Derivatizációs reagensek használata gázkromatográfiához (GC)
Jay Jones, Katherine Stenerson
Reporter US Edition 25.1
Bevezetés
A GC-analízis esetében az analit-tartomány némileg korlátozott más technikákkal, például a HPLC-vel összehasonlítva. Ennek néhány oka az alacsony illékonyságú vagy nem illékony, illetve a gyenge hőstabilitású vegyületeknek tulajdonítható. E problémák leküzdésének egyik megközelítése az analit "GC-képesebb" formába történő módosítása, a derivatizálás folyamatának segítségével.
BSTFA + TMCS, mint a GC deriválási reagense
A deriválás egy olyan technika, amely általában a kívánt analit(ek) és egy adott deriválási reagens reakcióját jelenti. Az analitok jellegétől és funkcionalitásától függően számos reagens használható. A GC-elemzésekben leggyakrabban használt egyik olyan reakciót foglal magában, amely trimethylsilyl (TMS) funkciós csoportot ad a vegyülethez. Ezt trimetilszilililálásnak is nevezik. Ehhez a reakcióhoz rendszeresen használják a N,Obis( trimetilszililil)trifluoracetamid (más néven BSTFA) reagensét.
A különböző funkciós csoportok deriválásának könnyűsége egy adott szilező reagens esetében a következő sorrendet követi: alkohol > fenol > karbonsav > amin > amid. Ebben a sorrendben egy adott szilező reagenssel szembeni reakciókészséget a sztérikus akadályok is befolyásolják. Ezért az alkoholok esetében a reakcióképesség könnyűsége a következő sorrendet követi: primer > szekunder > tercier, az aminok esetében pedig: primer > szekunder.
A mérsékelten akadályozott vagy lassan reagáló vegyületek esetében a BSTFA-hoz katalizátor adható. A leggyakoribb katalizátorok közül néhány trimethylchlorosilane (más néven TMCS), trifluorecetsav, hidrogén-klorid, kálium-acetát, piperidin, O-metil-hidroxilamin-hidroklorid és piridin.
Derivatizálási eljárás megfontolások
A deriválási reakció elvégzésekor néhány paramétert figyelembe kell venni. Például egy alkohol szobahőmérsékleten néhány perc alatt teljesen derivatizálódhat. Egy amid vagy egy sztérikusan akadályozott karbonsav esetében azonban emelkedett hőmérsékleten órákba telhet a reakció befejezése.
Az idő és a hőmérséklet mellett a reagens koncentrációja is fontos. Ajánlatos a szilező reagens adagolása feleslegben. Általános szabály, hogy a BSTFA-t legalább 2:1 moláris arányban adjuk az aktív hidrogénekhez.
A legtöbb derivatizációs reakció érzékeny a vízre. A víz jelenléte lelassíthatja vagy teljesen leállíthatja a reakciót. A nedvesség a TMS-reagens vagy a képződő származékok bomlását is okozhatja. Ezért ajánlott a derivatizációs reagenseket szárítószert tartalmazó másodlagos tartályban tárolni. Ezenkívül a nedvességet el kell távolítani a derivatizálandó kivonatból.
Derivatizálási példák
Az ösztrogénvegyületek és a lizergsavamid (LSD) derivatizálás nélkül a GC-analízis során kevés vagy semmilyen reakciót nem mutatnak. A TMS-csoport hozzáadásával ezek az analitok nagyszerű csúcsformát és választ mutatnak. A következő bekezdések részletezik azokat a lépéseket, amelyeket a fent említett eljárási megfontolások manipulálásával a derivatizációs reakciók befejezésének biztosítása érdekében tettünk.
A négy ösztrogénvegyület közül három teljesen derivatizálódott 30 percen belül 75 °C-on. Az ösztriol esetében azonban úgy tűnt, hogy 30 perc alatt csak két aktív hidrogénje szililálódott (a GC-MS analízisből kapott spektrális adatok szerint). A kivonatot másodszor is derivatizáltuk 75 °C-on. Emellett a reakcióidőt 45 percre növeltük. Miután szobahőmérsékleten egy éjszakán át állni hagyták, a GC-MS-elemzés megerősítette, hogy mindhárom aktív hidrogén TMS-csoportokra cserélődött. Az 1. ábra a végső kromatogramot mutatja.
1. ábra.Az ösztrogén vegyületek GC-analízise
A lizergsavamidot (LSD) az ösztrogénvegyületekhez hasonló körülmények között, de 68 °C-on derivatizálták. Ebből a reakcióból 30 perces időközönként mintát vettünk. Ezen a hőmérsékleten ez a reakció még 5 óra elteltével sem ment 60%-nál teljesebbre. Ezután a hőmérsékletet 75 °C-ra emelték. A megemelt hőmérséklet a reakciót körülbelül 95%-os befejezettségig vitte. A GC-analízis még közel három óra elteltével is kimutatta az LSD és az LSD (TMS) csúcsot, ami azt jelenti, hogy a reakció nem ment 100%-os befejeződésig. Ez a kromatogram a 2. ábrán látható.
2. ábra.Az LSD-TMS GC-analízise
Következtetés
A derivatizációs reakciók lehetővé teszik a GC-vel elemezhető analitok szélesebb körét. Van azonban néhány olyan paraméter, amely a reakció optimalizálásához némi próbálkozást és hibát igényelhet. A bemutatott példákban a hőmérséklet és az idő egyaránt döntő fontosságú volt ahhoz, hogy a reakciók befejeződjenek. Ez a két példa jól szemlélteti, hogy minden egyes deriválási reakciót optimalizálni kell ahhoz, hogy a deriválás magas százalékos befejeződési százalékát érjük el, ami jó csúcsformát és detektorválaszt eredményez.
Hivatkozások
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?