авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«Kapilarn'i kolony plynove chromatografii RNDr. K R L TESARIK AE ING. K R L K M R K CSc. AE O AE, Praha S T - N KA A ES V N L A L D ...»

-- [ Страница 4 ] --

ситель проходит сначала через регулятор давления 3 и кран 2, затем поступает в блок ввода 1, а оттуда в колонки 4 и 12 и детектор 13. Регулятор 10 устанав ливают на давление, равное (или немного превосходя щее) давлению газа в соединительном капилляре 8, с тем, чтобы при открывании крана 9 в систему поступал небольшой поток газа. Это давление измеряется мано метром 11. Если краны 6 и 9 открыты, газ-носитель вы текает из колонки 4 через кран 6, а через кран 9 в си стему поступает газ-носитель от регулятора 10. При этом объемная скорость газа-носителя, проходящего»

через колонки, не меняется. Устройство для открывания и закрывания кранов размещено вне нагреваемого объема, что позволяет легко управлять всей пневмоси стемой даже при высоких рабочих температурах. С по мощью кранов 2, 6 и 9 можно отсечь необходимый поток анализируемой смеси, а остаток удалить из системы.

Можно также задержать в колонке 4 компоненты пробы 148 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии А Рис. 4.18. Схема изготовления капиллярного Т-образного со единения из платиноиридиево го капилляра и стеклянных трубок.

с большим временем удерживания (при открытом кра не 2) и провести на колонке 12 разделение более лету чих компонентов. В рассматриваемой схеме использу ются регуляторы специальной конструкции, поскольку регулировка давления должна проводиться очень точ но [71].

На результаты разделения на капиллярных колонках •оказывает значительное влияние наличие мертвых объемов в соединительных капиллярах. В связи с этим •определенный интерес представляет техника изготовле ния Т- и крестообразных соединений из платиноири диевых или коваровых капилляров [20, 21, 34]. Внеш ний диаметр этих капилляров составляет обычно 0,2— 0,3 мм. На рис. 4.18 показана последовательность опе раций при изготовлении Т-образного соединения. Под готавливают два отрезка металлического капилляра, посредине одного из них делают надрез в виде буквы V, а конец другого подпиливают так, чтобы он плотно во шел в этот надрез. Надевают на капилляры короткие стеклянные трубки соответствующего диаметра, встав ляют подпиленный капилляр в надрез и спаивают на детые на капилляры стеклянные трубки. Авторы рабо ты [70] изготавливали чисто стеклянные капиллярные Т-образные соединения;

впаянные металлические ка пилляры вытравляли царской водкой, а полученное стеклянное соединение сплавляли с капиллярной ко лонкой. Перед подсоединением стеклянной капиллярной колонки к капиллярному соединению конец колонки запаивают и при нагревании немного раздувают, пода 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии вая в него газ под давле нием (рис. 4.19), а после охлаждения запаянный ко нец отрезают. В расширен ный конец колонки встав ляют металлический ка пилляр и припаивают.

Рис · 4 · 1 9 · Схема подсоедине Для сохранения выб- ния ранной части пробы v(на- металлического капилля v v pa к стеклянной капиллярной пример, при технике сред- колонке.

ней пробы) используют прямые металлические ка пилляры, расположенные между двумя Т-образными соединениями. Капилляр помещают в стеклянную трубку, по которой проходит газ, охлажденный над твердым СО2, если нужно сконденсировать определен ную фракцию образца, или же нагретый воздух, ес ли, напротив, нужно испарить конденсат.

Поверхность металлических капилляров, используе мых для получения соединительных элементов, дезакти вируют отжигом в токе кислорода. Однако даже после такой обработки поверхность остается активной по от нршению к некоторым группам органических соединений.

Шомбург и сотр. [87] детально разработали методику использования двухколоночных систем. Системы та кого типа имеют ряд преимуществ. В частности, они позволяют;

1) проводить эффективное разделение сложных сме сей;

2) использовать величины удерживания для иден тификации компонентов;

3) осуществлять отбор отдель ных фракций и их перенос в эффективную капиллярную колонку, работающую при оптимальных условиях.

Приведенные данные показывают, что автоматиза ция всего процесса не только улучшает воспроизводи мость результатов серийных анализов [82], но и спо собствует достижению необходимой точности. На рис. 4.20 изображена схема хроматографа, оснащенного термостатами с двумя капиллярными колонками и тремя детекторами.

Куглер и сотр. [63] описали другой способ исполь зования трех капиллярных колонок, соединенных па раллельно (рис. 4.21). Такое устройство позволяет при 150 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии NS Рис. 4.20. Схема соединения двух капиллярных колонок.

/ — ввод газа-носителя;

2 — устройство ввода;

3, 7 — капиллярные колон ки;

4—6 — детекторы (ПИД, ТИД, ПИД);

8 — вспомогательное устройство· ввода;

9 — устройство ввода с делителем потока;

10— капиллярное соеди нение;

//, 12 — термостаты;

13 — горячий азот;

14 — охлажденный азот;

15 — вывод в атмосферу.

N i_8 _ игольчатые вентили;

PI—P5 — манометры;

PI—P5 — регуляторы b давления;

SI—S4 — соленоидные вентили;

Т1—ТЗ — пневмосопротивления.

одном впуске получить три величины удерживания для каждого вещества, что должно облегчить идентифика цию, так как выделяемые количества компонентов слишком малы и не позволяют получить информацик об их химической структуре другим методом (с помощью»

Рис. 4.21. Схема параллельного соединения трех капиллярных:

колонок по Куглеру и сотр. [63].

1—3 — капиллярные колонки;

4 — устройство ввода;

5 — пневмосопротивле ния в качестве делителя потока;

6—8 — детекторы.

4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии ИК-спектроскопии и т. п.).

Такая методика была опи сана Франком [111] в 1963 г., и по существу она теперь модифицирована применительно к капил лярным колонкам.

Любопытное доказате льство того, что вкладами соединительных элементов в уширение хроматографи Рис. 4.22. Схема соединения ческих пиков можно пре- двух коротких капиллярных небречь, привели Джен- колонок через многоходовой нингс и сотр. [58]. К шес- кран для повторного прохода тиходовому крану (рис. образца по колонкам.

4.22) они подсоединили два лонки;

3короткие капиллярные ко 1,2 — — многоходовой кран;

4— •отрезка капиллярной ко- ввод газа-носителя;

5 — вывод га за-носителя в детектор.

лонки длиной 7,5 м каж дый и на этой системе изу чили уширение пика бутана при повторяющемся про ходе по обоим участкам колонки. Как выяснилось, чис ло тарелок линейно возрастает с увеличением числа проходов, причем пик не уширяется, что свидетельству ет о хорошем исполнении соединений и путей в много ходовом кране. Такой способ позволяет получить очень эффективную разделяющую систему (до 1 000 000 т.т.) на основе сравнительно коротких капиллярных коло нок при оптимальных рабочих условиях. Однако та кая система может применяться для разделения лишь соединений со сходными хроматографическими харак теристиками.

4.5. Детекторы Детектор реагирует на изменение состава протекаю щего через него газа, поэтому в детекторе постоянно находится определенный объем газа. Этот объем зависит ют типа детектора: например, в некоторых моделях катарометра металлические нити (датчики) занимают в целом почти 1 мл рабочего объема детектора, а в пла менно-ионизационном детекторе объем пламени равен примерно 2 мкл. Реакция детектора на изменение соста 152 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии ва газа называется обычно сигналом (откликом) де тектора. Эта величина представляет усредненный всему эффективному объему детектора сигнал на кон центрацию обнаруживаемого соединения. Эффективный объем детектора может совпадать с его геометрическим объемом, но может быть и существенно меньше его. Это зависит от метода детектирования, конструктивных осо бенностей детектора и от условий протекания газа в детекторе. В любом случае сигнал детектора является интегральной величиной, причем временной интервал усреднения соответствует эффективному объему детек тора, деленному на объемную скорость газа-носителя.

Анализируя влияние различных узлов хроматографа на размывание зоны компонента, Штернберг 03] рас смотрел вклад детектора в размывание пика и рассчи тал степень искажения формы пика в зависимости от временной константы, которая является функцией эффективного объема детектора Veff и объемной скорости потока подвижной фазы в детекторе F. Результаты рас четов показали, каким требованиям должны отвечать детекторы (табл. 4.2), чтобы при разделении на капил лярной колонке размером 30 м 0,25 мм искажение пика при обнаружении составило 10%. Как выяснилось, детекторы с эффективным объемом свыше 1 мкл иска жают форму пика, уширяют его и тем самым дают ложную информацию об эффективности капиллярной колонки.

Несмотря на то что многие авторы [67] изучали влия ние рабочих параметров детектора на форму пика и экспе риментально доказали неблагоприятное влияние большо го объема детектора, все же капиллярные колонки посто Таблица 4.2. Характеристики детектора, вызывающего 10%-ное искажение формы пика при разделении на колонке диаметром 0,25 мм Максимальный Максимальная Максимальное Длительность эффективный временная кон уширение вне элюирования, с объем детектора, станта детек колонки, с 2 мкл тора, с 60 1,7-10" а 0,130 0,064—0, 300 0,423 0,320-0, 0, 600 1,69 0,640—1, 1, 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии янно соединяют с детекторами, эффективные объемы ко торых намного больше приведенных в табл. 4.2. Это обусловлено стремлением получить дополнительную информацию о структуре разделяемых веществ или со хранить разделенные вещества для последующего изу чения либо тем обстоятельством, что выделяемые соеди нения не обнаруживаются пламенными детекторами.

Поэтому мы рассмотрим все типы детекторов, используе мых в капиллярной хроматографии.

4.5.1. Детектор по теплопроводности Применение детектора по теплопроводности в соче тании с капиллярной колонкой целесообразно при опре делении благородных газов или паров соединений, плохо обнаруживаемых (или вообще не обнаруживае мых) пламенно-ионизационным детектором. Рабочий объем детекторов этого типа, обычно снабженных тер мисторами, превышает 10 мкл. Впервые такой детектор (в микроисполнении) был использован в сочетании с капиллярной колонкой Монке и Саффертом [112] для обнаружения разделенных изотопов и спиновых изоме ров водорода. Позднее многие исследователи [10, 77, 83, 101] пытались добиться эффективного сочетания этого универсального неразрушающего детектора с капилляр ной колонкой.

Интересный подход к снижению эффективного объема детектора по теплопроводности описан в работе Проске и сотр. [80]. Выход детектора подсоединяется к баллону, заполненному газом под давлением около 2 кПа, так что эффективный объем детектора составляет прибли зительно 1/50 его геометрического объема. Отрицатель ное влияние перепада давлений устраняется с помощью пневмосопротивления, расположенного между вакуум ной системой и хроматографом.

4.5.2. Пламенные детекторы Подавляющее большинство лабораторных установок и все коммерческие хроматографы обычно оснащены каким-либо пламенным детектором. Наиболее распро странен пламенно-ионизационный детектор (ПИД) [45, 154 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии Рис. 4.23. Схема конструкции пламенно-ионизационного де тектора.

1 — электрод-коллектор;

2 — керамическая изоляция;

3 — соединение элек трода с усилителем;

4 — зажигание;

5 — сопло;

6 — кожух детектора;

7 — соединение с источником высокого напряжения.

49], в котором роль одного из электродов выполняет горелка (рис. 4.23). При правильной установке капил лярной колонки его объем достаточно мал, так что ре зультаты разделения не искажаются даже при очень быстром обнаружении.

Для селективного обнаружения азотсодержащих сое динений применяют термоионный детектор (рис. 4.24), в котором вблизи источника пламени помещена соль щелочного металла [50]. С этой целью раствором соли пропитывают кусочек силиката на платиновой проволо ке или керамическое кольцо, окружающее горелку;

иногда такое кольцо спрессовывают из кристаллов соли и насаживают на горелку.

К числу селективных детекторов относится также пламенно-фотометрический детектор [31], который по ставляется в простом и двухпламенном варианте (рис. 4.25). С помощью этого детектора можно обнару живать серу- или фосфорсодержащие соединения (в зависимости от выбранного фильтра). Двухпламенный вариант этого детектора [105] отличается большей чув ствительностью, селективностью и большей протя женностью линейной области сигнала.

4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии Рис. 4.25. Схема конструкции Рис. 4.24. Схема конструкции пламенно-фотометрического де термоионного детектора.

тектора.

/ — керамическая изоляция;

2 — электрод-коллектор;

3 — керамиче- / — окошко;

2 — верхнее пламя;

3— ский носитель соли щелочного ме- нижнее пламя;

4 — ввод воздуха;

талла в виде камеры с подогревом;

5 — ввод водорода;

6 — ввод газа 4 — сопло;

5 — кожух детектора. носителя, смешанного с воздухом.

4.5.3. Другие типы детекторов Из числа других ионизационных детекторов в соче тании с капиллярными колонками использовались фото ионизационный детектор и детектор электронного за хвата (ДЭЗ).

Фотоионизационный де тектор (рис. 4.26) выпус кает фирма Systems Inc.;

эффективный объем такого детектора, предназначен ного для применения в ка пиллярной хроматографии, составляет около 100 мкл.

Достоинство этого детекто ра заключается в том, что Рис. 4.26. Схема конструкции с помощью сменных источ- фотоионизационного детектора (фирма HNU).

ников ультрафиолетового 1 — ячейка объемом 225 мкл;

2 — излучения его можно на- окошко для УФ-излучения;

3 — уп страивать на селективное лотнение;

4 — ионизационная каме ра;

5 —выход газа;

6 — конец ка обнаружение соединений пиллярной колонки;

7 — подача до полнительного газа.

156 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии определенного типа, в том числе таких соединений, которые не обнаруживаются пламенно-ионизационным детектором. Примерно такой же эффективный объем имеет и детектор электронного захвата [24, 27, 29, 64, 67, 73, 78, 81].

Усовершенствование техники соединения капилляр ных колонок, в частности с помощью Т-образных ка пиллярных систем соединения, допускает параллельную установку двух различных детекторов [1, 53, 74]. Так, пламенно-ионизационный детектор применяется сов местно с термоионным пламенно-фотометрическим детек тором, что позволяет идентифицировать определенные соединения (содержащие серу, азот или фосфор) в слож ном спектре, полученном при помощи пламенно-иони зационного детектора. В работах [8, 92, 98] описана также интересная комбинация капиллярной колонки с системой инфракрасного обнаружения с подстраивае мой длиной волны. Кювета объемом 18 мкл дает воз можность селективно обнаруживать соединения в соот Рис. 4.27. Сдвоенный детектор, объединяющий детектор элект ронного захвата и пламенно-ионизационный детектор.

/ — электрод-коллектор;

2 — камера для обнаружения методом электрон ного захвата;

3 — катод с радиоактивным 31;

4 — сопло горелки пла менно-ионизационного детектора;

5 — поляризационный электрод;

6— элек трод-коллектор;

7 — канал для отвода газа;

8 —зажигание;

9 — соедине ние детектора и термостата.

4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии 157" ветствии с установленной длиной волны. Такой детек тор используется также совместно с пламенно-иониза ционным детектором для идентификации групп веществ из хроматографического спектра. Хроматографисты изу чают также возможность применения детекторов, ис пользующих поглощение не только в инфракрасной, но и в ультрафиолетовой области спектра.

Наконец, разработан специальный спаренный де тектор [79] (рис. 4.27), в одной половине которого по мещен детектор электронного захвата, а непосредствен но над ним — пламенно-ионизационный детектор. Та кой спаренный детектор заменяет два последовательно· соединенных детектора различного типа [35].

4.6. Соединение капиллярной колонки с масс-спектрометром Несколько особое положение среди детекторов, при меняемых в сочетании с капиллярными колонками, за нимает масс-спектрометр. В сущности, масс-спектрометр позволяет провести обнаружение на более высоком уровне, так как он не только дает возможность иденти фицировать то или иное соединение, но и определить его массу и структуру и даже различить несколько сое динений, представленных одним пиком. Обрабатывая эти данные на ЭВМ, можно получить весьма полную· информацию об анализируемом образце, которую не дает ни один другой метод обнаружения. Рабочие па раметры масс-спектрометра (эффективный объем, чув ствительность и временная константа) сравнимы с ана логичными параметрами пламенно-ионизационного де тектора.

Соединение масс-спектрометра с капиллярной колон кой должно удовлетворять ряду зачастую противоречи вых требований [100, 108], поэтому за последние 15 лег было предложено и опробовано несколько типов сое динения [18, 25, 28, 32, 39, 43, 51, 62, 84]. Все они долж ны разрешить следующие две проблемы;

1) обеспечить перепад давления между выходом и»

колонки и вакуумным входом в спектрометр и 2) устра нить возможно большую часть балластного газа-носи теля с минимальной потерей пробы.

158 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии Рис. 4.28. Различные способы соединения хроматографической капиллярной колонки с масс-спектрометром.

а — сепаратор с мембраной из силиконовой резины: / — ввод газа-носите ля;

2— вывод газа-носителя;

3—мембрана;

4 — к спектрометру;

б — щ е л е в о й сепаратор: / — ввод;

2 — к спектрометру;

3 — к вакуумному насосу;

в — с е п а р а т о р с капилляром из фторопласта: / — ввод газа-носителя;

2— к вакуумному насосу;

3 — к спектрометру;

4 — капилляр из нержавеющей стали: 5 — тонкостенная тефлоновая трубка;

г — электролитический сепаратор из сплава Ag—Pd: / — ввод газа-носите ля (Нг);

2 — к спектрометру;

3 — а н о д в виде трубки из палладиевого сплава;

4 — цилиндрический катод из палладиевого сплава;

5 — изоляция;

6 — электролит;

7 — отвод водорода.

Идеальное соединительное устройство должно отве чать следующим требованиям: 1) оно не должно изме нять ни достигнутое на капиллярной колонке разделе ние, ни чувствительность и разрешающую способность •спектрометра;

2) должно передавать в спектрометр всю пробу, но без газа-носителя;

3) должно быть полностью физически и химически инертно по отношению к пробе 159· 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии (недопустимы хемосорбция, адсорбция, разложение и т. д.);

4) на его работу не должны влиять ни объемная· скорость газа-носителя, ни температура;

5) должна быть пригодным для всех типов колонок.

В настоящее время применяют три способа соедине ния капиллярной колонки со спектрометром (хотя ни одно из них не отвечает полностью указанным требова ниям) [108]: 1) капиллярную колонку непосредственно· подсоединяют к спектрометру [66, 90, 94];

2) капилляр ную колонку подключают к спектрометру через от крытый делитель [51, 52, 54], входной капилляр масс спектрометра служит при этом пневмосопротивлением, так что часть выходящего из колонки газа поступает в спектрометр, а остаток удаляется из системы;

3) капил лярную колонку подключают через сепаратор, являю щийся в сущности делителем, в котором разделение потока осуществляется в соответствии с различием в массе молекул;

устройства такого типа (а их описана целая группа) работают тем успешнее, чем больше раз личие в массах молекул. На рис. 4.28 показаны схемы некоторых типов соединений, а в табл. 4.3 указаны некоторые их характеристики.

Таблица 4.3. Характеристики различных типов соединения хроматографической колонки с масс-спектрометром Объемная Диапазон Эффектив - Степень Тип соединения скорость, темпера- ность, % обогаще мл/мин тур, °с ния _ Непосредственное соеди- 10 До 400 нение 1—90 — 1 — 100 До Открытый делитель 1—50 90 10* Мембранный сепаратор До 20 80 Сепаратор с тефлоновым 270— капилляром 10 5 Сепаратор из сплава Каждый из рассмотренных типов соединения имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, в сепа раторе часть пробы может теряться, кроме того, компо ненты пробы могут в нем разлагаться или адсорбировать 160 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии 5см и " " m " / \ 4 \ Рис. 4.29. Схема открытого делителя по Хеннебергу [51].

/ — капиллярная колонка;

2 — тефлоновый капилляр;

3 — капиллярный ввод в спектрометр;

4 — пластмассовая трубка;

5 — капилляр для ввода дополнительного гелия;

6 — обогреваемая трубка.

•ся, что искажает информацию о качественном и количе ственном составе пробы. При непосредственном сое динении капилляра со спектрометром эти трудности не возникают, зато перепад давления на колонке вследствие подключения к входу спектрометра не позволяет рабо тать при оптимальных условиях и уменьшает эффектив ность колонки. Открытый делитель отбирает лишь не сколько процентов элюированного компонента, так что •смесь не обогащается и чувствительность обнаружения падает. Однако по мере совершенствования вакуумных насосов повышается и эффективность последнего типа соединения, так что в последнее время его рекомендуют как наилучший.

Открытый делитель подробно описан Хеннебергом и сотр. [51] (рис. 4.29). В Т-образный защитный кожух вставлен конец капиллярной колонки. На нем с по мощью стягивающего капилляра из тефлона закреплена пара платиновых капилляров, по одному из которых газ проходит из колонки к источнику ионов, а по дру гому подается дополнительный газ. Чтобы высококипя тцие компоненты не конденсировались в капилляре, кожух обогревается. Для регулировки количества протекаю щего газа в платиновый капилляр вставляется отрезок платиновой проволоки длиной в несколько сантиметров диаметром 0,1 мм.

Вытекающий из колонки элюат наталкивается на устье соединительного капилляра, и необходимое его количество поступает в спектрометр. Если же объемная 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии скорость элюата слишком велика, то по другому капил ляру подается гелий, который удаляет избыток пробы и одновременно сокращает время ее пребывания в про странстве между концом колонки и устьем капилляра.

Тем самым предотвращается возможность смешивания пробы, причем настолько удачно, что влияние смешива ния не наблюдается даже для таких колонок, в которых число эффективных теоретических тарелок превышает 100 000..

4.7. Усилители, записывающие устройства, интеграторы, компьютеры Временная константа этих узлов хроматографа долж на быть достаточно мала (несколько миллисекунд), чтобы время пробега шкалы записывающего устройства было меньше 1 с и чтобы интеграторы и компьютер имели достаточно емкую память, так как в одной хро матограмме может насчитываться несколько сотен пи ков.

Большинство фирм-изготовителей хроматографов предлагает интеграторы, подсоединенные к специальному выходу усилителя и постоянно хранящие в своей памяти программу, которую можно приспособить к условиям конкретного анализа. Полученные данные фиксируются прибором, который имеет достаточно большую емкость и способен хранить параметры элюированных пиков, полученных при хроматографическом разделении очень сложных смесей. После завершения анализа печатаю щее устройство выдает порядковый номер пика, его время удерживания и площадь и процентное содержа ние компонента.

Обработка сигналов детектора на более высоком уровне осуществляется при непосредственном соединении с компьютером, который может выполнять описанные функции интегратора и способен одновременно обраба тывать информацию для нескольких хроматографов.

Наконец, в больших лабораториях, где ежедневно работают десятки хроматографов, каждый прибор свя зан через свой микропроцессор с большим центральным компьютером.

6— 162 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии Оптимизация процесса разделения также проводится' на больших вычислительных центрах.

Литература 1. Baechman К., Emig W., Rudolph I., Tsotsos D.: Chromatogra phia, 10,684 (1977).

2. Baeckstrom P.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Com mun., 3, 302 (1980).

3. Bertsch W.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Com mun., 1, 85 (1978).

4. Bertsch W:. J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Com mun., 1, 289 (1978).

5. Blass W., Riegner K., Hulpke H.: J Chromatogr., 172, (1979).

6. Brechbuehler В., Gay L., Jaeger H.\ Chromatographia, 10,.

478 (1977).

7. Brotelt H., Ahneelt N. G., Ehrsson H., Eksborg S.: J. Chro matogr., 176, 19 (1979).

8. Brown R.., Kelllher J. M., Heigl J. J., Warren C. W: AnaL Chem., 43, 353 (1971).

9. Buser H. U., Widmer..: J. High Resol. Chromatogr. Chro matogr. Commun., 2, 177 (1979).

10. Бувайло В. В., Березкин В. Г., Анохин В. И., Стальное П.

Заводск. лаб., 40, 1188 (1974).

И. Chester S. N., Guenther F. R., Christensen R. G.: J. High Re sol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 3, 351 (1980).

12. Cramers С., Vermeer..: in Glass Capillary Chromatog raphy, Hindelang 1975 (Kaiser R. E., Edit.). P. 131. IFC, Bad Diirkheim, 1975.

13. Cronin D..: J. Chromatogr., 52, 375 (1970).

14. Deans D. R.: Chromatographia., 1, 18 (1968).

15. Deininger G., Halasz I.: Fresenius' Z. Anal. Chem., 228, 32Г (1967).

16. Drozd I., Novak J., Rijks J..: Chromatogr., 158, 471 (1978).

17. Dubsky H.: J. Chromatogr., 47, 313 (1970).

18. Duerbeck H. W., Bueker I., Leymann W.: Chromatographia»

11, 372 (1978).

19. Ettre L. S.: Open Tubular Columns. Plenum Press, New York,, 1965.

20. Etzweiler F.: J. Chromatogr., 167, 133 (1978).

21. Etzweiler F., Neuner-Jehle N.: Chromatographia, 6, 503 (1973).

22. Evrard E., Guiochon G.: Chromatographia, 5, 587 (1972).

23. Evrard E., Mercier M., Bal M.: J. High Resol. Chromatogr.

Chromatogr. Commun., 2, 216 (1979).

24. Evrard E., Razzouk C., Roberfroid M., Mercier M., Bal M.:

J. Chromatogr., 161,97 (1978).

25. Eyem J.: in Column Chromatography, Lausanne 1969 (Kovats E. V., Edit.). P. 224. Sauerlaender AG, Aarau 1970.

26. Fejes P., Engelhardt J., Schay G.: J. Chromatogr., 11, (1963).

4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии 27. Fenimore D. С, Loy P. R., Zlatkis.: Anal. Chem., 43, (1971).

28. Flueckiger В.: in Glass Capillary Chromalography, Hindelang 1975 (Kaiser R. E., Edit.). P. 143. IFC, Bad Diirkheim, 1975.

29. Franken J. I., Rutten G. A. F. M.: in Gas Chromatography (Perry S. G., Edit.). P. 75. Applied Science Publishers Ltd., Barking, 1973.

30. German A. L, Horning E. C: Anal. Lett., 5, 619 (1972).

31. Gorettl G., Possanzini M.: J. Chromatogr., 77, 317 (1973).

32. Grayson.., Levy R. L.: J. Chromatogr. Sci., 9, 687 (1971).

33. Grob K-: in Glass Capillary Chromatography, Hindelang (Kai ser R. E., Edit.). P. 5. IFC, Bad Diirkheim, 1975.

34. Grob K.: Chromatographia, 9, 509 (1976).

35. Grob K-: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 1, 103 (1978).

•36. Grob K.: J. High Resol. Chromalogr. Chromatogr. Commun., 1, 263 (1978).

37. Grob К-, Grob G.: J. Chromatogr. Sci., 7, 584 (1969).

38. Grob K... Grob G.: J. Chromatogr. Sci., 7, 587 (1969).

39. Grob K., Grob G.: J. Chromatogr., 62, 1 (1971).

40. Grob К., Grob K., Jr.: J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., I, 57 (1978).

41. Grob K., Grob K., Jr.: J. Chromatogr., 94, 53 (1974).

42. Grob K., Grob K., Jr.: J. Chromatogr., 151, 311 (1978).

43. Grob K., Jaeggi H.: Anal. Chem., 45, 1788 (1973).

44. Grob К-, Voellmin J..: Beitr. Tabakforsch, 5, 52 (1969).

45. Grob K., Jr.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Com mun., 3, 286 (1980).

46. Grob К-, Jr., Neukom H. P.: J. High Resol. Chromatogr. Chro matogr. Commun., 2, 563 (1979).

47. Grob K., Jr., Neukom H. P.: J. High Resol. Chromatogr. Chro matogr. Commun., 2, 15 (1979).

48. Grob K., Jr., Neukom H. P.: J. Chromatogr., 189, 109 (1980).

49. Halasz I., Schneider W.: Anal. Chem., 33, 978 (1961).

50. Hartigan J., Purcell J.., Novotny M., McConnell M. L, Lee M. L: J. Chromatogr., 99, 339 (1974).

51. Henneberg D., Henrichs U., Schomburg G.: in Glass Capilla ry Chromatography, Hindeland (Kaiser R. E., Edit.). P. 165.

IFC, Bad Dtirkheim, 1975.

52. Henneberg D., Schomburg G.: in Symposium of Gas Chroma tography, Dublin (Stork R., Edit). P. 1. Institute of Petrole um, London, 1970.

53 Hrivnac M., Frichknecht W., Cechoua L.: Anal. Chem., 48, ' 937 (1976).

54. Hurley R. В., Jr.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr.

Commun., 3, 147 (1980).

55. Jaramillo L. F., Driscoll J. N.: J. High Resol. Chromatogr.

Chromatogr. Commun., 2, 536 (1979).

56. Jennings. G.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Com mun., 2, 221 (1979).

57. Jennings W. G., Freeman R. R., Ronney R. R.: J. High Resol.

Chromatogr. Chromatogr. Commun., 1, 275 (1978).

6* 164 4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии 58. Jennings W., Settlage J.., Miller R. J.: J. High Resol. Chro motogr. Chromatogr. Commun., 2, 441 (1979).

59. Kaiser R. E.: Chromatographia, 7, 688 (1974).

60. Kaiser R. E.: J. Chromatogr. Sci, 12, 36 (1974).

61 Kirsten W. J., Matlsson R. E., Aljons H.: Anal. Chem., 47, 1974 (1975).

62. Koller W. D., Tressl G.: J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., 3, 359 (1980).

63. Kugler E., Halang W., Schlenkermann P., Webel П., Langla is R.\ Chromatographia, 10, 438 (1977).

64. Lasa L, Sliwka I., Rosiek J,: Chem. Anal. (Warszawa), 22, 1003 (1977).

65. De Leeuw J. W., Maters W. L, Van Den Meent D., Boon J. I.:

Anal. Chem., 49, 1881 (1977).

66. Leferink J. G., Lederq P..: J. Chromalogr., 91, 385 (1974).

67. Lochtnueller С., Gordon.., Lawson.., Mathieu R. J.:

J. Chromatogr. Sci., 16, 523 (1978).

68. Miller R. J., Jennings W. G.: J. High Resol. Chromatogr. Chro matogr. Commun., 2, 72 (1979).

69. Mitzner В. М„ Hild G.: Anal Chem., 46, 1352 (1974).

70. Mutter D., Walther #. : J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., 3, 411 (1980).

71. Miiller F.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 2, 529 (1979).

72. Miiller F.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 2,533 (1979).

73. Neu H. J., Zell M., Ballschmiter K: Fresenius' Z. Anal. Chem., 293, 193 (1978).

74. Neuner-Jehle N., Eizweiler F., Zarske G.: Chromatographia, 7, 323 (1974).

75. Novotny M., Farlow R.: J. Chromatogr., 103, 1 (1975).

76 Novotny M., Schwende F. J., Hartigan M. J., Pur cell J. E.:

Anal. Chem., 52, 736 (1980).

77. Pecsar R. E., Delew R. В., Iwao К R.: Anal Chem., 45, (1973).

78. Peliizzari E. D.: J. Chromatogr., 92, 299 (1974).

79. Poy F.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 2, 243 (1979).

80 Proske M. G., Bender M., Schirrmeisier H., Boetcher G.:

Chromatographia, 11, 713 (1978).

81. Rejthar L, Tesafik K.: J. Chromatogr., 131, 404 (1977).

82. Roerade J., Enzell С R.: J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., 2, 123 (1979).

83. Schirrmeisier H.: J. Chromatogr., 137, 13 (1977).

84. Schmid P. P., Mueller M. D., Simon W.: J. High Resol. Chro matogr. Chromatogr. Commun., 2, 225 (1979).

85. Schomburg G., Weeke F.: in Gas Chromatography 1972 (Per ry S., Edit.). P. 273, 285. Applied Science Publishers, Ltd., Barking, 1973.

86 Schomburg G., Behlau H., Dielmann R., Weeke F., Hus mann H.: J. Chromatogr, 142, 87 (1977).

4. Аппаратура для капиллярной газовой хроматографии 87. Schomburg G., Husmann H., Weeke F.: J. Chromatogr., 99, 63 (1974).

88. Schomburg G., Husmann H., Weeke F.: Chromatographia, 10, 580 (1977).

W.Schulte E.: Chromatographia, 7, 138 (1974).

90. Schulze P., Kaiser К. Н.: Chromatographia, 4, 381 (1971).

91. Sevcik ]., Gcrner T. H.: J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., 2, 436 (1979).

92. Shafer K. H., Bjorseih., Tabor J., Jakobson R. J.: J. High Resol. Chromatogr. Chromatogr. Commun., 3, 87 (1980).

93. Sonchik 5. M., Walker J. Q.: J. Chromatogr. Sci., 17, (1979).

94. Strubert W., Mutter F., Hovermann W.: Intern. Lab., 9, (1979).

95. Tenney H. M., Harris R. I.: Anal. Chem., 29, 317 (1957).

96. Thome F.., Young G. W.: Anal. Chem., 48, 1423 (1976).

97. Шляхов А. Ф., Телкова. С, Школина Л. А. Журн. аналит.

химии, 29, 2329 (1974).

98. den Р. С, Carpenter A. P., Hackett.., Henderson D.., Siggia S.: Anal. Chem., 51, 38 (1979).

99. Van der Berg P. M. J., Cox I.: Chromatographia, 5, 301 (1972).

100. Vangaever F., Sandra P., Verzele M.: Chromatographia, 12, 153 (1979).

101. Verzele M., Verstappe M., Sandra P., Van Luchene E., Vyue.: J. Chromatogr. Sci., 10, 668 (1972).

102. Vogt W., Jacob K., Obwexer H. W: J. Chromatogr., 174, (1979).

103. Sternberg J. C: in Avdances in Chromatography (Giddings J. C, Keller R.., Edits.). 205. Vol. 2. M. Dekker, New York, 1966.

104. Yang F. J., Brown A. C, Cram S. P.: J. Chromatogr., 158, 91 (1978).

105. Yang F. J., Cram S. P.: J. High Resol. Chromatogr. Chroma togr. Commun., 2, 487 (1979).

106. Zlatkis., Bertsch., Bafus D.., Liebich..: J. Chroma togr., 91, 385 (1974).

107. Klimes I., Stuenzi., Lamparsky D.: J. Chromatogr., 136, 23 (1977).

108. Ten Noever de Brauw M. C: J. Chromatogr., 165, 207 (1979).

109. Purcell J: E., Downs H. D., Ettre L. S.: Chromatographia, 8, 605 (1975).

110. Galli M., Trestianu S., Grob K., Jr.: J. High Resol. Chroma togr. Chromatogr. Commun., 2, 366 (1979).

111. Franc J.: Z. Chem., 3/8, 318 (1963).

112. Mohnke M., Saffert W.: in Gas Chromalography (Swaay.., Edit.). P. 216. Bullerworths, Washington, 1962.

5. Примеры практического применения капиллярных колонок 5.1. Введение Капиллярные колонки пока еще используются не так часто, как насадочные, однако интерес к ним непре рывно возрастает вследствие повышения требований к качеству управления и контроля над производственны ми процессами и в связи с необходимостью охраны ок ружающей среды. При решении некоторых проблем капиллярные колонки незаменимы. Прежде всего их рекомендуется применять для анализа труднораздели мых изомеров различных типов и для анализа сложных многокомпонентных смесей природного или искусствен ного происхождения. Прежде чем приступить к реше нию той или иной задачи, всегда следует тщательно про думать, колонки какого типа —· насадочные или капил лярные — более пригодны для ее решения. Если задача легко решается на насадочных колонках, то излишне пытаться применить капиллярные колонки, так как стоят они намного дороже, работать с ними сложнее, а для полного использования их высокой эффективности не обходим газовый хроматограф, приспособленный для работы с такими колонками.

При выборе типа и длины капиллярной колонки для систематического применения на практике следует ос тановиться на более коротких, но более эффективных капиллярных колонках или комбинации колонок, что бы продолжительность анализа не превышала установ ленного предела, а анализ был эффективным.

Число различных неподвижных фаз, применяемых в капиллярных колонках, очень велико. При выборе конкретной капиллярной колонки число возможных неподвижных фаз автоматически уменьшается, посколь ку эффективность и стабильность важнее, чем селектив ность, особенно при анализе сложных многокомпонент ных смесей. Далее, для анализа микрокомпонентов необходима колонка с возможно лучше дезактивирован 5. Примеры практического применения ной внутренней поверхностью. Этим не только обеспе чивается большая стабильность разделяющей пленки, но и предотвращается сорбция полярных компонен тов смеси на активных центрах поверхности, мешающая их правильному определению. Аналогично эффективная дезактивация поверхности позволяет анализировать та кие соединения (например, стероиды), которые легко разлагаются под каталитическим воздействием актив ных центров.

Термостойкость капиллярной колонки имеет большое значение при объединении газовой хроматографии с другими методами, например масс-спектрометрией, хотя максимальная рабочая температура в данном случае ниже, чем при работе без масс-спектрометра (табл. 5.1) [71].

Таблица 5.1. Максимальные рабочие температуры для неподвижных фаз в колонках типа ОКК (WCOT) Максимальная Практическая Практическая температура, граница для стек- при раница ^апл yt ту ч\1Г ту г Л с ЦОД В2 3 Я указанная изго- лянных колонок соединении фаза товителем, °С (WCOT), °С ГХ/МС, °С SF-96 200 OV-101 DC-200 200 PPG 140 FFAP 250 200 Харбовакс 100 Сквалан Дексил 300 500 Если необходимо выбрать колонку для анализа об разца неизвестного состава, то удобно сначала провести предварительный анализ на очень короткой капиллярной колонке с неполярной неподвижной фазой (SE-30, OV-101), затем — на короткой колонке с полярной не подвижной фазой (карбовакс 20М), а после сопоставле ния хроматограмм применить длинную колонку с фазой соответствующей полярности для полного разделения многокомпонентной смеси. Для ориентации перечислим неподвижные фазы, наиболее часто используемые при изготовлении капиллярных колонок (табл. 5.2).

168 5. Примеры практического применения Таблица 5. 2. Неподвижные фазы, наиболее часто применяемые в капиллярной хроматографии Максимальнаг рабочая температура указанная в ка Неподвижная талоге фирмы, С Полярность а фаза Supelco Inc., Chrompack, 18, GC 1978, 100 Сквалан — — с87 250 Апиезон L 250 SF SE-30 350 OV- 250 DC-200;

SP- 350 OV-101;

SP-2100 300 SE- 300 SE- Дексил 350 OV- DC-550 375 OV-17;

SP-2250 200 Укон LB-550-X OV-25 OS- 275 OV-210;

SP- 265 OV- Карбовакс 20М 2428б Силар 5СР;

SP- FFAP;

SP- 3 6 8 2 6В Силар ЮС OV- а По данным работы [90] ( / для бензола, бутанола, пентано на-2, нитропропана и пиридина).

По каталогам обеих указанных фирм.

в По каталогу фирмы Chrompack, GC, 1978.

Примеров применения капиллярной газовой хрома тографии опубликовано чрезвычайно много, привести их все просто нет возможности, поэтому мы ограничимся лишь некоторыми примерами из нашей многолетней практики в этой области.

5. Примеры практического применения 5.2. Анализ углеводородов Капиллярная газовая хроматография первоначально· и разрабатывалась как метод разделения смесей угле водородов. В своих первых опытах с капиллярными колонками Голей [12] и Дийкстра и де Гозй [6] разде ляли смеси простых углеводородов С4 и С5. Дести и сотр. [5] разделили все изомеры гексана, смесь углево дородов С5—С7 и т. д. на коротких капиллярных колон ках с малым внутренним диаметром (0,07 и 0,035 мм).

Большим преимуществом было короткое время анализа при высокой эффективности — анализ продолжался 5 и 2 с соответственно, но во втором случае давление на входе колонки достигало 1,4 МПа.

Очень важным для дальнейшего развития анализа смесей углеводородов было исследование Полгара и сотр. [61]. Этим авторам удалось разделить большую· часть компонентов 88-компонентной смеси алканов и циклоалканов до Се на капиллярной колонке 91 м х,25 мм (внутр. диам.), смоченной силиконовым мас лом SF-96, при температуре 25° С.

Если анализ многокомпонентной смеси с широким диапазоном температур продолжается слишком долго и температура колонки не является оптимальной для всех компонентов смеси, то удобнее проводить анализ с ли нейным программированием температуры. Хэбгуд и Харрис [17] применили накопленный ими опыт работы по этой методике на насадочных колонках в капиллярной газовой хроматографии. Они рассмотрели теорию и методику работы с программированным увеличением температуры. Для того чтобы сохранить эффективность капиллярной колонки, скорость роста температуры и конечная температура капиллярных колонок выбира ются меньшими, чем для насадочных колонок. Справед ливость этих теоретических предположений была про верена этими авторами при анализе низших фракций нефти на смоченной скваланом капиллярной колонке 270 мхО,152 мм (внутр. диам.), Изотермическое разде ление при 25° С продолжалось 20 ч 40 мин, и при этом было зарегистрировано 122 компонента до нонана. Про граммированное повышение температуры со скоростью всего 0, Г С /мин сократило продолжительность анализа 170 5. Примеры практического применения S3 гз S Ю fS го 25 30 35 40 4 69 1Э 4г гз 63 J l iL -1 1 1 I I f ВО 2S JO 35 в fS*f$*t \s Г5 20 25 30 35 Время, пин Рис. 5.1. Хроматограммы бензинов трех сортов: обычного (о), специального (б) и сверхчистого (в).

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT), непод вижная фаза: сквалан;

программируемое повышение темпера туры от 80 до 151° С со скоростью 2° С/мин.

6 — изопентан, 9 — пентан, 19 — гексан, а: 4—бутан, 21+22—2,4-диметил пентан + метилциклопентан, 34 — гептан, 42—толуол, 55— октан, 63— этил бензол+2,5-диметилгексан, 75 — 2,2,3-триметилгептан;

• (см. также а ) : 18 — 3-метилпептан, 23 — бензол, 67 — л-ксилол, 73—о-кси б лол;

в (см. также и б): 15—17 — 2,3-диметилбутан+циклопентан+2-метил пентан.

5. Примеры практического применения на 6,5 ч, не ухудшив существенно качество разделения.

Капиллярная газовая хроматография (как в изо термическом режиме, так и с программированием тем пературы) получила широкое распространение как ме тод анализа различных фракций нефти, каменноуголь ной смолы и других сложных смесей. На рис. 5. показаны хроматограммы бензинов трех марок. Повыше нию эффективности и уменьшению длительности анализа таких смесей в значительной мере способствовало объе динение капиллярной газовой хроматографии с масс спектрометрией. Анализ различных типов углеводоро дов методом капиллярной газовой хроматографии в комбинации с другими методами рассматривается в об зорах по аналитической химии нефти [9, 31, 88].

Для идентификации и различных физикохимических исследований углеводородных смесей чаще всего ис пользуют капиллярные колонки, смоченные скваланом.

В таких колонках компоненты разделяются в соответ ствии с их температурами кипения. Элюированные соединения характеризуются обычно индексом элюиро вания / R ПО Ковачу [40] или относительными величина ми удерживания, при этом большое внимание уделяется точности и воспроизводимости результатов определе ния величин удерживания с тем, чтобы их можно было использовать для идентификации.

Тщательно регулируя рабочие условия и поддержи вая их постоянными во время проведения измерений и соответствующим образом обрабатывая полученные дан ные, Шомбург [68] определил индексы элюирования углеводородов с точностью 0,1 и выше. Рийкс и сотр.

[64, 65] изучали условия получения высокоточных и воспроизводимых величин индексов элюирования.

Они проводили разделение на двух капиллярных ко лонках со скваланом и ацетилтрибутилцитратом соот ветственно.

К очень часто применяемым неподвижным фазам относятся также OV-101, апиезон L, гексадекан, укон LB-550-X, DC-550, полиэтиленгликоли, SE-30, углево дород С 87, поли-^-фениловыеэфиры, 1,2,3-трис(2-циан— этокси)пропан и т. д. Иногда колонки смачиваются смесью неподвижных фаз, например смесями гексаде кан +гексадецен+Кель F [60], дибутилмалеат+,'- 172 5. Примеры практического применения сидипропионитрил [55], дибутилфталат+бентон 34 [57].

При анализе алкенов к выбранной неподвижной фазе добавляют нитрат серебра [89]. Если анализируемая смесь достаточно разнородна, соединяют две или три капиллярные колонки с неподвижными фазами различ ной полярности [65], либо капиллярную и насадочную колонки. Алканы можно также разделять на капил лярной колонке с эвтектической смесью нитратов ще лочных металлов [86].

В последние годы в капиллярной газовой хромато графии все большее внимание уделяется изучению воз можности использования жидких кристаллов Гбб]. При систематическом исследовании состава смесей алкенов и их изомеров и алкилбензолов Сояк и сотр. [76] приме няли не только колонки со скваланом и другими обычны ми неподвижными фазами, но и стеклянные капиллярные колонки, смоченные жидкими кристаллами, например 4-пентилацетофенон(О-4-октилоксибензоил)оксимом и 5-гептил-2-(4-нонилоксифенил)пиримидином [76].

Кроме капиллярных колонок типа ОКК (WCOT) и ОКК-ТН (SCOT) (разделяющая система газ—жидкость), разделение смесей углеводородов иногда проводят на колонках типа ОКК-ПС (PLOT) (разделяющая система газ — твердое тело), где разделяющая фаза образована слоем силикатных сорбентов [36, 74], графитированной сажи, активного угля, молекулярного сита, хлорида кальция [83], оксидов металлов, полимерных сорбентов и. д. Сорбирующий слой либо наносится на внутреннюю поверхность колонки, либо образуется из материала внутренней поверхности капилляра (см. разд. 3.6).

Из числа наиболее обстоятельных работ, в которых рассматривается разделение многокомпонентных смесей (прежде всего алифатических) и приводятся индексы элюирования или другие величины удерживания, сле дует отметить, например, работы Торреза и Левенгута [50, 87], Хивели и Хинтона [20], Матукумы [54], Рийк са и Крамерса [64], Шредера [72], а также Сояка и сотр.

[77, 78]. В табл. 5.3 приведены индексы элюирования ряда низших алифатических и циклических углеводоро дов на сквалане и цитрофлексе А-4 [64], которые можно использовать для идентификации.

Тем, кто только начинает заниматься капиллярной Таблица 5.3. Индексы удерживания углеводородов на сквалане и ацетилтрибутилцитрате (цитрофлексе А-4) при 50°С (/50) и 70°С Сквалан Цитрофлекс А- Соединение /so /.0 /, 440, 406,6 406,3 440, /прсшс-Бутен- 412,3 412,9 412,4 414, 2,2-Диметилпропан 416,9 417,3 454,5 454, ^ис-Бутен- 450,3 450,8 — — З-Метилбутен- 475,3 475,5 475,2 475, 2-Метилбутан 479,2 479,8 — — транс-1,2-Диметилцик лопропан 481,8 482,1 515,5 515, Пентен- 488,1 525,2 524, 2-Метилбутен-1 488, 500,0 499,8 535,1 534, лгракс-Пентен- 504,9 505,1 542,2 542, цис-Пентен- 506,8 508,1 536,7 537, 3,3-Диметилбутен- 510,2 — — 511, Этилциклопропан 509,9 581,3 579 1 510, З-Метилбутадиен-1, 514,4 551,5 551, 514, 2-Метилбутен- 514,9 516,2 546,9 547, цис-1,2- Диметилцикло пропан 515,8 595, 516,5 595, лгрокс-Пентадиен-1, 525,6 525,9 598,5 597, Пентадиен-1, 603,5 601, 530,2 529, Пентадиен-2, 536,8 536,9 538, 538, 2,2- Диметилбутан 549,2 550,3 — — 1,1,2-Триметилцикло Т"ТГМ"\Т7 lipulldfl 581, 549,4 550, 4-Метилпентен-1 582, 552,0 — 549,5 596, Циклопентен 551,4 553,0 582,1 583, З-Метилпентен- 556,2 589, {ис-4-Метилпентен-2 556,6 589, 558,8 559,6 593,7 594, 2,3- Диметилбу тен- 561,9 561,6 593,5 592, траяс-4-Метилпентен- 562,9 563,7 631,4 631, Гексадиен-1, 583,2 ' 586, 565,7 568, Циклопентан 567,3 568,9 568,5 570, 2,3-Диметилбутан 569,7 570,0 569,6 570, 2-Метилпентан 2-Метилпентен-1 580,1 580,6 616,7 616, Гексен-1 582,7 616,9 617, 582, З-Метилпентан 584,2 585,1 585,3 586, 628,0 627, 2-Этилбутен-1 592,0 592, 592,1 625, 591,6 624, /праяс-Гексен- 593,0 627,2 627, 592, цис-Гексен- 630,4 629, 596,9 596, траяс-Гексен- 597,8 597,6 634,5 633, 2 -Метилпентен - 602,8 603,4 640,0 640, цис-З-Метилпентен- 603,2 606,1 646,3 648, З-Метилциклопентен 604, 603,6 640,1 640, цис-Гексен- 634,8 636, 604,6 606, 4,4-Диметилпентен- 649, 612, 612,7 649, ^праяс-З-Метилпентен- Продолжение таблицы 5. Сквалан Цитрофлекс А- Соединение / /.о /50 /то стракс-4,4-Диметилпен- 662,8 664, 614,7 614, 1,1,2,2-Тетраметилцикло- 621, 619,9 — — lipUilatl Этилциклобутан 621,1 634,7 637. 623, 2,3-Диметилбутен- 2 663, 625, 625,1 663, 2,2-Диметилпентан 625,6 627,0 627, 625, 3,3-Диметилпентен-1 658, 626,2 628,5 656, Метилциклопентан 627,9 631,0 641,4 645, 2,3,3-Триметилбутен-1 628,5 630,7 645,6 644,9· 2,4-Диметилпентан 629,8 630,5 629,9 630, цис-4,4-Диметилпентен-2 635,5 637,6 668,5 669, 3,4-Диметилпентен-1 636,9 667, 639,2 669, Бензол 641, 637,2 779, 775, — 2,4-Диметилпентен-1 637,7 639,0 671, 2,2,3-Триметилбутан 639,7 624,6 641,9 645, 2,4"-Диметилпентен-2 674, 640,6 640,0 673, 1 -Метилциклопентен 646,8 689,3 691, 644, З-Метилгексен-1 646, 644,7 675,6 676, З-Этилпентен-1 648,9 677, 646,9 676, транс-2-Метилгексен-З 647,1 646,7 676,8 675, 5-Метилгексен-1 650, 650,0 685,1 685, 2,3-Диметилпентен-1 650,4 652,2 685, 684, Ч«с-4-Метилгексен-2 687, 654,9 656,1 686, транс-4 -Метилгексен -2 657,4 687, 656,7 684, 4-Метилгексен-1 657,9 692, 659,3 691, 3,3-Диметилпентан 663, 658,9 66.1,5 660, 2-Этил-З-метилбу тен-1 659,1 659,9 692,3 692, шракс-5-Метилгексен-2 — 659,8 — 659, Циклогексан 662,7 667,2 681, 677, 2-Метилгексан 667, 667,0 666, 666, цис-3,4-Диметилпентен-2 713, 670,6 671,5 713, 2,3-Диметилпентан 675, 673,4 673, 671, 1,1-Диметилциклопентан 689,& 677,1 685, 673, 678, З-Метилгексан 676, 676,2 677, 2-Метилгексен-1 678,1 678,5 715, 715, т/?аяе-3,4-Диметилпен- 678,8 712, 712, 678, ГрлТТ О тен-z 716, 681,8 716, 682, 2-Этилпентен- Гептен-1 717, 681,8 717, 682, цис-1,3- Диметилцикло- 685, 682,7 — —· пентан 726,4 725, 685, 684, цис-З-Метилгексен-3 690, З-Этилпентан 687, 686,0 688, транс-1,3-Диметилцикло- 686,8 690,1 — — пентан 718, 687,4 719, 687, т/шяс-Гептен- Продолжение таблицы 5.


Цитрофлекс А- Сквалан Соединение hi / /Б„ 702, 699, транс-Х,2-Диметилцикло- 692, 689, пентан 692, 2,2,4-Триметилпентан 690, 692, 689, 724,7 724,.«{ыс-Гептен-3 6 9 0, 4 691, 727,2 726, 2-Метилгексен-2 6 9 1, 6 9 1, 720,7 720, /пракс-З-Метилгексен-3 6 9 1, 2 691, 720,7 719, транс-2,2-Диметилгек- 6 9 2, 8 6 9 2, сен- 729,4 729, цис -З-Метилгексен -2 694, 6 9 3, 720,6 719, транс-2,5- Диметилгек- 695,1 6 9 4, ЛПТ1 О Lcn-O 733, 733, З-Этилпентен-2 6 9 7, 6 9 7, 731, траяс-Гептен-2 732, 6 9 8, 4 6 9 8, 741,4 741, 2,3-Диметилпентен-2 703,4 7 0 4, 736,0 738, 2,4,4-Триметилпентен-1 7 0 6, 7 0 4, 754,9 757, З-Этилциклопентен 7 1 5, 712, 749,7 749, 2,4,4-Триметилпентен-2 715,4 7 1 6, 746,9 748, ^ыс-2,2-Диметилгексен-3 7 1 8, 7 1 6, 720,7 721, 2,2-Диметилгексан 7 1 9, 4 7 2 0, 734,6 738, •цис-1,2-Диметилцикло- 7 2 0, 9 725, пентан 735, 1,1,3-Триметилцикло- 731, 723,6 7 2 7, пентан 741, 736, Метилциклогексан 7 2 5, 8 7 3 0, 729, 729, 2,5-Диметилгексан 728,4 7 2 9, 733,5 734, 2,4-Д иметилгексан 731,9 7 3 3, 746,9 750, Этилциклопентан 733,8 7 3 7, 2,2,3-Триметилпентен-1 772, 768, 7 3 4, 6 7 3 8, 766,2 768, 3-Этил-2-метилпентен-1 7 3 7, 7 3 5, 743, 740, 2,2,3-Триметилпентан 737,1 7 4 0, 773,2 774, 2,3-Диметилгексен-1 740, 7 3 9, 746,5 750, 1-траяс,2-ч«с,4-Триме- 741,1 7 4 4, тилциклопентан 769,4 768, транс-2-Метилгептен-3 741,1 7 4 1, 745,2 747, 3,3-Диметилгексан 7 4 5, 7 4 3, 876,8 881, Толуол 7 4 5, 4 7 5 0, 782,0 783, цис-Ъ, 4, 4-Триметилпен- 7 4 8, 747, T6H-Z 755,4 758, 7 4 7, 8 751, 1 -транс,2-чмс,3-Триме тилциклопентан 783,3 783, 2,5-Диметилгексен-2 749,9 7 5 0, 756,3 759, 2,3,4-Триметилпентан 752,4 755, 763,6 767, 2,3,3-Триметилпентан 7 5 9, 4 7 6 3, 762,8 764, 2,3-Диметилгексан 760,1 761, З-Этил-2-метилпентан 7 6 1, 4 763, 773,4 773, 1,1,2-Триметилциклопен- 7 6 3, 2 7 6 7, тан 765,1 765, 2-Метилгептан 7 6 4, 9 7 6 5, родолженуе таблицы 5. Сквалан Цитрофлекс А- Соединение ? / 2,3,4-Триметилпентен-2 765,9 766,8 802,2 802, 4-Метилгептан 767,2 767,7 768,6 768, 3,4-Диметилгексан 776, 770,6 772,6 773, З-Метилгептан 774, 772,3 772,9 774. 2,2,4,4-Тетраметилпентан 772,7 776,4 — 1 -цис, 2-транс, 4-Триме- 786, 773,1 777,4 781, тилциклопентан З-Этил-3-метилпентан 774,0 777,5 781, 777, 2,2,5-Триметилгексан 779, 776,3 777,5 778, 3-Этил-2-метилпентан-2 767, 778,4 780,0 765, Октен-1 817, 781,2 781,7 816, /гараяс-Октен-4 783,6 783,9 814,3 814, цис-l,3-Диметилцикло- 785,0 789,9 791,6 796, гексан 1,1-Диметилциклогексан 792, 787,0 799,0 805, 2,3-Диметилгексен-2 826, 788,8 790,2 825, 2,2,4-Триметилгексан 794, 789,1 791,7 791, цис-3-Этил-1 - метилцикло- 790,3 794,1 — пентан 831, 831, транс-Октен-2 797,7 797, 816, транс-1,2-Диметилцикло- 801,8 807,5 810, гексан 812, 1 -цис,2-цис, З-Триметил- 807, 802,2 818, циклопентан цис-l,4-Диметилцикло- 816, 805,2 822, 810, гексан 817,8 823, транс-l,4-Диметилцикло- 810, 805, гексан 813, 810,8 810, 2,4,4-Триметилгексан 807, 817, 2,3,5-Триметилгексан 812,0 813,7 815, 828, Изопропилциклопентан 812,1 817,1 823, 817, 2,2-Диметилгептан 815,4 816,5 816, 830, 2,2,3,4-Тетраметилпентан 819,6 824,0 826, 838, цис-2-Этял- 1-метилцикло- 821,0 825,6 834, пентан 829, 2,2,З-Триметилгексан 821,6 824,3 826, 831, 2,2-Диметил-З-этилпентан 822,2 826,2 826, цис-1,2-Диметилциклогек- 829,3 835,4 842, сан 843,2 847, 834, Пропилциклопентан 830, 851, Этилциклогексан 839,7 845, 834, Этилбензол 834,6 839, 841, 3,3-Диметилгептан 835,8 838,0 839, 845, З-Этил-2,4-диметилпентан 836,5 839,9 841, 855, 1,1,3-Триметилциклогек- 840,4 846,0 850, сан 854,8 857, 852, 849, 2,3,4-Триметилгексан 1,4-Диметилбензол 849,1 854,0 — 5. Примеры, практического применения Продолжение таблицы 5. Сквалан Цитрофлекс А- Соединение /.0 /то /6о 852, 2,2,3,3-Тетраметилпентан 857,5 866, 860, 858, 2,3,3,4-Тетраметилпентан 863,2 865,7 871, 869, 1,2-Диметилбензол 875, 870, З-Метилоктан 870,7 871,7 872, 877, 3,3-Диэтилпентан 882,4 882,5 888, газовой хроматографией, мы рекомендуем сначала вос произвести хотя бы часть результатов цитированных выше или подобных им работ и уже после овладения техникой работы приступать к решению стоящих перед ними задач.

Алкилбензолы идентифицируют на капиллярных ко лонках со скваланом, апиезоном L, OV-101, SE-30 и т. д. Капиллярной газовой хроматографией алкилбен золов занимались Сояк и сотр. [75, 79]. Полученные ими величины удерживания можно использовать и для идентификации алкилбензолсульфонатов, которые нахо дят применение в качестве поверхностно-активных ве ществ. Алкилбензолсульфонаты обрабатывают кон центрированной НзРО4 в запаянной ампуле при 250° С и образовавшиеся алкилбензолы разделяют методом газовой хроматографии. Хроматограмма получен ных таким образом алкилбензолов приведена на рис. 5.2 [32].

Капиллярную газовую хроматографию можно с ус пехом использовать и для анализа высококипящих соединений, например полициклических углеводородов [45, 47]. Поскольку такие соединения легко адсорби руются, необходимо, чтобы поверхность капиллярной колонки была как можно лучше дезактивирована. Раз деление обычно проводят с программированием темпера туры (от 100 до 350° С). В качестве неподвижной фазы можно применять OV-101, SE-52, SE-54 или OV-3.

Идентификация и обнаружение полициклических уг леводородов проводятся при анализе табачного дыма, выхлопных газов, загрязненных воды и атмосферы.

178 5. Примеры практического применения Рис. 5.2. Разделение алкилбензолов, полученных при десуль •фировании алкилбензолсульфонатов.

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 18X0,27 мм;

непод вижная фаза: OV-101;

температура колонки: 174°С.

5.3. Анализ спиртов, фенолов и тиолов Молекулы этих веществ содержат гидроксильную группу, которая способна образовывать прочную водо родную связь не только с полярными неподвижными фазами, которые содержат функциональные группы^ проявляющие тенденцию к образованию такой связи (—ОН, —СО—, —NH 2, — N H — и т. д.), но и с активны ми центрами внутренней поверхности капиллярной ко лонки.

При разделении алифатических спиртов капилляр ные колонки смачивают чаще всего полярными непод вижными фазами, например полиэтиленгликолями (кар боваксами), уконом LB-550-X, FFAP, полиэфирами, полифениловыми эфирами и т. д., а при разделении про изводных этих спиртов — еще и силиконовыми непод 179V 5. Примеры практического применения 180 5. Примеры практического применения 3 " В J Рис. 5.3. Разделение низших алифатических спиртов Сх—Се в виде трифторацетатов (а), монобромацетатов (б) и дихлор ацетатов (в).

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 16X0,27 мм;

непод вижная ф а з а : OV-, температура колонки: 80°С.

а: 1 — метан, 2 — пентан, 3 — RC 3, 4 — гексан, 5 — RCi, 6 — гептан, 7—RCs, 8 — октан, 9— RC 6, 10— нонан;

б: 1 — гептан, 2 — R d, 3 — RC 2, 4 — нонан, 5 — RC 3, 6 — декан, 7 — RC 4, 8 — ундекан, 9 — RC 5, 10 — додекан;

в: / — метан, 2 — гептан, 3 — R Q, 4—RCj, 5 — нонан, 6 — RC 3, 7 — декан, S — RC 4, 9 — ундекан.

вижными фазами и апиезоном. Низшие спирты, напри мер некоторые первичные спирты с заместителями у -атома углерода [58] и вторичные спирты [44], хрома тографируют непосредственно, однако высшие спирты предварительно переводят в соответствующие произ водные. С целью облегчения идентификации сложных смесей, спирты разделяют в виде их простых или слож ных эфиров, чтобы можно было использовать высоко чувствительные и селективные детекторы. К наиболее простым, но довольно медленным способам получения производных относится классическая этерификация с серной кислотой в качестве катализатора. Таким мето 5. Примеры практического применения дом можно получить не только эфиры незамещен лых моно- и дикарбоновых кислот, но и эфиры гало генкарбоновых кислот, на пример моно-, ди- и трих лоруксусной, моно-, ди- и трифторуксусной, моно «бромуксусной, моноиодук •сусной и т. д. [35]. На рис.

5.3 показана хроматограм ма эфиров галогенкарбоно вых кислот [33].

К более быстрым спосо бам получения подходящих производных относится 0 ю ацилирование ангидрида- Время, мин ми, ацилхлоридами и спе Рис. 5.4. Разделение 3,5-ди циальными реагентами, на нитробензоатов алифатических пример N-ацетилимидазо- спиртов.

ЛОМ. РЯД фирм ПОСТаВЛЯеТ Стеклянная капиллярная колонка типа предназначенные для аци- °кк (WCOT): шхсш мм;

не r n " подвижная фаза: OV-101;

темпера -ЛИрОВаНИЯ ( а Т а к ж е ДЛЯ тура колонки: 218°С. /—5—3,5-динит Р ° б е н з о а ™ спиртов С,-«-С, ПОЛучеНИЯ ДРУГИХ ПрОИЗ водных) специальные уст ройства и реагенты, позволяющие быстро осуществлять получение требуемых производных. Из числа ангидри дов в этих целях можно использовать уксусный ангид рид, трифторуксусный ангидрид, ангидрид гептафтор масляной кислоты, а из числа ацилхлоридов — аце тилхлорид, хлорацетилхлорид, бензоилхлорид, 3,5-ди нитробензоилхлорид и хлорид гептафтормасляной кис лоты. На рис. 5.4 приведена хроматограмма 3,5-ни тробензоатов спиртов Q—С 5.

Еще один тип производных — простые эфиры. Они -образуются в реакции с алкил- или арилгалогенидами, например пентафторбензилбромидом или 2,4-дииитро фторбензолом. Однако наибольшее распространение по лучили силильные эфиры. Силилирование проводится в •основном с помощью таких вполне доступных реаген тов, как триметилхлорсилан (TMCS), гексаметилдисила.зан (HMDS), ]М,О-бис(триметилсилил)ацетамид (BSA), 182 5. Примеры практического применения Ы,О-бис(триметилсилил)трифторацетамид (BSTFA),.

N-триметилсилилимидазол (TSIM). Силилирование наи более удобно при исследовании полифункциональных соединений.

В отличие от спиртов фенолы обладают слабыми кис лотными свойствами и могут существовать в виде пест рой смеси изомеров положения, сходных по физиче ским свойствам. Разделение феноловых эфиров проводят либо непосредственно, либо после получения производ ных, используя капиллярные колонки с трикрезилфос фатом, трифенилфосфатом, уконом, карбоваксом 20М, FFAP, SF-96, OV-17, SP-1000. Иногда к неподвижной фазе добавляют Н 3 РО 4, чтобы устранить размывание задних фронтов пиков [22]. Например, Гривнак и Ма цак [23] разделяли фенолы на капиллярных колонках, смоченных дидецилфталатом, бис(триметилциклогек сил)фталатом, триксиленилфосфатом и трикрезилфос фатом (всегда с добавлением фосфорной кислоты);


изме ренные относительные величины удерживания приве дены в табл. 5.4. Уширение задних фронтов пиков может быть ограничено при использовании капилляров из стекла подходящего химического состава. Как и спирты, Таблица 5.4. Относительные величины удерживания на] неподвижных фазах средней полярностиа Относительные величины удерживания на Соединение ДДФ БЦГФ ТКФ ТКСФ Фенол 0,54 0, 0,53 0, 2-Метил фенол 0, 0,75 0,70 0, 2,6-Диметилфенол 0,82 0,73 0,55 0, 4-Метилфенол 0,95 0,93 0,93 0, З-Метилфенол 1,00 1,00,00, 2,4-Д иметилфенол 1,27, 1,33, 1, 2,5-Д иметилфенол, 1,36, 2,3-Диметилфенол 1,60,44, 1, 3,5-Д иметилфенол, 1, 1,83, 3,4-Диметилфенол, 2,07 2,13, а ДДФ—дидецилфталат, БЦГФ—бис(триметилцкклогекснл)фталат, ТКФ — трикрезилфосфат и ТКСФ—триксиленилфосфат. Ко всем перечисленным фазам добавлено 5% Н 3 Р О 4.

5. Примеры практического применения Ю Рис. 5.5. Разделение алкил-2-хлор-1,1,2-трифторэтиловых эфи ров (алкил-R).

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 33X0,29 мм;

непод вижная фаза: OV-101;

температура колонки: 60°С.

1 — пентан, 2 — метил-R, 3 — гексан, 4 — этил-R, 5 — изопропил-R, 6 — геп ган, 7 — пропил-R, 8 — трег-бутил-R, 9 — изобутил-R, 10 — октан, // — бу тил-R, 12 — нонан.

фенолы разделяют в виде ацил-, алкил- и силилпроиз водных.

Подобно спиртам тиолы можно хроматографировать непосредственно. Например, тиолы (наряду с сульфи дами, тиофенами, трициклопентанами) разделяют на капиллярных колонках с дибутилфталатом, PEG-400, скваланом и апиезоном L [3]. С целью получения про изводных фенолов проводят те же реакции, что и при получении производных спиртов, т. е. ацилирование алкилирование и силилирование. В последнем случае 184 • 5. Примеры практического применения могут возникнуть трудности: например, бутилтиол не реагирует непосредственно со смесью и сначала необхо димо получить его натриевую или свинцовую соль.

Газохроматографическое выделение фенолов и серусо держащих соединений является важным этапом анали за нефтепродуктов, каменноугольных смол, выхлопных газов, табачного дыма, различных природных объектов:

и т. д.

В качестве примера на рис. 5.5 показана хромато грамма, полученная при разделении методом капилляр ной газовой хроматографии алкил-2-хлор-1,1,2-трифтор этиловых эфиров [37], которые также относятся к группе· кислородсодержащих соединений.

5.4. Анализ альдегидов и кетонов Альдегиды входят в группу полярных соединений, под действием кислорода воздуха они могут окисляться:

в соответствующие карбоновые кислоты или альдоли зоваться. Кетоны по своим свойствам подобны альде гидам, но в отличие от них не окисляются кислородом:

воздуха.

Разделение альдегидов и кетонов, а также оксисое динений, эфиров и углеводородов проводится на капил лярных колонках с такими неподвижными фазами, ка кие используются при их разделении на классических, насадочных колонках. Применяются капиллярные ко лонки типа ОКК (WCOT) или ОКК-ПС (SCOT) с пре имущественно полярными неподвижными фазами — по лиэтиленгликолями, полифениловыми эфирами и неко торыми силиконовыми фазами (а при разделении ке тонов— также колонки с FFAP).

Для газохроматографического анализа карбониль ных соединений их можно перевести в оксимы, гидра зоны и т. д. Удобными реагентами для получения производных являются О-бензилгидроксиламин, О-(2, 3,4,5,6-пентафторбензил)гидроксиламин, 1,1-диметил гидразин, фенилгидразин и 2,4-динитрофенилгидра зин. Методом ГХ/МС успешно проводится разделение производных стероидов.

Превращение низших карбонильных соединений в 2,4-динитрофенилгидразоны целесообразно не только для 5. Примеры практического применения их селективного отделения от других групп соединения, но и для их концентрирования. Этот метод был исполь зован для идентификации карбонильных соединений, •содержащихся в табачном дыму и выхлопных газах, выделенных на капиллярных колонках с SF-96, OV- и OV-101, а также в газах, выделяющихся при произ водстве асфальта. В последнем случае разделение про водилось на колонке с OV-101 [21, 34].

5.5. Анализ липидов Соединения этого класса входят в состав живых ор ганизмов, и их качественный и количественный состав интересует различных специалистов.

Первыми липидами, которые удалось разделить ме тодом газовой хроматографии были метиловые эфиры жирных кислот. В настоящее время их разделяют на капиллярных колонках с полярными и неполярными неподвижными фазами [1, 2, 4, 16, 25, 49, 67, 80]. Из колонок с неполярными фазами метиловые эфиры не насыщенных и разветвленных насыщенных кислот элюи руются раньше метиловых эфиров насыщенных нераз ветвленных кислот, исключение составляют кислоты с сопряженной диеновой связью, которые элюируются после насыщенной неразветвленной кислоты. Порядок элюирования из колонок с полимерными неподвижными фазами меняется. Первыми элюируются метиловые эфиры насыщенных разветвленных кислот, далее ме тиловые эфиры насыщенных неразветвленных кислот, а затем эфиры ненасыщенных кислот в соответствии с чис лом и положением двойных связей. Представление о положении метиловых эфиров жирных кислот в хрома тографическом спектре можно получить из табл. 5.5 и 5.6, в которых приведены измеренные значения эквива лентной длины цепи для жирных кислот с 18 атомами углерода. Из приведенных величин удерживания сле дует, что разделение возможных изомеров жирных кис лот С 18 осуществить достаточно сложно и на полярных и на неполярных фазах, поскольку в состав любой смеси могут входить несколько эфиров с одинаковыми вели чинами удерживания.

186 5. Примеры практического применения Таблица 5.5. Значения эквивалентной длины цепи (ЭДЦ) для метиловых эфиров ненасыщенных кислот С 1 8 (неподвижная фаза · апиезон L) ЭДЦ Изомер кислоты [80] [67] [4] [49] [1] 17, 6-шранс 17, 17,74 17,73 17,78 17, 17, 9-пгранс 17,80 17, 12-транс 17, 17, 15-транс 17,86 17, 17,65 17,70 17, 9-, \2-транс 17,63 17, 17, 9-, 15-транс 17, 17, 12-, 15-транс 17, 17,65 17,65 17, 6-цис 17,63 17,66 17,70 17, 17, 9-цис 17,73 17, 17, 12-цис 17,89 17, 15-цис 17, 17, 6-, 9-цис 17, 6-, 12-цис 17,57 17, 17,50 17,50 17, 9-, 12-цис 17,66) 9-, 15-цис 17,61 17, 17,87) 12-, 15-цис 17,73 17, 17, 17, 6-, 9-, 12-цис 17,49 17,57 17, 9-, 12-, 15-цис 17, 17, 17, 9-, \2-цис, 15-транс 17, 17, 17, 9-цис, 12-, 15-транс 17,67 17, 9-, 12-, 15-транс 17, 17, 17, 9-, 15-цис, 12-транс 17, 17, 9-, 12-транс, 15-цис 17, 17, 17, 17, 9-транс, 12-, 15-цис 17, 9-, 15-транс, 12-цис 17, Перед собственно хроматографическим разделением природные образцы подвергаются предварительной об работке: липиды отделяют, триглицериды омыляют и проводят метилирование выделенных кислот. Из ряда применяемых в этих целях методов перечислим лишь наиболее употребительные.

Преэтерификация в метиловые зфиры чаще всего про водится обработкой метанолом в присутствии кислот ного или щелочного катализатора, например серной, хлороводородной или я-толуолсульфоновой кислоты, фторида бора, метилата натрия или калия.

5. Примеры практического применения Таблица 5.6. Значения эквивалентной длины цепи (ЭДЦ) для метиловых эфиров ненасыщенных жирных кислот С 1 8 [2] а ЭДЦ ЭДЦ Изомер кислоты Изомер кислоты силар силар 5СВ 5СВ 12-, 15-транс 19,05 18, •9-транс 18,29 18, 9-, 15-цис 18,99 18, 18,30 18, "9-цис 19,10 18, 18,36 18, 12-транс 12-цис, 15-транс 19,22 19, 18,42 18,42 12-транс, 15-цис 12-цис 19,21 19, 18,54 18,42 12-, 15-цис 15-транс 9-,12-цис, 15-транс 19,52 19, 18,69 18, 15-цис 9-, 12-, 15-транс 19,52 19, 18,81 18, 9-, 15-транс 9-, 15-транс, 12-цис 19,57 19, 18,82 18, 9-, 12-транс 9-цис, 12-, 15-транс 19,59 19, 18,83 18, "9-цис, 15-транс 19,61 19, 18,84 18,80 9-, 12-, 15-цис 9-цис, 12-транс 9-, 12-транс, 15-цис 19,68 19, 18,84 18, 9-, 12-цис 9-, 15-цис, 15-транс 19,68 19, 18,95 18, 9-транс, 12-цис 9-транс, 12-, 15-цис 19,70 19, 19,01 18, 9-транс, 15-цис а БДС — бутандиолсукцинат, силар 5СР — силиконовая фаза. Обе не подвижные фазы полярные.

В ЧССР применяют следующий метод переэтерифи кации (ON58 0102). К 1—2 г пробы добавляют 25 мл 0,5 раствора КОН в этаноле и нагревают около 30 мин в колбе с обратным холодильником. По окончании вы держки смесь разбавляют 100 мл дистиллированной воды и добавляют 3 мл концентрированной хлороводо родной кислоты. Образующиеся в результате омыления свободные жирные кислоты экстрагируются петролей ным или диэтиловым эфиром. Собранные экстракты вы сушивают безводным сульфатом натрия, удаляют из них растворитель выпариванием, после чего проводят этерификацию свободных жирных кислот. С этой целью добавляют 20—50 мл метанола и 0,2—0,5 мл концентри рованной серной кислоты и нагревают смесь 2—3 ч в колбе с обратным холодильником при температуре ки пения метанола. Далее смесь разбавляют в делительной воронке дистиллированной водой и экстрагируют ме тиловые эфиры диэтиловым эфиром. Серную кислоту нейтрализуют раствором карбоната натрия или ка 188 ' 5. Примеры практического применения лия. После высушивания проба готова для проведения газохроматогр афического азделения.

В то же время в патенте CSN 56 0059 (1971 г.) пред писывается проведение следующих операций;

а) эте рификация метанолом в присутствии гидроксида калия,, последующая экстракция диэтиловым эфиром, высуши вание и выпаривание растворителя;

б) омыление по лученного эфира и последующая этерификация в при сутствии серной кислоты;

в) этерификация метанолом в присутствии фторида бора.

На последнем этапе навеску жирных кислот (-—^100 мг)' смачивают 2 мл метанольного раствора фторида бора и нагревают 2—5 мин при температуре около 60° С. Эте рификация заканчивается как только растворятся все твердые куски. Прозрачный раствор либо сразу вводит ся в хроматограф, либо подвергается дальнейшей обра ботке.

Аналогичным образом поступают и с метанольным раствором хлорида бора, который более устойчив, чем его фторидный аналог. Для этерификации более лету чих жирных кислот рекомендуется использовать рас творы хлорида или фторида бора в бутаноле. Бутиловые эфиры низших жирных кислот менее летучи по сравне нию с метиловыми эфирами, что облегчает предвари тельную обработку пробы. Следует обратить внимание на то, что фторид бора ядовит, а срок его действия огра ничен.

Часто преэтерификация проводится в щелочной сре де. Собственно реагентами являются метилат натрия гидроксид тетраметиламмония или аналогичное четвер тичное основание аммония [39], растворенное в мета ноле. Реакция протекает легко и быстро, что позволяет рекомендовать этот метод, так как определение содер жания липидов в тканях, сыворотке и других биологи ческих образцах не требует никакой предварительной обработки пробы. В ампулу помещают образец, содер жащий 20—50 мг липидов, добавляют необходимое количество реагента, ампулу запаивают и нагревают около 30 мин при 150° С. В результате такой обработки липидные составляющие переводятся в тетраметилам мониевые соли жирных кислот, а все сопутствующие сое 189" 5. Примеры практического применения го ' I J Рис. 5.6. Разделение метиловых эфиров жирных кислот.

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 20 м;

неподвижная фаза: OV-101.

1 — 14 :

--9-цис, 2—14 :

--9-траме, 3 — изо-15 : 0, 4 — а-15:0, 5 — 1 5 : 0, 6—а-16 : 0, 7 — 16 :

--9-цкс, S—16 :

--9-тракс, 9 — 1 6 : 0, /0 — изо-17 : 0, // — а-17 : 0, 12 — -17 : 0, / 3 — 1 7 : 0, / 4 — 18 :

--9-цис, 15 — 18 :

--12 •цис, /5—18:0, /7, /8—18:2 (сопряженные), 19 — изо-19 : 0, 20—Д-19 : 0, 21—20 : 1-ш-9-1(ис, 22—20:0, 23, 24—20:2 (сопряженные), 25—22:0 (—жир ная кислота — производная циклопропана).

динения разлагаются. После охлаждения ампулу от крывают и пробу вводят в нагретое до 300° С устройство ввода хроматографа, где она мгновенно пиролизуется.

Тетраметиламмониевые соли расщепляются на триметил амин и метиловые эфиры жирных кислот. На рис. 5. приведена хроматограмма жирных кислот, полученная при обработке капли культуры, на которой выращивал ся микрококк.

В ряде случаев перезтерификацию проводят, обра батывая пробу гидроксидом триметиланилиния, раство ренным в метаноле (продается под названием Мет Элют),.

190 5. Примеры практического применения или гидроксидом (ж-трифторметилфенил)триметилам мония, растворенным в воде (продается под названием мет-преп-1 [10]) или в метаноле (мет-преп-П [11]).

При обработке метанольным раствором гидроксида тетраметиламмония у кислот с двумя сопряженными не насыщенными связями наблюдается перемещение двой ной связи в сопряженное положение. При обработке •четвертичными основаниями аммония такого перемеще ния связи не наблюдается.

Впрочем, его можно избе жать, добавляя в реакци онную смесь несколько ми кролитров хлороформа.

Все образцы метиловых эфиров жирных кислот, из влеченных из биологиче ских образцов, следует об рабатывать и хранить в инертной атмосфере, иначе возможны нежелательные изменения в их составе [13].

В последнее время изу чается возможность разде ления на капиллярных ко лонках триглицеридов жир ных кислот, которое про водится при высоких тем пературах. Шомбург и сотр. [69] и другие авторы [56] провели разделение соединений этой группы на соответствующим обра зом подготовленных капил Врег-.

лярных колонках и выяс нили, что лишь несколько Рис. 5.7. Разделение тригли церидов, содержащихся в мас- неподвижных фаз (OV-1, ле какао. OV-101, OV-17, PS-179, Стеклянная капиллярная колонка дексил 300 и т. д.), спо типа ОКК (WCOT): 4 м;

неподвиж собны выдерживать темпе ная фаза: OV-101;

программируе мое повышение температуры от ратуру, при которой три 280 до 330°С со скоростью 3°С/мин.

/ — триглицериды Cso, 2 — тригли глицериды элюируются из дериды Cs2, 3 — триглицериды С 4.

5. Примеры практического применения 191' колонки, т. е. 350° С. В связи с этим предъявляются очень строгие требования к чистоте газа-носителя (не допускается присутствие даже следов кислорода) и к чистоте и инертности всех остальных узлов устройства, контактирующих с пробой, иначе обязательно про исходит частичное или полное разложение образца.

На рис. 5.7 показана хроматограмма триглицеридов,.

содержащихся в масле какао.

5.6. Анализ углеводов Из всего обширного класса углеводов методом га зовой хроматографии можно разделять лишь моно и олигосахариды, поскольку эти соединения нелетучи и разлагаются при нагревании. По этой причине перед разделением углеводы переводят в О-алкиловые эфиры Таблица 5.7. Относительные величины удерживания rj s триметилсилиловых эфиров углеводов на неподвижных фазах OV-101 и ХЕ-60а г r is IS Триметилсилиловый Триметилсилиловый эфир эфир OV-101 OV-101 ХЕ-00 ХЕ- Ликсозы 0,282 Тагатозы 0, 0,257 0, Ликсозы.— Сорбозы 0,668 0, 0, Арабинозы 0,284 Маннозы 0,701 0, 0, Арабинозы 0,294 Фруктозы 0,704 0, 0, Рамнозы 0,302 Фруктозы 0, 0,255 0, Рамнозы Тагатозы 0,734 0. 0, Рибозы 0,325 Галактозы 0, 0,330 0, Арабинозы 0,332 Фруктозы 0,752 1, 0, Рибозы 0,337 Тагатозы 0, 0,378 0, Рибозы 0,350 Тагатозы 0,861 0, 0, Рибозы Сорбозы 0, 0,395 1, — Арабинозы 0,399 Галактозы 0,893 0, Ксилозы 0,462 Глюкозы 1,000 1,000= 0, Сорбозы 0,521 Фруктозы 1, 0,586 1, Ксилозы 0,560 Галактозы 1,060 1, 0, Ксилозы Маннозы 1,070 1, 0. Ксилозы — Глюкозы 1,520 1, 0, Несколько различных значений r i s для одного и того же моносахарида обусловлено возможностью образования пиранового и фуранового колец, а также аномеров а и р. Содержание отдельных форм определяется условиями?

реакции.

192 5. Примеры, практического применения 40 42 SO Время, мин Рис. 5.8. Разделение ряда моносахаридов в виде О-триметил силиловых эфиров.

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 20 м;

неподвижная фаза: OV-101;

программируемое повышение температуры от ПО до 195°С.

(обычно О-метиловые), ацетали и кетали, О-ацилпроиз водные (обычно ацетаты), О-триметилсилиловые эфиры.

Наиболее часто применяется последний из ука занных типов производных [81, 82, 85]. Триметилсили лированные углеводы устойчивы даже при темпера турах выше 200° С и сравнительно летучи, так что рабочие температуры капиллярных колонок могут не на много превышать 200° С. Эти соединения легко обра зуются из исходных углеводов, и, напротив, исходные углеводы можно получить с помощью разложения в смеси (1:1) воды и метанола (без гидролиза гликозидных, арилиденовых, алкилиденовых и подобных функцио нальных групп).

При правильном выборе условий реакции триметил •силирование большинства моносахаридов протекает за 5. Примеры, практического применения 5—30 мин при комнатной температуре. При использо вании избытка смеси HMDS + TMS (2:1) в пиридине триметилсилилирование протекает полностью за 5 мин при комнатной температуре и почти мгновенно при на гревании до 50—60° С. Этим способом проводят триме тилсилилирование альдоз, кетоз, альдитов, гликозидов, дезокси-, амино- и олигосахаридов, а также оксимных, алкилиденовых, арилиденовых и лактоновых производ ных.

Позднее в качестве силилирующего реагента был применен триметилсилилимидазол [82, 85], который не столь чувствителен к присутствию влаги.

Было изучено разделение производных моно- и олигосахаридов на полярных и неполярных неподвиж ных фазах. При разделении искусственных смесей моно сахаридов на стеклянных капиллярных колонках были измерены величины удерживания [82, 83], приведен ные з табл. 5.7. На рис. 5.8 показана хроматограмма смеси О-триметилсилилированных моносахаридов.

5.7. Анализ некоторых азотистых оснований Разделение азотсодержащих гетероциклических сое динений основного характера, ароматических и алифа тических аминов проводится на капиллярных колонках с различными неподвижными фазами. Используются, например, полиэтилен-и полипропиленимины [14], поли этиленгликоль с добавкой и без добавки КОН, апиезон К, амин 220, реоплекс 400 и др. [29, 84], а также на ка пиллярных колонках типа ОК.К.-ПС (PLOT) с модифи цированными графитированными сажами [8]. В качестве примера на рис. 5.9 показана хроматограмма, иллюстри рующая разделение пиридинов и ароматических аминов.

Подготавливают пробу для анализа следующим обра зом. Образец дегтя, полученного при газификации угля под давлением, обрабатывают последовательно 10%-ным раствором гидроксида натрия и 10%-ной серной кисло той. Соединения основного характера экстрагируют из кислотного раствора 30%-ным раствором NaOH при не прерывном охлаждении. Относительные величины удер живания отдельных соединений на некоторых неподвиж ных фазах приведены в табл. 5.8 и 5.9 [84].

7— 194 5. Примеры практического применения /70 "С 3,S°C/HUH S8"C Изотермический режим Рис. 5.9. Разделение основной фракции, полученной экстрак цией дегтя — продукта газификации угля под давлением.

Стеклянная капиллярная колонка типа ОКК (WCOT): 18 м, неподвижная фаза: амин 220.

/ — пиридин, 3 — 2,6-диметилпиридин, 5 — 4-метилпиридин, 6 — 2-этилпи ридин, 7 — 2-метил-6-этилпиридин, 10 — 2,3-диметилпиридин, // — 3-этил пиридин, 12—4-этилпиридин, 14 — 2,3,6-триметилпиридин, 18 — 4-я-пропил пиридин, 29 — л-толуидин, 19, 24 — неидентифицированные пики.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.