Wybrane procedury derywatyzacji
Download 49.64 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 2
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 3
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 4
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 5
- 2.2. Wykonanie ćwiczenia
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 6
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 7
- 4. SZKŁO I ODCZYNNIKI
- 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 8 Rys. 3.
|
UNIWERSYTET GDAŃSKI WYDZIAŁ CHEMII Pracownia studencka Zakład Analizy Środowiska Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych WYBRANE PROCEDURY DERYWATYZACJI ANALITÓW W CHROMATOGRAFII GAZOWEJ Pracownia dyplomowa (Chemia) Ćwiczenie nr 6 Gdańsk, 2013 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 2 1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA Próbki środowiskowe ze względu na złożoność matryc, różnorodność występujących związków czy zakres stężeń potencjalnych analitów są najczęściej bardzo skomplikowanym materiałem badawczym. Często, pomimo zastosowania różnych technik izolacji i wzbogacania, oznaczanie niektórych substancji w postaci niezmodyfikowanej jest niemożliwe. W takich przypadkach pomocna staje się derywatyzacja analitów (synteza pochodnych). Derywatyzacja polega na przeprowadzeniu analitów, w wyniku reakcji chemicznej, w odpowiednie pochodne o właściwościach umożliwiających ich oznaczenie. W wyniku reakcji derywatyzacji substancje, które są przedmiotem analizy uzyskują właściwości odpowiednie dla danej techniki analitycznej. W przypadku wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), celem procesu może być otrzymanie pochodnych, posiadających w swej strukturze np. chromofory, co umożliwia ich detekcję za pomocą klasycznego detektora UV-VIS. Pochodne w chromatografii gazowej są syntezowane zwykle w następujących celach: • zwiększenia lub zmniejszenia lotności analitów • zwiększenia stabilności termicznej analitów, aby zapobiec ich rozkładowi w trakcie procesu chromatograficznego • zwiększenia czułości bądź specyficzności oznaczenia przez wprowadzenie odpowiednich grup funkcyjnych • zmianę polarności analitów, przez zablokowanie grup funkcyjnych Odczynnik służący do przekształcania analitu w pochodną powinien reagować ze związkiem badanym ilościowo i szybko, nie dawać reakcji ubocznych, a jego nadmiar powinien być łatwo usuwany ze środowiska reakcji. Analit można przekształcić w odpowiednią pochodną przed wprowadzeniem go na kolumnę chromatograficzną (pre-column derivatisation), w komorze dozownika chromatografu lub przed detekcją (post-column derivatisation) (Rysunek 1). Częstym rozwiązaniem jest także łączenie techniki mikroekstakcji do fazy stałej (SPME) z procesem derywatyzacji analitów. Proces derywatyzacji związków organicznych w chromatografii gazowej obejmuje zazwyczaj związki posiadające w swojej strukturze polarne grupy funkcyjne (np. hydroksylową, karboksylową, itp.). Reakcja polega najczęściej na wymianie atomu wodoru związanego z heteroatomem na taką grupę funkcyjną, która nie tworzy wiązań wodorowych. W wyniku tego otrzymuje się związki o dużo większej lotności i mniejszej polarności, co wpływa korzystnie na 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 3 przebieg rozdzielenia w przypadku zastosowania chromatografii gazowej. Do grup funkcyjnych, które przekształca się w pochodne, należą także grupy ulegające enolizacji, takie jak aldehydy i ketony. W tym przypadku grupę karbonylową przekształca się w odpowiednie hydrazony lub oksymy.
pochodne (Jacek Namieśnik, Wojciech Chrzanowski, Patrycja Szpinek Nowe horyzonty i wyzwania w analityce i monitoringu środowiskowym Centrum Doskonałości Analityki i Monitoringu Środowiskowego (CEERM), Gdańsk, 2003). W analityce związków organicznych stosuje się najczęściej następujące sposoby derywatyzacji:
polarnością niż substancje wyjściowe; pochodne uzyskuje się głównie zastępując atomy wodoru w grupach funkcyjnych (–OH, –SH, –NH, –COOH, –NOH, –SOH, –POH, –CONH 2 , –NH 2 ), grupą trimetylosililową (TMSi). Przykłady reagentów stosowanych w uzyskiwaniu pochodnych TMSi będą podane w dalszej części instrukcji. Acylowanie – proces ten jest stosowany w celu zablokowania grup –OH, –SH, –NH. Jako odczynniki derywatyzujące często stosuje się bezwodniki kwasowe, halogenki i imidki acylowe. Podczas procesu acylowania tworzą się produkty uboczne o charakterze kwasowym (np. HCl), usuwa się je lub neutralizuje prowadząc reakcje w rozpuszczalnikach zasadowych (pirydyna, 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 4 trimetyloamina, trietyloamina). Alkilowanie – polega na tworzeniu pochodnych przez zastąpienie aktywnych atomu cząsteczki substratu grupą alkilową odczynnika alkilującego. Wprowadzenie grupy alkilowej do cząsteczki analitu powoduje niewielki wzrost masy cząsteczkowej przy zmniejszeniu polarności i związanym z tym zwiększeniem lotności, metoda ta pozwala na użycie prostego detektora FID, bądź też detektora ECD dzięki wykorzystaniu odczynników zawierających atomy halogenu. Najprostszą metodą alkilowania jest metylowanie (diazometan lub jego pochodne). W przypadku oznaczania związków metaloorganicznych z wykorzystaniem metody GLC, stosuje się odczynniki Grignarda. Metodą alkilowania coraz częściej stosowaną jest alkilowanie międzyfazowe (Phase Transfer Alkilation). W metodzie tej wykorzystuje się dwie niemieszające się fazy: organiczną i wodną. Analit rozpuszczony jest w fazie wodnej, a reagent derywatyzujący w fazie organicznej. Po dodaniu soli tetraalkiloamoniowej tworzy się para jonowa, rozpuszczalna w fazie organicznej, znajdujący się w tej fazie odczynnik derywatyzujący reaguje z utworzoną parą jonową. Jak już wspomniano, derywatyzację analitów przeprowadza się najczęściej dla związków o charakterze polarnym i jonowym. Przedstawicielem takich substancji jest pochodna kwasu naftalenooctowego – naproksen (Rysunek 2). Ma on działanie przeciwbólowe, przeciwzapalne i przeciwgorączkowe i jest zaliczany do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych. Stosowany jest przy uśmierzaniu bólu, leczeniu stanów zapalnych takich jak: zapalenia tkanek miękkich, zapalenia mięśni, bóle menstruacyjne, reumatyzm, osteoporoza czy artretyzm. Udowodniono, że podobnie jak wiele innych farmaceutyków, wraz ze ściekami (szczególnie szpitalnymi) trafia do konwencjonalnych oczyszczalni ścieków, i nie jest z nich całkowicie usuwany w klasycznych procesach oczyszczania wód. Wraz ze ściekami oczyszczonymi przedostaje się do odbiorników wodnych zachowując właściwości substancji czynnej biologicznie i ma potencjalną zdolność do akumulacji w środowisku lub w tkankach organizmów żywych.
14 H 14 O 3 , masa cząsteczkowa M = 230,259 g/mol). 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 5 2. WYKONANIE ĆWICZENIA 2.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności przeprowadzania analitu o charakterze polarnym (naproksenu) w postać lotnej pochodnej z wykorzystaniem różnych odczynników do derywatyzacji. Uzyskane pochodne będą analizowane za pomocą chromatografii gazowej w celu określenia wpływu struktury pochodnych na ich lotność oraz oceny wydajności procesu derywatyzacji. Dodatkowo, przeprowadzone zostaną pomiary z wykorzystaniem chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS) w celu potwierdzenia struktur uzyskanych pochodnych oraz zapoznania się ze schematami ich fragmentacji. 2.2. Wykonanie ćwiczenia 2.2.1. Warunki analizy chromatograficznej Chromatograf Trace 2000 Series GC z detektorem FID • Kolumna chromatograficzna RTX-1 30 m, 0,18 mm średnica wewnętrzna, 0,32 mm średnica wewnętrzna, 0,25 μm grubość fazy stacjonarnej • Program temperaturowy: 100 - 300 °C, narost 10 °C/min • Temperatura dozownika: 300 °C • Temperatura detektora: 300 °C • Dzielnik przepływu: 1:10 • Gaz nośny: argon, stały przepływ 1 mL/min • Powietrze: 350 kPa, wodór: 35 kPa 2.2.2. Analiza chromatograficzna 2-metyloantracenu Wykonać analizę chromatograficzną 1-2 μL roztworu 2-metyloantracenu w warunkach opisanych w rozdziale 2.2.1.
50 μL roztworu naproksenu i 100 μL roztworu 2-metyloantracenu przenieść do zakręcanej 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 6 butelki o pojemności 2 mL i odparować w strumieniu azotu do sucha. Dodać 100 μL roztworu odczynnika 99% BSTFA + 1% TMCS i ogrzewać w temp. 60°C przez 30 min. Po ostudzeniu wykonać analizę GC w warunkach opisanych w rozdziale 2.2.1. 2.2.4. Przeprowadzenie analitu w postać pochodnej trimetylosililowej za pomocą MSTFA 50 μL roztworu naproksenu i 100 μL roztworu 2-metyloantracenu przenieść do zakręcanej butelki o pojemności 2 mL i odparować w strumieniu azotu do sucha. Dodać 100 μL roztworu odczynnika MSTFA i ogrzewać w temp. 60°C przez 30 min. Po ostudzeniu wykonać analizę GC w warunkach opisanych w rozdziale 2.2.1.
50 μL roztworu naproksenu i 100 μL roztworu 2-metyloantracenu przenieść do zakręcanej butelki o pojemności 2 mL i odparować w strumieniu azotu do sucha. Dodać 100 μL roztworu odczynnika MTBSTFA i ogrzewać w temp. 60°C przez 30 min. Po ostudzeniu wykonać analizę GC w warunkach opisanych w rozdziale 2.2.1.
50 μL roztworu naproksenu i 100 μL roztworu 2-metyloantracenu przenieść do zakręcanej butelki o pojemności 2 mL i odparować w strumieniu azotu do sucha. Dodać 200 μL metanolu oraz 30 μL odczynnika TMSD. Uzyskaną próbkę starannie wymieszać, po czym ogrzewać w temp. 60°C przez 30 min. Po ostudzeniu wykonać analizę GC w warunkach opisanych w rozdziale 2.2.1. UWAGA!!! BSTFA, MSTFA i MTBSTFA są odczynnikami gwałtownie reagującymi z wodą oraz alkoholami. Należy unikać obecności wody i alkoholi. Proszę dokładnie przepłukać strzykawki użyte do pobierania odczynników za pomocą dichlorometanu, następnie metanolu! 2.2.7. Analiza GC-MS uzyskanych pochodnych Analiza GC uzyskanych pochodnych naproksenu zostanie wykonana z wykorzystaniem zestawu GC-MS Shimadzu QP-2010SE (jonizacja próbki wiązką elektronów o energii 70
6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 7 eV). Szczegóły analiz zostaną podane przez prowadzącego zajęcia. 3. OPRACOWANIE WYNIKÓW W sprawozdaniu należy dokładnie opisać część doświadczalną, zinterpretować widma mas uzyskanych pochodnych oraz obliczyć wydajność procesu derywatyzacji korzystając ze wzoru:
gdzie: RRF – względny współczynnik odpowiedzi, A S – pole powierzchni sygnału chromatograficznego analitu, C
– stężenie wzorca wewnętrznego - 2-metyloantracenu w próbce, A IS –pole powierzchni sygnału chromatograficznego wzorca wewnętrznego – 2-metyloantracenu, C
– stężenie analitu – naproksenu w próbce .
różnych odczynników i przedyskutować uzyskane wyniki. Jednocześnie, należy przeanalizować różnice w czasach retencji uzyskanych pochodnych i wskazać możliwe źródła tych różnic.
• roztwór naproksenu w metanolu • roztwór 2-metyloantracenu w dichlorometanie • dichlorometan do mycia strzykawki • odczynnik 99% BSTFA (N,O-bis(trimetylosilylo)trifluoroacetamid) +1% TMCS (trimetylochlorosilan) • odczynnik MSTFA (N-trimetylosilylo-N-metylo-trifluoroacetamid) • odczynnik MTBSTFA (N-tert-butylodimetylosililo-N-metylo-trifluoroacetamid) • odczynnik TMSD ((trimetylosilylo)diazometan) • metanol
• butelki o pojemności 2 mL z nakrętkami – 4 szt. • strzykawka do GC 10 μL – 1 szt. • strzykawka 100 μL – 4 szt. • pipety Pasteura • bloczek grzejny Struktury stosowanych reagentów, a także schematyczne równania reakcji, są przedstawione na Rysunku 3. 6. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Derywatyzacja w chromatografii gazowej 8 Rys. 3. Struktury stosowanych reagentów, a także schematyczne równania reakcji syntezy pochodnych sililowych. Document Outline
Download 49.64 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|