Лекции / ПромБТ_2020 3 Хроматография - введение
.pdfПромышленная БИОТЕХНОЛОГИЯ
Лекция 3
Хроматография - введение
Ерёмин Сергей Владимирович
+7(903)762-40-12, sirer@bk.ru
Михаил Семёнович Цвет
(1872—1919)
1903 - дата открытия хроматографии
(от греч. chroma, родительный падеж chromatos — цвет, краска и grapho —
пишу, черчу, рисую )
доклад «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу» —
на заседании биологического отделения Варшавского общества естествоиспытателей
26 июня 1919 — умер от голода, похоронен в Воронеже
© С. В. Еремин, 2019 |
2 |
Михаил Семёнович Цвет
«При фильтрации смешанного раствора через столб адсорбента пигменты… расслаиваются в виде отдельных, различно окрашенных зон.
Подобно световым лучам в спектре, различные компоненты сложного пигмента закономерно распределяются друг за другом в столбе адсорбента и становятся доступными качественному определению.
Такой расчвеченный препарат я назвал хроматограммой, а соответствующий метод анализа хроматографическим методом.
© С. В. Еремин, 2019 |
3 |
Хроматография
физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами: неподвижной - сорбентом и
подвижной - элюентом
© С. В. Еремин, 2019
Виды взаимодействия:
•межмолекулярные
•водородная связь
•донорно-акцепторные
•ионный обмен
•лигандный обмен
•слабое комплексообразование
Все взаимодействия должны быть обратимыми
(хемосорбция не применяется). |
4 |
Хроматография
Хроматографией называется метод разделения смесей веществ, основанный на их многократном перераспределении между двумя контактирующими фазами, одна из которых неподвижна, а другая имеет постоянное направление движения.
ОФС.1.2.1.2.0001.15
Хроматография – это физический метод разделения веществ, в котором разделяемые компоненты распределяются между двумя фазами, одна из которых неподвижна, а другая движется в определённом направлении относительно первой.
(IUPAC, Nomenclature for Chromatography. Pure and Appl.Chemistry, 65(4), 1993, 819-872)
© С. В. Еремин, 2019 |
5 |
История хроматографического анализа
•1903 – первый доклад М.С.Цвета о разделении хлорофилла;
•1931 – признание приоритета Цвета как создателя хроматографии в целом и адсорбционно-хроматографического анализа в частности;
•1937 - ионообменная хроматография ( Г.Шваб, США);
•1938 - тонкослойная хроматография (Н.А.Измайлов, М.С.Шрайбер,
СССР);
•1941 - жидкостная распределительная хроматография как метод анализа смесей аминокислот (А.Мартин, Р.Синдж, Англия);
•1944 - бумажная хроматография (А.Мартин, Р.Синдж, Англия);
•1945 - первые публикации по газоадсорбционной хроматографии;
•1952 - А.Джеймс и А.Мартин создали газожидкостную хроматографию и предложили первую теорию разделения («теорию тарелок»);
•1953 - построен и применен в анализе первый газовый хроматограф.
© С. В. Еремин, 2019 |
6 |
История хроматографического анализа
•1956 - теория размывания хроматографических пиков ( Я. Ван Деемтер, А.Клинкенберг, Голландия);
•1956 - капиллярная газовая хроматография (М.Голэй, Франция);
•1960-е годы - массовый выпуск газовых хроматографов, препаративная хроматография, хромато-масс-спектрометрия;
•1966-1971 - первые жидкостные хроматографы высокого давления (Ш.Хорват, США, Г.Киркланд, Англия). Развитие метода ВЭЖХ;
•1975 - ионная хроматография (Х.Смолл, Т.Стивенс и В.Бауман, США);
•1980–е годы - флюидная (сверхкритическая) хроматография;
•1990-е годы – базы данных и системы компьютерной идентификации для хроматографического анализа.
© С. В. Еремин, 2019 |
7 |
История хроматографического анализа
В 1941-1943 гг. Мартин (Martin), Герден (Gorden) и Линге (Lynge) провели серию опытов по разделению аминокислот. В колонку, заполненную силикагелем и предварительно насыщенную водой, они вводили пробу, компоненты которой требовалось разделить. Опыты привели к тому, что при обработке белковой смеси таким способом были выделены различные аминокислоты. За свою новаторскую работу Мартин и Линге в 1952 г. получили Нобелевскую премию по химии.
Со временем приемы и техника выполнения хроматографического анализа были усовершенствованы. В 1949 г. был сконструирован первый
вмире газовый хроматограф (Мартин и Джеймс (James)).
В1956 г. Е. Сталь (StahJ) опубликовал первые работы, где описал свои опыты разделения компонентов с помощью ТСХ.
С 1970-х гг. резко возрос интерес к ВЭЖХ, который в наши дни используется практически в любой аналитической лаборатории.
Хроматография относится к наиболее современным методам анализа и идентификации соединений общей аналитической химии и находит широкое применение в фармацевтической промышленности и нефтехимии. Этот метод разделения компонентов используют в клиниках, научно-исследовательских учреждениях, пищевой и парфюмернокосметической промышленности для подтверждения подлинности компонентов, а также в криминалистике.
© С. В. Еремин, 2019 |
8 |
Принцип хроматографии – изократика*
Только в Н.Ф. – |
Распределено в |
Только в П.Ф. – |
|
максимальное |
максимальное |
||
соотношении 1/1 |
|||
сродство к Н.Ф. |
сродство к П.Ф. |
||
|
А
ПОДВИЖНАЯ ФАЗА
НЕПОДВИЖНАЯ ФАЗА
Вещество
неподвижно
Средняя скорость = |
Средняя скорость = |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
Т |
|||||
½ V П.Ф. |
V П.Ф. |
* Изократический режим - способ разделения, при котором состав
|
элюента не изменяется |
© С. В. Еремин, 2019 |
9 |
Принцип хроматографии – градиент*
Слабо связывающийся |
Градиент «силы» растворителя, зависит от типа хроматографии. |
аналит |
Для ОФ хроматографии – это градиент концентрации органического |
|
компонента (например от 10% до 90% ацетонитрила в воде за 30 мин) |
«слабая» подвижная фаза
неподвижная фаза
повышаем «силу» подвижной фазы
|
Средне |
|
Средне связывающийся |
связывающий |
|
ся аналит |
||
аналит |
||
|
«сильная» подвижная фаза
Сильно связывающийся аналит
С%
90
10
А
0 |
30 |
Т |
*Градиентный режим - способ разделения, при котором состав
подвижной фазы изменяется, увеличивая «силу» элюента
© С. В. Еремин, 2019 |
10 |