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).

В 1951 г. Стрейн предложил различать четыре вида хроматогра­фии (табл. 2).

Наряду с этим Стрейн дал также классификацию подвижной жидкой фазы, применяемой в различных видах хроматографических процессов (табл. 3).

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