Применение сульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола с различной степенью сшивки для ионоэксклюзионной хроматографии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В варианте ионоэксклюзионной хроматографии изучено хроматографическое удерживание нейтральных полярных (спирты, кетоны, карбоновые кислоты, углеводы и вещества-подсластители) и в ионизированной форме (одно- и двухосновные органические кислоты) соединений на катионообменных колонках, заполненных сульфированным поли(стирол-дивинилбензолом) со степенью сшивки 8 % (Наутилус ИЭ) и 10 % (Севко AA). При использовании 5 мМ серной кислоты определены параметры удерживания соединений и получены новые закономерности, уточняющие механизм удерживания органических кислот в варианте ионоэксклюзионной хроматографии. Найдено, что удерживание всех изученных соединений (logk’) прямо пропорционально значениям гидрофобности (logPexp). При этом электростатическое отталкивание органических кислот от сульфогрупп катионообменника смещает зависимости logk’–logPexp на фиксированную величину, пропорциональную числу карбоксильных групп. Показана возможность применения колонки Sevko AA не только для аминокислотного анализа, но и для ионоэксклюзионного хроматографического определения органических кислот и спиртов в образцах сложного состава с одновременным спектрофотометрическим и рефрактометрическим детектированием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Лаптев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: p.nesterenko@phys.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Н. Б. Рожманова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: p.nesterenko@phys.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. В. Севко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: p.nesterenko@phys.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Haddad P.R. Ion chromatography : Principles and applications // J. Chromatogr. Libr. 1990. V. 46. P. 195.
  2. Mori M., Ch. 8. Ion-exclusion chromatography / Ion-Exchange Chromatography and Related Techniques / Eds. P. N. Nesterenko, C. F. Poole, Y. Sun. Elsevier, 2024. P. 163.
  3. Ng K.L., Dicinoski G.W., Haddad P.R. Effects of stationary phase cross-linking and ion-exchange capacity on the retention of carboxylic acids in ion-exclusion chromatography using sulfonated resins // Anal. Sci. 2001. V. 17. P. 1117.
  4. Медведев A.Л., Иванов А.А., Шпигун О.А. Ионоэксклюзионная хроматография алифатических карбоновых кислот // Журн. анал. химии. 1997. Т. 52. № 1. С. 47. (Medvedev A.L., Ivanov A.A., Shpigun O.A. Ion-exclusion chromatography of aliphatic carboxylic acids // J. Anal. Chem. 1997. V. 52. P. 39.)
  5. Papp E., Keresztes P. Retention behaviour of mono- and dicarboxylic acids, carbohydrates and alcohols in ion-exclusion chromatography. // J. Chromatogr. 1990. V. 506. P. 157.
  6. Tanaka K., Chikara H., Hu W., Hasebe K. Separation of carboxylic acids on a weakly acidic cation-exchange resin by ion-exclusion chromatography // J. Chromatogr. A. 1999. V. 850. P. 187.
  7. Mori M., Hironaga T., Kajiwara H., Nakatani N., Kozaki D., Itabashi H., Tanaka K. Use of a polystyrene-divinylbenzene-based weakly acidic cation-exchange resin column and propionic acid as an eluent in ion-exclusion/adsorption chromatography of aliphatic carboxylic acids and ethanol in food samples // Anal. Sci. 2011. V. 27. P. 505.
  8. Нестеpенко П.Н., Кебец П.А., Волгин Ю.В. Применение сульфокатионообменника на основе сверхсшитого полистирола для разделения органических кислот // Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56. С. 801. (Nesterenko P.N., Kebets P.A., Volgin Y.V. Use of sulfonated cation-exchange resin based on hypercrosslinked polystyrene for the separation of organic acids // J. Anal. Chem. 2001. V. 56. P. 715.)
  9. Нестеpенко П.Н., Кебец П.А. Oпределение молочной кислоты методом ионоэксклюзионной хроматографии на сульфированном сверхсшитом полистиролe // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2002. Т. 43. № 1. С. 34.
  10. Nesterenko P.N. Ch. 3. Stationary phases for ion separations / Ion-Exchange Chromatography and Related Techniques / Eds. P.N. Nesterenko, C.F. Poole, Y. Sun. Elsevier, 2024. P. 49.
  11. Hemstrom P., Irgum K. Hydrophilic interaction chromatography // J. Sep. Sci. 2006. V. 29. P. 1784.
  12. Tanaka K., Haddad P.R. Ion exclusion chromatography: Liquid chromatography / Encyclopedia of Separation Science / Ed. I.D. Wilson. Oxford: Academic Press, 2000. P. 3193.
  13. Нестеpенко П.Н., Савельев В.И. Высокоэффективная жидкостная хроматография смеси моно-, ди- и трисахаридов с использованием в качестве подвижной фазы смеси ацетон–этилацетат–вода // Журн. аналит. химии. 1990. Т. 45. С. 1134. (Nesterenko P.N., Savel’ev V.I. High-performance liquid-chromatography of a mixture of monosaccharides, disaccharidies, and trisaccharides using an acetone–ethyl-acetate–water mixture as the mobile phase // J. Anal. Chem. USS R. 1990. V. 45. P. 819.)
  14. Hutchinson J.P., Remenyi T., Nesterenko P., Farrell W., Groeber E., Szucs R. et al. Investigation of polar organic solvents compatible with Corona Charged Aerosol Detection and their use for the determination of sugars by hydrophilic interaction liquid chromatography // Anal. Chim. Acta. 2012. V. 750. P. 199.
  15. Tanaka K., Mori M. Milestone studies on ion-exclusion chromatography of ionic and nonionic substances utilizing multifunctional separation mechanism of ion-exchange resins // Anal. Sci. 2021. V. 37. P. 93.
  16. Mansour F.R., Kirkpatrick C.L., Danielson N.D. Ion exclusion chromatography of aromatic acids // J. Chromatogr. Sci. 2013. V. 51. P. 655.
  17. Rainer M., Huck C.W., Huber C.G., Bonn G.K., Ch. 3. HPLC of carbohydrates with cation-exchange silica and resin-based stationary phases / Carbohydrate Analysis by Modern Liquid Phase Separation Techniques / Ed. El Rassi Z. Amsterdam: Elsevier, 2021. P. 125.
  18. Программное обеспечения и база данных US EPA, KOWWIN доступна по ссылке http://www.Epa.Gov/oppt/exposure/pubs/episuite.htm (дата обращения: 30.09.2024).
  19. NIST critically selected stability constants of metal complexes database. Version 5.0. 1998.
  20. Jenner M.R., Smithson A. Physicochemical properties of the sweetener sucralose // J. Food Sci. 1989. V. 54. P. 1646.
  21. Nesterenko P.N., Nesterenko E.P. Hydrophobicity of polymer based anion-exchange columns for ion chromatography // Heliyon. 2021. V. 7. P. Article e07290.
  22. Harlow G.A., Morman D.H. Automatic ion exclusion-partition chromatography of acids // Anal. Chem. 1964. V. 36. P. 2438.
  23. Doyon G., Gaudreau G., St-Gelais D., Beaulieu Y., Randall C.J. Simultaneous HPLC determination of organic acids, sugars and alcohols // Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 1991. V. 24. P. 87.
  24. Pecina R., Bonn G., Burtscher E., Bobleter O. High-performance liquid chromatographic elution behaviour of alcohols, aldehydes, ketones, organic acids and carbohydrates on a strong cation-exchange stationary phase // J. Chromatogr. A. 1984. V. 287. P. 245.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрофотографии частиц катионообменника Наутилус ИЭ.

Скачать (273KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость удерживания гомологов н-алканолов (1, 2), диолов (3, 5) и н-алкановых кислот (4, 6) от числа атомов углерода на колонках Наутилус ИЭ (1, 3, 4) и Севко АА (2, 5, 6).

Скачать (26KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость удерживания (logk’) полярных органических соединений на колонке Наутилус ИЭ от гидрофобности (logPexp). 1 – нейтральные соединения ((●) – одноатомные спирты, (■) – кетоны, (◆) – многоатомные спирты, (▽) – глюкоза), 2 – одноосновные кислоты (⬢) и 3 – многоосновные кислоты (△).

Скачать (36KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Хроматограмма разделения модельной смеси одноатомных спиртов с концентрацией 0.5 мг/мл: 1 – метанол, 2 – этанол, 3 – изопропанол, 4 – трет-бутанол, 5 – н-пропанол, 6 – втор-бутанол, 7 – изобутанол, 8 – н-бутанол, 9 – изопентанол, 10 – н-пентанол. Рефрактометрический детектор. Колонки: 200 × 4.6 мм.

Скачать (59KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Хроматограмма разделения модельной смеси многоатомных спиртов с концентрацией 1.2 мг/мл. 1 – глицерин, 2 – этиленгликоль, 3 – пропандиол-1,3, 4 – бутандиол-1,3, 5 – бутандиол-1,4. Рефрактометрический детектор. Колонки: 200 × 4.6 мм.

Скачать (35KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Хроматограмма разделения модельной смеси кетонов с концентрацией 0,5 мг/мл. 1 – ацетон, 2 – метилэтилкетон, 3 – диэтилкетон, 4 – метилизобутилкетон, 5 – метилбутилкетон. Рефрактометрический детектор. Колонки: 200 × 4.6 мм.

Скачать (37KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Хроматограмма разделения модельной смеси кислот с концентрацией 0.1 мг/мл: 1 – щавелевая, 2 – лимонная, 3 – винная, 4 – глиоксиловая, 5 – гликолевая, 6 – молочная, 7 – муравьиная, 8 – уксусная, 9 – пропионовая, 10 – масляная кислота. Спектрофотометрический детектор, 210 нм.

Скачать (44KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Хроматограмма разделения модельной смеси органических кислот, углеводов и спиртов с концентрацией 0.46 мг/мл. 1 – щавелевая к-та, 2 – лимонная к-та, 3 – винная к-та, 4 – глюкоза, 5 – фруктоза, 6 – арабиноза, 7 – янтарная к-та, 8 – молочная к-та, 9 – глицерин, 10 – уксусная к-та, 11 – пропионовая к-та, 12 – метанол, 13 – этанол, 14 – изопропанол, 15 – н-пропанол, 16 – втор-бутанол, 17 – н-бутанол, 18 – изопентанол, 19 – н-пентанол. Рефрактометрический детектор. Последовательно соединенные колонки Наутилус ИЭ размером 150 × 4.6 и 200 × 4.6 мм.

Скачать (48KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Хроматограммы слабоалкогольных напитков. а – УФ-детектирование (210 нм), б – рефрактометрическое детектирование. Идентифицированные компоненты: 1 – щавелевая, 2 – лимонная, 3 – яблочная, 4 – янтарная, 5 – молочная, 6 – фумаровая, 7 – уксусная, 8 – пропионовая кислоты, 9 – глицерин, 10 – этанол. Последовательно соединенные колонки Наутилус ИЭ размером 150 × 4.6 и 200 × 4.6 мм.

Скачать (65KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025