Выбор ароматического селектора стационарной фазы для реализации смешанного режима жидкостной хроматографии с применением подхода Welch
Несмотря на разнообразие существующих хроматографических режимов, лабораторно синтезированных и коммерчески доступных стационарных фаз, обращенно-фазовый режим жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием остается наиболее популярным и распространенным режимом жидкостной хроматографии, особенно в области фармацевтической промышленности, пищевой отрасли и токсикологической экспертизы. Это связано с тем, что подавляющее большинство известных органических соединений, в том числе физиологически активных, токсичных и эндогенных веществ, содержат в своем составе ароматическую функциональную группу. Ароматическая группа, как правило, поглощает излучение в ультрафиолетовой области, позволяя использовать простой, дешевый и чувствительный метод УФ-детектирования. Гидрофобный характер ароматической группы дает возможность реализовать хорошо изученный и простой механизм разделения, основанный на гидрофобном эффекте и дисперсионных взаимодействиях. При этом наиболее популярными являются гидрофобные стационарные фазы, такие как октилсилильные (С8) и ок-тадецилсилильные (С18). Один из эффективных способов решения данной проблемы - использование мультимодальных стационарных фаз, содержащих несколько функциональных групп для комбинации механизмов удерживания и селективности нескольких хроматографических режимов. Одним из типов мультимодальных стационарных фаз являются фазы, содержащие ароматические группы. Однако наиболее используемые стационарные фазы с ароматическими группами (фенильная, пентафторфенильная) не обеспечивают достаточно сильные π-взаимодействия. Согласно обзору литературы, электронодефицитные ароматические группы, содержащие электроноакцепторные заместители, как правило, обеспечивают более сильные π-взаимодействия, чем электрононасыщенные ароматические группы. В данной работе с применением подхода Welch «иммобилизованный гость» выбрана структура ароматического селектора, обеспечивающего сильные π-взаимодействия в смешанном обращенно-фазовом режиме жидкостной хроматографии. В ходе проведения эксперимента установлено, что динитроароматические группы демонстрируют сильное удерживание в широком диапазоне. Наибольшее удерживание продемонстрировал N-алкилзамещенный 2,4-динитроанилин, который выбран в качестве ароматического селектора. Стационарная фаза, содержащая данную ароматическую группу, продемонстрировала возможность более сильного удерживания и селективного определения для полярных веществ на примере новокаина по сравнению с коммерчески доступными стационарными фазами С8 и С18. Показано более высокое удерживание на примере кетопрофена и напроксена по сравнению с коммерчески доступной пентафторфенильной стационарной фазой за счет реализации π-взаимодействий. Продемонстрирована возможность практического применения разработанной стационарной фазы для определения действующих веществ и родственных примесей в комбинированном лекарственном препарате «Аскофен-П». Разработанная стационарная фаза обеспечивает более высокие селективность и удерживание для полярных соединений, таких как кофеин, теофиллин и парацетамол, по сравнению с коммерчески доступной стационарной фазой С8. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ключевые слова
высокоэффективная жидкостная хроматография,
мультимодальная жидкостная хроматография,
обращенно-фазовая хроматография,
π-взаимодействия,
динитроароматические группы,
подход «иммобилизованного гостя» WelchАвторы
| Упыренко Евгений Витальевич | Томский государственный университет | аспирант, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа | eugeniy.upyrenko@gmail.com |
| Кургачев Дмитрий Андреевич | Томский государственный университет | кандидат химических наук, заместитель заведующего лабораторией физико-химических методов анализа | kurgachev.tsu@gmail.com |
| Бакибаев Абдигали Абдиманапович | Томский государственный университет | профессор, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник | bakibaev@mail.ru |
Всего: 3
Ссылки
Kazakevich Y., LoBrutto R. HPLC for Pharmaceutical Scientists. Dolan-Hoboken, NJ : JohnWiley & Sons, Inc., 2007. 1136 p.
Lunn G., Schmuff N.R. Methods for Pharmaceutical Analysis. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, Inc., 1997. 1609 p.
Ahuja S., Dong M. Handbook of Pharmaceutical Analysis by HPLC. Cambridge, MA : Aca demic Press, 2005. 600 p.
Bradley L.R. Food Analysis: High-Performance Liquid Chromatography / ed. by S.S. Niel sen. Cham : Springer, 2017. 672 p.
Pragst F. High performance liquid chromatography in forensic toxicological analysis / ed. by M.J. Bogusz. Amsterdam : Elsevier, 2008. 1046 p.
Bayne S., Carlin M. Forensic Applications of High Performance Liquid Chromatography. Boca Raton, FL : CRC Press, 2010. 276 p.
Hyde A. Chromatographic separation technologies: an overview of the Bioanalysis Zone survey // Bioanalysis. 2020. Vol. 12 (8). P. 505-508. doi: 10.4155/bio-2020-0111.
Fanali S., Haddad P.R., Poole C. et al. Liquid Chromatography: Fundamentals and Instru mentation. Amsterdam : Elsevier, 2013. 520 p.
Vitha M.F. Chromatography: principles and instrumentation. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, Inc., 2017. 280 p.
Moldoveanu S.C., David V. Essentials in Modern HPLC Separations. Amsterdam : Elsevier, 2022. 716 p.
Israelachvili J.N. Van der Waals Forces // Intermolecular and Surface Forces. 3rd ed. New York ; Burlington, MA : Academic Press, 2011. P. 107-132. doi: 10.1016/B978-0-12-375182-9.10006-5.
Снайдер Л.Р., Киркленд Дж.Дж., Долан Д.У. Введение в современную жидкостную хроматографию. М. : Техносфера, 2020. 960 с.
Carr P.W., Dolan J.W., Neue U.D. et al. Contributions to reversed-phase column selectivity. I. Steric interaction // Journal of Chromatography A. 2011. Vol. 1218 (13). P. 1724-1742. doi: 10.1016/j.chroma.2011.01.047.
Marchand D.H., Carr P.W., McCalley D.V. et al. Contributions to reversed-phase column selectivity. II. Cation exchange // Journal of Chromatography A. 2011. Vol. 1218 (40). P. 7110-7129. doi: 10.1016/j.chroma.2011.07.085.
Rafferty J.L., Zhang L., Siepmann J.I. et al. Retention Mechanism in Reversed-Phase Liquid Chromatography: A Molecular Perspective // Analytical Chemistry. 2007. Vol. 79 (17). P. 6551-6558. doi: 10.1021/ac0705115.
Wang P.G., He W. Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (HILIC) and Advanced Applications. Boca Raton, FL : CRC Press, 2017. 616 p.
Kumar A., Heaton J.C., McCalley D.V. Practical investigation of the factors that affect the selectivity in hydrophilic interaction chromatography // Journal of Chromatography A. 2013. Vol. 1276. P. 33-46. doi: 10.1016/j.chroma.2012.12.037.
Wan Q. Mixed-Mode Chromatography: Principles, Methods, and Applications. Singapore : Springer, 2021. 495 p.
Lammerhofer M., Richter M., Wu J. et al. Mixed-mode ion-exchangers and their comparative chromatographic characterization in reversed-phase and hydrophilic interaction chromatography elution modes // Journal of Separation Science. 2008. Vol. 31 (14). P. 2572-2588. doi: 10.1002/jssc.200800178.
Lammerhofer M., Nogueira R., Lindner W. Multi-modal applicability of a reversed-phase / weak-anion exchange material in reversed-phase, anion-exchange, ion-exclusion, hydrophilic interaction and hydrophobic interaction chromatography modes // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2011. Vol. 400 (8). P. 2517-2530. doi: 10.1007/s00216-011-4755-3.
Lemasson E., Richer Y., Berlin S. Characterization of Retention Mechanisms in MixedMode HPLC with a Bimodal Reversed-Phase/Cation-Exchange Stationary Phase // Chromatographia. 2018. Vol. 81 (3). P. 387-399. doi: 10.1007/s10337-018-3477-5.
Mansour F.R., Danielson N.D. Multimodal liquid chromatography of small molecules // Analytical Methods. 2013. Vol. 5 (19). P. 4955-4972. doi: 10.1039/c3ay40302e.
Matsumoto K., Hayashi N. Heterocyclic Supramolecules II // Topics in Heterocyclic Chemistry. Springer, 2009. -ol. 18. P. 1-36.
Yang M., Fazio S., Munch D. et al. Impact of methanol and acetonitrile on separations based on n-n interactions with a reversed-phase phenyl column // Journal of Chromatography A. 2005. Vol. 1097. P. 124-129. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.08.028.
Croes K., Steffens A., Marchand D. et al. Relevance of n-n and dipole-dipole interactions for retention on cyano and phenyl columns in reversed-phase liquid chromatography // Journal of Chromatography A. 2005. Vol. 1098 (1-2). P. 123-130. doi: 10.1016/j.chroma.2005.08.090.
Stevenson P.G., Kayillo S., Dennis G.R. et al. Effects of n-n Interactions on the Separation // Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 2008. Vol. 31. P. 324-347. doi: 10.1080/10826070701780607.
Gamez P. The anion-п interaction: naissance and establishment of a peculiar supramolecular bond // Inorganic Chemistry Frontiers. 2014. Vol. 1 (1). P. 35-43. doi: 10.1039/C3QI00055A.
Kiseleva M.G., Nesterenko P.N. Phenylaminopropyl silica - a new specific stationary phase for high-performance liquid chromatography of phenols // Journal of Chromatography A. 2000. Vol. 898. P. 23-34. doi: 10.1016/s0021-9673(00)00872-4.
Verzele M., Van de Velde N. Anthracene Silica Gel, a New Polycyclic-Aromatic-Bonded Stationary Phase // Chromatographia. 1985. Vol. 20 (4). P. 239-241. doi: 10.1007/BF02259695.
Yu Q.-W., Lin B., He H.-B., Shi Z.-G., Feng Y.-Q. Preparation of pyrenebutyric acid bonded silica stationary phases for the application to the separation of fullerenes // Journal of Chromatography A. 2005. Vol. 1083 (1-2). P. 23-31. doi: 10.1016/j.chroma.2005.05.104.
Lochmuller C.H., Colborn A.S., Hunnicutt M.L. Organization and distribution of molecules chemically bound to silica // Analytical Chemistry. 1983. Vol. 55 (8). P. 1344-1348. doi: 10.1021/ac00259a036.
Felix G., Bertrand C. HPLC on pentafluorobenzamidopropyl silica gel // Journal of High Resolution Chromatography. 1985. Vol. 8 (7). P. 362-363. doi: 10.1002/jhrc.1240080709.
Felix G., Bertrand C. Separation of polyaromatic hydrocarbons on caffeine-bonded silica gel // Journal of Chromatography A. 1985. Vol. 319. P. 432-435. doi: 10.1016/S0021-9673(01)90585-0.
Felix G., Bertrand C., Van Castel F. A new caffeine bonded phase for separation of polyaromatic hydrocarbons and petroleum asphaltenes by high-performance liquid chromatography // Chromatographia. Vol. 20 (3). P. 155-160. doi: 10.1007/bf02262704.
Jadaud P., Caude M., Rosset R. Retention of polycyclic aromatic hydrocarbons on an improved tetrachlorophthalimidopropyl silica // Journal of Chromatography A. 1987. V. 393 (1). P. 39-49. doi: 10.1016/s0021-9673(01)94202-5.
Nondek L. Liquid chromatography on chemically bonded electron donors and acceptors // Journal of Chromatography A. 1986. Vol. 373. P. 61-80. doi: 10.1016/S0021-9673(00)80208-3.
Holstein W., Hemetsberger H. Donor-Acceptor Complex Chromatography (DACC) Part II. Review of Papers // Chromatographia. 1982. Vol. 15 (4). P. 251-257. doi: 10.1007/ bf02265658.
Holstein W. Donator-Acceptor Komplex Chromatographie Tetrachlorphthalimidopropylsi-lica, eine neue, chemisch gebundene Phase, geeignet zur Trennung von Kohleverflussi-gungsprodukten und anderen technischen aromatischen Gemischen mit der Hochleistungs-flussigkeitschromatographie // Chromatographia. 1981. Vol. 14 (8). P. 468-477. doi: 10.1007/BF02263537.
Lochmuller C.H., Marshall S.F., Wilder D.R. Photoacoustic spectroscopy of chemically bonded chromatographic stationary phases // Analytical Chemistry. 1980. Vol. 52 (1). P. 19-23. doi: 10.1021/ac50051a006.
Marshall A., Mottola H.A. Synthesis of silica-immobilized 8-quinolinol with (aminophe-nyl)trimethoxysilane // Analitical Chemistry. 1983. Vol. 55 (13). P. 2089-2093. DOI: 10.1021/ac00263a019.
Kuroda N., Sako A., Ohyama K. et al. Preparation and Characterization of Modified 3-Aminopropylsilyl Silica Phases with 1,8-Naphthalic Anhydrides in HPLC // Journal of Chromatographic Science. 2005. Vol. 43 (3). Art. 116. doi: 1093/chromsci/43.3.116.
Yamada Y., Ohyama K., Onodera G. et al. Molecular-shape selectivity by naphthalimido-modified silica stationary phases: Insight into the substituents effect of naphthalene on shape recognition and n-n interactions via electrostatic potential // Journal of Chromatography A. 2015. Vol. 1425. P. 173-179. doi: 10.1016/j.chroma.2015.11.030.
Lochmuller C.H., Ryall R.R., Amoss C.W. High-performance liquid chromatographic behavior of some chemically bonded nitroaromatic type stationary phases // Journal of Chromatography A. 1979. Vol. 178 (1). P. 298-301. doi: 10.1016/s0021-9673(00)89719-8.
Nondek L., Malek J. Liquid chromatography of aromatic hydrocarbons on a chemically bonded stationary phase of the charge-transfer type // Journal of Chromatography A. 1978. Vol. 155 (1). P. 187-190. doi: 10.1016/S0021-9673(00)83949-7.
Ghosh P., Chawla B., Joshi P.V., Jaffe S.B. Prediction of Chromatographic Retention Times for Aromatic Hydrocarbons // Energy & Fuels. 2006. Vol. 20 (2). P. 609-619. doi: 10.1021/ef0502305.
Putman J.C., Rowland S.M., Podgorski D.C. et al. Dual-Column Aromatic Ring Class Separation with Improved Universal Detection across Mobile-Phase Gradients via Eluate Dilution // Energy & Fuels. 2017. Vol. 31 (11). P. 12064-12071. doi: 10.1021/acs.ener-gyfuels.7b02589.
Ayres J.T., Mann C.K. Column Chromatography with a Polynitrostyrene Resin Stationary Phase // Analytical Chemistry. 1964. Vol. 36 (11). P. 2185-2186. doi: 10.1021/ac60217a003.
Smets G., Balogh V., Castrill Y. Formation de Complexes Moleculaires sur hauts Polymeres // Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia. 1964. Vol. 4 (2). P. 1467-1480. doi: 10.1002/polc.5070040257.
Welch K.J., Hoffman N.E. HPLC with electron-acceptor groups bonded to mercaptopropyl silica // Journal of High Resolution Chromatography. 1986. Vol. 9 (7). P. 417-419. doi: 10.1002/jhrc.1240090714.
Klaar H., Hemetsberger H., Ricken H. Donor-acceptor complex chromatography preparation of a chemically bonded acceptor-ligand and its chromatographic investigation // Chromatographia. 1980. Vol. 13. P. 277-286. doi: 10.1007/BF02265642.
Shurig V. The Reciprocal Principle of Selectand-Selector-Systems in Supramolecular Chromatography // Molecules. 2016. Vol. 21 (11). P. 1-35. doi: 10.3390/molecules21111535.
Welch C.J. Evolution of chiral stationary phase design in the Pirkle laboratories // Journal of Chromatography A. 1994. V. 666 (1-2). P. 3-26. doi: 10.1016/j.cej.2021.129428.