Использование субкритической воды в качестве подвижной фазы при анализе методом ВЭЖХ

Игорь Артемьевич  Платонов; Лариса Викторовна Павлова; Роман Владимирович Шафигулин; Ирина Михайловна Муханова

doi:10.17308/sorpchrom.2022.22/9213

Игорь Артемьевич Платонов Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия
Лариса Викторовна Павлова Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия
Роман Владимирович Шафигулин Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия
Ирина Михайловна Муханова Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/9213

Ключевые слова: ВЭЖХ, субкритическая вода, подвижная фаза, ароматические углеводороды, сверхсшитый полисти-рол, октацедилсиликагель

Аннотация

Целью работы являлось изучение возможности использования в качестве подвижной фазы горячей и субкритической воды при ВЭЖХ анализе смеси ароматических веществ, а также компонентов экстракта расторопши, на колонках со сверхсшитым полистиролом MMN1 и силикагелем, модифицированным октадецильными группами.

ВЭЖХ-анализ модельной смеси бензола и толуола 1:1 по объему на колонке Hypersil GOLD С18 показал сходство элюирующей силы у смеси ацетонитрил : вода 20:80 (% об.) и горячей воды при температуре 90°С. Вода при температуре 125°С по элюационным характеристикам соответствует соотношению ацетонитрил: вода 30:70 (% об.). Число теоретических тарелок при смене водно-ацетонитрильной ПФ на субкритическую воду говорит о снижении ее эффективности примерно на 25-30%. Такая же тенденция прослеживается и при ВЭЖХ анализе других аналитов с использованием субкритической воды в качестве ПФ. За счет образования флюидной структуры воды в субкритических условиях происходит изменение давления в системе, обеспечивающее возможность варьирования скорости потока элюента, что отчасти компенсирует размытие пиков. В качестве реального объекта для изучения элюационных характеристик горячей воды на колонке Hypersil GOLD С18 был выбран водный экстракт расторопши, полученный в субкритических условиях при температуре 170°С. Эксперимент проводили при температурах 90°С и 125°С. Температуру анализа в дальнейшем не повышали ввиду ухудшения разделения компонентов аналита, а также из-за низкой термостабильности неподвижной фазы С18. Оптимальные результаты в условиях эксперимента получили при температуре 90°С, при этом полного разделения достичь не удалось.

При ВЭЖХ анализе на колонке Purolite MMN1 в стандартных условиях модельная смесь бензол:толуол:ксилол не элюируется подвижной фазой ацетонитрил:вода 20:80 (об.%). При увеличении концентрации ацетонитрила в ПФ до 80% элюирования компонентов также не произошло. Использование в качестве подвижной фазы субкритической воды при температурах 125°C, 150°C, 170°C не привело к элюированию компонентов с колонки Purolite MMN1. Экстракт расторопши удалось разделить на колонке Purolite с сорбентом MMN1 в стандартных условиях, при этом оптимальные результаты получили с подвижной фазой ацетонитрил : 0,01М фосфатный буфер (pH=3) в соотношении 35:65. Компоненты экстракта расторопши – силибин, силикристин, селидианин, таксифолин, плохо растворимы в воде, имеют в своей структуре бензольные кольца, но размеры и полярность молекул позволяют избежать в условиях анализа необратимых взаимодействий с неподвижной фазой, как в случае с модельной смесью, возможно в данном случае наблюдается молекулярно-ситовой эффект.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Игорь Артемьевич Платонов, Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

профессор кафедры химии, д.т.н., заведующий кафедрой химии Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Лариса Викторовна Павлова, Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

к.х.н., доцент кафедры химии Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Роман Владимирович Шафигулин, Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

к.х.н., доцент кафедры физической химии и хроматографии Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Ирина Михайловна Муханова, Самарский государственный национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

к.х.н., доцент кафедры химии Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Литература

Borisova D.R., Statkus M.A., Tsizin G.I., Zolotov Yu.A. Voda v subkriticheskom sostoyanii: primeneniye v khimicheskom analize. J. of Analytical Chemistry. 2017; 72(8): 699-713. (In Russ.).

Bahari A. A thesis submitted to the University of Birmingham for the degree of doctor of philosophy: 11.2010 . University of Birmingham. 2010. 235 p.

Smith R.M., Superheated water: the ultimate green solvent for separation sci-ence. Analytical and Bioanalytical Chemis-try. 2006; 385(3): 419-421. https://hdl.handle.net/2134/2272

Kondo T., Yang Yu, Lamm L., Sep-aration of polar and non-polar analytes us-ing dimethyl sulfoxide-modified subcritical water. Analytica Chimica Acta. 2002; 460: 185-191.

Dembek M., Bocian S., Pure water as a mobile phase in liquid chromatography techniques. Trends in Analytical Chemistry, 2020; 123: 115793. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.115793.

EdgeT., Wilson I.D., Shillingford S. Thermal Gradients for the Control of Elu-tion in RP-LC: Application to the Separa-tion of Model Drugs J. Chromatographia. 2007; 66(11); 831-836. https://doi.org/10.1365/s10337-007-0433-1

Allmon S.D., Dorsey J.G. Properties of subcritical water as an eluent for re-versed-phase liquid chromatography-Disruption of the hydrogen-bond network at elevated temperature and its consequenc-es. J. Chromatography A. 2010; 1217: 5769-5775. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.07.030.

Tiihonen J., Peuha E.-L., Latva-Kokko M., Silander S., Paatero E. Water as an eluent for chromatographic separation of carbohydrates using ion exchangers. Sepa-ration and Purification Technology. 2005; 44: 166-174.

Saha S., Smith R.M., Lenz E., Wilson I.D. Analysis of a ginger extract by highperformance liquid chromatography coupled to nuclear magnetic resonance spectroscopy using superheated deuterium oxide as the mobile phase. J. Chromatogr. A. 2003; 991(1): 143.

Ninad Doctor, Yang Yu. Molecules Separation and Analysis of Aspirin and Metformin HCl Using Green Subcritical Water Chromatography. Molecules. 2018; 23: 2258 doi:10.3390/molecules23092258

Hartonen K., Riekkola M.-L., Liq-uid chromatography at elevated tempera-tures with pure water as the mobile phase. Trends in Analytical Chemistry. 2008; 27(1): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.trac.2007.10.010.

Fields S.M., Ye C.Q., Zhang D.D., Branch B.R, Zhang X.J., Okafo N. Super-heated water as eluent in high-temperature high-performance liquid chromatographic separations of steroids on a polymer-coated zirconia column. J. Chromatogr. A. 2001; 913: 197-204. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(00)01246-2.

Nikitchenko N.V. Diss. cand. chem. nauk. Samara. 2012. 138 p. (In Russ.).

Nikitchenko N.V., Platonov I.A. Sovremennyye ekstraktsionnyye sposoby podgotovki prob rastitel’nykh materialov k analizu. Samara. OOO «Porto-print» Publ. 2016, 105 p. (In Russ.).

Vigdergauz M.S., Platonov I.A. Novikova E.A., Platonov V.I. ABC of Chromatography Samara. OOO «Porto-Print» Publ. 2012. 72 p. (In Russ.).

Pietrogrande M.C., Benvenuti A., Dondi F. Temperature effect on HPLC re-tention of PCBs on porous graphitic carbon. Chromatographia. 2000; 51(3/4): 193.

Shafigulin R.V., Bulanova A.V. Thermodynamics of the Sorption of Ben-zimidazoles on Octadecyl Silica Gel from Water-Methanol Eluent. Russ.J.Phys.Chem. 2018; 92: 220-225. https://doi.org/10.1134/S003602441802019X

Saifutdinov B.R. Zavisimosti sreda-svoystvo i kompensatsionnyy effekt pri ad-sorbtsii geteroaromaticheskikh soyedineniy iz vodno-atsetonitril'nykh rastvorov. Izv. AN. Ser.chem. 2014; 12: 2609. (In Russ.).

Kurkin V.A. Farmakognoziya. Sa-mara. OOO «Ofort» Publ. GOUVPO «SamGMU Roszdrava». 2007. 1239 p. (In Russ.).

Platonov I.A., Novikova E.A., Ni-kitchenko N.V., Roschupkina I.Y. Capro-lactam and nitrobenzene desorption from polymeric sorbents by subcritical wa-ter.Russian Journal of Physical Chemistry B. 2013; 7(8): 938-942.

Vlasova Yu.V., Shafigulin R.V., Bulanova A.V., Purygin P.P., Tumanin A.N. Sorbtsiya proizvodnykh izatina sverkhsshitymi polistirolami iz vodno-organicheskikh rastvorov. Sorbtsionnye I kromatograficheskye protsessy. 2011; 11(5): 725-731. (In Russ.).

Prokopov S.V., Frolova I.V., Kurba-tova S.V. Vliyaniye sostava elyuyenta na uderzhivaniye sverkhsshitym polistirolom v OF VEZHKH. Sorbtsionnye I kromato-graficheskye protsessy. 2012; 12(3): 370-379. (In Russ.).