Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
• моноаминомонокарбоновые кислоты, содержащие одну основную аминогруппу и одну карбоксильную группу, например, валин (Val), тирозин (Туг);
• полиаминомонокарбоновые кислоты, например, лизин (Lys), орнитин (От), аргинин (Arg);
• моноаминодикарбоновые кислоты с двумя карбоксильными группами, такие как аспарагиновая (Asp) и глутаминовая (Glu) кислоты;
• циклические аминокислоты или иминокислоты, содержащие вторичную а-аминогруппу и карбоксильную группу, такие как пролин (Pro) и оксипролин (Нурго);
• другие аминокислоты (гистидин (His), триптофан (Тгр)).
Поскольку аминокислоты содержат и кислотные (карбоксильные), и основные (амино-) группы, то для них характерны амфолитные свойства. При низких значениях pH карбоксильная группа и аминогруппа запротонированы, и аминокислота существует в виде катиона, при низкой же кислотности среды — в виде аниона. При промежуточных значениях pH аминокислоты существуют в равновесии между внутренней солью или цвиттер-ионом. Область pH преимущественного существования одной или другой формы данной аминокислоты зависит от значений констант диссоциации аминокислот. В работах [187-190] изучены ионообменные свойства и селективность химически модифицированных кремнеземов с ковалентно закрепленными аргинином (Arg-Si02), тирозином (Туг-БЮг), пролином (Рго-БЮг), ок-сипролином (Нурго-БЮг), аспаргиновой кислотой (Asp-Si02)- Для сравнения были изучены свойства немодифицированного силикагеля и силикагеля с привитой аминофосфоновой кислотой. Было показано, что при закреплении на поверхности силикагеля аминокислот, имеющих первичную аминогруппу, сорбенты проявляют катионообменные свойства (рис. 8.3). Интересно, что сорбенты, полученные при закрепление даже самых основных аминокислот, таких как аргинин, лизин, орнитин с изоэлектрическими точками pi от 9,7 до 10,8, проявляют ярко выраженные катионообменные свойства (см. рис. 8.3) с высокой селективностью разделения в кислых элюентах. Вероятно, это связано с организацией заряженных слоев на поверхности силикагеля. Внутренний слой сформирован отрицательно заряженными остаточными силанольными группами, средний — положительно заряженными протони-рованными аминогруппами привитых аминокислот, координированными по сила-нольным группам, и последний, внешний слой состоит из отрицательно заряженных карбоксильных групп. Локализация положительно заряженного слоя между двумя отрицательно заряженными слоями является причиной отталкивания протонов в карбоксильных функциональных группах привитых аминокислот и повышению их
14*
420 Применение поверхностно-модифицированных материалов [Гл. 8
lg*'
lg*'
-lg Снсю4
Рис. 8.3. Зависимости удерживания (lgfc') катионов щелочных металлов от концентрации HCIO4 в элюепте. По данным [187-189]
-16 Снсю,
кислотности. В результате сильные катионообменные свойства наблюдаются для аминокислотных ионообменников с несколькими функциональными аминогруппами, усиливающими кислотность карбоксильных групп.
Заметные анионообменные свойства проявляются у ХМК с закрепленными ими-нокислотами (Pro, Нурго), для которых координация аминогрупп по силанольным
8.2] Применение поверхностно-модифицированных материалов в хроматографии 421
группам затруднена из-за стерических препятствий со стороны пирролидинового кольца. Анионообменные свойства отчетливо проявляются при pH < 4, а при дальнейшем повышении pH элюента наблюдается проявление цвиттерионообмен-ных свойств [196, 197]. Присутствие частично диссоциированной а-карбоксильной группы в непосредственной близости от протонированной аминогруппы снижает сродство данных ионообменников к объемным легкополяризуемым и поэтому сильноудерживаемым анионам, таким как иодид, перхлорат и роданид, а также к двухзарядному сульфату (рис. 8.46). Это связано с частичным отталкиванием
Ig*'
lg*'
Рис. 8.4. Зависимость удерживания неорганических анионов на Pro-SiC>2 от pH и концентрации щавелевой кислоты, используемой в качестве элюента
объемных анионов от отрицательно заряженной карбоксильной группы в составе привитой аминокислоты. Таким образом, возможно разделение смеси 8-9 анионов, включая сильноудерживаемые, из одной пробы за 5-6 мин (рис. 8.5). Следует также отметить высокую эффективность хроматографического разделения. Рассчитанные по пику N0^ в элюенте на основе щавелевой кислоты значения эффективности составляют 28,5 тыс. теор. т./м для Рго-БЮг и 53 тыс. теор. т./м для Нурго-БЮг соответственно.
Другой интересный эффект состоит в снижении времени удерживания анионов при разбавлении элюента, что в принципе противоречит закономерностям ионного обмена (рис. 8.6). Вероятно, это происходит за счет образования структур типа внутренней соли на поверхности сорбента и приводит к снижению эффективной ионообменной емкости. Таким образом, появляется возможность использования очень разбавленных элюентов, что улучшает метрологические характеристики методик ИХ при использовании таких сорбентов. Наконец, увеличение pH элюента до 5 позволяет реализовать цвиттерионные свойства закрепленного на поверхности кремнезема пролина и получить одновременное разделение трех неорганических анионов и четырех катионов (см. рис. 8.6). Аналогичное разделение было получено для силикагеля с привитой полиаспарагиновой кислотой [198].
