Способ анализа в бумажной иТОНКОСлОйНОй ХРОМАТОгРАфии Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

1

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам анализа методом бумажной и тонкослойной хроматографии.

Известны способы детектирования пятен веществ на бумажных и тонкослойных хроматограммах после проведения разделения анализируемых смесей, сушки хроматограмм, а в отдельных случаях и обработки хроматограмм специальными реагентами (например, с целью визуализации или закрепления).

Известны также следующие способы: сканирование бумажных хроматограмм пучком ионизирующего излучения; сканирование световым лучом в видимом диапазоне длин волн или УФ-диапазоие; сканирование хроматограмм соединений, меченных радио-активными изотопами, с помощью специальных радиометрических сканеров..

Известен способ количественного изм.ерения хроматографических пятен с помощью фотометрического устройства с раздвоителем светового пучка, четырех фотоумножителей, системы слежения и обработки данных. Способ предполагает сканирование сухих хроматограмм, причем один из двух лучей просматривает область хроматограммы вне зоны пятен. Фоновый сигнал вычитается из суммарного сигнала при ирохождении луча через хроматографические пятна 1.

Описанный способ анализа тонкослойных хроматограмм, основанный на их сканировании в режимах оптической денситометрии, поглощения или отражения рентгеновского и Излучения имеют принципиальный недостаток - нестабильность уровня фона, вызванную неоднократностью слоя сорбента по его дине. Эта неоднородность, неизбежная при нанесении слоя сорбента самыми лучшими аппликаторами, не сказывается на самом процессе разделения.

Известен также способ анализа в бумажной и тонкослойной хроматографии, заключающийся в разделении смеси веществ при перемещении элюента по сорбенту и регистрации разности сигналов детекторов при прохождении через один из них анализируемых веществ 2.

Недостатком описанного способа детектирования является плохая воспроизводимость результатов, получаемых при сканировании различных хромотограмм, и длительность анализа.

Целью изобретения является сокращение времени анализа.

Поставленная цель достигается тем, что одновременно с разделением исследуемой смеси на параллельной пластине разделяют

эталонную смесь с тем же качественным составом компонентов, но с известной концентрацией и в процессе разделения непрерывно регистрируют моменты полного разделения определяемых веществ, после регистрации которых проводят их количественное определение и регенерацию сорбента. ное определение и регенерацию собента.

Реализация предлагаемого способа при определении одного илн нескольких веществ по поглощению света достигается путем выполнения последовательности следующих операций:

1.Приготовление слоя сорбента, обеспечивающего отсутствие гидравлической связи между тремя участками (дорожками) на длине слоя, обеспечивающей разделение анализируемой смеси (например, бумага с разрезами).

2.Подготовка раствора свидетеля с заданной концентрацией каждого из искомых веществ.

3.Подготовка хроматографической системы - установления непрерывного потока элюнрующей жидкости по трем дорожкам.

4.Одновременный ввод на гидравлически независимые участки сорбирующего слоя раствора-свидетеля (с известными концентрациями искомых веществ) и пробы анализируемой смеси.

5.Поиск максимума поглощения зоны искомого вещества по дорожке с пробой и в растворе-свидетеле посредством перемещения вдоль направления движения хроматографических зон источника и приемника света (или при перемещении хроматографической системы относительного детектора).

6.Поиск максимума поглощения искомого вещества на дорожке с анализируемой смесью в той ее части, которая соответствует обнаруженному (на дорожке с раствором-свидетелем) максимуму поглощения.

7.Определение количественного содержания искомого вещества по отнощению интенсивностей поглощения (за вычетом поглощения чистого элюента, идущего по отдельной контрольной дорожке) в анализируемой смеси и в растворе-свидетеле.

8.Регенерация хроматографической системы сразу же после количественного определения содержания искомого вещества

в анализируемой смеси (не ожидая прохождения этой и всех остальных хроматографических зон до конца слоя сорбента) посредством подачи элюента с нарастающей концентрацией для промывки зон ввода.

Иллюстрацией предложенного способа может служить работа экспериментальной установки, разработанной и построенной в СКВ аналитического приборостроения АН СССР в порядке выполнения служебного задания по плановой теме.

На фиг. 1 изображена экспериментальная установка, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - функциональная схема установки.

Экспериментальная установка седержит подложку 1, слой сорбента 2, покровная пластина (стекло) 3, фильтр 4 для вывода элюирующей жидкости, радиолюминесцентный источник (РЛИ) света 5, рычаг 6, устройство 7 для перемещения РЛИ, направляющая щтанга 8, зона 9 детектирования вещества анализируемой смеси, зона 10 детектирования вещества эталонной смеси (свидетелей), зона 11 сравнения (измерения светопоглощения элюента), микрощприц 12 для нанесения эталонной смеси, микрощприц 13 для нанесения анализируемой смеси, фитили 14 ввода элюирующей жидкости, маска 15 с тремя щелевыми диафрагмами, подвижный светоприемник 16, емкость 17 с элюирующей жидкостью.

На кварцевой пластине-подложке 1 нанесен слой сорбента 2, закрытый второй покровной кварцевой пластиной 3. Между пластинами зажаты фитиль 4 для вывода элюирующей жидкости и фитили 14 для ввода элюирующей жидкости. Радиолюминесцентный источник света 5 установлен на рычаге 6, укрепленном на оси устройства .для перемещения источника света 5, подвижно сочлененного со щтангой 8. Иглы микрощприцов 12 и 13 пропущены через отверстия в покровной пластине 3. Маска с тремя щелевыми диафрагмами установлена на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 16 (подвижный светоприемник). .Фитили 14 опущены в емкость 17 с элюирующей жидкостью.

Вся система помещена в светонепроницаемый кожух, а подвижный источник света 5 с двигателем 7 жестко связаны с подвижным светоприемником 16, поскольку их движение синхронно.

Установка содержит также вычислительную управляющую систему 18, устройство для формирования градиента свойств элюирующей жидкости 19, устройство 20 для вывода информации.

Вычислительная управляющая система электрически соединена с устройством для перемещения источника света 7, подвижным светоприемником 16, устройством 19 для формирования градиента и устройством 20 для вывода информации.

Устанавливают подложку 1 со слоем сорбента 2, покровным стеклом 3 и фитилями на маску 15 светоприемника (фотокатода ФЭУ). Три подающих фитиля 14погружают в емкость с элюирующей жидкостью. Устанавливают непрерывный поток элюирующей жидкости через слой сорбента в направлении фитиля 4, где испаряют элюирующую жидкость. С помощью микрощприца 13 через отверстие в пластине 3 вводят смесь анализируемых веществ, а с помощью микрощприца 12 одновременно вводят одно или несколько веществ - свидетел.ей. Закрывают хроматографическую систему светонепроницаемым кожухом и включают детектор. Детектор производит поиск зоны вещества-свидетеля, для чего подвижный светоприемник 16, механически связанный с устройством 7 для перемещения РЛИ соверщает возвратно-поступательное движение вдоль направления движения хроматографических зон. При этом устройство 7 с той же амплитудой совершает возвратнопоступательное движение и скользит вдоль направляющей щтанги 8. Радиолюминесцентный источник света 5 занимает положение, при котором он перемещается над областью движения одной или нескольких хроматографических зон веществ-свидетелей. Амплитуда этого движения определяется в каждый момент времени шириной хроматографической зоны (зон) веществасвидетеля, так как прекращение поглощения света источника 5 веществом-свидетелем служит сигналом к изменению направления движения источника света и светоприемника на противополох ное. Через определенный, заранее выбранный интервал времени (1/4-1/100 общего ожидаемого времени анализа) устройство 7 перемещает радиолюминесцентный источник 5 в область, расположенную над траекторией движения хроматографических зон веществ анализируемой смеси. Перемещение происходит в момент, когда в своем возвратно-поступательном движении источник света и светоприемник проходит через точку максимума поглощения зоны вещества-свидетеля. При этом область детектирования оказывается в точке максимума пика вещества анализируемой смеси, соответствующего веществусвидетелю. Устройство 7 и светоприемник 16 продолжают совершать возвратно-поступательное движение, амплитуда которого определяется тем же соотношением, что и ранее, то есть, прекращение поглощения света веществом (веществами) анализируемой смеси служит сигналом к смене направления движения. При этом вычислительная управляющая система 18 непрерывно анализирует профиль распределения вещества вдоль хроматографических зон анализируемой смеси до тех пор, пока зона (зоны) вещества, соответствующего веществу-свидетелю, не будет отделена от прочих компонентов анализируемой смеси в соответствии с критерием разделения (например, не хуже 4), введеином в память управляющей вычислительной системы до начала анализа. При достижении нужной степени разделения управляющая вычислительная система останавливает возвратнопоступательное движение фотоприемника и устройства перемещения источника света и подает команду устройству перемещения переместить источник света в зону 11, где происходит поток чистой элюирующей жидкости, не содержащей веществ-свидетелей и анализируемых веществ. При этом регистрируемый сигнал соответствует вкладу поглощения света элюирующей жидкостью, которое может быть довольно значительным. Вычислительная система проводит интегрирование площадей пиков веществасвидетеля и соответствующего ему вещества анализируемой смеси, вычитает из этих значений вклад поглощения элюирующей жидкости и сравнивает величины площадей. На основании этих данных и введенных в память системы значения, соответствующих количеству вещества-свидетеля, вычислительная система рассчитывает количество анализируемого вещества, и выдает это значение на устройство 20 для вывода информации в цифровой форме.

После количественного определения искомого вещества (веществ) управляющая вычислительная система посылает сигнал устройству формирования градиента элюирующей жидкости подать в емкость 17 реагент, позволяющий быстро промыть слой сорбента от веществ-свидетелей и веществ анализируемой смеси. В качестве такого реагента может быть использована высокополярная жидкость при адсорбционной хроматографии на силикагеле или раствор с высокой ионной силой в случае ионнообменной хроматографии. Для завершения цикла регенерации устройство формирования градиента подает в емкость 17 жидкость с теми свойствами, которые необходимы в начальной стадии анализа. Через промежуток времени, достаточный для промывки областей, в которые вводят пробы щприцами 12 и 13, хроматографическая система готова к проведению следующего цикла анализа. Суммарное время подачи всех промывных растворов может не превосходить времени нужного для прохождения подвижной фазы вдоль всего слоя сорбента, то есть значительно меньше времени анализа.

В процессе получения количественной записи источник света с определенной частотой поочередно устанавливается над тремя дорожками (для эталонного образца, для элюета и для анализируемой смеси). Поскольку в поле зрения детектора попадают одни и те же участки сорбента каждой дорожки, погрешности за счет разной толщины слоя сорбента не возникают, хроматографические мятна проходят как бы через измерительные ячейки одной кюветы. Вычислительная машина подсчитывает площади пиков при прохождении пятен через постоянную зону, просвечиваемую источником света, и производит расчет концентрации по соотношению площадей пиков в дорожке с эталоном и в дорожке с анализируемой смесью, за вычетом поглощения от элюента в контрольной дорожке.

Тестовая стандартная смесь красителей (азобензол, азотолуол, судан П1, виктория - синий и судан R), взятых в различных соотношениях, разделялась в слое силикагеля Silperl толщиной 0,2 мм с 2% гипса. Элюент - смесь бензола с ацетоном в отношении 97:3. Для количественной оценки были приготовлены бензольные растворы-свидетели Судана R и азотолуола, содержащие 10 мг вещества в 1 см с точностью ±0,3%.

Пробы анализируемой смеси и растворовсвидетелей имели объем 1 мкл и наносились процензионным шприцем фирмы Hamilton с воспроизводимостью не хуже 0,5%.

Обработка экспериментальных материалов показала, что значения концентраций азотолуола и Судана R анализируемой смеси определяются с точностью не хуже ±1,7%.

Так, например, при трехкратном анализе пробы, содержащей 12,3X10- г Судана R и 7,51X10- г азотолуола были получены следующие значения: 12,6X10- ; 12,4x1012,2Х10-« для Судана и 7,55x10-6, 7,53х XICH, 7,49X10- для азотолуола.

8

Формула изобретения

Способ анализа в бумажной и тонкослойной хроматографии, заключающийся в разделении смеси веществ при перемещении элюента по сорбенту и регистрации разности сигналов, детекторов при прохождении через один из них анализируемых веществ, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа одновременно с разделением исследуемой смеси на параллельной пластинке разделяют смесь из тех же веществ, что и исследуемая смесь, но с известной концентрацией и в процессе разделения непрерывно регистрируют моменты полного разделения определяемых вeщecтв после чего проводят их количественное определение и регенерацию сорбента. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2089172, 1972, G ОШ 31/08.

2.Патент США № 3562539, кл. 250-227, 1971 (прототип).

/4

17