Результат интеллектуальной деятельности: СЭНДВИЧ-КАМЕРА С КОНТРПЛАСТИНКОЙ ДЛЯ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Предлагаемое устройство - сэндвич-камера малого объема с контрпластинкой - относится к одному из наиболее простых, эффективных и экономичных вариантов жидкостной хроматографии - тонкослойной хроматографии (ТСХ), которая активно развивается в направлении повышения разрешающей способности и экспрессности [1, 2]. Изобретение целесообразно, в основном, использовать в аналитической химии и в физической химии.

В TCX разделение (проявление) проводят в специальных камерах, используя хроматографическую пластинку со стандартной плоской подложкой, с одной стороны которой находится слой адсорбента. Хроматографические камеры используют для изоляции от окружающей среды растворителя и разделяющей пластинки, на которой проводят разделение исследуемого образца.

При использовании летучих подвижных фаз (ПФ) воспроизводимая реализация хроматографического разделения без использования хроматографической камеры невозможна. В практике современной ТСХ наиболее широко применяют N- (нормальную) и S- (сэндвич) камеры [1-4].

Наиболее близкой к изобретению (сэндвич-камера с контрпластинкой для TCX) является сэндвич-камера, описанная в [5], где показано успешное применение TCX с контрпластинкой при реализации хроматографического процесса в камере особого типа - S-камеры с контрпластинкой или S(CP)-камеры. В S(CP)-камере [5] над разделяющей пластинкой параллельно была расположена идентичная пластинка, причем адсорбционные слои обеих пластинок обращены друг к другу. Следует отметить, что известны только две публикации по данному типу камеры [1, 5].

Применение контрпластинки в S(CP)-камере, описанной в литературе [1, 5], дает заметный положительный эффект при использовании в TCX по сравнению с сэндвич-камерой без контрпластинки, однако это улучшение недостаточно, и в литературе пути улучшения хроматографических характеристик не обсуждались.

В [5] расстояние между разделяющей пластинкой и контрпластинкой не регулируют, так же как и в [1], во всех известных аналогах расстояние между пластинками составляет не менее 2 мм.

С целью повышения значений хроматографических характеристик по настоящему изобретению необходимо уменьшить расстояние между разделяющей и контрпластинками до 0,1-0,2 мм.

Были изучены зависимости основных хроматографических характеристик от расстояния d между пластинками в используемой камере (см. табл.1): подвижности (R_f); высоты, эквивалентные теоретической тарелке, (H, мкм); разрешения пиков (R_s) и продолжительность смачивания разделяющей пластинки ПФ (Δt, мин).

Как следует из приведенных в табл.1 данных, все изученные основные хроматографические характеристики (R_f, H, R_s и Δt) являются наилучшими для условий, когда расстояние между разделяющей и контрпластинками составляет в S-камере 0,1-0,2 мм, а не 2 мм, как это было описано ранее в литературе.

Поэтому целесообразно для оптимального хроматографического разделения использовать такую S-камеру с контрпластинкой, когда расстояние между разделяющей и контрпластинкой составляет 0,2 мм и менее.

Для обоснования целесообразности использования для разделения различных смесей сэндвич-камеры (S_min(CP)-камеры), было экспериментально показано, что использование этой камеры позволяет получить лучшие результаты по сравнению с применением общепринятой и более простой сэндвич-камеры без контрпластинки (S_min-камеры). Приведенные в табл.2 экспериментальные данные несомненно свидетельствуют о целесообразности использования такой сэндвич-камеры с контрпластинкой, когда расстояние между разделяющей и контрпластинками составляет 0,2 мм и менее.

Полученные результаты (см. табл.2) несомненно доказывают целесообразность использования S(CP)-камеры (при d=0, 2 мм и менее) для получения наилучших результатов.

Так, использование S_min(СР)-камеры (фиг.1) для разделения, во-первых, существенно, приблизительно на 30% улучшает величины подвижностей R_f анализируемых соединений; во-вторых, позволяет заметно (приблизительно на 46%) улучшить эффективность разделения и на 40% увеличить разрешение пиков. Следовательно, широкое использование S_min(CP)-камеры целесообразно.

Небольшим увеличением (приблизительно на 20%) продолжительности смачивания пластинки ПФ в большинстве случаев можно пренебречь, поскольку основной задачей хроматографии является разделение.

Таким образом, цель изобретения - существенное улучшение основных хроматографических характеристик, реализуется в предложенной камере. Этой цели можно достичь достаточно просто, используя предлагаемую S_min(CP)-камеру.

Для достижения поставленной цели в сэндвич-камере с контрпластинкой для тонкослойной хроматографии, содержащей разделяющую хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке и контрпластинку, в качестве которой используют хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке, в которой обе пластинки расположены параллельно, адсорбционные слои обеих пластинок обращены друг к другу, а для фиксации конструкции используют зажимы, скрепляющие пластинки, расстояние между адсорбционными слоями хроматографических разделяющей и контрпластинки составляет менее 0,3 мм, а разделяющая хроматографическая пластинка сдвинута относительно контр-пластинки на 3-10 мм.

Для регулирования расстояния между адсорбционными слоями используют ограничитель, имеющий П-образную форму.

Линейные части указанного ограничителя изготовлены из кварцевых капилляров диаметром 0,1-0,3 мм.

В качестве разделяющей хроматографической пластинки и/или контрпластинки используют пластинки на гибкой алюминиевой или полимерной подложке, которые расположены на дополнительных стеклянных пластинках, размеры которых превышают с одной или с четырех сторон размеры используемых хроматографических пластинок на 10-40 мм, причем, по крайней мере, одна из дополнительных пластинок имеет на одной из сторон выступы для обеспечения ограничения контакта между подвижной фазой и разделяющей пластинкой.

Хроматографическая контрпластинка и/или дополнительная пластинка имеют сквозные прорези для контроля движения подвижной фазы по разделяющей пластинке и разделения исследуемой смеси.

Сквозные прорези представляют собой линейные прорези, ширина которых не превышает 3 мм или круговые прорези с диаметром не более 5 мм.

Полученные значения улучшения основных хроматографических характеристик при разделении смесей различных соединений при использовании сэндвич-камеры с контрпластинкой для TCX, свидетельствует о целесообразности широкого использования этой камеры в практике TCX.

На фиг.1 показана схема реализации эксперимента в предлагаемой авторами новой S_min-камере с сухой контр-пластинкой. S_min-камера с сухой контрпластинкой содержит емкость с подвижной фазой (1), разделяющую хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на стеклянной подложке (2) и контрпластинку (3), ограничитель П-образной формы (4). После нанесения анализируемых проб на линию старта на нижней части разделяющей хроматографической пластинки (2) проводят сборку камеры.

Разделяющую хроматографическую пластинку (2) и контрпластинку (3), в качестве которой используют хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на стеклянной подложке располагают параллельно, при этом адсорбционные слои обоих пластинок обращены друг к другу. Ограничитель контакта адсорбционных слоев обоих пластинок, имеющий П-образную форму (4), расположен между адсорбционными слоями пластинок. Для фиксации конструкции используют зажимы, скрепляющие пластинки таким образом, что разделяющая хроматографическая пластинка сдвинута относительно контр-пластинки на 3-10 мм, а П-образный ограничитель, выполненный из кварцевых трубок или капилляров, расположен между адсорбционными слоями хроматографических пластинок и его высота (толщина) составляет менее 0,3 мм.

При практическом использовании собранную S-камеру помещают до упора в емкость с ПФ (1), соблюдая условие: чтобы контрпластинка (3) не касалась подвижной фазы (1). В качестве емкости с ПФ может быть использована N-камера или специальная кювета небольшого объема, в которую помещаются только выступы дополнительных пластинок и основание хроматографической пластинки, на которой происходит разделение. Вся система удерживается в вертикальном положении, например, с помощью лабораторного штатива.

Установка работает следующим образом.

Адсорбционный слой хроматографической пластинки (2) заполняется под действием капиллярных сил подвижной фазой, что приводит к движению фронта ПФ и начинается хроматографический процесс разделения.

Наблюдение за процессом может осуществляться через продольный канал шириной 1-3 мм и длиной 6-10 см или сквозные отверстия диаметром 1-3 мм, расположенные в верхней части контр-пластинки или дополнительной пластинки. Для детектирования компонентов пробы производится демонтаж камеры.

При использовании хроматографических пластинок (разделяющей пластинки и контр-пластинки) с адсорбционным слоем на гибкой (алюминиевой или полимерной) подложке их располагают на дополнительных стеклянных пластинках, размеры которых превышают с одной или с четырех сторон размеры используемых хроматографических пластинок на 10-40 мм.

Как можно видеть из данных, представленных в табл.1, 2, использование сэндвич-камеры по изобретению позволяет повысить эффективность разделения смесей.

Литература

1. Гейсс Ф. Основы тонкослойной хроматографии. - М.: Изд-е Научного совета по хроматографии РАН, 1999. Т.1, 405 с.; Т.2, 348 с.

2. Красиков В.Д. Основы планарной хроматографии. СПб.: Химиздат, 2005, 232 с.

3. Sherma J., Fried B. (Eds). Handbook of thin-layer chromatography. New York, Marcel Dekker, 2003, 1016р.

4. Hahn-Deinstrop E. Applied thin-layer chromatography. Weinheim, Wiley-VCH Veriag,2007,314p.

5. Kobayashi М., Saitoh K., Suzuki N. High-Performance Thin-Layer Chromatography of Metal Complexes of meso-Tetrakis(p-tolyl)porphyrin on Cellulose and Silica Gel // Chromatographia, 1984, V.18, №.8, p.441-444.