МЕТОДИКА. (описано применение колонки, содержащей только уголь.). Равные весовые части угля дарко G-60 и целита № 535 смешивают в сухом виде, к смеси прибавляют воду и полученную жидкую пасту помещают в стеклянную хроматографическую колонку, закрытую снизу стеклянной ватой. Через колонку медленно, по каплям пропускают концентрированную соляную кислоту, чтобы дезактивировать уголь и отмыть следы железа и золы. После этого через колонку пропускают дистиллированную воду до получения нейтрального элюата. Для уменьшения длительности операций на этой и всех последующих стадиях можно применять отсасывание.

Сахара вводят в колонку в виде водного обычно 1—10%-ного раствора. Для эффективного разделения на каждый грамм смеси сахаров берут 150 мл смеси угля и целита. Разделение сахаров можно проводить как ступенчатым, так и градиентным элюированием. Например, смесь, содержащая по 1 г d-глюкозы, мальтозы и рафинозы, была разделена в колонке 3,4 X 17,0 см последовательным элюированием 800 мл воды, 1500 мл 5%-ного спирта и 700 мл 15%-ного спирта.

Для того чтобы избавиться от растворенного неорганического вещества, которое неизбежно сопутствует в целите, обычно применяют два метода. Так как неорганическое вещество становится относительно мало растворимым, после того как оно было высушено, исследуемый образец выпаривают досуха, смешивают с небольшим количеством воды и фильтруют. Такую операцию повторяют трижды, и этого обычно достаточно для удаления неорганического вещества. Другой способ заключается в следующем: к водному раствору прибавляют метиловый или этиловый спирт, смесь нагревают до 60° и выпавший хлопьевидный осадок удаляют фильтрованием.

2. Хроматография на колонке с целлюлозой/5/

Распределительная хроматография была впервые применена для разделения углеводов в 1949 г. С тех пор этот метод широко исполь­зуется в препаративной химии углеводов. Область применения этого метода в химии углеводов настолько обширна, что нет необходимости рассматривать частные примеры его использования.

МЕТОДИКА. В качестве колонок можно использовать обычные хроматографические трубки. Успех всякого разделения на распределительной колонке с целлюлозой зависит от четкости границ зон и объемного разделения между зонами. Четкость границ возрастает, если диаметр колонки уменьшается. Объемное разделение между зонами улучшается при возрастании высоты колонки. Но по мере того как высота колонки возрастает и уменьшается ее диаметр, уменьшается и количество материала, которое можно разделить на колонке, возрастает капиллярное сопротивление и уменьшается скорость потока жидкости,  орошающей колонку. Эмпирически найдено, что соотношение высоты и диаметра колонки должно быть равно 9:1. Количество вещества, которое можно ввести в колонку, зависит от легкости разделения компонентов. Загрузка для каждого индивидуального компонента приблизительно пропорциональна величине его.

Наполнение колонки является наиболее важной при проведении хроматографии на целлюлозе. На фарфоровый фильтровальный диск, который служит дном обычной хроматографической колонки, вначале помещают либо кусочки фильтровальной бумаги, либо стеклянное волокно. После этого в колонку загружают промытый водой и высушенный стандартный порошок целлюлозы. Для заполнения колонки можно применять сухой порошок целлюлозы, суспензию целлюлозы. Для приготовления суспензии обычно используют ацетон. Порошок целлюлозы смешивают с ацетоном в гомогонизаторе Уоринга до тех пор, пока не получится однородная суспензия средней консистенции. Полученную суспензию переносят в стеклянную трубку. Ацетон стекает через дно трубки, а суспензию медленно перемешивают стеклянной палочкой как раз над линией оседания для равномерного заполнения трубки и чтобы предупредить образование трещин. Хроматографическая трубка все время должна быть почти доверху заполнена суспензией. Когда колонка заполнена на нужную высоту, ацетону  дают стечь, тщательно следят за тем, чтобы не обнажалась поверхность целлюлозы.  Сверху на слой целлюлозы помещают кусочек пористой фильтровальной бумаги. После этого колонку в течение нескольких дней тщательно промывают растворителем, который будет применяться для орошения колонки при хроматографировании.   Колонка  должна быть всегда заполнена жидкостью, так как, если она стечет или испарится, объем целлюлозы может уменьшиться и у стенок трубки могут образоваться зазоры. Когда растворитель проходит через колонку, частички целлюлозы поглощают воду и разбухают, образуя плотный слой. Плотность заполнения определяется консистенцией применяемой суспензии. Если суспензия слишком жидкая, набивка будет слишком плотной и возможно частичное фракционирование целлюлозы по размерам частиц.

Если нужно приготовить колонку для хроматографирования с большей скоростью потока, при заполнении ее вместо ацетона можно применить более вязкий растворитель н-бутанол. Для колонок с менее плотной набивкой некоторые исследователи предпочитают готовить суспензию на том же растворителе, который будет применяться для колонки при хроматографировании.

При работе с препаративными колонками, в частности с колонками значительной высоты, в тех случаях, когда желательно увеличить скорость тока раствора, лучше применять избыточное давление. Применение вакуума в последнем случае часто приводит к уменьшению количества растворителя в нижней части колонки и последующему нарушению разделения в этой зоне.

Равномерность заполнения колонки можно проверить, пропуская через нее раствор красителя, например метилрота, в растворителе, который будет применяться. Для этого растворителю дают стечь с верха колонки, после чего добавляют из медицинской капельницы приготовленный раствор красителя, равномерно распределяя его по поверхности целлюлозы, а затем вымывают растворителем, возвращая на место резервуар с растворителем, как только окрашенная зона начнет двигаться вниз вдоль колонки. Если  краситель движется вдоль колонки как  горизон­тальная окрашенная зона, колонка заполнена равномерно и годна к употреблению. Если окрашенная зона движется неровно, колонка заполнена неправильно и ее нужно заполнить снова.

Наиболее удобные растворители для колонки определяются посредством хроматографии на бумаге. Большинство растворителей, применяемых в хроматографии на бумаге, можно использовать для колонки при хроматографировании на целлюлозе. Однако муравьиная кислота, если ее применять в течение длительного времени для колонки с целлюлозой, вызывает деструкцию целлюлозы и колонка становится неприемлемой для дальнейшей работы. Кроме того, муравьиную кислоту трудно удалить из элюата, поэтому применения ее следует избегать.

Если используемый растворитель содержит кислоту (например, уксусную) или основание (например, пиридин), их следует удалить из илюата, прежде чем начать упаривание последнего, чтобы избежать изменений выделяемых сахаров или их производных. С этой целью элюат обычно встряхивают в делительной воронке с равным объемом воды, а затем водный слой экстрагируют эфиром в течение нескольких часов в экстракторе. Эта методика не применима к таким производ­ным сахаров, как, например, метиловые эфиры, и в этих случаях для удаления кислот и оснований нужны особые методы.

Все органические растворители, которые применяются для колонок при хроматографировании на целлюлозе, перед употреблением следует перегнать, чтобы избежать появления масел и смол при последующем концентрировании фракций.

Колонку следует помещать в комнате с постоянной температурой — обычно 20—25°, хотя иногда необходима и более высокая температура, так как при этом возрастает скорость потока и можно использовать более высокие концентрации реагентов. Необходимо избегать колебаний температуры, так как понижение температуры может привести к выделении воды из раствора и нарушить разделение. Это обстоятельство особенно существенно при применении в качестве растворителя н-бутанола, насыщенного водой.

Образец, свободный от неорганических солеобразных веществ растворяют в минимальном количестве воды (фиксируя ее объем). К раствору добавляют сухой порошок целлюлозы в таком количестве, чтобы порошок был увлажнен, и к полученной смеси прибавляют дополнительное количество органических компонентов элюента. Полученную суспензию помещают в колонку поверх слоя целлюлозы. После того как образец немного осядет, поверх него осторожно помещают слой сухого порошка целлюлозы толщиной 2,5 см,  накрывают кружком из пористой фильтровальной бумаги и начинают пропускать растворитель для колонки.

Отбор фракций производится с помощью различных автоматически коллекторов; они работают по принципу измерения веса, объема фракций или времени элюирования. 

Компоненты можно определить с помощью различных общих цветных реакций. Гарделл применял построение концентрационных кривых элюата и сравнивал их с аналогичными кривыми, полученными для стандартных растворов сахара в том же самом растворителе.

Наиболее простой качественной пробой, по-видимому, является капельная проба: на фильтровальную бумагу помещают каплю элюата и обрабатывают бумагу щелочным раствором нитрата серебра.

Во многих случаях желательно помещать капли вытекающего элюата на хроматографическую бумагу и проявлять ее обычным способом.

3. Тонкослойная хроматография /6/

3.1. КАЧЕСТВЕННАЯ ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ САХАРОВ

Качественный анализ смесей методом ТСХ позволяет определить

а) число компонентов в анализируемом образце

б) подвижность каждого компонента относительно фронта растворителя.

При качественной тонкослойной хроматографии необходимо учитывать следующие положения:

- При повышении температуры разделение, как правило, ухудшается. Влияние температуры не настолько велико, как в бумажной хроматографии, но, если проявляющая смесь содержит легколетучие растворители, состав ее  может измениться.

- Оптимальная толщина слоя сорбента равна примерно 0,25 мм.

- Небольшое содержание воды в сорбенте играет большую роль только при разделении производных углеводов в неполярных растворителях.

Тонкослойная хроматография (ТСХ) в том виде, в каком она известна сейчас впервые была описана Шталем 1958 г., а в 1961 г. появилось первое сообщение о применении ТСХ для разделения углеводов. Начиная с этого времени ТСХ широко используется для идентификации углеводов, в том числе незамещенных моно- и олигосахаридов и различных производных сахаров и сложных эфиров, циклических ацеталей и других производных. Тонкослойная хроматография имеет ряд преимуществ перед бумажной хроматографией:

1. Анализ занимает настолько мало времени, что результат становится известным уже через несколько минут, это делает ТСХ удобным методом при слежении за ходом реакции.

2. ТСХ можно использовать для разделения как свободных сахаров, так и их производных. 3.Метод характеризуется высокой разрешающей  способностью, например позволяет разделить  производный аномеров с молекулярным весом вплоть до 1500.

4. Для обнаружения пятен можно использовать различные реагенты, так как применяемые неорганические сорбенты намного прочнее бумаги.

5. Для анализа можно брать большие количества веществ, что облегчает обнаружение минорных компонентов смеси.

МЕТОДИКА (общие принципы)

Чаще всего для разделения углеводов используют силикагель G, силикагель Н, окись алюминия, кизельгур G и целлюлозу. Слабокислый силикагель обычно применяется при изучении производных сахаров. Если на силикагеле не удается достичь хорошего разрешения основных или нейтральных сахаров и их производных, используют окись алюминия — более активный, чем силикагель, сорбент, обладающий основными свойствами. Кизельгур и целлюлозу, являющихся нейтральными носителями, целесообразно применять, для анализа свободных сахаров.

Размер используемых пластинок зависит от цели анализа. Если ТСХ используется для контроля за ходом химической реакции, удобны предметные стекла микроскопа. Однако для качественного анализа лучше всего пользоваться пластинками размер ром 20X20X0,3 см. Перед нанесением слоя пластинки тщательно моют со стиральным порошком, споласкивают дистиллированной водой; и протирают насухо тканью, не оставляющей ворсинок. Если пластинки покрыты жиром, необходимо предварительно обработать их хромпиком или каким-нибудь горячим моющим средством.

Известно несколько способов нанесения слоя: намазывание, поливка, погружение и опрыскивание. Наиболее употребимых методы:

Опрыскивание. На три подставки (25x30 см) помещают 120 предметных стекол. Суспензию 20 г силикагеля G в 50 мл дистиллированной воды тщательно встряхивают в течение 1 мин, выливают в круглодонную колбу емкостью 250 мл и при помощи пульверизатора при медленном токе воздуха наносят слой на пластинки. Пластинки с нанесенным слоем сушат 10 мин на воздухе, затем досушивают и активируют, выдерживая 30 мин при 130 °С. Готовые к употреблению пластинки хранят на подставке в эксикаторе.

Намазывание. Суспензию 30 г силикагеля Н в 80 мл дистиллированной воды наносят на пять (20x20X0,3 см) чистых стеклянных пластинок слоем толщиной 0,25 мм; если размер пластинок меньше, их берут соответственно больше. В некоторых типах аппаратов для нанесения слоя (аппликаторы) пластинки прижимаются к нижней поверхности направляющих рельсов надутой камерой. Поэтому можно пользоваться пластинками из обычного оконного стекла двойной толщины, так как даже на стеклах разной толщины слой будет одинаковым. Пластинки с нанесенным слоем выдерживают при комнатной температуре 2 ч, после чего активируют 2 ч при 130 °С. Активность сорбента определяется температурой и временем активации— при снижении температуры или уменьшении длительности активации активность понижается. Края пластинки выравнивают шпателем. В связи с тем что влажный воздух комнаты снижает активность сорбента, пластинки либо хранят в эксикаторе, либо перед употреблением прогревают 30 мин при 130°С и сразу же охлаждают.

Специальные добавки к сорбентам (импрегнирование) улучшают разделение смесей углеводов. В ряде случаев целесообразно вместо дистиллированной воды применять растворы ацетата натрия, борной кислоты или двузамещенного фосфата натрия.

Для нанесения образца на пластинку, как правило, используют микропипетки, микрошприцы или капилляры. На пластинки большего размера накладывают шаблон из прозрачной пластмассы с прорезанными отверстиями и 1—3 пятна 1%-ного раствора наносят с интервалом в 1,5 см на расстоянии 1,5 см от нижнего края и 3,0 см от боковых краев пластинки. Для хорошего разделения необходимо, чтобы диаметр пятна был как можно меньше (<3 мм), поэтому используемые растворители должны быть легколетучими.

Смеси, состоящие из двух или трех растворителей различной полярности, часто дают лучшую картину разделения, чем чистые растворители. Выбор проявителя зависит от полярности исследуемых сахаров. Так, для незамещенных углеводов хорошим проявителем является смесь н-бутанол — уксусная кислота — эфир — вода (9:6:3:1 по объему), а для производных углеводов — смеси петролейного эфира (30—60 °С) и ацетона (в различных соотношениях). Чтобы воспроизводимость результатов была достаточно хорошей, рекомендуется брать перегнанные растворители и свежеприготовленные системы проявителей.

Проявление. В хроматографическую камеру наливают соответствующий проявитель слоем толщиной  0,5—1,0 см. Через него пропускают полосу фильтровальной бумаги ватман № 1, которую прикрепляют к боковым стенкам камеры. Камеру герметически закрывают крышкой с зажимами и оставляют на 30 мин для насыщения. Полное насыщение камеры парами проявителя необходимо для получения воспроизводимых результатов. Если в системе содержится легколетучий растворитель, камеру можно поместить в баню со льдом. Когда фронт растворителя на пластинке достигнет высоты 10—15 см, крышку снимают и отмечают положение фронта и лишь после этого вынимают пластинку. В некоторых случаях, чтобы улучшить разделение компонентов, продолжительность проявления увеличивают или проводят двукратное или трехкратное проявление с высушиванием пластинки между ними или двукратное проявление в перпендикулярных направлениях (двумерная хроматография). Длительность проявления определяется характером растворителя: для проявления пластинки размером 20x20 см неполярными растворителями достаточно 20—30 мин, тогда как при проявлении полярными растворителями, содержащими воду, необходимо 1—2 ч.

После высушивания пластинки можно приступать к обнаружению пятен.

Методы обнаружения, не вызывающие деструкции анализируемых веществ.

Если компоненты- смеси окрашены (что, как правило, нехарактерно для углеводов), их легко обнаружить визуально. Некоторые производные сахаров обнаруживают по флуоресценции в ультрафиолетовом свете. Если сами вещества не флуоресцируют, к сорбенту можно добавить флуоресцентный индикатор, например смесь силиката и сульфида цинка, или воспользоваться коммерческим сорбентом, уже содержащим индикатор — смесь марганца и активирован­ного силиката цинка. В этом случае сахара проявляются в УФ-свете в виде темных пятен на светящемся фоне. Иод, родамин В, бромтимоловый синий, 2',7'-дихлорфлуоресцеин, вода — реагенты, позволяющие обнаружить сахара, не разрушая их.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5