Хроматографическое разделение углеводов
“Хроматографическое разделение углеводов”
ВВЕДЕНИЕ: ХРОМАТОГРАФИЯ
Хроматография (от греч. chroma, родительный падеж chromatos - цвет, краска), физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами - неподвижной и подвижной (элюент), протекающей через неподвижную.
Историческая справка. Метод разработан в 1903 М. Цветом, который показал, что при пропускании смеси растительных пигментов через слой бесцветного сорбента индивидуальные вещества располагаются в виде отдельных окрашенных зон. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод - хроматографией. Впоследствии термин "хроматограмма" стали относить к разным способам фиксации результатов многих видов хроматографии. Однако вплоть до 40-х гг. хроматография не получила должного развития. Лишь в 1941 А. Мартин и Р. Синг открыли метод распределительной хроматографии и показали его широкие возможности для исследования белков и углеводов. В 50-е гг. Мартин и американский учёный А.Джеймс разработали метод газо-жидкостной хроматографии.
ПУТИ РАЗВИТИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ВОЗМОЖНОСТИ КЛАССИФИКАЦИИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
За последние годы в развитии теории и практики хроматографии имеются определенные успехи. Теория хроматографии получила успешное развитие в работах советских ученых С.Е. Бреслера, А.А. Жуховицкого, В.В. Рачинского, С.3. Рогинского, Г.В. Самсонова, О.М. Тодеса и Н.Н. Туницкого.
Однако теория хроматографии нуждается в дальнейшем углубленном развитии, в особенности в направлении предсказания оптимальных условий разделения сложных смесей в отдельных конкретных случаях, а также и в отношении учета особенностей сорбентов и носителей. Для решения сложных дифференциальных уравнений в настоящее время можно применять компьютерные методы, что позволяет значительно продвинуться в области теории хроматографии, освобождая исследователей от необходимости применения приближенных методов решения. Недостаточно развивается также теория зависимости адсорбции и распределения веществ от их химического строения. В этом направлении были достигнуты успехи в работах А.В. Киселева, акад. П.А. Ребиндера.
П.А. Ребиндер вывел также правило уравнивания полярностей, имеющее важное значение для хроматографии. Хроматографические процессы на колонках и в толще бумаги в известной степени примыкают к области физико-механических процессов фильтрации истинных и коллоидных растворов, фильтрации и сорбции макромолекул, мицелл, эмульсий и суспензий.
Метод хроматографического анализа представляет собой один из видов физико-химического анализа, который отличается от других видов анализа в той же мере, в какой, например, весовой анализ от объемного.
Характерной чертой хроматографического метода является распределение разделяемых веществ между двумя несмешивающимися фазами, приводящее к разделению компонентов данной смеси. При этом одна фаза может быть твердой, а другая газообразной или жидкой, или же обе фазы могут быть жидкими и помещенными на какой-либо носитель.
Вещества, заключающиеся в разделяемой смеси, в процессе хроматографического разделения перемещаются из одной фазы в другую.
Процесс хроматографического разделения смеси веществ состоит в пространственно-различном распределении каждого компонента данной смеси между двумя фазами, с последующим полным разделением смеси путем применения операции вымывания или вытеснения выделяемого вещества или получения осадка. Причиной такого разделения являются различия во взаимодействии каждого из компонентов данной смеси веществ, находящихся в первой фазе (растворитель), со второй фазой, называемой сорбентом (твердым или жидким), или с осадителем, помещенным на носителе.
Теоретически можно ожидать двух способов осуществления хроматографического процесса:
1) жидкая или газообразная фаза проходит через неподвижную твердую фазу (через колонку или мембрану);
2) твердый сорбент в виде зерен или мембраны перемещается в неподвижной жидкой или газовой фазе, подвергаемой разделению.
Таким образом, нужно учитывать не только движение жидкости или газа через колонку сорбента или носителя, но и возможность движения сорбента или носителя через неподвижную жидкость или газ. Вероятно, могут быть предложены еще некоторые варианты хроматографических разделений, не укладывающиеся в эти типы разделений.
В основном хроматография является методом количественного разделения и определения компонентов сложной смеси. Это ее целевое назначение. Поэтому усилия теории хроматографии должны быть направлены на достижение наибольших успехов в решении этой задачи, путем выяснения оптимальных условий разделения.
Формулировка особенностей хроматографического процесса должна предусматривать не только первоначальное распределение, но и последующее промывание хроматограммы («проявление» по терминологии М. С. Цвета), обеспечивающее наиболее полное разделение компонентов данной смеси. Предложенная формулировка общих особенностей хроматографического процесса обращает внимание не только на причину разделения, но и учитывает характерные различия процессов разделения.
В реальном процессе хроматографии часто сочетаются различные виды сорбции, например молекулярная и ионообменная.
Первая существенная особенность хроматографических процессов — это многократное повторение актов сорбции — десорбции, ионного обмена или распределения между фазами и динамический характер этих процессов.
Вторая особенность — наличие большой поверхности сорбента и большой поглотительной емкости.
Адсорбционной хроматографии применяется или промывание или вытеснение, в распределительной хроматографии — только промывание, в ионообменной — только вытеснение. Необходимо указать, что непосредственное получение зон чистых веществ в осадочной хроматографии объясняется тем, что операция проявления или вытеснения заменяется процессом выделения вещества в осадок, т. е. образованием новой, отдифференцированной фазы; пока не закончится выделение осадка одного состава, не начнется выделения осадка другого состава (Пример: две различные кристаллические модификации иодида ртути образуются на осадочных хроматограммах раздельно, так как они имеют различную растворимость).
На практике трудно осуществить в чистом виде только молекулярную, только полярную или только гомеополярную сорбции. Они всегда сочетаются в реальном хроматографическом процессе. Нужно принимать во внимание особенности сорбентов и носителей, учитывая, что не существует несорбирующих носителей, и что различные механизмы хроматографического процесса протекают одновременно и параллельно.
В свете высказанных соображений очень интересна работа В. И, Парамоновой с сотрудниками, предложившей изучать состояние вещества в растворе методом выходных кривых. Этим методом удалось доказать одновременное существование в растворе исследуемого химического элемента — катионов, анионов, коллоидных частиц и нейтральных молекул. При этом применялись также и другие методы исследования, как, например, ультрафильтрование, диализ, электродиализ.
В работе В.А. Алесковского описан метод тонущих частиц, применяемый для анализа весьма разбавленных растворов и представляющих пример движения сорбента через толщу раствора.
Различные приемы хроматографии в настоящее время получают все большее применение, как методы химического анализа. В особенности ценно то, что хроматография открывает новые возможности систематического или дробного бессероводородного метода анализа.
Различные виды хроматографических процессов могут быть сопоставлены на следующей схеме (табл. 1).
|
Вид хроматографии |
Адсорбционная |
Ионообменная |
Распределительная |
Осадочная Окислительно-восстановительная Комплексообразовательная |
|
Действующие силы |
Молекулярные |
Молекулярные |
Ионные |
Ионные Переход электронов Гомеополярные связи |
|
Агрегатное состояние сорбирующей фазы |
Твердая |
Жидкая |
Твердая |
Жидкая |
В 1951 г. Стрейн предложил различать четыре вида хроматографии (табл. 2).
|
Неподвижная хроматографи-рующая фаза |
Поверхностно-активная твердая фаза |
Ионообменная смола или пермутит |
Связанные гели или жидкости |
Химически реакционно-способные в-ва |
|
Вид хроматографии |
Адсорбционная хроматография |
Ионография, радиоионография |
Распредели-тельная хроматография |
Хемихроматография |
Наряду с этим Стрейн дал также классификацию подвижной жидкой фазы, применяемой в различных видах хроматографических процессов (табл. 3).
|
Вид растворителя жидкой подвижной фазы |
Аполярные растворители (неионизирубщие) |
Ионизирующие полярные растворители |
Растворители, имеющие сродство к сорбенту |
Растворители, реагирующие с растворенным веществом |
|
Вид хроматографии |
Хроматография аполярных растворенных в-в |
Ионой обмен и электромиграция |
Анализ вытеснением |
Образование новых соединений с различными коэффициентами распределения и зарядами, путем комплексообразования |
Методы распределительной и ионообменной хроматографии целесообразно сопоставить с другими методами анализа, например с такими, как микрокристаллоскопический, капельный, дробный и др.
Деление хроматографии на молекулярную, ионообменную, распределительную, осадочную и другие ее виды можно сравнить с подразделением количественного объемного анализа на методы нейтрализации, окисления-восстановления, осаждения и комплексообразования. Современная хроматография оказалась применимой как для качественных, так и для количественных определений./1/
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
