Cviterjonu dabas savienojumu sorbcijas likumības izpēte ar augsti efektīvo šķidrumu hromatogrāfiju

P. Mekšs

Zinātniskajā literatūrā atrodamā informācija par cviterjonu dabas materiāliem (CDM) liecina par strauju to izmantošanas palielinājumu organiskajā sintēzē. Minētie savienojumi spēj šķīdināt ļoti daudzveidīgu organisko vielu klāstu, to piesātināta tvaika spiediens ir neievērojams, tie ir termiski izturīgi, kas pieļauj ievērojami augstāku reakcijas temperatūru izmantošanu nekā konvenciālo šķīdinātāju gadījumā. Cviterjonu dabas materiālu īpašības nodrošina augstu sintēzes mērķprodukta selektivitāti pat tad, ja iespējama vairāku paralēlu reakcijas maršrutu norise.

CDS izmantošanai organiskajā sintēzē nepieciešamas precīzas un ātras to kvalitatīvās un kvantitatīvās analīzes metodes. Vairumā gadījumu CBS raksturošanai izmanto kušanas temperatūru, viskozitātes un blīvuma mērījumus, bet par nopietnāko savienojuma identitātes pierādījumu uzskata KMR spektrus, kas ļauj novērtēt vielu tīrību ar precizitāti Tas ir nepietiekami kvantitatīvai analīzei.


1. attēls. Metanola koncentrācija ietekme uz CDS 3-(3-N-heksil-1-imidazolio) propānsulfonāta (3) izdalīšanās faktoru, joslu asimetriskumu un kolonnas efektivitāti.

Cviterjonu dabas savienojumi (CDS) vairākumā gadījumu sastāv no amonija sāļiem, kurus praktiski nav iespējams pārvērst gāzes fāzē, tāpēc tas izslēdz gāzu hromatogrāfijas izmantošanu. Šis ierobežojums nedarbojas šķidrumu hromatogrāfijas (ŠH) metodēm, kuras izmantojot paraugu pagatavošanas process nav īpaši sarežģīts, kā arī nenotiek produkta sadalīšanās.

Pētot CDS paraugus, tika noskaidrots, ka savienojumus raksturo plašs hidrofobitātes diapazons, līdz ar to šo savienojumu sorbcijas likumību izpēte izrādījās visai darbietilpīga. Polārāko savienojumu izdalīšanai nepieciešama kustīgā fāze ar mazu organiskā šķīdinātāja daudzumu (līdz 5 % CH3CN vai CH3OH), savukārt, hidrofobākie savienojumi šādos apstākļos eluējas ļoti vēlu vai neeluējās vispār (1.attēls).

Līdz ar to bija jāpiemeklē optimāli hromatogrāfiskās analīzes apstākļi stipri hidrofīlo un stipri hidrofobo savienojumu izdalīšanai.

Tik plašas hidrofobitātes diapazona paraugu izdalīšana izokrātiskos kustīgās fāzes apstākļos nav efektīva. Izmainot kustīgās fāzes sastāvu un dejonizēta ūdens vietā izmantojot buferšķīdumu, kā arī izvēloties kustīgās fāzes gradienta sastāvu, tika panākta apmierinoša vielu sorbcija. Optimizējot laiku un kustīgās fāzes sastāva attiecības gradienta režīmā, gala rezultātā tika panākta savienojumu izdalīšana, tomēr vispolārākais savienojums izdalījās laikā „t0” (sistēmas brīvajā tilpumā).

Nomainot nekustīgo fāzi no C18 uz RP18, kura satur vairāk deaktivēto silanola grupu un ilgāk „aiztur” polārākus savienojumus, kā arī izvēloties garāku kolonnu (250 mm garu 150 mm vietā), tika ievērojami palielināta polārāko savienojumu sorbcija un uzlabota to hromatogrāfisko joslu forma. Acetonitrils, salīdzinājumā ar metanolu, paātrina vielu izdalīšanos, turklāt acetonitrilam piemīt augstāka UV caurlaidība (ar diožu matricas detektoru tika uzņemti katra CDS parauga UV absorbcijas maksimumi (2.attēls) un tika konstatēts, ka analizējamiem CDS paraugiem virs 210 nm nav izteiktas UV absorbcijas, līdz ar to visas hromatogrāfiskās analīzes ir jāveic pie „zemiem” viļņu garumiem un kustīgās fāzes UV caurlaidībai jābūt ļoti augstai).

2.attēls. Pētāmo CDS UV absorbcijas spektri 50% metanola šķīdumā, uzņemti ar fotodiožu matricas detektoru (PDA)

Atrodot optimālākos apstākļus cviterjonu dabas savienojumu analīzēm, tika izstrādāta jauna CDS izdalīšanas metode ar apgrieztās fāzes augstefektīvās šķidrumu hromatogrāfijas metodi gradienta apstākļos (3.attēls).