ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Взамен ст. ГФ XI

Высокоэффективная жидкостная хроматография (жидкостная хроматография высокого давления) – это метод колоночной хроматографии, в котором подвижной фазой служит жидкость, движущаяся через хроматографическую колонку, заполненную неподвижной фазой (сорбентом). Колонки для высокоэффективной жидкостной хроматографии характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением на входе.

В зависимости от механизма разделения веществ различают следующие варианты высокоэффективной жидкостной хроматографии: адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную, хиральную и др. в соответствии с характером основных проявляющихся межмолекулярных взаимодействий. В адсорбционной хроматографии разделение веществ происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться с поверхности сорбента с развитой поверхностью, например, силикагеля. В распределительной высокоэффективной жидкостной хроматографии разделение происходит за счет различия коэффициентов распределения разделяемых веществ между неподвижной (как правило, химически привитой к поверхности неподвижного носителя) и подвижной фазами.

В зависимости от типа подвижной и неподвижной фазы различают нормально-фазовую и обращенно-фазовую хроматографию. В нормально-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии неподвижная фаза – полярная (чаще всего силикагель или силикагель с привитыми NH 2 — или CN-группами и др.), а подвижная фаза – неполярная (гексан, либо смеси гексана с более полярными органическими растворителями – хлороформом, спиртами и т.д.). Удерживание веществ растет с увеличением их полярности. В нормально-фазовой хроматографии элюирующая способность подвижной фазы увеличивается с ростом ее полярности.

В обращенно-фазовой хроматографии неподвижная фаза – неполярная (гидрофобные силикагели с привитыми группами С4, С8, С18 и др.); подвижная фаза – полярная (смеси воды и полярных растворителей: ацетонитрила, метанола, тетрагидрофурана и др.). Удерживание веществ растет с увеличением их гидрофобности (неполярности). Чем больше содержание органического растворителя, тем выше элюирующая способность подвижной фазы.

В ионообменной хроматографии молекулы веществ смеси, диссоциированные в растворе на катионы и анионы, разделяются при движении через сорбент (катионит или анионит) за счет различной силы взаимодействия определяемых ионов с ионными группами сорбента.

В эксклюзионной (ситовой, гель-проникающей, гель-фильтрационной) хроматографии молекулы веществ разделяются по размеру за счет их разной способности проникать в поры неподвижной фазы. При этом первыми из колонки выходят наиболее крупные молекулы, способные проникать в минимальное число пор неподвижной фазы, а последними выходят вещества с малыми размерами молекул.

В хиральной хроматографии происходит разделение оптически активных соединений на отдельные энантиомеры. Разделение может осуществляется на хиральных неподвижных фазах или на ахиральных неподвижных фазах с использованием хиральных подвижных фаз.

Существуют и другие варианты высокоэффективной жидкостной хроматографии.

часто разделение протекает не по одному, а по нескольким механизмам одновременно, в зависимости от типа подвижной и неподвижной фаз, а также природы определяемого соединения.

Область применения

Высокоэффективная жидкостная хроматография успешно применяется как для качественного, так и для количественного анализа лекарственных средств в испытаниях «Подлинность», «Посторонние примеси», «Растворение», «Однородность дозирования», «Количественное определение». Следует отметить, что хроматография позволяет совмещать в одной пробе несколько испытаний, в том числе «Подлинность» и «Количественное определение».

Оборудование

Для проведения анализа используют соответствующие приборы – жидкостные хроматографы.

В состав жидкостного хроматографа обычно входят следующие основные узлы:

— узел подготовки подвижной фазы, включая емкость с подвижной фазой (или емкости с отдельными растворителями, входящими в состав подвижной фазы) и систему дегазации подвижной фазы;

— насосная система;

— смеситель подвижной фазы (при необходимости);

— система ввода пробы (инжектор), может быть ручным или автоматическим (автосамплер);

— хроматографическая колонка (может быть установлена в термостате);

— детектор (один или несколько с разными способами детектирования);

— система управления хроматографом, сбора и обработки данных.

Помимо этого в состав хроматографа могут входить: система пробоподготовки и предколоночный реактор, система переключения колонок, постколоночный реактор и другое оборудование.

Насосная система

Насосы обеспечивают подачу подвижной фазы в колонку с заданной скоростью. Состав подвижной фазы и скорость потока могут быть постоянными или меняющимся во время анализа. В случае постоянного состава подвижной фазы процесс называют изократическим, а во втором – градиентным. Современная насосная система жидкостного хроматографа состоит из одного или нескольких насосов, управляемых компьютером. Это позволяет менять состав подвижной фазы по определенной программе при градиентном элюировании. Насосы для аналитической высокоэффективной жидкостной хроматографии позволяют поддерживать скорость подачи подвижной фазы в колонку в интервале от 0,1 до 10 мл/мин при давлении на входе в колонку до 40 МПа. Пульсации давления минимизируются специальными демпферными системами, входящими в конструкцию насосов. Рабочие детали насосов изготавливаются из коррозионностойких материалов, что позволяет использовать в составе подвижной фазы агрессивные компоненты.

Смесители

В смесителе происходит образование единой подвижной фазы из отдельных растворителей, подаваемых насосами, если необходимая смесь не была приготовлена заранее. Смешение компонентов подвижной фазы в смесителе может происходить как при низком давлении (до насосов), так и при высоком давлении (после насосов). Смеситель можно использовать для подготовки подвижной фазы и при изократическом элюировании.

Объем смесителя может влиять на время удерживания компонентов при градиентном элюировании.

Инжекторы

Инжекторы могут быть универсальными, с возможностью изменения объема вводимой пробы, или дискретными для ввода пробы только определенного объема. Оба типа инжекторов могут быть автоматическими («автоинжекторы» или «автосэмплеры»). Инжектор для ввода пробы (раствора) расположен непосредственно перед хроматографической колонкой. Конструкция инжектора позволяет изменять направление потока подвижной фазы и осуществлять предварительное введение пробы в петлю-дозатор определенного объема (обычно от 10 до 100 мкл) или в специальное дозирующее устройство переменного объема. Объем петли указан на ее маркировке. Конструкция дискретного инжектора, как правило, позволяет осуществлять замену петли. Современные автоматические инжекторы могут обладать рядом дополнительных функций, например, выполнять функцию станции пробоподготовки: осуществлять смешение и разбавление образцов, проводить реакцию предколоночной дериватизации.

Хроматографическая колонка

Хроматографические колонки обычно представляют собой трубки из нержавеющей стали, стекла или пластика, заполненные сорбентом и закрытые с обеих сторон фильтрами с диаметром пор 2–5 мкм. Длина аналитической колонки может находиться в диапазоне от 5 до 60 см и более, внутренний диаметр – от 2 до 10 мм. Колонки с внутренним диаметром менее 2 мм используются в микроколоночной хроматографии. Существуют также капиллярные колонки с внутренним диаметром около 0,3–0,7 мм. Колонки для препаративной хроматографии могут иметь внутренний диаметр 50 мм и более.

Перед аналитической колонкой могут устанавливаться короткие колонки (предколонки), выполняющие различные вспомогательные функции, основная из которых — защита аналитической колонки. Обычно анализ проводят при комнатной температуре, однако для увеличения эффективности разделения и сокращения продолжительности анализа может быть использовано термостатирование колонок при температурах до 80 — 100 °С. Возможность использования повышенной температуры при разделении ограничивается стабильностью неподвижной фазы, поскольку при повышенных температурах возможна ее деструкция.

Неподвижная фаза (сорбент)

В качестве сорбентов обычно применяются:

• силикагель, оксид алюминия, используются в нормально-фазовой хроматографии. Механизм удерживания в данном случае – обычно адсорбция;
• силикагель, смолы или полимеры с привитыми кислотными или основными группами. Область применения – ионообменная и ионная хроматография;
• силикагель или полимеры с заданным распределением размеров пор (эксклюзионная хроматография);
• химически модифицированные сорбенты (сорбенты с привитыми фазами), приготовленные чаще всего на основе силикагеля. Механизм удерживания ‑ адсорбция или распределение между подвижной и неподвижной фазами. Область применения зависит от типа привитых функциональных групп. Некоторые типы сорбентов могут использоваться как в обращенной, так и в нормально фазовой хроматографии;
• химически модифицированные хиральные сорбенты, например, производные целлюлозы и амилозы, протеины и пептиды, циклодекстрины, хитозаны, используемые для разделения энантиомеров (хиральная хроматография).

Сорбенты с привитыми фазами могут иметь различную степень химической модификации. В качестве привитых фаз наиболее часто применяются:

– октадецильные группы (сорбент октадецилсилан (ODS) или С 18);

– октильные группы (сорбент октилсилан или С 8);

– фенильные группы (сорбент фенилсилан);

– цианопропильные группы (сорбент CN);

– аминопропильные группы (сорбент NH 2);

– диольные группы (сорбент диол).

Наиболее часто анализ выполняют на неполярных привитых фазах в обращенно-фазовом режиме с применением сорбента С 18 .

Сорбенты с привитыми фазами, полученные на основе силикагеля, химически устойчивы при значениях pH от 2,0 до 7,0, если другое специально не оговаривается производителем. Частицы сорбента могут иметь сферическую или неправильную форму и разнообразную пористость. Размер частиц сорбента в аналитической высокоэффективной жидкостной хроматографии обычно составляет 3–10 мкм, в препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии – 50 мкм и более. Существуют также монолитные колонки, в которых сорбент представляет собой монолит со сквозными порами, заполняющий весь объем колонки.

Высокая эффективность разделения обеспечивается высокой площадью поверхности частиц сорбента (которая является следствием их микроскопических размеров и наличия пор), а также равномерностью состава сорбента и плотной и равномерной его упаковкой.

Детекторы

В высокоэффективной жидкостной хроматографии используются различные способы детектирования. В общем случае подвижная фаза с растворенными в ней компонентами после хроматографической колонки попадает в ячейку детектора, где непрерывно измеряется то или иное ее свойство (поглощение в ультрафиолетовой или видимой области спектра, флуоресценция, показатель преломления, электропроводность и др.). Полученная при этом хроматограмма представляет собой график зависимости некоторого физического или физико-химического параметра подвижной фазы от времени.

Наиболее распространенными детекторами в высокоэффективной жидкостной хроматографии являются спектрофотометрические. В процессе элюирования веществ в специально сконструированной микрокювете измеряется оптическая плотность элюата при заранее выбранной длине волны. Широкая область линейности детектора позволяет анализировать как примеси, так и основные компоненты смеси на одной хроматограмме. Спектрофотометрический детектор позволяет проводить детектирование при любой длине волны в его рабочем диапазоне (как правило, 190-600 нм). Применяются также мультиволновые детекторы, позволяющие проводить детектирование при нескольких длинах волн одновременно и детекторы на диодной матрице, позволяющие регистрировать оптическую плотность одновременно во всем рабочем диапазоне длин волн (как правило, 190-950 нм). Это позволяет регистрировать спектры поглощения проходящих через ячейку детектора компонентов.

Флуориметрический детектор применяется для определения флуоресцирующих соединений или не флуоресцирующих соединений в виде их флуоресцирующих производных. Принцип действия флуориметрического детектора основан на измерении флуоресцентного излучения поглощенного света. Поглощение обычно проводят в ультрафиолетовой области спектра, длины волн флуоресцентного излучения превышают длины волн поглощенного света. Флуориметрические детекторы обладают очень высокой чувствительностью и селективностью. Чувствительность флуоресцентных детекторов примерно в 1000 раз выше чувствительности спектрофотометрических. Современные флуоресцентные детекторы позволяют не только получать хроматограммы, но и регистрировать спектры возбуждения и флуоресценции анализируемых соединений.

Для определения соединений, слабо поглощающих в ультрафиолетовой и видимой областях спектра (например углеводов), используют рефрактометрические детекторы (рефрактометры). Недостатки этих детекторов – их низкая (по сравнению со спектрофотометрическими детекторами) чувствительность и значительная температурная зависимость интенсивности сигнала (детектор необходимо термостатировать), а также невозможность их использование в режиме градиентного элюирования.

Принцип работы испарительных детекторов лазерного светового рассеяния основан на различии давлений паров хроматографических растворителей, входящих в состав подвижной фазы, и анализируемых веществ. Подвижная фаза на выходе из колонки вводится в распылитель, смешивается с азотом или СО 2 и в виде мелкодисперсного аэрозоля попадает в обогреваемую испарительную трубку с температурой 30 – 160 °С, в которой подвижная фаза испаряется. Аэрозоль из нелетучих частиц анализируемых веществ рассеивает световой поток в камере рассеивания. По степени рассеивания светового потока можно судить о количестве определяемого соединения. Детектор более чувствителен, чем рефрактометрический, его сигнал не зависит от оптических свойств пробы, от типа функциональных групп в определяемых веществах, от состава подвижной фазы и может быть использован в режиме градиентного элюирования.

Электрохимические детекторы (кондуктометрические, амперометрические, кулонометрические и др.). Амперометрический детектор применяют для определения электроактивных соединений, которые могут быть окислены или восстановлены на поверхности твердого электрода. Аналитическим сигналом является величина тока окисления или восстановления. В ячейке детектора имеется по крайне мере два электрода – рабочий и электрод сравнения (хлоридсеребрянный или стальной). К электродам прикладывается рабочий потенциал, величина которого зависит от природы определяемых соединений. Измерения могут проводиться как при постоянном потенциале, так и в импульсном режиме, когда задается профиль изменения потенциала рабочего электрода в течении одного цикла регистрации сигнала. В амперометрическом детекторе используют рабочие электроды из углеродных материалов (наиболее часто стеклоуглеродный или графитовый), и металлические: платиновый, золотой, медный, никелевый.

Кондуктометрический детектор используют для детектирования анионов и катионов в ионной хроматографии. Принцип его работы основан на измерении электропроводности подвижной фазы в процессе элюирования вещества.

Исключительно информативным является масс-спектрометрический детектор, который обладает высокой чувствительностью и селективностью. Последние модели масс-спектрометров для жидкостной хроматографии работают в диапазоне масс m/z от 20 до 4000 а.е.м.

В высокоэффективной жидкостной хроматографии используются также, Фурье-ИК-детекторы, радиоактивности и некоторые другие.

Система сбора и обработки данных

Современная система обработки данных представляет собой сопряженный с хроматографом персональный компьютер с установленным программным обеспечением, позволяющим регистрировать и обрабатывать хроматограмму, а также управлять работой хроматографа и следить за основными параметрами хроматографической системы.

Подвижная фаза

Подвижная фаза в высокоэффективной жидкостной хроматографии выполняет двоякую функцию: обеспечивает перенос десорбированных молекул по колонке и регулирует константы равновесия, а, следовательно, и удерживание в результате взаимодействия с неподвижной фазой (сорбируясь на поверхности) и с молекулами разделяемых веществ. Таким образом, изменяя состав подвижной фазы в высокоэффективной жидкостной хроматографии можно влиять на времена удерживания соединений, селективность и эффективность их разделения.

Подвижная фаза может состоять из одного растворителя, часто из двух, при необходимости – из трех и более. Состав подвижной фазы указывают как объемное соотношение входящих в нее растворителей. В отдельных случаях может указываться массовое соотношение, что должно быть специально оговорено. В качестве компонентов подвижной фазы могут быть использованы буферные растворы с определенным значением рН, различные соли, кислоты и основания и другие модификаторы.

В нормально-фазовой хроматографии обычно применяются жидкие углеводороды (гексан, циклогексан, гептан) и другие относительно неполярные растворители с небольшими добавками полярных органических соединений, которые регулируют элюирующую силу подвижной фазы.

В обращено-фазовой хроматографии в качестве подвижной фазы используется вода или водно-органические смеси. Органическими добавками обычно служат полярные органические растворители (ацетонитрил и метанол). Для оптимизации разделения могут использоваться водные растворы с определенным значением рН, в частности буферные раствор, а также различные добавки в подвижную фазу: фосфорная и уксусная кислоты при разделении соединений кислотного характера; аммиак и алифатические амины при разделении соединений основного характера, и другие модификаторы.

На хроматографический анализ большое влияние оказывает степень чистоты подвижной фазы, поэтому предпочтительно применять растворители, выпущенные специально для жидкостной хроматографии (включая воду).

При использовании УФ-спектрофотометрического детектора подвижная фаза не должна иметь выраженного поглощения при выбранной для детектирования длине волны. Предел прозрачности или оптическая плотность при определенной длине волны растворителя конкретного изготовителя часто указывается на упаковке.

Подвижная фаза и анализируемые растворы не должны содержать нерастворившиеся частиц и пузырьки газа. Воду, полученную в лабораторных условиях, водные растворы, предварительно смешанные с водой органические растворители, а также анализируемые растворы необходимо подвергать тонкой фильтрации и дегазации. Для этих целей обычно применяют фильтрование под вакуумом через инертный по отношению к данному растворителю или раствору мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм

Перечень условий хроматографирования, подлежащих указанию

В фармакопейной статье должны быть приведены: полное коммерческое наименование колонки с указанием производителя и каталожного номера, размеры колонки (длина и внутренний диаметр), типа сорбента с указанием размера частиц, размера пор, температура колонки (если необходимо термостатирование), объем вводимой пробы (объем петли), состав подвижной фазы и способ ее приготовления, скорость подачи подвижной фазы, тип детектора и условия детектирования (при необходимости параметры используемой ячейки детектора), описание градиентного режима (если используется), включающее в себя стадию переуравновешивания к исходным условиям, время хроматографирования, подробное описание методики и формулы расчета, описания приготовления стандартных и испытуемых растворов.

В случае использования предколоночной дериватизации в автосамплере приводится информацию о программе работы автосамплера. В случае использования постколоночной дериватизации указывается скорость подачи дериватизирующего реагента, объем петли смешения и ее температура.

Модифицированные виды высокоэффективной жидкостной хроматографии

Ион-парная хроматография

Одной из разновидностей обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии является ион парная хроматография – позволяющая определять ионизированные соединения. Для этого в состав традиционной обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии подвижной фазы добавляют гидрофобные органические соединения с ионогенными группами (ион парные реагенты). Для разделения оснований обычно используют алкилсульфаты натрия, для разделения кислот применяют соли тетраалкиламмония (тетрабутиламмония фосфат, цетилтриметиламмония бромид и др.). В ион-парном режиме селективность разделения неионогенных компонентов будет лимитироваться обращено-фазовым механизмом удерживания, а удерживание оснований и кислот заметно возрастает, при этом улучшается форма хроматографических пиков.

Удерживание в ион-парном режиме обусловлено достаточно сложными равновесными процессами, конкурирующими между собой. С одной стороны, за счет гидрофобных взаимодействий и эффекта вытеснения полярной среды подвижной фазы возможна сорбция гидрофобный ионов на поверхности алкилсиликагеля таким образом, что заряженные группы обращены к подвижной фазе. В этом случае поверхность приобретает ионообменные свойства, и удерживание подчиняется закономерностям ионообменной хроматографии. С другой стороны, возможно образование ионной пары непосредственно в объеме элюента, с последующей ее сорбцией на сорбенте по обращено-фазовому механизму.

Хроматография гидрофильного взаимодействия ( HILIC хроматография)

Хроматография гидрофильного взаимодействия используется для разделения полярных соединений, слабо удерживаемых в обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. В качестве подвижной фазы в этом варианте хроматографии используются водно-ацетонитрильные смеси с добавлением солей, кислот или оснований. Неподвижными фазами, как правило, являются силикагели, модифицированные полярными группами (амино-, диольные, цианопропильные группы и т.д.). Более полярные соединения удерживаются сильнее. Элюирующая способность подвижной фазы возрастает с увеличением полярности.

Ионообменная и ионная высокоэффективная жидкостная хроматография

Ионообменная хроматография используется для анализа как органических (гетероциклические основания, аминокислоты, белки и др.), так и неорганических (различные катионы и анионы) соединений. Разделение компонентов анализируемой смеси в ионообменной хроматографии основано на обратимом взаимодействии ионов анализируемых веществ с ионообменными группами сорбента. Эти сорбенты представляют собой, в основном, либо полимерные ионообменные смолы (обычно сополимеры стирола и дивинилбензола с привитыми ионообменными группами), либо силикагели с привитыми ионообменными группами. Сорбенты с группами: -NH 3 + , -R 3 N + , -R 2 HN + , -RH 2 N + и др. используются для разделения анионов (аниониты), а сорбенты с группами: -SО 3 – , -RSО 3 – , –СООН, -PО 3 – и др. для разделения катионов (катиониты).

В качестве подвижной фазы в ионообменной хроматографии применяют водные растворы кислот, оснований и солей. Обычно используют буферные растворы, позволяющие поддерживать определенные значения рН. Возможно также использование небольших добавок смешивающихся с водой органических растворителей – ацетонитрила, метанола, этанола, тетрагидрофурана.

Ионная хроматография – вариант ионообменной хроматографии, в котором для детектирования определяемых соединений (ионов) используется кондуктометрический детектор. Для высокочувствительного определения изменений электропроводности проходящей через детектор подвижной фазы фоновая электропроводность подвижной фазы должна быть низкой.

Существуют два основных варианта ионной хроматографии.

Первый из них — двухколоночная ионная хроматография, основан на подавлении электропроводности электролита подвижной фазы с помощью второй ионообменной колонки или специальной мембранной системы подавления, находящейся между аналитической колонкой и детектором. При прохождении через систему электропроводность подвижной фазы снижается.

Второй вариант ионной хроматографии – одноколоночная ионная хроматография. В этом варианте используется подвижная фаза с очень низкой электропроводностью. В качестве электролитов широко применяют слабые органические кислоты: бензойную, салициловую или изофталевую.

Эксклюзионная высокоэффективная жидкостная хроматография

Эксклюзионная хроматография (гель-хроматография) – особый вариант высокоэффективной жидкостной хроматографии, основанный на разделении молекул по их размерам. Распределение молекул между неподвижной и подвижной фазами основано на размерах молекул и частично на их форме и полярности.

Возможны два предельных типа взаимодействия молекул с пористой неподвижной фазой. Молекулы с размерами, превышающими максимальный диаметр пор, вообще не удерживаются и элюируются первыми, перемещаясь одновременно с подвижной фазой. Молекулы с размерами, меньшими чем минимальный диаметр пор сорбента, свободно проникают в поры и элюируются из колонки последними. Остальные молекулы, имеющие промежуточные размеры, удерживаются в порах частично и в ходе элюирования разделяются на фракции в соответствии со своими размерами и, частично, формой проникают в поры сорбента в зависимости от размера и частично в зависимости от своей формы. В результате вещества элюируются с различными временами удерживания.

Ионоэксклюзионная хроматография

В основе механима ионоэксклюзионной хроматографии лежит эффект, в результате которого соединения в ионизированной форме не удерживаются на сорбенте-ионообменнике, тогда как соединения в молекулярной форме распределяются между неподвижной и водной фазами внутри пор ионообменного сорбента и подвижной фазой мигрирующее в пространстве между частицами сорбента. Разделение основано на электростатическом отталкивании, полярных и гидрофобных взаимодействиях между растворенными соединениями и сорбентом.

Анионогенные группы на поверхности сорбента действуют как полупроницаемая «мембрана» между стационарной и подвижной фазами. Отрицательно заряженные компоненты не достигают стационарной подвижной фазы, так как отталкиваются одноименно заряженными функциональными группами и элюируются в «мертвом» (свободном) объеме колонки. Компоненты в молекулярном виде не «отторгаются» катионообменным сорбентом и распределяются между стационарной и подвижной фазами. Различие в степени удерживания неионных компонентов смеси продиктовано совокупностью полярных взаимодействий неионных компонентов с функциональными группами катионообменного сорбента и гидрофобных взаимодействий неионных компонентов с неполярной матрицей сорбента.

Хиральная хроматография

Целью хиральной хроматографии является разделение оптических изомеров. Разделение осуществляется на хиральных неподвижных фазах или на обычных ахиральных неподвижных фазах с использованием хиральных подвижных фаз. В качестве хиральных неподвижных фаз используются сорбенты с поверхностью модифицированной, группами или веществами, имеющими хиральные центры (хитозаны, циклодекстрины, полисахариды, белки и др. (хиральные селекторы). В качестве подвижных фаз в этом случае могут использоваться те же фазы, что и в нормально-фазовой или обращенно-фазовой хроматографии. При использовании ахиральных неподвижных фаз для обеспечения разделения энантиомеров в подвижные фазы добавлятся хиральные модификаторы: хиральные комплексы металлов, нейтральные хиральные лиганды, хиральные ион-парные реагенты и др.

Ультраэффективная жидкостная хроматография

Ультраэффективная жидкостная хроматография представляет собой вариант жидкостной хроматографии, отличающийся большей эффективностью по сравнению с классической высокоэффективной жидкостной хроматографией.

Особенностью ультраэффективной жидкостной хроматографии является использование сорбентов с размером частиц от 1,5 до 2 мкм. Размеры хроматографических колонок обычно составляют от 50 до 150 мм в длину и от 1 до 4 мм в диаметре. Объем вводимой пробы может составлять от 1 до 50 мкл. Использование таких хроматографических колонок позволяет значительно уменьшить время анализа и повысить эффективность хроматографического разделения. Однако, при этом давление на колонке может достигать 80 – 120 МПа, требуемая частота сбора данных детектора может возрастать до 40-100 герц, внеколоночный объем хроматографической системы должен быть минимизирован. Хроматографическое оборудование и колонки, используемые в ультраэффективной жидкостной хроматографии специально адаптированы для выполнения требований этого вида хроматографии.

Оборудование, предназначенное для ультраэффективной жидкостной хроматографии, может использоваться и в классическом варианте высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) – это метод колоночной хроматографии, в котором подвижной фазой (ПФ) служит жидкость, движущаяся через хроматографическую колонку, заполненную неподвижной фазой (сорбентом). Колонки для ВЭЖХ характеризуются высоким гидравлическим давлением на входе в колонку, поэтому ВЭЖХ иногда называют «жидкостной хроматографией высокого давления».

В зависимости от механизма разделения веществ различают следующие варианты ВЭЖХ: адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную, хиральную и др.

В адсорбционной хроматографии разделение веществ происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться с поверхности адсорбента с развитой поверхностью, например, силикагеля.

В распределительной ВЭЖХ разделение происходит за счет различия коэффициентов распределения разделяемых веществ между неподвижной (как правило, химически привитой к поверхности неподвижного носителя) и подвижной фазами.

По полярности ПФ и НФ ВЭЖХ разделяют на нормально-фазовую и обращенно-фазовую.

Нормально-фазовым называют вариант хроматографии, в котором используются полярный сорбент (например, силикагель или силикагель с привитыми NH 2 - или CN-группами) и неполярная ПФ (например, гексан с различными добавками). В обращенно-фазовом варианте хроматографии используют неполярные химически модифицированные сорбенты (например, неполярный алкильный радикал C 18) и полярные подвижные фазы (например, метанол, ацетонитрил).

В ионообменной хроматографии молекулы веществ смеси, диссоциировавшие в растворе на катионы и анионы, разделяются при движении через сорбент (катионит или анионит) за счет их разной скорости обмена с ионными группами сорбента.

В эксклюзионной (ситовой, гель-проникающей, гель-фильтрационной) хроматографии молекулы веществ разделяются по размеру за счет их разной способности проникать в поры неподвижной фазы. При этом первыми из колонки выходят наиболее крупные молекулы (с наибольшей молекулярной массой), способные проникать в минимальное число пор неподвижной фазы, а последними выходят вещества с малыми размерами молекул.

часто разделение протекает не по одному, а по нескольким механизмам одновременно.

Метод ВЭЖХ может применяться для контроля качества любых негазообразных анализируемых веществ. Для проведения анализа используют соответствующие приборы – жидкостные хроматографы.

В состав жидкостного хроматографа обычно входят следующие основные узлы:

– узел подготовки ПФ, включая емкость с подвижной фазой (или емкости с отдельными растворителями, входящими в состав подвижной фазы) и систему дегазации ПФ;

– насосная система;

– смеситель подвижной фазы (при необходимости);

– система ввода пробы (инжектор);

– хроматографическая колонка (может быть установлена в термостате);

– детектор;

– система сбора и обработки данных.

Насосная система

Насосы обеспечивают подачу ПФ в колонку с заданной постоянной скоростью. Состав подвижной фазы может быть постоянным или меняющимся во время анализа. В первом случае процесс называют изократическим, а во втором – градиентным. Перед насосной системой иногда устанавливают фильтры с диаметром пор 0,45 мкм для фильтрации подвижной фазы. Современная насосная система жидкостного хроматографа состоит из одного или нескольких насосов, управляемых компьютером. Это позволяет менять состав ПФ по определенной программе при градиентном элюировании. Смешение компонентов ПФ в смесителе может происходить как при низком давлении (до насосов), так и при высоком давлении (после насосов). Смеситель можно использовать для подготовки ПФ и при изократическом элюировании, однако более точное соотношение компонентов достигается при предварительном смешении компонентов ПФ для изократического процесса. Насосы для аналитической ВЭЖХ позволяют поддерживать постоянную скорость подачи ПФ в колонку в интервале от 0,1 до 10 мл/мин при давлении на входе в колонку до 50 МПа. Целесообразно, однако, чтобы это значение не превышало 20 МПа. Пульсации давления минимизируются специальными демпферными системами, входящими в конструкцию насосов. Рабочие детали насосов изготавливаются из коррозионностойких материалов, что позволяет использовать в составе ПФ агрессивные компоненты.

(ОФС 42-0096-09)

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) – это метод колоночной хроматографии, в котором подвижной фазой (ПФ) служит жид-

кость, движущаяся через хроматографическую колонку, заполненную непод-

вижной фазой (сорбентом). Колонки для ВЭЖХ характеризуются высоким гидравлическим давлением на входе в колонку, поэтому ВЭЖХ иногда назы-

вают «жидкостной хроматографией высокого давления».

В зависимости от механизма разделения веществ различают следую-

щие варианты ВЭЖХ: адсорбционную, распределительную, ионообменную,

эксклюзионную, хиральную и др.

В адсорбционной хроматографии разделение веществ происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться с по-

верхности адсорбента с развитой поверхностью, например, силикагеля.

В распределительной ВЭЖХ разделение происходит за счет различия коэффициентов распределения разделяемых веществ между неподвижной

(как правило, химически привитой к поверхности неподвижного носителя) и

подвижной фазами.

По полярности ПФ и НФ ВЭЖХ разделяют на нормально-фазовую и об-

ращенно-фазовую.

Нормально-фазовым называют вариант хроматографии, в котором ис-

пользуются полярный сорбент (например, силикагель или силикагель с при-

витыми NH2 - или CN-группами) и неполярная ПФ (например, гексан с раз-

личными добавками). В обращенно-фазовом варианте хроматографии ис-

пользуют неполярные химически модифицированные сорбенты (например,

неполярный алкильный радикал C18 ) и полярные подвижные фазы (например,

метанол, ацетонитрил).

В ионообменной хроматографии молекулы веществ смеси, диссоции-

ровавшие в растворе на катионы и анионы, разделяются при движении через

сорбент (катионит или анионит) за счет их разной скорости обмена с ионны-

ми группами сорбента.

В эксклюзионной (ситовой, гель-проникающей, гель-фильтрационной)

хроматографии молекулы веществ разделяются по размеру за счет их разной способности проникать в поры неподвижной фазы. При этом первыми из ко-

лонки выходят наиболее крупные молекулы (с наибольшей молекулярной массой), способные проникать в минимальное число пор неподвижной фазы,

а последними выходят вещества с малыми размерами м олекул.

Часто разделение протекает не по одному, а по нескольким механи змам одновременно.

Метод ВЭЖХ может применяться для контроля качества любых нега-

зообразных анализируемых веществ. Для проведения анализа используют соответствующие приборы – жидкостные хроматографы.

В состав жидкостного хроматографа обычно входят следующие основ-

ные узлы:

– узел подготовки ПФ, включая емкость с подвижной фазой (или емко-

сти с отдельными растворителями, входящими в состав подвижной фа-

зы) и систему дегазации ПФ;

– насосная система;

– смеситель подвижной фазы (при необходимости);

– система ввода пробы (инжектор);

– хроматографическая колонка (может быть установлена в термостате);

– детектор;

– система сбора и обработки данных.

Насосная система

Насосы обеспечивают подачу ПФ в колонку с заданной постоянной скоростью. Состав подвижной фазы может быть постоянным или меняю-

щимся во время анализа. В первом случае процесс называют изократическим,

а во втором – градиентным. Перед насосной системой иногда устанавливают

фильтры с диаметром пор 0,45 мкм для фильтрации подвижной фазы. Совре-

менная насосная система жидкостного хроматографа состоит из одного или нескольких насосов, управляемых компьютером. Это позволяет менять со-

став ПФ по определенной программе при градиентном элюировании. Сме-

шение компонентов ПФ в смесителе может происходить как при низком дав-

лении (до насосов), так и при высоком давлении (после насосов). Смеситель можно использовать для подготовки ПФ и при изократическом элюировании,

однако более точное соотношение компонентов достигается при предвари-

тельном смешении компонентов ПФ для изократического процесса. Насосы для аналитической ВЭЖХ позволяют поддерживать постоянную скорость подачи ПФ в колонку в интервале от 0,1 до 10 мл/мин при давлении на входе в колонку до 50 МПа. Целесообразно, однако, чтобы это значение не превы-

шало 20 МПа. Пульсации давления минимизируются специальными демп-

ферными системами, входящими в конструкцию насосов. Рабочие детали на-

сосов изготавливаются из коррозионностойких материалов, что позволяет использовать в составе ПФ агрессивные компоненты.

Смесители

По своей конструкции смесители могут быть статическими или дина-

мическими.

В смесителе происходит образование единой подвижной фазы из от-

дельных растворителей, подаваемых насосами, если необходимая смесь не была приготовлена заранее. Смешивание растворителей обычно происходит самопроизвольно, но иногда применяются системы с принудительным сме-

шиванием.

Инжекторы

Инжекторы могут быть универсальными для ввода проб от

1 мкл до 2 мл или дискретными для ввода пробы только определенного объ-

ема. Оба типа инжекторов могут быть автоматическими («автоинжекторы» или «автосэмплеры»). Инжектор для ввода пробы (раствора) расположен не-

посредственно перед хроматографической колонкой. Конструкция инжектора позволяет изменять направление потока ПФ и осуществлять предварительное введение пробы в петлю определенного объема (обычно от 10 до 100 мкл).

Этот объем указан на маркировке петли. Конструкция инжектора позволяет осуществлять замену петли. Для введения анализируемого раствора в неав-

томатический инжектор используется ручной микрошприц с объемом, значи-

тельно превосходящим объем петли. Избыток введенного раствора, не по-

местившийся в петле, сбрасывается, и в колонку вводится точный и всегда одинаковый объем пробы. Ручное неполное заполнение петли снижает точ-

ность и воспроизводимость дозирования и, следовательно, ухудшает точ-

ность и воспроизводимость хроматографического анализа.

Хроматографическая колонка

Хроматографические колонки обычно представляют собой трубки из нержавеющей стали, стекла или пластика, заполненные сорбентом и закры-

тые с обеих сторон фильтрами с диаметром пор 2–5 мкм. Длина аналитиче-

ской колонки в зависимости от механизма хроматографического разделения может находиться в диапазоне от 5 до 60 см и более (обычно она составляет

10–25 см), внутренний диаметр – от 2 до 10 мм (обычно 4,6 мм). Колонки с внутренним диаметром менее 2 мм используются в микроколоночной хрома-

тографии. Используются также капиллярные колонки с внутренним диамет-

ром около 0,3-0,7 мм. Колонки для препаративной хроматографии имеют внутренний диаметр до 50 мм и более.

Перед аналитической колонкой могут устанавливаться короткие ко-

лонки (предколонки) выполняющие различные вспомогательные функции

(чаще – защита аналитической колонки). Обычно анализ проводят при ком-

натной температуре, однако для увеличения эффективности разделения и со-

кращения продолжительности анализа может быть использовано термоста-

тирование колонок при температурах не выше 60 С. При более высоких температурах возможна деструкция сорбента и изменение состава ПФ.

Неподвижная фаза (сорбент)

В качестве сорбентов обычно применяются:

1. Силикагель, оксид алюминия, пористый графит используются в нор-

мально-фазовой хроматографии. Механизм удерживания в данном слу-

чае – обычно адсорбция;

2. Смолы или полимеры с кислотными или основными группами. Область применения – ионообменная хроматография;

3. Пористый силикагель или полимеры (эксклюзионная хроматография);

4. Химически модифицированные сорбенты (сорбенты с привитыми фа-

зами), приготовленные чаще всего на основе силикагеля. Механизм удерживания в большинстве случаев – распределение между подвиж-

ной и неподвижной фазами;

5. Химически модифицированные хиральные сорбенты, например произ-

водные целлюлозы и амилозы, протеины и пептиды, циклодекстрины,

используемые для разделения энантиомеров (хиральная хроматогра-

Сорбенты с привитыми фазами могут иметь различную степень хими-

ческой модификации. Частицы сорбента могут иметь сферическую или не-

правильную форму и разнообразную пористость.

В качестве привитых фаз наиболее часто применяются:

– октильные группы (сорбент октилсилан или С8 );

– октадецильные группы (сорбент октадецилсилан

(ODS) или С18 );

– фенильные группы (сорбент фенилсилан);

– цианопропильные группы (сорбент CN);

– аминопропильные группы (сорбент NH2 );

– диольные группы (сорбент диол).

Наиболее часто анализ выполняют на неполярных привитых фазах в

обращенно-фазовом режиме с применением сорбента С18 .

В некоторых случаях более целесообразно применять нормально-

фазовую хроматографию. При этом используют силикагель или полярные привитые фазы («CN», «NH2 », «диол») в сочетании с неполярными раствори-

Сорбенты с привитыми фазами химически устойчивы при значениях pH от 2,0 до 8,0, если другое специально не оговаривается производителем.

Частицы сорбента могут иметь сферическую или неправильную форму и разнообразную пористость. Размер частиц сорбента в аналитической ВЭЖХ обычно составляет 3–10 мкм, в препаративной ВЭЖХ – до 50 мкм и более.

Используются также монолитные сорбенты.

Высокая эффективность разделения обеспечивается высокой площадью поверхности частиц сорбента (которая является следствием их микроскопи-

ческих размеров и наличия пор), а также равномерностью состава сорбента и плотной и равномерной его упаковкой.

Детекторы

Используются различные способы детектирования. В общем случае ПФ с растворенными в ней компонентами после хроматографической колон-

ки попадает в ячейку детектора, где непрерывно измеряется то или иное ее свойство (поглощение в УФ или видимой области спектра, флуоресценция,

показатель преломления, электропроводность и др.). Полученная при этом хроматограмма представляет собой график зависимости некоторого физиче-

ского или физико-химического параметра ПФ от времени.

Наиболее распространенными являются спектрофотометрические де-

текторы (включая диодно-матричные), регистрирующие изменение оптиче-

ской плотности в ультрафиолетовой, видимой и часто в ближней инфракрас-

ной областях спектра от 190 до 800 или 900 нм. Хроматограмма в этом слу-

чае представляет собой зависимость оптической плотности ПФ от времени.

Традиционно используемый спектрофотометрический детектор позво-

ляет проводить детектирование при любой длине волны в его рабочем диапа-

зоне. Применяются также мультиволновые детекторы, позволяющие прово-

дить детектирование при нескольких длинах волн одновременно.

С помощью диодно-матричного детектора можно не только проводить детектирование сразу по нескольким длинам волн, но и практически мгно-

венно (без сканирования) получать оптический спектр ПФ в любой момент времени, что значительно упрощает качественный анализ разделяемых ком-

понентов.

Чувствительность флуоресцентных детекторов примерно в 1000 раз выше чувствительности спектрофотометрических. При этом используется либо собственная флуоресценция, либо флуоресценция соответствующих производных, если само определяемое вещество не флуоресцирует. Совре-

менные флуоресцентные детекторы позволяют не только получать хромато-

граммы, но и регистрировать спектры возбуждения и флуоресценции анали-

зируемых соединений.

Для анализа образцов, не поглощающих в УФ и видимой областях спектра (например, углеводов), используют рефрактометрические детекторы

(рефрактометры). Недостатки этих детекторов – их низкая (по сравнению со спектрофотометрическими детекторами) чувствительность и значительная температурная зависимость интенсивности сигнала (детектор необходимо термостатировать).

Используются также электрохимические детекторы (кондуктометриче-

ские, амперометрические и др.), масс-спектрометрические и Фурье-ИК-

детекторы, детекторы светорассеивания, радиоактивности и некоторые дру-

Подвижная фаза

В качестве ПФ могут применяться разнообразные растворители – как индивидуальные, так и их смеси.

В нормально-фазовой хроматографии обычно применяются жидкие уг-

леводороды (гексан, циклогексан, гептан) и другие относительно неполярные

растворители с небольшими добавками полярных органических соединений,

которые регулируют элюирующую силу ПФ.

В обращено-фазовой хроматографии в состав ПФ входят полярные ор-

ганические растворители (обычно ацетонитрил и метанол) и вода. Для опти-

мизации разделения часто используют водные растворы с определенным зна-

чением рН, в частности буферные растворы. Применяют добавки неоргани-

ческих и органических кислот, оснований и солей и другие соединения (на-

пример, хиральные модификаторы для разделения энантиомеров на ахираль-

ном сорбенте).

Контроль значения рН необходимо осуществлять отдельно для водного компоненента, а не для его смеси с органическим растворителем.

ПФ может состоять из одного растворителя, часто из двух, при необхо-

димости – из трех и более. Состав ПФ указывают как объемное соотношение входящих в нее растворителей. В отдельных случаях может указываться мас-

совое соотношение, что должно быть специально оговорено.

При использовании УФ-спектрофотометрического детектора ПФ не должна иметь выраженного поглощения при выбранной для детектирования длине волны. Предел прозрачности или оптическая плотность при опреде-

ленной длине волны растворителя конкретного изготовителя часто указыва-

ется на упаковке.

На хроматографический анализ большое влияние оказывает степень чистоты ПФ, поэтому предпочтительно применять растворители, выпущен-

ные специально для жидкостной хроматографии (включая воду).

ПФ и анализируемые растворы не должны содержать нерастворивших-

ся частиц и пузырьков газа. Воду, полученную в лабораторных условиях,

водные растворы, предварительно смешанные с водой органические раство-

рители, а также анализируемые растворы необходимо подвергать тонкой фильтрации и дегазации. Для этих целей обычно применяют фильтрование

под вакуумом через инертный по отношению к данному растворителю или раствору мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм.

Система сбора и обработки данных

Современная система обработки данных представляет собой сопря-

женный с хроматографом персональный компьютер с установленным про-

граммным обеспечением, позволяющим регистрировать и обрабатывать хро-

матограмму, а также управлять работой хроматографа и следить за основны-

ми параметрами хроматографической системы.

Перечень условий хроматографирования, подлежащих указанию

В частной фармакопейной статье должны быть приведены размеры ко-

лонки, тип сорбента с указанием размера частиц, температура колонки (если необходимо термостатирование), объем вводимой пробы (объем петли), со-

став ПФ и способ ее приготовления, скорость подачи ПФ, детектор и усл овия детектирования, описание градиентного режима (если используется), время хроматографирования.

ИОНООБМЕННАЯ И ИОННАЯ ВЭЖХ

Ионообменная хроматография используется для анализа как органиче-

ских (гетероциклические основания, аминокислоты, белки и др.), так и неор-

ганических (различные катионы и анионы) соединений. Разделение компо-

нентов анализируемой смеси в ионообменной хроматографии основано на обратимом взаимодействии ионов анализируемых веществ с ионными груп-

пами сорбента. В качестве сорбентов используются аниониты или катиони-

ты. Эти сорбенты представляют собой, в основном, либо полимерные ионо-

обменные смолы (обычно сополимеры стирола и дивинилбензола с приви-

тыми ионными группами), либо силикагели с привитыми ионообменными группами. Сорбенты с группами -(СН2 )3 N+ Х– используются для разделения анионов, а сорбенты с группами -(СН2 )SО3 – Н+ – для разделения катионов.

Обычно для разделения анионов применяют полимерные смолы, а для разд е-

ления катионов – модифицированные силикагели.

В качестве ПФ в ионообменной хроматографии применяют водные растворы кислот, оснований и солей. Обычно используются буферные рас-

творы, позволяющие поддерживать определенные значения рН. Возможно также использование небольших добавок смешивающихся с водой органиче-

ских растворителей – ацетонитрила, метанола, этанола, тетрагидрофурана.

Ионная хроматография - вариант ионообменной хроматографии, в

котором для определения концентрации ионов анализируемого вещества ис-

пользуется кондуктометрический детектор. Для высокочувствительного оп-

ределения изменений электропроводности проходящей через детектор ПФ фоновая электропроводность ПФ должна быть низкой.

Существуют два основных варианта ионной хроматографии.

Первый из них основан на подавлении электропроводности электроли-

та ПФ с помощью второй ионообменной колонки, находящейся между ана-

литической колонкой и детектором. В этой колонке происходит нейтрализа-

ция ПФ и анализируемые соединения попадают в ячейку детектора в деиони-

зированной воде. Детектируемые ионы являются единственными ионами,

обеспечивающими проводимость ПФ. Недостаток подавляющей колонки – необходимость ее регенерации через достаточно короткие промежутки вре-

мени. Подавляющая колонка может быть заменена непрерывно действую-

щим мембранным подавителем, в котором состав мембраны непрерывно об-

новляется потоком регенерирующего раствора, движущегося в направлении,

противоположном направлению потока ПФ.

Второй вариант ионной хроматографии – одноколоночная ионная хро-

матография. В этом варианте используется ПФ с очень низкой электропро-

водностью. В качестве электролитов широко применяют слабые органиче-

ские кислоты – бензойную, салициловую или изофталевую.

ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ВЭЖХ

Эксклюзионная хроматография (гель-хроматография) – особый вариант ВЭЖХ, основанный на разделении молекул по их размерам. Распределение

молекул между неподвижной и подвижной фазами основано на размерах мо-

лекул и частично на их форме и полярности. Для разделения используют по-

ристые сорбенты – полимеры, силикагель, пористые стекла и полисахариды.

Размер частиц сорбентов 5–10 мкм.

Преимуществами пористых стекол и силикагеля являются быстрая диффузия ПФ и молекул анализируемого вещества в поры, устойчивость в различных условиях (даже при высоких температурах). Полимерные сорбен-

ты представляют собой сополимеры стирола и дивинилбензола (это гидро-

фобные сорбенты, используемые с неполярными подвижными фазами) и

гидрофильные гели, получаемые из сульфированного дивинилбензола или полиакриламидных смол.

Возможны два предельных типа взаимодействия молекул с пористой неподвижной фазой. Молекулы, размер которых больше среднего диаметр а пор, вообще не проникают в сорбент и элюируются вместе с подвижной фа-

зой первыми. Молекулы с диаметром значительно меньше размера пор сор-

бента свободно проникают в него, остаются в неподвижной фазе наибольшее время и элюируются последними. Молекулы средних размеров проникают в поры сорбента в зависимости от размера и частично в зависимости от своей формы. Они элюируются с различными временами удерживания между са-

мыми крупными и самыми мелкими молекулами. Разделение компонентов хроматографируемого образца происходит в результате повторяющихся ак-

тов диффузии компонентов образца в поры сорбента, и обратно.

В эксклюзионной хроматографии для характеристики удерживания ис-

пользуется объем удерживания, равный произведению скорости потока ПФ на время удерживания.

Подвижная фаза. Выбор ПФ зависит от типа сорбента. Эксклюзион-

ная хроматография в целом делится на гель-фильтрационную и гель-

проникающую хроматографию.

Метод гель-фильтрационной хроматографии используют для разделе-

ния водорастворимых соединений на гидрофильных сорбентах. Подвижные фазы представляют собой водные буферные растворы с заданным значением рН.

В гель-проникающей хроматографии применяются гидрофобные сор-

бенты и неполярные органические растворители (толуол, дихлорметан, тет-

рагидрофуран). Этот метод используют для анализа соединений, малораство-

римых в воде.

Детекторы. В качестве детекторов в эксклюзионной хроматографии используются дифференциальные рефрактометрические детекторы, а также спектрофотометрические детекторы (в том числе, в ИК-области спектра).

Применяются также вискозиметрический и проточный лазерный детекторы.

Эти детекторы в комбинации с рефрактометром или другим концентрацион-

ным детектором позволяют непрерывно определять молекулярную массу по-

лимера в ПФ.

УЛЬТРАЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Ультраэффективная жидкостная хроматография представляет собой вариант жидкостной хроматографии, отличающийся большей эффективно-

стью по сравнению с классической ВЭЖХ.

Особенностью ультраэффективной жидкостной хроматографии являет-

ся использование сорбентов с размером частиц от 1,5 до 2 мкм. Размеры хро-

матографических колонок обычно составляют от 50 до 150 мм в длину и от 1

до 4 мм в диаметре. Объем вводимой пробы может составлять от 1 до 50 мкл.

Хроматографическое оборудование, используемое в классическом ва-

рианте ВЭЖХ, обычно специально адаптировано для этого вида хроматогра-

Оборудование, предназначенное для ультраэффективной жидкостной хроматографии, может использоваться и в классическом варианте ВЭЖХ.

Введение

Хроматографический анализ является критерием однородности вещества: если каким-либо хроматографическим способом анализируемое вещество не разделилось, то его считают однородным (без примесей).

Принципиальным отличием хроматографических методов от других физико-химических методов анализа является возможность разделения близких по свойствам веществ. После разделения компоненты анализируемой смеси можно идентифицировать (установить природу) и количественно определять (массу, концентрацию) любыми химическими, физическими и физико-химическими методами.

Хроматография широко применяется в лабораториях и в промышленности для качественного и количественного анализа многокомпонентных систем, контроля производства, особенно в связи с автоматизацией многих процессов, а также для препаративного (в том числе промышленного) выделения индивидуальных веществ (например, благородных металлов), разделения редких и рассеянных элементов.

В соответствии с агрегатным состоянием элюента различают газовую (ГХ, GC) и жидкостную хроматографию (ВЭЖХ, HPLC).

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ, HPLC) используется для анализа, разделения и очистки синтетических полимеров, лекарственных препаратов, детергентов, белков, гормонов и др. биологически важных соединений. Использование высокочувствительных детекторов позволяет работать с очень малыми количествами веществ (10 -11 -10 -9 г), что исключительно важно в биологических исследованиях.

Метод ВЭЖХ осуществляется на различных жидкостных хроматографах. Современные жидкостные хроматографы предназначены для разделения сложных смесей веществ на отдельные компоненты и проведения качественного и количественного анализа компонентов разделяемой смеси.

высокоэффективная жидкостная хроматография пропифеназон

В связи с введением в практику фармацевтического производства России GMP. повышается значимость использования современных унифицированных методов анализа, как на предприятиях-производителях:, так и в системе государственного контроля качества лекарственных средств. Базовым методом анализа качества субстанций и готовых лекарственных средств в странах с развитой фармацевтической промышленностью (США, Англия. Япония, страны ЕС) является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Данный метод по своим характеристикам соответствует требованиям количественного анализа около 80-90% препаратов.

К технике выполнения любых хроматографических определений предъявляются некоторые общие требования. Прежде всего, необходимо отметить те из них, которые вызывают у начинающих специалистов больше всего вопросов.

1. Кондиционирование помещения. В помещении, где устанавливается жидкостной хроматограф, не должно быть резких колебаний температуры.

Изменение температуры может привести к изменению удерживания, эффективности, и даже селективности разделения.

В летнюю жару в некондиционированных помещениях сильно затрудняется работа с нормально-фазовыми легкокипящими подвижными фазами. В течение дня происходит их постепенное испарение, которое приводит к изменению состава элюента.

При пониженных температурах появляются проблемы в работе с элюентами, обогащенными водой и/или содержащими спирты. Вязкость таких элюентов резко возрастает при понижении температуры, что приводит к повышению давления в системе.

Влияние небольших колебаний температуры на разделение можно устранить, термостатируя хроматографическую колонку, или всю жидкостную систему (что возможно не для всех хроматографов).

2. Качество электропитания. Большинство современных хроматографов оснащено системами стабилизации питания, однако, качество электропитания на месте также должно быть высоким. При недостаточно хорошем электропитании любой запуск серии определений в автоматическом режиме может окончиться неудачей из-за сбоя.

3. Чистота растворителей. Для приготовления подвижных фаз следует применять особо чистые растворители.

В общем случае, требования, предъявляемые к чистоте подвижной фазы, зависят от способа детектирования, метода элюирования (изократического или градиентного), чувствительности детектора к целевому аналиту и его концентрации.

При применении УФ детектирования требования к чистоте растворителей повышаются при переходе к коротковолновому диапазону, менее 230-240 нм. Для изократического элюирования при УФ детектировании на длинах волн, больших 220-240 нм, можно применять растворители марки "ос. ч." и воду-дистиллят. Все реагенты, добавляемые в подвижную фазу, также должны быть достаточно чистыми; кристаллические реагенты перед применением бывает полезно перекристаллизовать.

Для градиентного элюирования необходимо применять растворители марки "для жидкостной хроматографии" ("for liquid chromatography") и воду-бидистиллят. Особые требования в методе градиентного элюирования (в обращенно-фазовой хроматографии) предъявляются к чистоте водного буфера и воды в частности. Прежде всего это связано с тем, что на начальной стадии элюирования адсорбент поглощает из обогащенной водным буфером подвижной фазы загрязняющие компоненты, которые в дальнейшем элюируются и проявляются на хроматограмме в виде "горбов", "порогов" и отдельных пиков, сильно затрудняющих выделение полезных сигналов аналитов.

Наиболее чистые растворители требуются для проведения групповых определений следовых количеств веществ в режиме градиентного элюирования.

Для выполнения определений в градиентном режиме элюирования, а также прецизионных определений в изократическом режиме, подвижная фаза должна применяться однократно, то есть элюат должен сбрасываться или утилизироваться.

При изократическом элюировании, если нет особенных проблем с чувствительностью, отработанный элюент можно применять повторно. Система, в которой элюат после прохождения через детектор поступает обратно в емкость с подвижной фазой, называется "системой с рециклом". Особенно полезной такая система оказывается в случае проведения большого числа рутинных изократических определений на стандартных колонках (250х4.6, 150х4.6) при объемной скорости порядка 1 мл/мин. В этих случаях система с рециклом обеспечивает экономию до 200-300 мл органического растворителя в день. Такая экономная система позволяет применять для анализа очень чистые, дорогие растворители. Вопрос экономии дорогих растворителей стоит менее остро в случае применения микроколонок (80х2, 100х2), поскольку для проведения разделения требуется на порядок меньший объем подвижной фазы.

4. Дегазация растворителей. Растворители, применяющиеся в хроматографии для приготовления подвижных фаз, обычно содержат растворенный воздух. Особенно много воздуха содержит вода.

При работе на недегазированных элюентах пузырьки воздуха попадают в различные узлы жидкостной системы: насос, колонку, капилляры, детектор. При попадании воздуха в жидкостную систему на хроматограмме появляются высокие периодические шумы, вызванные колебанием давления в жидкостной системе. Это приводит к резкому уменьшению чувствительности анализа.

Для удаления воздуха их элюента проводят его дегазацию. Как правило, дегазируют только элюенты для обращенно-фазовых разделений - поскольку водноорганические смеси содержат значительные количества растворенного воздуха. Особенно тщательно дегазация должна осуществляться в случае градиентного элюирования, а также при применении флуориметрического детектирования.

В ходе градиентного элюирования в обращенно-фазовом режиме происходит смешивание двух элюентов - водноорганических смесей различного состава. Смешивание недегазированных элюентов приводит к интенсивному выделению растворенного воздуха, что критично для проведения определения в целом (на хроматограмме пузырьки воздуха регистрируются в виде резких "выбросов" на нулевой линии).

Чувствительность флуориметрического детектирования уменьшается при высоком содержании растворенного воздуха в подвижной фазе (происходит тушение флуоресценции). Таким образом, при применении флуориметрического детектирования дегазации элюента должно уделяться особое внимание.

Существует три основных способа дегазации подвижных фаз для жидкостной хроматографии.

а. Дегазация вакуумом - элюент выдерживают в колбе Кляйзена под вакуумом водоструйного насоса в течение нескольких минут. При проведении дегазации следует избегать кипения элюента.

б. Термическая дегазация применяется для дегазации водноорганических элюентов с высокой долей воды. Подвижную фазу помещают в колбу, которую не герметично закрывают пробкой, и оставляют в водной бане при температуре около 50єС. Через 10-15 минут колбу закрывают пробкой герметично и охлаждают ее под струей воды до комнатной температуры.

в. Дегазация ультразвуком. Подвижную фазу несколько минут обрабатывают ультразвуком, а затем дают ей отстояться в течение 10-15 минут. Этот способ часто бывает недостаточно эффективен для дегазации водноорганических элюентов.

Современные насосные системы для жидкостной хроматографии комплектуются системами автоматической дегазации. Тем не менее, при проведении градиентных анализов обе подвижные фазы лучше дегазировать предварительно и "вручную", по одному из приведенных методов.

5. Фильтрация подвижной фазы. Для обеспечения бесперебойной работы насоса подвижную фазу желательно фильтровать под вакуумом с применением мембранного фильтра.

6. Промывка колонки и узлов жидкостной системы. После работы с водноорганическими подвижными фазами, содержащими соли и кислоты, всю жидкостную систему (включая колонку) следует промыть дистиллированной водой с добавлением 5-10% органического растворителя. Такая промывка делается для того, чтобы в нерабочее время дополнительно не изнашивались узлы жидкостной системы хроматографа и сама неподвижная фаза.

Не проведение такой промывки приводит, прежде всего, к тому, что после остановки насоса на его деталях и стенках кюветы детектора из элюента осаждаются соли. Это, в свою очередь, приводит к неустойчивой работе прибора в целом, а также преждевременному износу движущихся частей насоса. Регулярное отсутствие промывки системы от содержащих соли и кислоты элюентов может привести к сокращению времени жизни неподвижной фазы.

Добавка к промывочной воде некоторого количества органического растворителя необходима для предотвращения биологического загрязнения жидкостной системы.

7. Переход на новую подвижную фазу, которая не смешивается с предыдущей. Такой переход осуществляется через промежуточный растворитель, неограниченно смешивающийся с обеими подвижными фазами - обычно, через изопропанол или ацетон.

Для перехода с водного элюента на неполярный элюент жидкостную систему следует промыть водой с добавкой органического растворителя, затем снять хроматографическую колонку, промыть систему изопропанолом (ацетоном), промыть систему неполярным элюентом, установить новую колонку.

Для обратного перехода снимают хроматографическую колонку, промывают жидкостную систему изопропанолом (ацетоном), затем водным элюентом, затем ставят новую колонку.

При переходе от водного элюента к неполярному следует заранее убедиться, что материал уплотнений насоса рассчитан на работу с неполярными растворителями.

8. Фильтрация пробы. Если анализируемая проба содержит нерастворенную взвесь, то ее желательно отфильтровывать, пропуская пробу через мембранный фильтр, соединенный со шприцем. К сожалению, если пробы мало, менее миллилитра, то профильтровать ее таким способом становится практически невозможно.

При регулярном анализе проб, содержащих взвеси, входной фильтр на колонке (фрит) может засориться, что приведет прежде всего к увеличению давления в системе. В этом случае входной фильтр лучше заменить, а при отсутствии замены - промыть его в органическом растворителе с обработкой ультразвуком в течение 10-15 минут.

Наиболее оптимальным решением проблемы является применение ин-лайн фильтра перед колонкой. Ин-лайн фильтр содержит сменный фрит - такой же, как и на колонке. Замена фрита на ин-лайн фильтре является рутинной операцией, которая может проводиться достаточно часто.

9. Применение предколонок. При регулярном анализе "грязных" проб хроматографическая колонка достаточно быстро загрязняется и теряет свою разделительную способность. Известной альтернативой тщательной пробоподготовки в этом случае является применение предколонки, защищающей основную колонку от загрязнения.

Иногда пробоподготовку целесообразно вообще не проводить, а поставить в линию перед основной колонкой ин-лайн фильтр и предколонку. Преимуществами этой схемы являются простота и экспрессность анализов при меньшей затрате труда и реагентов.

10. Консервация хроматографических колонок. Перед достаточно длительным хранением хроматографические колонки промываются и заполняются растворителем, вполне определенным для каждого типа неподвижной фазы.

Так, хроматографические колонки для работы в нормально-фазовых системах обычно заполняются высококипящим углеводородом, например, изооктаном. Обращенные фазы промывают водой и заполняют ацетонитрилом, или на небольшой скорости подачи - изопропанолом. Фазы, предназначенные для работы с водными буферами, заполняются водой с небольшой добавкой азида натрия (бактериостатика).

Инструкции по хранению колонки могут указываться в ее паспорте.

11. Хранение водных буферов. В случае проведения рутинных определений бывает достаточно удобно готовить сразу большой объем водного буфера для приготовления подвижной фазы. К сожалению, водный буфер не может храниться больше нескольких дней, если не добавить в него азид натрия, бактериостатик. Очень плохо хранятся подвижные фазы на основе фосфатного буфера.

Иногда большой объем водного буфера готовят для того, чтобы "повысить воспроизводимость анализа". Вообще говоря, при таком подходе вопроизводимость анализа не повышается, а вот проблемы с хранением буфера появляются неизбежные.

Вообще же говоря, ответ на вопрос - готовить ли водный буфер на неделю или на один день? - определяется исключительно принципом удобства.

12. Регулярность проведения калибровки. Как правило, калибровку по стандарту проводят каждый день, или же каждый раз при приготовлении нового элюента.

Калибровка проводится при достижении стационарного состояния хроматографической системы; считываемыми параметрами являются время удерживания пика стандарта, его площадь (при спектрофотометрическом детектировании - на опорной длине волны), спектральные отношения (при применении сканирующего или диодно-матричного спектрофотометрического детектора).

В начале работы стандарт может быть проанализирован дважды - для подтверждения воспроизводимости времени удерживания.

1. Определение компонентов препарата "БИЦИЛЛИН-3" методом ВЭЖХ

Бициллин-3 является пенициллином пролонгированного действия и представляет собой смесь натриевой, новокаиновой и бензатиновой солей бензилпенициллина (БП). По действующей ВФС 42-3034-98 определение БП в препарате проводят с помощью ВЭЖХ, новокаин определяют спектрофотометрически, а бензатин (N,N1-дибензилэтилендиамин) экстрагируют эфиром из водного раствора, насыщенного хлоридом натрия. После выпаривания эфира бензатин определяют титрованием хлорной кислотой.

В Европейской Фармакопее содержание БП и бензатина в бензатиновой соли БП определяют с помощью градиентной ВЭЖХ в смеси метанола с раствором фосфата натрия при рН 3,5.

Цель работы - разработка метода ВЭЖХ в изократическом режиме для определения компонентов в бициллине-3.

Экспериментальная часть

Использовали бициллин-3 производства АКО "Синтез" (Курган). Исследование проводили на хроматографе фирмы "Waters" (США) с насосом модели 510, УФ-детектором модели 481 и инжектором модели 7125 (Rheodyne) с дозирующей петлей вместимостью 50 мкл. Для детектирования использовали длину волны 214 нм, при которой хорошо детектируются все анализируемые соединения. Регистрацию хроматограмм и расчет площадей пиков и основных параметров удерживания проводили с помощью персонального компьютера с аналого-цифровым преобразователем и программой "Мультихром".

Был изучен обращеннофазный вариант метода ВЭЖХ на колонке "Luna C18 (2)" размером 250 х 4,6 мм фирмы "Phenomenex" (США), поскольку колонка зарекомендовала себя ранее как относительно дешевая с улучшенной симметрией выхода пиков органических аминов. С этой же целью в качестве подвижной фазы использовали смесь ацетонитрила с буферным раствором, содержащим в качестве одного из компонетов триэтиламин, имеющим pH 5,0.

Исходный раствор для приготовления подвижной фазы - 2,5 М раствор фосфорной кислоты, который титровали триэтиламином до рН 5,0. Буферный раствор для ВЭЖХ получали разбавлением исходного раствора водой в 10 раз.750 мл полученного буферного раствора смешивали с 250 мл ацетонитрила. При этом значение кажущегося рН подвижной фазы повышалось до 5,7. Скорость подвижной фазы 1 мл/мин. Хроматографирование проводили при комнатной температуре. Время анализа 20 мин.

Поскольку входящие в состав препарата компоненты различаются по кислотно-основным свойствам - БП является кислотой, а новокаин и бензатин - основаниями, при увеличении рН их времена удерживания в интервале рН, где их ионизация меняется, сдвигаются в разные стороны. Поэтому путем изменения рН легко подобрать удобное удерживание анализируемых компонентов. Однако увеличение рН приводит к заметному ухудшению формы пика бензатина, а уменьшение - к недостаточному разрешению новокаина и продуктов гидролиза БП. Разделение компонентов бициллина-3 при указанных выше условиях представлено на рисунке. Времена удерживания новокаина, бензатина и БП составляли 4,2, 11,6 и 14,8 мин соответственно.

Существенным является выход пика новокаина между 2 пиками, представляющими собой продукты гидролиза БП. В связи с этим для лучшего разделения компонентов рекомендуется добавлять в подвижную фазу небольшие количества 2,5 М растворов фосфорной кислоты или триэтиламина и контролировать разделение хроматографированием смеси новокаина и БП, раствор которого хранился около суток при комнатной температуре.

Для количественного определения 20-25 мг бициллина-3 вносили в мерную колбу вместимостью 100 мл и растворяли в 20% водном растворе ацетонитрила. Использование для растворения метанола или его растворов вело к частичному метилированию БП. Увеличение концентрации ацетонитрила приводило к уширению пика новокаина. Верхний предел концентрации лекарственного вещества ограничен его растворимостью. Калибровочные графики для БП и бензатина получали с использованием натриевой соли БП и диацетата бензатина после соответствующего пересчета. Калибровочный график для БП линеен в области 0,1-0,5 мг/мл, для бензатина и новокаина - в области 0,01-0,05 мг/мл. Результаты определения компонентов в 5 сериях препарата представлены в табл.1, где каждое значение представляет собой среднее из 5 определений. Относительное среднее квадратичное отклонение составило 1,6% для новокаина, 3,4% для бензатина и 1,4% для БП.

Из табл.1 следует, что результаты количественного определения с помощью ВЭЖХ укладываются в допустимые пределы, регламентируемые НД.

Для подтверждения правильности предложенной методики были проанализированы компоненты бициллина-3 в модельных смесях, приготовленных смешением натриевой соли БП, бензатина диацетата и новокаина. Результаты приведены в табл.2. Результаты пересчитаны на исходные компоненты.

Каждое значение в графе "Найдено" табл.2 - средний результат 3 определений. Средняя величина относительного отклонения составила 2,2 % для бензатина, 0,9 % для новокаина и 0,8 % для БП, что коррелирует с относительными средними стандартными отклонениями, найденными при анализе компонентов в реальных пробах. Для бензатина разброс результатов несколько выше, чем для остальных компонентов, что объясняется низкой высотой и неправильной формой пика и соответственно большей ошибкой интегрирования. Другой причиной относительно больших ошибок при определении бензатина может явиться эффект памяти инжектора при анализе сильно адсорбирующихся веществ. Однако и такой разброс, несколько превышающий принятый для анализов с помощью метода ВЭЖХ, вполне допустим для определения бензатина.

Выводы

1. Разработана методика обнаружения и количественного определения компонентов в препарате "Бициллин-3".

2. Методика проверена на ряде серий препарата и подтверждена анализом модельных смесей известного состава.

2. ВЭЖХ в анализе препаратов, содержащих пропифеназон

Пропифеназон (4-изопропил-2,3-диметил-1-фенил-3-пиразолин-5-он; изопропилантипирин) относится к ненаркотическим анальгетикам пиразолонового ряда и входит в состав комбинированных безрецептурных препаратов. В настоящее время в лечебной практике широко используются таблетки каффетин (состав: пропифеназона-0,21 г, парацетамола-0,25 г, кофеина-0,05 г, кодеина фосфата-0,01 г) и саридон (парацетамола-0,25 г, пропифеназона-0,15 г, кофеина-0,05 г). Согласно существующей нормативной документации для подтверждения подлинности таблеток каффетина используется хроматография в тонком слое сорбента. Количественное определение предложено проводить в отдельных навесках препарата разными для каждого компонента методами: с помощью спектрофотометрии, титриметрии, сочетание тонкослойной хроматографии и спектрофотометрии. В нормативной документации на саридон парацетамол, кофеин и пропифеназон определяют методом ВЭЖХ на колонках длиной 12,5 см с сорбентом Merck Lichrospher C18 и подвижной фазой состава: метанол-0,01 М фосфорная кислота в соотношении 30: 70.

Цель настоящей работы - разработка методик обнаружения и количественного определения компонентов таблеток каффетина и саридона с помощью ВЭЖХ.

В работе использовали таблетки каффетина производства "Алкалоид Скопье" (Республика Македония), саридона производства "Лаборатория Рош Николас С. А.", Гайярд (Франция) и субстанции компонентов, входящих в их состав. Исследование проводили на отечественном микроколоночном жидкостном хроматографе "Милихром-4" с УФ-спектрофотометрическим детектором, колонкой длиной 8 см с обращенно-фазовым сорбентом Сепарон-С18 в качестве неподвижной фазы. Полярный характер анализируемых соединений, их хорошая растворимость в воде и ацетонитриле обусловили выбор водно-ацетонитрильных смесей в разных соотношениях в качестве подвижной фазы. Были испытаны подвижные фазы ацетонитрил - вода в соотношениях 9: 1; 7: 3; 6: 4; 8: 2 и ацетонитрил-вода-диэтиламин (3: 2: 0,2). Избегали использовать подвижные фазы с объемной долей органического растворителя более 80%, чтобы исключить нормально-фазовые взаимодействия, затрудняющие дальнейшее регулирование состава подвижной фазы. Объемная доля растворителя менее 5% приводит к функциональной неустойчивости подвижной фазы и невоспроизводимости времен удерживания. Введение в состав подвижной фазы диэтиламина в качестве модификатора позволило добиться разделения всех 4 компонентов таблеток каффетин. Известно, что на поверхности октадецилсиликагеля находится значительное количество остаточных силанольных групп, способных к ионообменному взаимодействию. Диэтиламин исключает из хроматографического процесса силанольные группы, улучшает форму пиков, сокращает время анализа и регулирует рН на поверхности силикагеля. Измерение проводили в следующих условиях: масштаб регистрации 2,0, время удерживания 0,8 с, скорость расхода элюента 50 мкл/мин, объем вводимой пробы 3 мкл. Детекцию пиков осуществляли при 2 длинах волн - 238 и 276 нм.

Идентификацию проводили по параметрам удерживания, которые определяли предварительно на стандартных растворах исследуемых веществ.

Компоненты таблеток каффетина разделены при использовании подвижной фазы ацетонитрил-вода-диэтиламин (3: 2,2: 0,2). Время удерживания парацетамола составило 3,08 мин, пропифеназона - 5,73 мин, кофеина - 4,0 мин, кодеина - 4,67 мин.

Компоненты саридона можно также разделить, используя подвижную фазу ацетонитрил-вода (8: 2). Время удерживания для парацетамола - 3,9 мин, пропифеназона - 5,11 мин, кофеина - 4,44 мин.

Для количественного определения применяли метод абсолютной калибровки. Прямая пропорциональная зависимость концентрации вещества от высоты пика наблюдалась для парацетамола в диапазоне 50-200 мкг/мл, для пропифеназона - 25-128 мкг/мл, кофеина - 20-50 мкг/мл, кодеина - 59-234 мкг/мл.

Метод ВЭЖХ имеет некоторые ограничения в анализе сложных смесей. При одновременном присутствии в смеси веществ в макро - и микроколичествах возникает перегрузка колонки, что оказывает влияние на качество разделения и форму выходящих пиков. В каффетине содержание кодеина фосфата по отношению к парацетамолу и пропифеназону в 21-25 раз меньше, поэтому рекомендуется жидкостная экстракция для отделения кодеина от остальных компонентов таблеток. Предварительно мы установили, что парацетамол, пропифеназон и кофеин извлекаются при однократной экстракции этилацетатом из водных растворов при рН 2,0 в количестве соответственно 87,43, 87,29 и 87,84%, а кодеин полностью остается в водном растворе и для его извлечения и концентрирования необходимо использовать хлороформ при рН 9,0-10,0.

Методика количественного определения парацетамола, пропифеназона и кофеина в таблетках саридона и каффетина.20 таблеток растирают в ступке в мелкий однородный порошок, отвешивают около 0,01 г (точная навеска) порошка растертых таблеток и помещают в мерную колбу вместимостью 25 мл, прибавляют 10 мл ацетонитрила и тщательно перемешивают.

Содержимое колбы доводят до метки ацетонитрилом, перемешивают и фильтруют. Раствор вводят в колонку хроматографа в объеме 3,0 мкл. Содержание парацетамола, пропифеназона и кофеина определяют методом абсолютной калибровки. Результаты определения приведены в табл.1 и 2, из которых видно, что полученные данные укладываются в допустимые пределы содержания по нормативной документации (НД).

Методика количественного определения кодеина фосфата в таблетках каффетина. Около 0,2 г растертых таблеток (точная навеска) растворяют в 20 мл воды, хорошо перемешивают до получения однородного раствора, фильтруют через фильтр для мелких и самых мелких осадков, фильтр промывают 10 мл очищенной воды. Раствор подкисляют 10% раствором серной кислоты до рН 2,0. Экстрагируют трижды этилацетатом порциями по 10 мл. Экстракты отбрасывают. К водному раствору добавляют 25% раствор аммиака до рН 9,0-10,0. Экстрагируют трижды хлороформом порциями по 10 мл. Объединенные хлороформные вытяжки помещают в фарфоровые чашки и испаряют при комнатной температуре. Сухие остатки растворяют в ацетонитриле, переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводят до метки тем же растворителем.3 мкл полученного раствора вводят в колонку хроматографа и определяют кодеин в описанных условиях. Результаты определения приведены в табл.3.

Для оценки точности предлагаемых методик и проверки воспроизводимости результатов были приготовлены и исследованы модельные смеси. Данные на примере таблеток саридона приведены в табл.4. Как видно из табл.4, относительная погрешность определения не превышает для парацетамола ±1, 19%, пропифеназона ±1,16%, кофеина ±1,63%.

Методика количественного определения компонентов таблеток саридона в модельных смесях. Отвешивают точные навески парацетамола (около 0,08 г), пропифеназона (около 0,05 г) и кофеина (около 0,016 г), переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл, растворяют в небольшом объеме ацетонитрила и доводят до метки тем же растворителем. Отбирают аликвоту 2,5 мл и переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл, объем до метки доводят тем же растворителем, перемешивают и фильтруют. Раствор вводят в колонку хроматографа в объеме 3 мкл.

Выводы

1. Разработана методика обнаружения компонентов таблеток каффетина и саридона с помощью ВЭЖХ.

Время удерживания для парацетамола составило 3,08 мин, для пропифеназона - 5,73 мин, кофеина - 4 мин и кодеина - 4,67 мин.

2. Предложен метод ВЭЖХ для количественного определения компонентов таблеток каффетина и саридона.

Относительная ошибка определения составила для парацетамола ±1, 19-1,21%, пропифеназона ±1,16-1,71%, кофеина ±1,22-1,63% и для кодеина ±2,95%.

3. Стандартизация препарата "Аданол"

Фармацевтической фирмой "Полисан" разработан ряд комплексных лекарственных препаратов метаболического действия, стимулирующих обменные процессы головного мозга, в том числе "Цитофлавин" (инъекции, таблетки) и "Аданол". "Аданол" обладает выраженными антигипоксическими и противоишемическими свойствами и является перспективным лекарственным средством для лечения больных с последствиями инсульта. Он представляет собой таблетированную лекарственную форму, покрытую кишечно-растворимой оболочкой.

В его состав входят янтарная кислота (ЯК), пирацетам (Пц), рибоксин (Рб), никотинамид (НА), пиридоксина гидрохлорид (ПГ), рибофлавина мононуклеотид (РФ).

Цель работы - разработка метода качественного и количественного определения ЯК в сложных многокомпонентных смесях на примере препарата "Аданол".

В работе использовали жидкостный хроматограф высокого давления фирмы "Shimadzu" (Япония) с УФ-детектором и колонкой Hypersil BDS C18 фирмы "Supelco Inc." зернением 5 мкм, длиной 250 мм с внутренним диаметром 4,6 мм. Подвижная фаза - водно-органическая фаза на основе фосфатного буфера (рН 2,6-7,0). Длина волны детектирования 206 нм. Режим анализа изократический, скорость элюирования 500 мкл/мин; объем проб 20 мкл. УФ-спектры сняты на спектрофотометре UV mini-1240 фирмы "Shimadzu".

Для количественного определения большинства субстанций, входящих в состав препарата, предложены спектрофотометрические методы анализа. Однако сравнение спектральных характеристик компонентов препарата показало, что области поглощения ЯК, ПГ, НА, Рб и Пц в УФ-зоне перекрывают друг друга (рис.1).

В связи с этим содержание их в смеси нельзя определять методом прямой спектрофотометрии и в таком случае целесообразно использовать метод ВЭЖХ. Только РФ имеет специфическую область поглощения более 350 нм (лmax=373, Е1% 1см=202 и лmax=445 нм, Е1% 1см=243), поэтому для него предложен качественный и количественный анализ спектрофотометрическим методом.

На основе полученных данных выбрана оптимальная рабочая длина волны для анализа 5 субстанций, составляющая лопт=206 нм (см. рис.1). Это значение является максимумом УФ-спектра ЯК, которая обладает наименьшим удельным поглощением (лmax=206 нм Е1% 1см= 5,8) по сравнению с остальными компонентами смеси (см. таблицу).

Поскольку все вещества, входящие в препарат, ионогенны, для их анализа целесообразно применять обращенно-фазную хроматографию с использованием неполярной неподвижной и полярной подвижной фаз. При обращенно-фазной хроматографии ионогенных соединений значение водородного показателя - один из факторов, который существенно влияет на эффективность разделения индивидуальных веществ. При работе с современными обращенно-фазными сорбентами в составе подвижной фазы обычно используют буферные растворы рН от 2,0 до 8,0. Так как выбранное оптимальное значение рабочей длины волны равно 206 нм, то лучше всего применять фосфатный буфер, потому что он не имеет положения в УФ-диапазоне длин волн более 200 нм.

Для изучения поведения ЯК при различных значениях рН были сняты ее спектры в фосфатных буферных растворах рН 7,0 и 2,6 (рис.2). При рН 2,6 наблюдается гипохромный эффект молекулярной формы ЯК - поглощение снижается в 3 раза по сравнению со спектром при рН 7,0 (при этом значении рН диссоциация ЯК полностью подавлена). С учетом этого оптимальным значением рН подвижной фазы является 7,0. Далее было изучено влияние состава и рН подвижной фазы на эффективность разделения компонентов препарата. При рН 2,6 не произошло полного разделения смеси на индивидуальные пики - Пц, На и ПГ не делятся и выходят первыми одним пиком, за ними следуют ЯК и Рб в виде индивидуальных пиков. При рН 5,5 также не было полного разделения компонентов. При рН 7,0 произошло полное разделение компонентов смеси. Все вещества выходили в виде отдельных пиков в следующей последовательности: ЯК, Пц, ПГ, НА и Рб. Однако процесс разделения длителен - 45-50 мин.

Для обеспечения большей элюирующей силы подвижной фазы и ускорения процесса разделения необходимо ввести в ее состав менее полярный органический растворитель. Из раство рителей, наиболее часто употребляемых в качестве элюирующих агентов в ВЭЖХ, по пределу прозрачности в УФ-свете при выбранной рабочей длине волны (лопт = 206 нм) мы могли применить ацетонитрил и метанол, у которых пределы прозрачности равны 195 и 205 нм соответственно.

При введении в состав подвижной фазы 2% метанола время процесса сократилось, однако пик НА имел высокую асимметрию и пик Рб накладывался на хвост пика НА. После снижения концентрации метанола до 1% пики Рб и НА не перекрывались, однако асимметрия пика НА увеличилась. С целью ее снижения в подвижную фазу, содержащую 1% метанола, вводили ацетонитрил.

В результате экспериментов была подобрана подвижная фаза - водно-органическая фаза, состоящая из фосфатного буфера рН 7,0, содержащего 1% метанола и 0,5% ацетонитрила, которая обеспечила эффективное разделение всех 5 компонентов (рис.3). Общее время хроматографирования в этой системе составило 35 мин, а времена удерживания компонентов приблизительно (в мин): у ЯК - 5,3, Пц - 15, ПГ - 19,3, НА - 26, Рб - 31.

Количественное определение проведено методом внешнего стандарта с использованием растворов стандартных образцов индивидуальных компонентов.

Метрологические характеристики предлагаемой методики количественного определения изучены на модельных смесях в 5 повторностях и представлены в таблице.

Как следует из таблицы, с помощью разработанной методики в препарате "Аданол" можно определять все 5 компонентов с относительной ошибкой не более 3% с доверительной вероятностью 95%.

Помимо пиков основных компонентов препарата, на хроматограмме, полученной в вышеописанных условиях, идентифицированы пики гипоксантина и никотиновой кислоты, присутствующих в исходных субстанциях, а также образующихся в процессе гидролиза из Рб и НА соответственно. Таким образом, разработанная методика позволяет качественно и количественно определить эти посторонние примеси в препарате.

Выводы

1. Определены оптимальные условия количественного анализа янтарной кислоты с применением метода ВЭЖХ в многокомпонентной смеси.

2. Разработана методика качественного и количественного анализа компонентов препарата "Аданол", включая примеси, с относительной ошибкой определения не более 3%.

Список использованной литературы

1. М.А. Казьмин, А.В. Михалев, А.П. Арзамасцев "Определение компонентов препарата "БИЦИЛЛИН-3" методом ВЭЖХ" // Фармация - №5 - 2002 - с.5-6.

2. Т.Х. Вергейчик, Н.С. Онегова "ВЭЖХ в анализе препаратов, содержащих пропифеназон" // Фармация - №6 - 2002 - с.13-16.

3. А.Ю. Петров, С.А. Дмитриченко, А.Л. Коваленко, Л.Е. Алексеева "Стандартизация препарата "Аданол" // Фармация - №5 - 2002 - с.11-13.

Дополнительная

1. Барам Г.И., Федорова Г.А. // Применение хроматографии в пищевой, микробиологической и медицинской промышленности: Мат. Всес. Конф. - Геленджик, 1990 г. - С.43-44.

2. Кричковская Л.В., Черненькая Л.А. // Применение хроматографии в пищевой, микробиологической и медицинской промышленности: Мат. Всес. Конф. - Геленджик, 8-12 октября 1990 г., М., 1990. - С.49.

3. Хроматография: Практическое приложение метода: В 2-х частях. Ч.2 - М.: Мир, 1986. - 422 с.

«Высокоэффективная жидкостная хроматография загрязнителей природных и сточных вод»

Введение

Глава 1. Основные понятия и классификация методов жидкостной хроматографии

1.1 Аппаратура для жидкостной хроматографии

Глава 2. Сущность ВЭЖХ

2.1 Применение

Глава 3. Примеры использования ВЭЖХ в анализе объектов окружающей среды

Глава 4. Аппаратура для ВЭЖХ

Литература

Приложение

Введение

Хроматографические методы часто оказываются незаменимыми для идентификации и количественного определения органических веществ со сходной структурой. При этом наиболее широко используемыми для рутинных анализов загрязнителей окружающей среды являются газовая и высокоэффективная жидкостная хроматография. Газохроматографический анализ органических загрязнителей в питьевой и сточных водах сначала основывался на использовании насадочных колонок, позднее распространение получили и кварцевые капиллярные колонки. Внутренний диаметр капиллярных колонок составляет обычно 0,20-0,75 мм, длина - 30-105 м. Оптимальные результаты при анализе загрязнителей в воде достигаются чаще всего при использовании капиллярных колонок с различной толщиной пленки из метилфенилсиликонов с содержанием фенильных групп 5 и 50%. Уязвимым местом хроматографических методик с использованием капиллярных колонок часто становится система ввода пробы. Системы ввода пробы можно подразделить на две группы: универсальные и селективные. К универсальным относятся системы ввода с делением и без деления потока, “холодный” ввод в колонку и испарение при программировании температуры. При селективном вводе используют продувку с промежуточным улавливанием в ловушке, парофазный анализ и т.д. При использовании универсальных систем ввода в колонку поступает вся проба полностью, при селективной инжекции вводится только определенная фракция. Результаты, получаемые при селективном вводе, являются существенно более точными, поскольку попавшая в колонку фракция содержит только летучие вещества, и техника при этом может быть полностью автоматизирована.

Газохроматографические детекторы, используемые в мониторинге загрязнителей, часто подразделяют на универсальные, откликающиеся на каждый компонент в подвижной фазе, и селективные, реагирующие на присутствие в подвижной фазе определенной группы веществ со сходными химическими характеристиками. К универсальным относятся пламенно-ионизационный, атомно-эмиссионный, масс-спектрометрический детекторы и инфракрасная спектрометрия. Селективными детекторами, используемыми в анализе воды, являются электронно-захватный (селективен к веществам, содержащим атомы галогенов), термоионный (селективен к азот- и фосфорсодержащим соединениям), фотоионизационный (селективен к ароматическим углеводородам), детектор по электролитической проводимости (селективен к соединениям, содержащим атомы галогенов, серы и азота). Минимально детектируемые количества веществ - от нанограммов до пикограммов в секунду.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) является идеальным методом для определения большого числа термически неустойчивых соединений, которые не могут быть проанализированы с помощью газовой хроматографии. Объектами анализа методом жидкостной хроматографии в настоящее время часто становятся современные агрохимикаты, в число которых входят метилкарбонаты и фосфорорганические инсектициды, другие нелетучие вещества. Высокоэффективная жидкостная хроматография получает все большее распространение среди других методов, применяемых в мониторинге окружающей среды, еще и потому, что имеет блестящие перспективы в плане автоматизации пробоподготовки.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Жидкостную хроматографию подразделяют на несколько классов в зависимости от типа носителя неподвижной фазы. Простое аппаратурное оформление бумажной и тонкослойной хроматографий обусловили широкое использование этих методов в аналитической практике. Однако, большие возможности колоночной жидкостной хроматографии стимулировали совершенствование оборудования для этого классического метода и привели к быстрому внедрению ВЭЖХ. Пропускание элюента через колонку под высоким давлением позволило резко увеличить скорость анализа и существенно повысить эффективность разделения за счет использования мелкодисперсного сорбента. Метод ВЭЖХ в настоящее время позволяет выделять, количественно и качественно анализировать сложные смеси органических соединений.

По механизму взаимодействия разделяемого вещества (элюата) с неподвижной фазой различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную, ион-парную, лигандообменную и аффинную хроматографии.

Адсорбционная хроматография . Разделение методом адсорбционной хроматографии осуществляется в результате взаимодействия разделяемого вещества с адсорбентом, таким как оксид алюминия или силикагель, имеющими на поверхности активные полярные центры. Растворитель (элюент) - неполярная жидкость. Механизм сорбции состоит в специфическом взаимодействии между полярной поверхностью сорбента и полярными (либо способными поляризоваться) участками молекул анализируемого компонента (рис. 1).

Рис. 1. Адсорбционная жидкостная хроматография.

Распределительная хроматография . При распределительном варианте жидкостной хроматографии разделение смеси веществ осуществляется за счет различия их коэффициентов распределения между двумя несмешивающимися фазами - элюентом (подвижной фазой) и фазой, находящейся на сорбенте (неподвижная фаза).

При нормально-фазовом варианте распределительной жидкостной хроматографии используются неполярный элюент и полярные группы, привитые к поверхности сорбента (чаще всего силикагеля). В качестве модификаторов поверхности силикагеля (привитых фаз) используются замещенные алкилхлорсиланы, содержащие полярные группы, такие как нитрильная, аминогруппа и т. д. (рис. 2). Применение привитых фаз позволяет тонко управлять сорбционными свойствами поверхности неподвижной фазы и добиваться высокой эффективности разделения.

Рис. 2. Распределительная хроматография с привитой фазой (нормально-фазный вариант).

Обращенно-фазовая жидкостная хроматография основана на распределении компонентов смеси между полярным элюентом и неполярными группами (длинными алкильными цепочками), привитыми к поверхности сорбента (рис. 3).

Рис. 3. Распределительная хроматография с привитой фазой (обращенно-фазный вариант).

Менее широко используется вариант жидкостной хроматографии с нанесенными фазами, когда жидкая неподвижная фаза наносится на неподвижный носитель.

Эксклюзивная (гельпроникающая) хроматография представляет собой вариант жидкостной хроматографии, в котором разделение веществ происходит за счет распределения молекул между растворителем, находящимся в порах сорбента и растворителем, протекающим между его частицами.

Аффинная хроматография основана на специфических взаимодействиях разделяемых белков (антител) с привитыми на поверхности сорбента (синтетической смолы) веществами (антигенов), избирательно образующими с белками комплексы (коньюгаты).

Ионообменная, ион-парная, лигандообменная хроматографии применяются в основном в неорганическом анализе.

Основные параметры хроматографического разделения.

Основными параметрами хроматографического разделения являются удерживаемый объем и время удерживания компонента смеси (рис. 4).

Время удерживанияtR - это время, прошедшее от момента ввода пробы в колонку до выхода максимума соответствующего пика. Умножив время удерживания на объемную скорость элюента F ,получим удерживаемый объем VR:

Исправленое время удерживания - время, прошедшее с момента появления максимума пика несорбируемого компонента до пика соответствующего соединения:

tR" = tR - t0 ;

Приведенный или исправленный объем удерживания - это объем удерживания с поправкой на мертвый объем колонки V0, т. е. на объем удерживания несорбируемого компонента:

VR" = VR - V0;

Характеристикой удерживания является также коэффициент емкости k", определяемый как отношение массы вещества в неподвижной фазе к массе вещества в подвижной фазе: k" = mн / mп;

Величину k" легко определить по хроматограмме:

Важнейшими параметрами хроматографического разделения являются его эффективность и селективность.

Эффективность колонки, измеряемая высотой теоретических тарелок (ВЭТТ) и обратно пропорциональная их числу (N) тем выше, чем уже пик вещества, выходящего при том же времени удерживания. Значение эффективности может быть вычислено по хроматограмме по следующей формуле:

N = 5.54 . (tR / 1/2) 2 ,

где tR - время удерживания,

w 1/2 - ширина пика на половине высоты

Зная число теоретических тарелок, приходящееся на колонку, длину колонки L и средний диаметр зерна сорбента dc, легко получить значения высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), и приведенной высоты (ПВЭТТ):

ВЭТТ = L/N ПВЭТТ = ВЭТТ/d c

Эти характеристики позволяют сравнивать эффективности колонок различных типов, оценивать качество сорбента и качество заполнения колонок.

Селективность разделения двух веществ определяется по уравнению:

При рассмотрении разделения смеси двух компонентов важным параметром служит также степень разделенияRS:

;

Пики считаются разрешенными, если величина RS больше или равна 1.5.

Основные хроматографические параметры связывает следующее уравнение для разрешения:

;

Факторами, определяющими селективность разделения, являются:

1) химическая природа сорбента;

2) состав растворителя и его модификаторов;

3) химическая структура и свойства компонентов разделяемой смеси;

4) температура колонки

1.1 Аппаратура для жидкостной хроматографии

В современной жидкостной хроматографии используют приборы различной степени сложности - от наиболее простых систем, до хроматографов высокого класса, снабженных различными дополнительными устройствами.

На рис. 4. представлена блок-схема жидкостного хроматографа, содержащая минимально необходимый набор составных частей, в том или ином виде, присутствующих в любой хроматографической системе.

Рис. 4. Блок-схема жидкостного хроматографа.

Насос (2) предназначен для создания постоянного потока растворителя. Его конструкция определяется, прежде всего, рабочим давлением в системе. Для работы в диапазоне 10-500 МПа используются насосы плунжерного (шприцевого), либо пистонного типов. Недостатком первых является необходимость периодических остановок для заполнения элюентом, а вторых - большая сложность конструкции и, как следствие, высокая цена. Для простых систем с невысокими рабочими давлениями 1-5 МПа с успехом применяют недорогие перистальтические насосы, но так как при этом трудно добиться постоянства давления и скорости потока, их использование ограничено препаративными задачами.

Инжектор (3) обеспечивает ввод пробы смеси разделяемых компонентов в колонку с достаточно высокой воспроизводимостью. Простые системы ввода пробы - "stop-flow" требуют остановки насоса и, поэтому, менее удобны, чем петлевые дозаторы, разработанные фирмой Reodyne.

Колонки (4) для ВЭЖХ представляют собой толстостенные трубки из нержавеющей стали, способные выдержать высокое давление. Большую роль играет плотность и равномерность набивки колонки сорбентом. Для жидкостной хроматографии низкого давления с успехом используют толстостенные стеклянные колонки. Постоянство температуры обеспечивается термостатом (5).

Детекторы (6) для жидкостной хроматографии имеют проточную кювету, в которой происходит непрерывное измерение какого-либо свойства протекающего элюента. Наиболее популярными типами детекторов общего назначения являются рефрактометры, измеряющие показатель преломления, и спектрофотометрические детекторы, определяющие оптическую плотность растворителя на фиксированной длине волны (как правило, в ультрафиолетовой области). К достоинствам рефрактометров (и недостаткам спектрофотометров) следует отнести низкую чувствительность к типу определяемого соединения, которое может и не содержать хромофорных групп. С другой стороны, применение рефрактометров ограничено изократическими системами (с постоянным составом элюента), так что использование градиента растворителей в этом случае невозможно.

Колонки для ВЭЖХ, которые чаще всего используют в анализах загрязнителей окружающей среды, имеют длину 25 см и внутренний диаметр 4,6 мм, заполняются они сферическими частицами силикагеля размером 5-10 мкм с привитыми октадецильными группами. В последние годы появились колонки с меньшим внутренним диаметром, заполненными частицами меньшего размера. Использование таких колонок приводит к уменьшению расхода растворителей и продолжительности анализа, увеличению чувствительности и эффективности разделения, а также облегчает проблему подключения колонок к спектральным детекторам. Колонки с внутренним диаметром 3,1 мм снабжают предохранительным картриджем (форколонкой) для увеличения срока службы и улучшения воспроизводимости анализов.

В качестве детекторов в современных приборах для ВЭЖХ используются обычно УФ-детектор на диодной матрице, флуоресцентный и электрохимический.

Следует иметь в виду, что в практической работе разделение часто протекает не по одному, а по нескольким механизмам одновременно. Так, эксклюзионное разделение бывает осложнено адсорбционными эффектами, адсорбционное - распределительными, и наоборот. При этом чем больше различие веществ в пробе по степени ионизации, основности или кислотности, по молекулярной массе, поляризуемости и другим параметрам, тем больше вероятность проявления другого механизма разделения для таких веществ.

На практике, наибольшее распространение получила «обращённофазовая» (распределительная) хроматография, в которой неподвижная фаза не полярна, а подвижная полярна (т. е. обратна «прямофазной» хроматографии).

В большинстве лабораторий мира группу из 16 приоритетных ПАУ анализируют методами ВЭЖХ или ХМС.

ГЛАВА 2. СУЩНОСТЬ ВЭЖХ

В высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) характер происходящих процессов в хроматографической колонке, в общем идентичен с процессами в газовой хроматографии. Отличие состоит лишь в применении в качестве неподвижной фазы жидкости. В связи с высокой плотностью жидких подвижных фаз и большим сопротивлением колонок газовая и жидкостная хроматография сильно различаются по аппаратурному оформлению.

В ВЭЖХ в качестве подвижных фаз обычно используют чистые растворители или их смеси.

Для создания потока чистого растворителя (или смесей растворителей), называемого в жидкостной хроматографии элюентом, используются насосы, входящие в гидравлическую систему хроматографа.

Адсорбционная хроматография осуществляется в результате взаимодействия вещества с адсорбентами, такими как силикагель или оксид алюминия, имеющими на поверхности активные центры. Различие в способности к взаимодействию с адсорбционными центрами разных молекул пробы приводит к их разделению на зоны в процессе движения с подвижной фазой по колонке. Достигаемое при этом разделение зон компонентов зависит от взаимодействия, как с растворителем, так и с адсорбентом.

Наибольшее применение в ВЭЖХ находят адсорбенты из силикагеля с разным объемом, поверхностью и диаметром пор. Значительно реже используют оксид алюминия и другие адсорбенты. Основная причина этого:

Недостаточная механическая прочность, не позволяющая упаковывать и использовать при повышенных давлениях, характерных для ВЭЖХ;

силикагель по сравнению с оксидом алюминия обладает более широким диапазоном пористости, поверхности и диаметра пор; значительно большая каталитическая активность оксида алюминия приводит к искажению результатов анализа вследствие разложения компонентов пробы либо их необратимой хемосорбции.

Детекторы для ВЭЖХ

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) используется для детектирования полярных нелетучих веществ, которые по каким-либо причинам не могут быть переведены в форму удобную для газовой хроматографии, даже в виде производных. К таким веществам, в частности, относят сульфоновые кислоты, водорастворимые красители и некоторые пестициды, например производные фенил - мочевины.

Детекторы:

УФ - детектор на диодной матрице. «Матрица» фотодиодов (их более двухсот) постоянно регистрирует сигналы в УФ- и видимой области спектра, обеспечивая таким образом запись УФ-В-спектров в режиме сканирования. Это позволяет непрерывно снимать при высокой чувствительности неискаженные спектры быстро проходящих через специальную ячейку компонентов.

По сравнению с детектированием на одной длине волны, которое не дает информации о «чистоте» пика, возможности сравнения полных спектров диодной матрицы обеспечивают получение результата идентификации с гораздо большей степенью достоверности.

Флуоресцентный детектор. Большая популярность флуоресцентных детекторов объясняется очень высокой селективностью и чувствительностью, и тем фактором, что многие загрязнители окружающей среды флуоресцируют (например, полиароматические углеводороды).

Электрохимический детектор используются для детектирования веществ, которые легко окисляются или восстанавливаются: фенолы, меркаптаны, амины, ароматические нитро- и галогенпроизводные, альдегиды кетоны, бензидины.

Хроматографическое разделение смеси на колонке вследствие медлен-ного продвижения ПФ занимает много времени. Для ускорения процесса хроматографирование проводят под давлением. Этот метод называют вы-сокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЖХ)

Модернизация аппаратуры, применяемой в классической жидкостной колоночной хроматографии, сделала ее одним из перспективных и совре-менных методов анализа. Высокоэффективная жидкостная хроматография является удобным способом разделения, препаративного выделения и про-ведения качественного и количественного анализа нелетучих термола-бильных соединений как с малой, так с большой молекулярной массой.

В зависимости от типа применяемого сорбента в данном методе используют 2 варианта хроматографирования: на полярном сорбенте с использованием неполярного элюента (вариант прямой фазы) и на неполярном сорбенте с использованием полярного элюента - так называемая обращенно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография (ОфВЖХ).

При переходе элюента к элюенту равновесие в условиях ОфВЖХ устанавливается во много раз быстрее, чем в условиях полярных сорбентов и неводных ПФ. Вследствие этого, а также удобства работы с водными и водно-спиртовыми элюентами, ОфВЖХ получила в настоящее время большую популярность. Большинство анализов при помощи ВЖХ проводят именно этим методом.

Детекторы. Регистрация выхода из колонки отдельного компонента производится с помощью детектора. Для регистрации можно использовать изменение любого аналитического сигнала, идущего от подвижной фазы и связанного с природой и количеством компонента смеси. В жидкостной хроматографии используют такие аналитические сигналы, как светопоглощение или светоиспускание выходящего раствора (фотометрические и флуориметрические детекторы), показатель преломления (рефрактометрические детекторы), потенциал и электрическая проводимость (электрохимические детекторы) и др.

Непрерывно детектируемый сигнал регистрируется самописцем. Хроматограмма представляет собой зафиксированную на ленте самописца по-следовательность сигналов детектора, вырабатываемых при выходе из ко-лонки отдельных компонентов смеси. В случае разделения смеси на внеш-ней хроматограмме видны отдельные пики. Положение пика на хроматограмме используют для целей идентификации вещества, высоту или площадь пика - для целей количественного определения.

2.1 Применение

Наиболее широкое применение ВЭЖХ находит в следующих областях химического анализа (выделены объекты анализа, где ВЭЖХ практически не имеет конкуренции):

· Контроль качества продуктов питания - тонизирующие и вкусовые добавки, альдегиды, кетоны, витамины, сахара, красители, консерванты, гормональные препараты, антибиотики, триазиновые, карбаматные и др. пестициды, микотоксины, нитрозоамины, полициклические ароматические углеводороды и т.п.

· Охрана окружающей среды - фенолы, органические нитросоединения, моно- и полициклические ароматические углеводороды, ряд пестицидов, главные анионы и катионы.

· Криминалистика - наркотики, органические взрывчатые вещества и красители, сильнодействующие фармацевтические препараты.

· Фармацевтическая промышленность - стероидные гормоны, практически все продукты органического синтеза, антибиотики, полимерные препараты, витамины, белковые препараты.

· Медицина - перечисленные биохимические и лекарственные вещества и их метаболиты в биологических жидкостях (аминокислоты, пурины и пиримидины, стероидные гормоны, липиды) при диагностике заболеваний, определении скорости выведения лекарственных препаратов из организма с целью их индивидуальной дозировки.

· Сельское хозяйство - определение нитрата и фосфата в почвах для определения необходимого количества вносимых удобрений, определение питательной ценности кормов (аминокислоты и витамины), анализ пестицидов в почве, воде и сельхозпродукции.

· Биохимия, биоорганическая химия, генная инженерия, биотехнология - сахара, липиды, стероиды, белки, аминокислоты, нуклеозиды и их производные, витамины, пептиды, олигонуклеотиды, порфирины и др.

· Органическая химия - все устойчивые продукты органического синтеза, красители, термолабильные соединения, нелетучие соединения; неорганическая химия (практически все растворимые соединения в виде ионов и комплексных соединений).

· контроль качества и безопасности продуктов питания, алкогольных и безалкогольных напитков, питьевой воды, средств бытовой химии, парфюмерии на всех стадиях их производства;

· определение характера загрязнений на месте техногенной катастрофы или чрезвычайного происшествия;

· обнаружение и анализ наркотических, сильнодействующих, ядовитых и взрывчатых веществ;

· определение наличия вредных веществ (полициклические и другие ароматические углеводороды, фенолы, пестициды, органические красители, ионы тяжелых, щелочных и щелочно-земельных металлов) в жидких стоках, воздушных выбросах и твердых отходах предприятий и в живых организмах;

· мониторинг процессов органического синтеза, нефте- и углепереработки, биохимических и микробиологических производств;

анализ качества почв для внесения удобрений, наличия пестицидов и гербицидов в почве, воде и в продукции, а также питательной ценности кормов; сложные исследовательские аналитические задачи; получение микроколичества сверхчистого вещества.

ГЛАВА 3. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЭЖХ В АНАЛИЗЕ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ВЭЖХ - метод мониторинга ПАУ в объектах окружающей среды

Для полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), экотоксикантов 1-го класса опасности, установлены крайне низкие уровни предельно допустимых концентраций (ПДК) в природных объектах. Определение ПАУ на уровне ПДК и ниже относится к числу очень сложных аналитических задач и для их решения применяются высокотехнологичные методы анализа (ГХ-МС, ГХ, ВЭЖХ). При выборе метода для мониторинга к основным рассматриваемым характеристикам – чувствительность и селективность, добавляются экспрессность и экономичность, т.к. мониторинг предполагает проведение серийного анализа. Вариант ВЭЖХ на коротких колонках малого диаметра в значительной степени отвечает указанным требованиям. С применением данного метода авторами разработаны и аттестованы методики контроля бенз[a]пирена в трех природных средах: аэрозоле, снежном покрове и поверхностных водах. Для методик характерны: простая унифицированная подготовка пробы, включающая экстракцию ПАУ органическими растворителями и концентрирование экстракта, прямое введение сконцентрированного экстракта в хроматографическую колонку, применение многоволнового фотометрического детектирования в УФ области спектра, идентификация пиков ПАУ на хроматограммах с применением двух параметров, время удерживания и спектральное отношение. Суммарная погрешность не превышает 10 % при определении бенз[a]пирена в аэрозоле в диапазоне концентраций от 0.3 до 450 нг/м 3 , в поверхностных водах в диапазоне концентраций от 10 до 1000 нг/л, в снежном покрове в диапазоне поверхностной плотности от 0.5 до 50 мкг/м 2 . Для случая одновременного определения приоритетных ПАУ (до 12 соединений) и регистрации негомогенных пиков аналитов предложено повторное разделение экстракта с изменением селективности подвижной фазы, длины волны детектирования и температуры колонки с учетом индивидуальных свойств определяемого ПАУ.

1 . Качество окружающего воздуха. Массовая концентрация бенз[a]пирена. Методика выполнения измерений методом ВЭЖХ. Свидетельство об аттестации МВИ № 01-2000.

2 . Качество поверхностных и очищенных сточных вод. Массовая концентрация бенз[a]пирена. Методика выполнения измерений методом ВЭЖХ. Свидетельство об аттестации МВИ № 01-2001.

3 . Качество снежного покрова. Массовая концентрация бенз[a]пирена. Методика выполнения измерений методом ВЭЖХ. Свидетельство об аттестации МВИ № 02-2001.

Удаление анилина из водных растворов с использованием отходов алюмотермического восстановления прокатной медной окалины

Проблема удаления углеводородов из сточных вод является актуальной задачей. Во многих химических, нефтехимических и других производствах образуются анилин и его производные, которые являются токсичными веществами. Анилин - сильноядовитое вещество, ПДК - 0,1 мг/м 3 . Анилин и его производные растворимы в воде, поэтому не могут быть удалены гравитационным осаждением.

Одним из лучших методов очистки сточных вод от органических загрязнителей является применение неорганических и органических адсорбентов, способных регенерироваться (алюмосиликаты, модифицированные глины, древесина, волокна и т. д.) и неспособных к регенерации(активированный уголь, макропористые полимерные материалы и т. д.).

Регенерируемые адсорбенты могут удалить из воды органические вещества разной полярности. Поиск эффективных адсорбентов является актуальной задачей.

В настоящем сообщении представлены результаты исследования в области применения прокатной медной окалины Ереванского кабельного завода (ОПМОЕрКЗ) в качестве сорбентов анилина.

Хроматографические исследования проводили на хроматографе ВЭЖХ / высокоэффективная жидкостная хроматография / системы (Waters 486 - detector, Waters 600S - controller, Waters 626 - Pump), на колонке 250 х 4 мм наполненными исследуемыми нами сорбентами, скорость мобильной фазы 1 мл/м / мобильной фазой являются исследуемые нами растворители/, детектор - UV-254. УФ-спектроскопический анализ проведен на спектрофотометре «Specord-50», спектры получены с помощью компьютерной программы ASPECT PLUS.

Точно взвешенные порции сорбентов вносили в определенные объемы анилина в воде, начальные концентрации которых варьировали. Смесь тщательно взбалтывали в течение 6 ч. Далее пробу оставляли для отстоя. Адсорбция завершается практически в течение 48 ч. Количество осажденного анилина определено УФ-спектрофотометрическим, а также рефрактометрическим анализом.

Вначале были исследованы адсорбционные свойства ОПМОЕрКЗ при удалении анилина из раствора в тетрахлорметане. Оказалось, что анилин лучше всего поглощает сорбент 3 (таблица).

Проведены также измерения для водных растворов анилина в концентрациях 0,01- 0,0001 моль/л. В таблице приведены данные по 0,01 М раствору.

Поглощение анилина различными сорбентами из 0,01 М водного раствора анилина при 20°С

Ранее было установлено, что адсорбция в указанных пределах концентраций возрастает и линейно зависит от коэффициента преломления. Количество анилина было определено из графической зависимости «коэффициент преломления - молярная концентрация» и скорректировано данными как жидкостной хроматографии, так и УФ-спектрального анализа.

Наиболее активным для водных растворов является сорбент 3. Количество адсорбированного загрязнителя рассчитывалось как разница между общим количеством загрязнителя, добавленного в начальный раствор, и его остатком в конечном растворе.

Методы определения ПАУ в объектах окружающей среды

Как правило для определения ПАУ используются методы газовой хроматографии (ГХ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). разделение основных 16 ПАУ, достаточное для количественного анализа, достигается применением либо капиллярных колонок в газовой хроматографии, либо высокоэффективных колонок применяемых в ВЭЖХ. Необходимо помнить, что колонка, хорошо разделяющая калибровочные смеси шестнадцати ПАУ не гарантирует, что они также хорошо будут разделяться на фоне сопутствующих органических соединений в исследуемых пробах.

В целях упрощения анализа, а также для достижения высокого качества получаемых результатов, большинство аналитических процедур содержит этап предварительного выделения (сепарации) ПАУ среди иных групп сопутствующих соединений в пробах. Чаще всего в этих целях используются методы жидкостной хроматографии низкого давления в системе жидкость-твердое тело или жидкость-жидкость с использованием механизмов адсорбции, например с использованием силикагеля или окиси алюминия, иногда используются смешанные механизмы, например адсорбции и исключения с применением cефадексов.

Использование предварительной очистки проб позволяет при определении ПАУ избежать влияния:

Полностью неполярных соединений, таких, как алифатические углеводороды;

Умеренно и сильно полярных соединений, например, фталанов, фенолов, многоатомных спиртов, кислот;

Высокомолекулярных соединений таких, как, например, смолы.

В высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) используются главным образом два типа детекторов: флуориметрический детектор или спектрофотометрический детектор с фотодиодной линейкой. Предел обнаружения ПАУ при флуориметрическом детектировании очень низкий, что делает этот метод особенно пригодным для определения следовых количеств полиароматических соединений. Однако классические флуориметрические детекторы практически не дают информации о строении исследуемого соединения. Современные конструкции делают возможным регистрацию спектров флуоресценции, которые характеристичны для индивидуальных соединений, но они пока не получили широкого распространения в практике рутинных измерений. Спектрофотометрический детектор с фотодиодной линейкой (ФДЛ) дает возможность регистрации спектров поглощения в УФ- и видимом спектральном диапазоне, эти спектры могут использоваться для идентификации. Аналогичная информация может быть получена с использованием быстросканирующих детекторов.

При выборе аналитической техники, предназначенной для разделения, идентификации и количественного анализа упомянутых ПАУ необходимо учитывать следующие условия:

Уровень определяемых содержаний в исследуемых пробах;

Количество сопутствующих субстанций;

Применяемая аналитическая процедура (методика выполнения измерений);

Возможности серийной аппаратуры.

Разработка методики определения щелочноземельных элементов и магния методом ионной высокоэффективной жидкостной хроматографии

Разработка и совершенствование методов, позволяющих решать задачи анализа вод- важная проблема аналитической химии. Развитие высокоэффективной жидкостной хроматографии высокого давления стимулировало развитие нового направления в ионообменной хроматографии- так называемой ионной хроматографии. Синтез сорбентов для ионной хроматографии затруднен, поскольку к ни предъявляется довольно много требований. В связи с отсутствием коммерчески доступных высокоэффективных катионитов, была использована динамически модифицированная обращеная фаза, для чего был синтезирован модификатор: N-гексадецил-N-деканоил-парамино- беноилсульфокислоты этил- диизопропиламмоний (ДГДАСК), где гидрофобный амин, содержащий группу SO 3 - , способный к катионному обмену. После пропускания раствора модификатора поглощение при l = 260 нм достигало 6,4 единиц оптической плотности (° Е) с выходом на плато. Рассчитанная ионообменная емкость составляет 15,65 мкмоль. Так как катионы щелочноземельных элементов и магния не поглощают в УФ- области спектра, использовалась непрямая УФ- детекция с применением синтезированного УФ- поглощающего элюента 1,4- дипиридинийбутана бромида (ДПБ бромид). Так как галоген- ионы разрушают стальные части колонки, то бромид-ион 1,4- дипиридинийбутана заменили на ацетат- ион. При промывании колонки элюентом происходит замена противоиона модификатора- этилдиизопропиламмония на УФ- поглощающий ион 1,4- дипиридинийбутан. Разделение катионов осуществляли при оптимальной длине волны l = 260 нм на шкале 0,4 А в режиме “складывания шкалы”; полярность самописца меняли на обратную. Разделение всех изучаемых катионов достигнуто при ведении комплексообразующей добавки- щавелевой кислоты. Пределы обнаружения Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ составляют 8 мкг/л; 16 мкг/л; 34 мкг/л; 72 мкг/л соответственно. В выбранных условиях проанализированы водопроводная вода, содержание Ca 2+ в которой составляет 10,6 +1,9 мг-ион/л, Mg 2+ -2,5 + мг-ион/л. Ошибка воспроизводимости не превышает для Ca 2+ -2,2%, для Mg 2+ – 1,4%.

Анализ комплексов кадмия в окружающей среде

Для изучения механизмов миграции тяжелых металлов в биосфере необходимы данные о химических формах существования металлов в природе. Сложности при анализе соединений одного из самых токсичных металлов - кадмия - связаны с тем, что он образует непрочные комплексы, и при попытке их выделить искажаются природные равновесия. В данной работе соединения кадмия в почве и растениях исследованы при помощи методики, основанной на хроматографическом разделении экстрактов с последующей идентификацией компонентов методами химического анализа. Такой подход позволил не только идентифицировать химические формы кадмия, но и прослеживать их трансформации в объектах окружающей среды.

С кадмием в объектах биосферы координируются ОН-группы углеводов и полифенолов (включая флавоноиды), С=О, фосфаты, NH 2 , NO 2 , SH-группы. Для целей настоящего исследования был составлен набор модельных лигандов, представляющих эти классы соединений. Взаимодействие модельных лигандов с водорастворимыми солями кадмия было исследовано методами УФ спектроскопии и ВЭЖХ.

Для выделения соединений кадмия использовали экстракцию специально подобранными (не образующими комплексов с Cd) растворителями. Так удается отделить кадмий от всех тяжелых металлов, кроме его близкого химического аналога – цинка. Кадмий- и цинк,содержащие пики на хроматограммах полученных экстрактов, выявляли при помощи связывания металлов в виде их дитизонатов. Для отделения от цинка использовали различие в устойчивости комплексов Cd и Zn при рН 6-8. Выделенные соединения Cd идентифицировали методом ВЭЖХ с изменением рН в процессе элюирования. Был выполнен анализ соединений кадмия с компонентами почв и тканей растений, а также идентифицированы вещества, вырабатываемые растениями в ответ на увеличение поступления кадмия из почвы. Показано, что у злаков защитными агентами являются флавоноиды, в частности трицин, у бобовых – алкоксипроизводные цистеина, у крестоцветных – как полифенолы, так и тиолы.

ГЛАВА 4. АППАРАТУРА ДЛЯ ВЭЖХ

CЕРИЯ ACCELA

Новый сверхвысокоэффективный жидкостный хроматограф ACCELA cпособен работать в широчайшем диапазоне сокростей потоков и давлений, обеспечивая как типичное для ВЭЖХ разделение на обычных колонках, так и сверхбыстрое и эффективное разделение на колонках с размером частиц сорбента менее 2 мкм при сверхвысоких давлениях (более 1000 атм.).

Система включает квотернарный градиентный инетрный насос, способный создавать давление свыше 1000 атм и с объемом задержки всего 65 мкл, обеспечивающий высокоскоростное хроматографическое разделение. Автосамплер ACCELA способен работать в цикле инжекции образца 30 секунд и обеспечивает высочайшую воспроизводимость ввода. Диодно-матричный детектор Accela PDA с минимизированным объемом проточной ячейки (2 мкл) оптимизирован для работы в режиме высокоскоростной хроматографии, использует патентованную технологию LightPipe и обеспечивает сохранение симметричной формы пиков, которую дает использование безупречных хроматографической системы и колонок.

Система идеально соединяется с масс-спектрометрами для создания самых мощных и лучших из доступных в мире систем ВЭЖХ/МС.

Колонки для рабты в режиме сверхвысокоэффективной хроматографии с размером зерна 1.9 мкм доступны от Thermo Electron для любых применений

CЕРИЯ TSP

Модульный принцип построения приборов ВЭЖХ позволяет заказчику гибко комплектовать оборудование для решения любых аналитических задач, а при их изменении оперативно и экономично его модифицировать. Широкий выбор модулей включает насосы - от изократического до четырехкомпонентного градиентного, от микроколоночного до полупрепаративного, все доступные детекторы, системы ввода образца - от ручных инжекторов до автосамплеров с возможностью любых манипуляций с образцами, мощное программное обеспечение для обработки результатов измерений и управления всеми модулями системы. Все модули сертифицированы по CSA, TUF/GS, FCC(EMI), VDE (EMI), ISO-9000, они компактны, обладают современным дизайном, просты в управлении, оснащены встроенным дисплеем и системой самодиагностики, позволяют создавать и сохранять в памяти методы задачи параметров. Они соответствуют критериям "Образцовой Лабораторной Практики" (GLP) и занесены в Реестр Измерительных средств РФ. Протоколы измерений выдаются в соответствии с Фармакопеями Англии, США, Германии и Франции.

Модульные системы TSP отличаются высочайшей надежностью и устойчивостью в эксплуатации.

Сочетание модулей обеспечивает аналитика всеми преимуществами интегральной системы, с одной стороны, и гибкостью модульной системы с другой. В какой бы области применений ВысокоЭффективной Жидкостной Хроматографии (ВЭЖХ) -фармакология, биотехнология, анализ объектов окружающей среды, клинический анализ, анализ пищевых продуктов и напитков, анализ нефтехимической и химической продукции - не использовался этот прибор, он всегда оптимально конфигурируется для того, чтобы соответcтвовать наивысшим требованиям.

Как исследовательская, так и высокопроизводительная рутинная системы обеспечивают:

Высокоэффективную дегазацию растворителя

Возможность работы с малыми и сверхмалыми количествами образца

Высочайшую чувствительность, как с УФ/ВИД детектором, так и с диодной матрицей (со знаменитой LightPipe технологией с длиной оптического пути 1 или 5 см по выбору)

Работу с различными колонкам

Высочайшую точность количественного анализа

Возможность автоматической работы с разными объемами образца

Среднеквадратичную ошибку по временам удерживания менее 0.3 %

Минимальную рабочую площадь, занимаемую системой

Высочайшую надежность и стабильность параметров.

Surveyor LC Pump - ВЭЖХ насос, обладающий лучшими показателями воспроизводимости времен удерживания среди всех доступных в мире четырехкомпонентных градиентных насосов. Интегрированный четырехканальный вакуумный дегазатор и демпфер пульсаций обеспечивают великолепную стабильность базовой линии для достижения максимальной чувствительности и точности количественного анализа.

Автодозатор обеспечивает высочайшую производительность и гибкость анализа. Широкий выбор поддонов для образцов - от стандартных виал до 96 - и 384-луночных микропластин - покрывает потребности практически всех применений. Новая технология обеспечивает ввод пробы практически без потерь, практически 5 мкл образца вводятся автодозатором из полного объема образца в 5 мкл.

SURVEYOR

УФ/Вид детектор и PDA (Детектор с диодной матрицей)

Surveyor UV/Vis - детектор ультрафиолетового и видимого света с переменной длиной волны является комбинацией экономичности и надежности с высочайшей чувствительностью LightPipe технологии. Широкий выбор проточных кювет делает этот детектор универсальным для всех применений от тех, которые используют капиллярную или микроколоночную хроматографию до полупрепаративных и препаративных.

Surveyor PDA детектор является самым чувствительным среди всех ВЭЖХ детекторов, использующих диодную матрицу. Оптика с двухламповым источником безразрывно покрывает весь диапазон длин волн от 190 до 800 нм. Волоконно-оптический формирователь светового пучка обеспечивает великолепное оптическое разрешение без принесения в жертву чувствительности.

Surveyor RI рефрактометрический детектор с термостатированной кюветой минимального объема с полным электронным контролем с компьютера.

Surveyor FL флуориметрический сканирующий детектор с высочайшей чувствительностью и возможностью детекции при флюоресценции, хемилюминесценции и фосфоресценции.

Широкий выбор автосэмплеров позволяет работать как с обычными виалами, так и 96-позиционными планшетами, широко используемыми в биохимии и клинической практике. Работа с ними облегчается благодаря применению аналогичных планшетов для подготовки проб методом твердофазной экстракции.

400 Электрический привод, петля Valco (20 мкл - стандарт) с возможностью частичного заполнения.

Карусель 96 образцов.

Электрический привод, термостат колонки, петля Valco (100 мкл - стандарт) с возможностью частичного заполнения.Режим AutoMix для подготовки проб. Карусель для образцов: 84 х 2 мл (образцы) + Зх 10 мл (реагенты). Встроенный термостат колонки.420

Петлевой автосэмплер для исследовательских работ с возможностью работы в режимах полного, частичного заполнения и ввода микролитровых проб. Широкий выбор каруселей (стандартная - 96 образцов).

Планшетный автосэмплер для работы с 96- и 384-позиционными планшетами. Ввод пробы в петлю под давлением, возможность ввода проб менее 1 мкл. Возможность установки податчика планшетов. ВЭЖХ

Основные производители оборудования для ВЭЖХ

· Waters - сверхпроизводительная хроматография, масс-спектрометрия, колонки, твердофазная экстракция;

· Varian, Inc. - хроматографы и колонки, аксессуары для твердофазной экстракции;

· Agilent Technologies - хроматографы и колонки;

· Hypersil - колонки и сорбенты.

· Merck KGaA - ТСХ пластины и аксессуары для ТСХ, колонки, сорбенты подвижные фазы для ВЭЖХ, аксессуары для твердофазной экстракции

· Dionex - оборудование и колонки для ВЭЖХ, особенно для ионной хроматографии.

Литература

1.Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух книгах: кн..1 – М.: Химия, 1990,-480с.

1. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух книгах: кн..2 – М.: Химия, 1990,-480с.

2. Васильєв В.П. Аналитическая химия. В 2 ч. Ч. 2. Физико – химические методы анализа: Учеб. для Химко – технол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 384с.

3. Гидрохимические материалы. Том 100. Методы и технические средства оперативного мониторинга качества поверхностных вод. Л.: Гидрометео-издат, 1991. – 200с.

4. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия производственных сточных вод / Ю.Ю. Лурье; М.: ХимияЮ, 1984. - 448с.

5. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. – 348 с.

6. Горелик Д.О., Конопелько Л.А., Панков Э.Д. Экологический мониторинг. В 2 т. СПб.: Крисмас. 2000. – 260 с.

7. Айвазов Б.В. Введение в хроматографию. М.: Высш. шк., 1983. – 450 с.

8. Гольдберг К.А., Вигдергауз М.С. Введение в газовую хроматографию. М.: Химия, 1990. – 329 с.

9. Столяров Б.В. и др. // Практическая газовая и жидкостная хроматография. СПб.: СПбГУ, 1998. - С. 81.

11. Горшков А.Г., Маринайте И.И. ВЭЖХ - метод мониторинга ПАУ в объектах окружающей среды

12. Торосян Г. О., Мартиросян В. А., Алексанян А. Р., Закарян М. О.. Удаление анилина из водных растворов с использованием отходов алюмотермического восстановления прокатной медной окалины

13. Л.А. Туркина, Г.Н. Королева Разработка методики определения щелочноземельных элементов и магния методом ионной высокоэффективной жидкостной хроматографии

14. Дульцева Г.Г., Дубцова Ю.Ю., Скубневская Г.И. Анализ комплексов кадмия в окружающей среде

Приложение

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛОМАЗОНА В ВОДЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.1415-03

1. Подготовлены: Федеральным научным центром гигиены им. Ф.Ф.

Эрисмана; Московской сельскохозяйственной академией им. К.А.

Тимирязева; при участии Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава России. Разработчики методики указаны в конце.

3. Утверждены Главным государственным санитарным врачом

Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации, акад. РАМН Г.Г. Онищенко 24 июня 2003 г.

5. Введены впервые.

1. Вводная часть

Фирма-производитель: ФМС (США).

Торговое название: КОММАНД.

Действующее вещество: кломазон.

2-(2-хлорбензил)-4,4-диметил-3-изоксалидин-3-он(ИЮПАК)

Светло-коричневая вязкая жидкость.

Температура плавления: 25 -С.

Температура кипения: 275 -С.

Давление паров при 25 -С: 19,2 мПа.

Коэффициент распределения н-октанол/вода: K logP = 2,5.

Хорошо растворим в ацетоне, гексане, этаноле, метаноле,

хлороформе, дихлорметане и ацетонитриле; растворимость в воде -

1,10 г/куб. дм. Стабилен при комнатной температуре не менее 2 лет, при 50 -С - не менее 3 месяцев.

Краткая токсикологическая характеристика: Острая пероральная

токсичность (LD) для крыс - 1369 - 2077 мг/кг; острая дермальная

токсичность (LD) для крыс - более 2000 мг/кг; острая

ингаляционная токсичность (LC) для крыс - 4,8 мг/куб. дм (4 ч).

Гигиенические нормативы. ПДК в воде - 0,02 мг/куб. дм.

Область применения препарата. Кломазон - гербицид избирательного действия, применяемый для борьбы со злаковыми и двудольными сорными растениями в посевах сои и риса при довсходовом или предпосевном внесении.

2. Методика определения кломазона в воде

хроматографическими методами

2.1. Основные положения

2.1.1. Принцип методики

Методика основана на извлечении кломазона из анализируемой пробы гексаном, концентрировании экстракта и последующем количественном определении альтернативными методами:

высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) с

ультрафиолетовым детектором, газожидкостной хроматографией (ГЖХ) с детектором постоянной скорости рекомбинации или тонкослойной хроматографией (ТСХ). Количественное определение проводится методом абсолютной калибровки.

2.1.2. Избирательность метода

В предлагаемых условиях метод специфичен в присутствии глобальных загрязнителей окружающей среды: хлорпроизводные циклопарафинов (изомеры ГХЦГ), соединений дифенильного ряда (ДДТ и его производные), их метаболитов - полихлорированных бензолов и фенолов, а также в присутствии трихлорацетата натрия, который может применяться на посевах в качестве гербицида.

2.1.3. Метрологическая характеристика метода (Р = 0,95)

Реактивы, растворы и материалы

Кломазон с содержанием д. в. 99,8%

(ФМС, США)

Азот, оч ГОСТ 9293-79

Аммиак водный, 25%-ный, ч ГОСТ 1277-81

Ацетон, ч ГОСТ 2603-79

н-Гексан, ч ГОСТ 2603-79

Водорода пероксид, 30%-ный водный раствор ГОСТ 10929-77

Изопропиловый спирт, хч ТУ 6-09-402-75

Кислота серная, хч ГОСТ 4203-77

Кислота хлороводородная (соляная), хч ГОСТ 3118-77

Метиловый спирт, хч ГОСТ

Натрия гидроксид, хч, 25%-ный водный раствор ГОСТ 4323-77

Натрия сульфат безводный, хч ГОСТ 1277-81

Серебра нитрат, хч ГОСТ 1277-81

2-Феноксиметанол, ч ТУ 6-09-3688-76

Хроматон N-AW-DMCS (0,16 - 0,20 мм)

с 5% SE-30, Хемапол, Чехия

Хроматон N-AW-DMCS (0,16 - 0,20 мм) с 1,5

ОV-17 + 1,95% QF-1, Хемапол, Чехия

Пластинки для ВЭТСХ (СССР)

Пластинки "Кизельгель 60 F-254" (ФРГ)

Пластинки "Силуфол" Чехия

Бумажные фильтры "белая лента", обеззоленные и предварительно промытые гексаном ТУ 6-09-2678-77

2.3. Приборы, аппаратура, посуда

Жидкостный хроматограф Милихром

с ультрафиолетовым детектором

Хроматографическая колонка стальная,

длиной 64 мм, внутренним диаметром 2 мм,

заполненная Силасорбом 600, зернением 5 мкм

Хроматограф газовый серии "Цвет" или

аналогичный, снабженный детектором постоянной

скорости рекомбинации (ДПР) с пределом

детектирования по линдану 4 x 10 г/куб. см

Хроматографическая колонка стеклянная, длиной

1 или 2 м, внутренним диаметром 2 - 3 мм

Микрошприц типа МШ-10, вместимостью 10 мкл ТУ 5Е2-833-024

Аппарат для встряхивания типа АВУ-6с ТУ 64-1-2851-78

Баня водяная ТУ 64-1-2850-76

Весы аналитические типа ВЛА-200 ГОСТ 34104-80Е

Камера хроматографическая ГОСТ 10565-74

Насос водоструйный ГОСТ 10696-75

Облучатель ртутно-кварцевый типа ОКН-11 ТУ 64-1-1618-77

Пульверизаторы стеклянные ГОСТ 10391-74

Ротационный вакуумный испаритель ИР-1М

или аналогичный ТУ 25-11-917-76

Установка компрессорная ТУ 64-1-2985-78

Шкаф сушильный ТУ 64-1-1411-76Е

Воронки делительные ГОСТ 3613-75

Колбы мерные, вместимостью 100 мл ГОСТ 1770-74

Цилиндры мерные, вместимостью 10, 50 мл ГОСТ 1770-74Е

Колбы грушевидные со шлифом,

вместимостью 100 мл ГОСТ 10394-72

Колбы конические, вместимостью 100 мл ГОСТ 22524-77

Пробирки центрифужные, мерные ГОСТ 25336-82Е

Пипетки, вместимостью 0,1, 1, 2, 5 и 10 мл ГОСТ 20292-74

Воронки химические, конусные, диаметром

34 - 40 мм ГОСТ 25336-82Е

2.4. Отбор проб

Отбор, хранение и подготовка проб проводятся в соответствии с

"Унифицированными правилами отбора проб сельскохозяйственной продукции, пищевых продуктов и объектов окружающей среды для определения микроколичеств пестицидов", утвержденными за N 2051-79 от 21.08.79

Отобранные пробы можно хранить в холодильнике не более 5 дней. Перед анализом воду (при наличии взвеси) фильтруют через неплотный бумажный фильтр.

2.5. Подготовка к определению

2.5.1. Метод ВЭЖХ

2.5.1.1. Подготовка подвижной фазы для ВЭЖХ

В мерную колбу вместимостью 100 мл помещают с помощью пипетки 5 мл изопопанола и 5 мл метанола, доливают до метки гексаном, перемешивают, фильтруют.

2.5.1.2. Кондиционирование колонки

Промыть колонку для ВЭЖХ смесью гексан-метанол-изопропанол (90:5:5, по объему) в течение 30 мин. при скорости подачи растворителя 100 мкл/мин.

2.5.2. Метод ГЖХ. Подготовка и кондиционирование колонки

Готовую насадку (5% SE-30 на Хроматоне N-AW-DMCS) засыпают в стеклянную колонку, уплотняют под вакуумом, колонку устанавливают в термостате хроматографа, не подсоединяя к детектору, и стабилизируют в токе азота при температуре 250 -С в течение 10 -12 ч.

2.5.3. Метод ТСХ

2.5.3.1. Приготовление проявляющих реагентов

2.5.3.1.1. Проявляющий реагент N 1

1 г нитрата серебра растворяют в 1 мл дистиллированной воды, добавляют 10 мл 2-феноксиметанола, 190 мл ацетона, 1 - 2 капли пероксида водорода, раствор перемешивают и переносят в склянку из темного стекла.

2.5.3.2.2. Проявляющий реагент N 2

0,5 г нитрата серебра растворяют в 5 мл дистиллированной воды в мерной колбе на 100 мл, добавляют 10 мл 25%-ного водного аммиака, раствор доводят до 100 мл ацетоном, перемешивают и переносят в склянку из темного стекла.

2.5.3.2. Приготовление подвижной фазы для ТСХ

В мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 20 мл ацетона и добавляют до метки гексан, перемешивают. Смесь наливают в хроматографическую камеру слоем не более 6 - 8 мм за 30 мин. До начала хроматографирования.

2.5.4. Приготовление стандартных растворов

Основной стандартный раствор кломазона с содержанием 100 мкг/мл готовят растворением 0,010 г препарата, содержащего 99,8% д. в., в гексане в мерной колбе на 100 мл. Раствор хранится в холодильнике в течение месяца.

Рабочие стандартные растворы с концентрацией 0,4; 1,0; 2,0; 4,0; 10,0; 20 и 40,0 мкг/мл готовят из основного стандартного раствора кломазона соответствующим последовательным разбавлением гексаном.

Рабочие растворы хранят в холодильнике не более месяца.

2.5.5. Построение градуировочного графика

2.5.5.1. Градуировочный график А (измерение по п. 2.7.1, ВЭЖХ)

Для построения градуировочного графика в инжектор хроматографа вводят по 5 мкл рабочего стандартного раствора кломазона с концентрацией 4,0; 10,0; 20,0 и 40 мкг/мл.

2.5.5.2. Градуировочный график В (измерение по п. 2.7.2, ГЖХ)

Для построения градуировочного графика в испаритель хроматографа вводят по 5 мкл рабочего стандартного раствора кломазона с концентрацией 0,4; 1,0; 2,0; 4,0 и 10,0.

Осуществляют не менее 5 параллельных измерений. Находят среднее значение высоты хроматографического пика для каждой концентрации. Строят градуировочный график (А или В) зависимости высоты хроматографического пика в мм от концентрации кломазона в растворе в мкг/мл.

2.6. Описание определения

100 мл анализируемой пробы воды помещают в делительную воронку вместимостью 250 мл, приливают 10 мл 25%-ного водного раствора гидроксида натрия, перемешивают и добавляют 20 мл н-гексана. Воронку встряхивают в течение 3 мин., после разделения фаз гексановый слой сливают в грушевидную колбу вместимостью 100 мл, пропуская его через слой безводного сульфата натрия, помещенного в конической воронке на складчатом бумажном фильтре. Извлечение препарата из водной пробы повторяют еще дважды, используя по 20 мл н-гексана. Объединенный гексановый экстракт упаривают на ротационном вакуумном испарителе при температуре 40 -С почти досуха, остаток отдувают потоком воздуха или азота особой чистоты. Сухой остаток растворяют в 0,1 (ВЭЖХ, ТСХ) или 0,25 мл (ГЖХ) н- гексана и анализируют одним из хроматографических методов.

2.7. Условия хроматографирования

Жидкостный хроматограф с ультрафиолетовым детектором Милихром (Россия).

Колонка стальная длиной 64 мм, внутренним диаметром 2 мм,

заполненная Силасорбом 600, зернением 5 мкм.

Температура колонки: комнатная.

Подвижная фаза: гексан-изопропанол-метанол (90:5:5, по объему).

Скорость потока элюента: 100 мкл/мин.

Рабочая длина волны: 240 нм.

Чувствительность: 0,4 ед. абсорбции на шкалу.

Объем вводимой пробы: 5 мкл.

Время выхода кломазона: около 6 мин.

Линейный диапазон детектирования: 20 - 200 нг.

Образцы, дающие пики большие, чем стандартный раствор с концентрацией 40 мкг/мл, разбавляют подвижной фазой для ВЭЖХ.

Хроматограф газовый "Цвет-570" с детектором постоянной скорости рекомбинации ионов.

Колонка стеклянная длиной 1 м, внутренним диаметром 3 мм, заполненная Хроматоном N-AW-DMCS с 5% SE-30 (0,16 - 0,20 мм).

Рабочая шкала электрометра 64 x 10 10Ом.

Скорость движения ленты самописца 200 мм/ч.

Температура термостата колонки - 190 -С

детектора - 300 -С

испарителя - 220 -С

Скорость газа-носителя (азота) - 60 мл/мин.

Объем вводимой пробы - 5 мкл.

Время выхода кломазона - 2,5 мин.

Линейный диапазон детектирования: 2 - 50 нг.

Образцы, дающие пики большие, чем стандартный раствор с концентрацией 10 мкг/мл, разбавляют гексаном.

Для повышения точности идентификации кломазона при совместном присутствии в пробе гамма-ГХЦГ, имеющего близкое время удерживания, кломазон удаляется из пробы обработкой концентрированной серной кислотой. Повторный анализ пробы позволяет установить вклад кломазона в первичный хроматографический сигнал.

Гексановый раствор в колбе, полученный по п. 2.6 количественно

(или его аликвотную часть) наносят на хроматографические пластинки "Силуфол", "Кизельгель 60F-254" или "Пластинки для ВЭТСХ". Рядом наносят стандартные растворы в объеме, соответствующем содержанию кломазона 1, 2, 5 и 10 мкг. Пластинку помещают в камеру для хроматографирования, содержащую смесь н-гексан-ацетон (4:1, по объему). После развития хроматограммы пластинку вынимают из камеры, помещают ее под тягу до испарения растворителей, затем обрабатывают одним из проявляющих реагентов и помещают под ультрафиолетовую лампу на 5 мин. Зона локализации препарата на пластинках "Силуфол", "Пластинках для ВЭТСХ" и "Кизельгель 60F- 254" проявляется в виде серо-бурых пятен с величиной Rf 0,35, 0,85 и 0,43, соответственно. Для определения кломазона методом ТСХ можно использовать пластинки "Алюграм" и "Полиграм" (производства ФРГ). Величина Rf кломазона на этих пластинках составляет 0,37 и 0,38, соответственно.

3. Требования техники безопасности

Необходимо соблюдать общепринятые правила безопасности при работе с органическими растворителями, токсичными веществами, электронагревательными приборами.

4. Контроль погрешности измерений

Оперативный контроль погрешности и воспроизводимости измерений осуществляется в соответствии с рекомендациями МИ 2335-95. ГСИ "Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа".

5. Разработчики

Юдина Т.В., Федорова Н.Е. (ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана).

Давидюк Е.И. (УкрНИИГИНТОКС, г. Киев); Кисенко М.А., Демченко В.Ф. (Институт медицины труда АН и АМН Украины, г. Киев).