Как разделить полярные вещества, не повредив сорбент

Мы любим решать задачи, возникающие в хроматографии, и в этой статье я бы хотел вам это продемонстрировать. Если вы долго и упорно пытаетесь понять, как разделить сильнополярные вещества, не вызывая необратимого коллапса неподвижной фазы, тогда непременно читайте далее. Я предлагаю использовать для этого неподвижную фазу, которая хорошо переносит обработку подвижной фазой с высоким содержанием воды, что необходимо для разделения полярных соединений. Я также хочу поделиться с вами практическими примерами разделения полярных витаминов и продемонстрировать, как две различные неподвижные фазы влияют на результаты такого разделения.

Порой случается так, что вы оказываетесь «в нужном месте в нужное время», и становитесь свидетелем чего-то трагически смешного. Такой инцидент произошел со мной несколько дней назад. Я случайно выглянул в окно и увидел, как мой сосед несет несколько сумок с покупками. Ничего особенного, но вдруг один из его пакетов с продуктами разорвался, и все покупки рассыпались по тротуару. Я выбежал, чтобы помочь ему собрать апельсины, бананы, несколько килограмм картофеля и яблок. Он так перегрузил свой пластиковый пакет, что тот просто не выдержал.

Однако подобная ситуация могла бы выглядеть как настоящая трагедия, без всякого намека на юмор, если бы то же самое произошло с вашими хроматографическими результатами. О чем это я говорю? А сейчас сосредоточьтесь и читайте внимательно, особенно если вам необходимо разделить полярные вещества.

Так же, как и многие покупатели используют для упаковки продуктов пластиковые пакеты, многие хроматографисты используют привитый силикагель C18 в качестве наиболее предпочтительного материала для наполнения колонок. Благодаря своей гидрофобной природе C18 очень хорошо взаимодействует с неполярными соединениями. Если полярность соединений увеличивается, то время удержания веществ в неподвижной фазе С18 уменьшается из-за меньшего взаимодействия этих соединений с неподвижной фазой.

Чтобы компенсировать снижение взаимодействия между полярными соединениями и неподвижной фазой, можно увеличить содержание воды в подвижной фазе.

Однако существует определенная опасность при использовании такой тактики. Если вы работаете с традиционной неподвижной фазой C18 при проведении хроматографии, вы не можете увеличивать содержание воды в подвижной фазе бесконечно. Поскольку слишком высокий процент воды отрицательно влияет на характеристики материала, наполняющего колонку. Точно так же, как и пластиковый пакет может порваться, если в него поместить слишком много картофеля, слишком большое содержание воды в подвижной фазе может испортить материал, упакованный в вашу колонку. Фактически, как только содержание воды достигает 95% и выше, возникает реальная опасность коллапса неподвижной фазы, как показано на рисунке ниже.

phase collapse, C18, silica, chromatography column, stationary phase

После разрушения фазы практически невозможно восстановить первоначальные характеристики материала.

Более того, если содержание воды в подвижной фазе слишком высокое, взаимодействие между полярными соединениями и неподвижной фазой в колонке может стать еще слабее. Это приводит к изменению времени удержания, ухудшению формы пиков и снижению общей производительности.

Один из способов, с помощью которого мой сосед мог бы решить проблему ненадежности пластикового пакета, – заменить его на сумку для продуктов из другого материала. Тканевая сумка, вероятно, выдержала бы вес его покупки (фрукты и овощи).

Аналогичным образом хроматографисты могут попробовать преодолеть проблемы, вызванные высоким содержанием воды в подвижной фазе, используя водостойкие материалы в качестве неподвижной фазы.

Например, при использовании силикагеля C18-AQ, который изготавливается с использованием различных методов сшивания, не возникает коллапса неподвижной фазы, даже если в подвижной фазе содержится максимальное количество воды (до 100%).

Я постараюсь продемонстрировать потенциал фазы C18-AQ, проведя разделение сильнополярных водорастворимых витаминов, таких как аскорбиновая кислота (витамин С) и ниацин (витамин B3).

molecular structure, vitamin C, vitamin B3, chromatography

Используя традиционный наполнитель для хроматографической колонки С18, я могу увеличивать содержание воды в подвижной фазе только до 95%, что недостаточно для полного разделения этих соединений. На графике ниже вы можете увидеть результат разделения витаминов С и В3 на такой стандартной колонке С18 (95% воды и 5% органического растворителя в подвижной фазе).

C18, column, polar vitamins

Очевидно, что базовое разделение в данном случае не может быть достигнуто. А увеличение содержания воды до 100% невозможно, так как это приведет к повреждению наполнителя.

Если вместо C18 я возьму другую неподвижную фазу C18-AQ, то в качестве подвижной фазы можно будет использовать 100% воды. При таком подходе мне удастся получить полное разделение двух полярных витаминов (см. График ниже) с помощью хроматографической системы.

C18-AQ, polar substances, vitamins, chromatography

Таким образом, для сильнополярных соединений я бы рекомендовал использовать стационарную фазу C18-AQ. Это позволит вам использовать 100% воды в качестве подвижной фазы и достичь наилучшего разделения.

Я неоднократно упоминал о времени удержания прежде и теперь в статье нашего блога. Если вы хотите получить более подробную информацию именно по этой теме, ознакомьтесь с моей недавней статьей, посвященной удерживающей способности, и расширьте свои знания. Между тем, я надеюсь, что смогу и впредь удерживать ваше внимание, пока мы вместе продолжаем исследовать интересные темы по хроматографии. Если вы хотите получить информацию по вопросам, которые я еще не затрагивал, оставляйте комментарии ниже или свяжитесь с нами.

До новых встреч,