Диссертация (1150369), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В газовойхроматографии, в отличие от ВЭЖХ, эффекты, обусловленные динамическоймодификацией неподвижных фаз, рассматривают существенно реже, несмотря нато, что их проявления весьма разнообразны и известны под разными названиями.На них основано, например, использование химически активных газов-носителей,таких, как NH3 [118] или СО2. Еще одним из примеров проявления такогоэффекта, как уже отмечалось выше, является так называемый «эффектрастворителя» или, иначе, свойства бинарных фаз переменной емкости [105, 109111, 119], заключающиеся в вариациях времен удерживания и параметровхроматографических пиков летучих сорбатов, выходящих из колонки послеинтенсивных сигналов растворителей.
В разделе 4.3 было показано, что аномалиизависимости RI(T) также обусловлены эффектами динамической модификациинеподвижной фазы полярными аналитами. Базирующаяся на этих посылкахфизико-химическая модель позволила объяснить все аномалии зависимостейRI(T).110Еще одним проявлением эффекта динамической модификации неподвижнойфазы аналитами, представляющим значительный практический интерес, являетсявозможность частичного разделения энантиомеров на колонках с ахиральнымифазами.Способ,получившийнаибольшеераспространениевгазовойхроматографии, предполагает для разделения энантиомеров использованиехиральных неподвижных фаз [120]. Теоретически невозможность разделенияэнантиомеровнаколонкахсахиральнымифазамивобщемслучаеобщепризнанна.
Такое разделение эквивалентно возникновению оптическойактивности ахиральных сред, что невероятно. Тем не менее, при анализе реальныхобразцов известны «неожиданные» примеры такого разделения [121], которыеможно объяснить именно динамической модификацией неподвижных фаз. Междутем, если допустить, что разделяемые образцы в той или иной степени могутмодифицироватьнеподвижныефазы,торазделениеэнантиомеров(заисключением их рацемических смесей) становится принципиально возможным.Приведенное же выше общее ограничение должно быть уточнено следующимобразом:спринципиальноиспользованиемневозможноахиральныхразделениехроматографическихрацемическихсмесей.системЕслижеанализируемые образцы содержат неэквивалентные количества энантиомеров и,следовательно, хиральны, то динамическая модификация неподвижных фазкомпонентамитакихсмесейприводиткпоявлениюих«виртуальной»хиральности и, следовательно, способности к разделению энантиомеров.Таким образом, возможности разделения энантиомеров обусловленыэффектами динамической модификации неподвижных фаз.
При рассмотрениианомалийтемпературнойзависимостигазохроматографическихиндеексовудерживания полярных сорбатов на неполярных фазах, неоднократно былиотмечены сложности предсказания, для каких именно соединений и на какихколонках они будут наблюдаться. Учитывая это, в настоящей работе мы выбралидве колонки, различающиеся толщиной пленок фаз на порядок (0.25 и 2.65 мкм),и энантиомеры двух аналитов: полярного 2-бутанола и неполярного α-пинена. Вразделах3.2.2-3.2.3приведеныспособыприготовленияобразцовдля111газохроматографического/хромато-масс-спектрометрическогоразделенияэнантиомеров на колонке с ахиральной фазой. Условия анализа приведены вразделе 3.3.4-3.3.5.Пик 2-бутанола (RI = 600 ± 13) невозможно зарегистрировать на хроматомасс-спектрометре из-за необходимости «отсечения» растворителя, поэтому дляэтого соединения был проведен только газохроматографический анализ сиспользованиемкапиллярнойколонкистолстойпленкойахиральнойнеподвижной фазы (2.65 мкм).
Сразу же можно отметить, что в таких условиях 2бутанол оказался примером соединений, для которых никаких признаковразделения энантиомеров не было зарегистрировано. Возможно, причиной этогоявляетсябольшаялетучесть2-бутанолапосравнениюсα-пиненом,проявляющаяся в меньших временах удерживания и, следовательно, меньшихконцентрациях этого соединения в пленке неподвижной фазы. Следует такжеотметить,чтоникакихпризнаковгазохроматографическогоразделениякомпонентов образцов с различным содержанием энантиомеров (о приготовленииобразцов см. раздел 3.2.4) не было обнаружено и при использовании имеющейся унас капиллярной колонки Permabond (R)-L-Chirasil-Val с хиральной фазой(условия анализа см. в разделе 3.3.6). Возможно, что это связано снеобходимостью длительного предварительного выбора условий разделенияэнантиомеров при использовании таких колонок.Учитывая особую важность вывода о возможностях частичного разделенияэнантиомероввахиральныхгазохроматографическихсистемах,следуетупомянуть условия его проверки и контроля.
Во-первых, все образцы помимоэнантиомерных α-пиненов содержали другие компоненты (реперные н-алканы,примеси растворителя). Частичное разделение их пиков свидетельствовало бы опроблемах дозирования, но никаких признаков их искажений не было выявлено.Во-вторых, к частичному разделению энантиомеров теоретически могло быпривестизагрязнениевкладышаиспарителя(такназываемоголайнера)хроматографа следами предыдущих проб, содержащих нелетучие хиральныекомпоненты. Для исключения этого фактора было документально проверено, что112в течение двух месяцев перед нашими экспериментами никаких проб,содержащих хиральные компоненты, на используемой колонке не анализировали,а хроматографическую систему с целями очистки периодически прогревали дотемператур 280–300 °С.Комбинациявмассовомилиобъемном(плотностиэнантиомероводинаковы) соотношении (+)-α-пинена и (-)-α-пинена в соотношении 1 : 1удовлетворительно моделирует оптически неактивную рацемическую смесь.
Прихромато-масс-спектрометрическом анализе этой смеси мы не наблюдали никакихпризнаковдажечастичногоразделенияэнантиомеров,чтополностьюсоответствует сформулированному выше общему принципу невозможностиразделения рацемических смесей в ахиральных хроматографических системах.Если же изменить соотношение энантиомеров с эквимолярного до 3(–) :1(+), то форма сигнала α-пинена в тех же самых условиях хроматографическогоразделения существенно меняется (рис. 4.18). Вместо симметричного сигналарегистрируются два частично разделенных пика.
К сожалению, точное измерениесоотношения площадей пиков невозможно, так как их полное разделение вуказанных условиях принципиально недостижимо. Для смеси энантиомеров 3(+) :1(–) признаков разделения не выявлено, вероятно, по причине того, чтоэнантиомерная чистота имеющегося в нашем распоряжении образца (+)-α-пиненасущественно меньше, чем (–)-α-пинена.Доказательствопринадлежностиобеихсоставляющихчастичноразделенного хроматографического пика (на рис. 4.18) одному и тому жесоединению (α-пинену) базируется на сравнении их масс-спектров, приведенныхна рис.
4.19 (а, б). Каждый из этих спектров записан с максимально возможнойкомпенсацией мешающего влияния соседнего сигнала.113Рисунок 4.18. Фрагменты хроматограмм смеси (+)- и (–)-α-пиненов всоотношении 1 : 3; суммарные количества энантиомеров в хроматографическихзонах 33 (а) и 65 нг (б).Результаты этого подтверждают, что, во-первых, масс-спектры обеих составляющих частично разделенного пика абсолютно идентичны, а, во-вторых, обаспектра полностью соответствуют масс-спектру α-пинена.
На это указывает, вчастности, один характерный признак: в масс-спектре α-пинена интенсивностьсигнала с m/z = 92 (Iотн = 29 ± 3%), как и в нашем случае, несколько превышаетинтенсивность сигнала с m/z = 91 (Iотн = 24 ± 5%). У всех остальныхмонотерпеновых углеводородов С10Н16 с близкими индексами удерживания(борнилен, α-туйен, камфен, сабинен, β-пинен и др.), которые могли быприсутствовать в качестве примесей в препаратах α-пинена, соотношениеинтенсивностей указанных сигналов обратное: Iотн(m/z = 92) < Iотн(m/z = 91).Если WCOT-колонка со стандартной неполярной полидиметилсилоксановойнеподвижной фазой BPX-1 обеспечивает частичное разделение энантиомеров αпинена, то можно полагать, что такое же разделение будет наблюдаться и дляисходных препаратов. Указанное предположение иллюстрирует рис. 4.19 (а, б), накотором приведены фрагменты хроматограмм образцов (+)- и (–)-α-пиненов,содержащиечастичноразделенныепики.Соотношениеинтенсивностейсоставляющих таких неразделенных пиков визуально отличается от соотношения114интенсивностей на рис.
4.18 и более соответствует исходным соединениям,содержащим меньшие количества других энантиомеров.Рисунок 4.19. Масс-спектры двух составляющих частично разделенногохроматографического пика α-пинена: с меньшим (а) и с большим временамиудерживания (б). Профили полностью идентичны.Рисунок 4.20. Фрагменты хроматограмм образцов (+)-α-пинена(количество вещества в хроматографической зоне 33 нг) (а) и (–)-α-пинена (35 нг)(б). Компонент со временем удерживания 1.45 мин – реперный н-алкан С8.115Приобсуждениирассматриваемогоэффектанеобходимоособоподчеркнуть, что он наблюдается для относительно больших количествдозируемых в колонки аналитов, достаточно близких к границам массовойперегрузки хроматографической колонки. Для оценки такой границы в случаеиспользуемой в настоящей работе WCOT-колонки с фазой RTX-5 (параметрыкоторой приведены в разделе 3.3.5) целесообразно воспользоваться полученнымиранее оценками для megabore-колонки BPX-1 (см.
раздел 4.2.2) и формулойпересчета (4.6).Подобный пересчет для колонки RTX-5 дает величину lim(m) ≈ 83 ± 20 нг,что сравнимо с количествами аналитов в хроматографических зонах, указанных вподписях к рис. 4.18 и 4.20 (от 33 до 65–75 нг). Подобная «близость» эффектовдинамической модификации неподвижных фаз в газовой хроматографии кграницам массовой перегрузки колонок объясняет то, что даже небольшиеизмененияусловийанализамогутпривестикухудшениюразделенияэнантиомеров или даже к его полному отсутствию. Такое влияние можетоказывать тип хроматографической колонки (толщина пленки неподвижнойфазы), температура разделения и, прежде всего, вариации дозируемых количествопределяемых соединений.
Степень модификации неподвижной фазы аналитамиопределяется как их количествами в зоне, так и температурой, влияющей на ихкоэффициенты распределения (см. раздел 4.3).Разности параметров удерживания частично разделенных пиков энантиомеров должны быть прямо пропорциональны количеству аналитов в хроматографических зонах и, следовательно, размерам дозируемых проб. Так,например, рис 4.18 иллюстрирует, что увеличение количества аналита вдвое (от33 (а) до 65 (б) нг) существенно ухудшает их разделение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
