.6 мкг в пробе) зависимость RI(T)нормально возрастает, не имеет минимума, но при температурах ниже 80 °Сначинает заметно проявляться ее нелинейность. Такая зависимость может бытьаппроксимирована полиномом второй степени (RI = aT2 + bT + c, a = (1.08 ±0.01)10-3; b = -0.068 ± 0.009; c = 742.7 ± 0.3; r = 0.998). При увеличениидозируемых количеств ДМФА приблизительно на порядок (до 4.3 мкг, рис. 4(II)) зависимость RI(T) превращается в зависимость, имеющую минимумRIмин(Тмин) = 753.4 при температуре ~80 °С. Следует подчеркнуть, что эта8температура не является фиксированной для этого соединения и выбраннойхроматографической колонки, так как при изменении дозируемого количестваДМФА значения как RIмин, так и Tмин заметно варьируют. Такая зависимостьтакже может быть аппроксимирована полиномом второй степени (RI = aT2 + bT+ c, a = (1.33 ± 0.10)10-3; b = -0.204 ± 0.015; c = 761.4 ± 0.5; r = 0.966).
И,наконец, при увеличении дозируемого количества ДМФА до ~17 мкг (рис. 4(III)) зависимость RI(T) трансформируется в монотонно убывающую, дляаппроксимации которой следует использовать уже не полином второгопорядка, а уравнение линейной регрессии (RI = aT+b, a = (-56.6 ± 6.5)10-3; b =769.5 ± 0.5; r = -0.951).Таблица 1 Различия в температурной зависимости индексов удерживания иасимметрии пиков диметилформамида при вариациях его количеств, дозируемых в хроматографическую колонкуT, °С12011010090807060504030Концентрация диметилформамида в образце, мкг/мкл(количество аналита в дозируемой пробе, мкг)9.0 (0.6) (I)63.3 (4.3) (II)250 (16.9) (III)RIA*RIA*RIA*750.01.17756.21.11762.20.64748.41.07755.11.01763.40.35746.71.03754.10.69764.60.22745.50.99753.60.56764.20.17744.20.94753.40.47765.20.14743.00.76753.90.39765.10.09742.50.78754.00.33765.90.10741.90.76754.50.28766.90.12741.80.77755.60.27768.20.06741.60.83756.20.32767.00.11Рисунок 4.
Графическое представление данных табл. 1 по зависимости индексовудерживания диметилформамида от температуры для его различных дозируемыхколичеств: 0.6 (I), 4.3 (II) и 16.9 мкг (III) в хроматографической зоне.9Следует отметить, что при увеличении дозируемых количеств полярныхкомпонентов заметно возрастают значения свободных членов уравнений аппроксимации (в среднем с 742.7 до 769.5), которые формально эквивалентны значению значениям индекса удерживания при 0 °С, а коэффициенты корреляции,наоборот, уменьшаются (с 0.998 до 0.951), что отражает некоторое увеличениеразброса данных.
Указанная особенность, наглядно иллюстрирует существенное влияние наблюдаемых эффектов на межлабораторную воспроизводимостьгазохроматографических индексов удерживания.Таким образом, аномальная температурная зависимость ИУ полярныхсоединений на неполярных фазах является одной из причин межлабораторногоразброса этих параметров и асимметрии массивов справочных данных (Рис. 5).В разделе 4.2 проведена оценка границ перегрузки используемой хроматографической колонки с применением существующих и модифицированныхнами критериев. При так называемой «перегрузке» колонок, проявление которой обычно связывают с уширением и искажением формы пиков, эффективность хроматографического разделения резко снижается.
При аномальной температурной зависимости RI(T) понижение температуры газохроматографического анализа полярных аналитов на неполярной фазе также приводит к искажению пиков полярных аналитов и к существенному возрастанию их асимметрии(при проявлении минимума зависимости RI(T) A* уменьшается от 1.11 до 0.27,см. табл. 4 (II)). Поэтому для того, чтобы оценить возможную взаимосвязь наблюдаемых аномалий зависимости RI(T) с перегрузкой хроматографической колонки были проведены специальные эксперименты по выявлению границ перегрузки используемой хроматографической колонки.Для выявления границ перегрузки хроматографической колонки намибыло предложено несколько критериев, каждый из которых предполагаетпостроение графика зависимости, где по оси абсцисс по точкам откладываютколичество характеризуемого аналита, а по оси ординат либо непосредственноизмеряемые параметры хроматографических пиков, либо индексы удерживанияхарактеризуемого компонента.Рисунок 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
