Наша реклама

Поиск

Газовая хроматография

Posted 6/14/2009 в 5:08:55 ДП

Газовую хроматографию можно рассматривать как форму хроматографии на колонках, при которой подвижной фазой является газ (газ-носитель), а не жидкий растворитель. Неподвижной фазой может служить либо активный сорбент, такой, как окись алюминия, силикагель или уголь (газоад-сорбционная хроматография), либо жидкость, которая в виде тонкой пленки покрывает тонко измельченный инертный твердый носитель, такой, как диатомовая земля, кирпич,, стеклянные бусинки или другой подходящий 'Материал (газожидкостная хроматография); если хроматографическая колонка имеет очень небольшой диаметр, неподвижной фазой может быть покрыта внутренняя стенка колонки; это так называемые открытые трубчатые, или капиллярные, колонки. Имеются некоторые материалы, которые не требуют покрытия жидкой фазой, например полиароматические пористые бусинки, что весьма ценно в случаях специального применения.
Вещество в выпаренном состоянии вводят в поток газа-носителя на вершину колонки и оно подвергается распределению между газом и жидкой или твердой неподвижной фазой аналогично тому, как это происходит при других видах хроматографии. Коэффициент 'распределения (К) определяется, следующим отношением:

Коэффициент К зависит от природы растворенного вещества, природы и количества неподвижной фазы, температуры и скорости потока газа-носителя. Очевидно, что величина К будет также зависеть от конкретной колонки и точных условий выполнения анализа, а поскольку эти условия невозможно точно воспроизвести в разных лабораториях и на разных .производствах, изготовляющих приборы, необходимо условия опыта, разработанные для фармакопейных целей, воспринимать с известной гибкостью, что не допускается в отношении других, не хроматографических, методик испытания.
Основными составными частями прибора для выполнения газожидкостной хроматографии (гораздо шире применяемой в фармацевтическом анализе, чем газоадсорбционная хроматография) являются источник газа-носителя (обычно содержится в сжатом виде в цилиндре, снабженном редуктором), расходомер, через который проходит газ, и выходное отверстие для ввода пробы, которое можно нагревать до подходящей температуры для испарения, но не разрушения вещества и через которое в поток газа-носителя вводится испытуемый раствор, предпочтительно непосредственно в колонку. Во время хроматографирования поддерживается постоянная скорость потока газа-носителя, а компоненты испытуемого раствора разделяются в соответствии с величиной К для каждого компонента при данных условиях.
По мере выхода компонентов из колонки они попадают в детектор дифференциального типа, который обычно зависит от изменений ионизации в пламени или изменений термопроводимости. Существует много других типов детекторов; некоторые из них пригодны для специфических видов фармацевтического анализа, например электронзахватный детектор особенно ценен для чувствительного обнаружения галогени-рованных соединений. Электрические сигналы от детектора поступают в усилитель, связанный с подходящим регистрирующим устройством, таким, как ленточный самописец, который регистрирует сигналы в зависимости от времени. 'Весьма эффективным, но очень дорогим средством обнаружения является применение масс-спектрометра, присоединенного к газовому хроматографу. Это очень чувствительный метод, обеспечивающий точную идентификацию веществ, выходящих из колонки.
Колонка, изготовленная из стекла или металла (в последнем случае необходимо соблюдать осторожность, так как некоторые органические вещества при повышенной температуре подвергаются катализируемому металлом разрушению), заключена в термостатированную печь, температура в которой может поддерживаться от комнатной до примерно 300° С в соответствии с конкретным применением. Нагревание может контролироваться таким образом, что равномерное повышение температуры обеспечивается в течение определенного промежутка времени; такое «температурное программирование» очень удобно в тех случаях, когда исследуется сложная
смесь соединений, имеющих совершенно различные характеристики испарения. Обычно применяют колонки различной длины; длина заполненных колонок может составлять от 0,5 почти до 3 м, капиллярных колонок — от 10 до 100 м; для многих фармацевтических анализов обычно применяют колонку длиной около- 1,5 м с внутренним диаметром 2—
5 мм.
Материал, заполняющий колонку, оказывает существенное влияние на .качество и эффективность разделений. Твердый носитель, размер частиц которого может варьировать примерно от 75 до 250 мкм (60—200 мешей; хотя в любой данной колонке размер частиц должен 'быть строго определен в пределах узкой области), должен быть, насколько это возможно, более инертным, особенно если полярные лекарственные вещества хроматографируются на носителях, покрытых малыми количествами жидкости низкой полярности. Наличие активных центров на твердом носителе может привести к удлинению пика растворенного вещества или даже к его разрушению или перегруппировке. Реактивность носителя может быть уменьшена путем обработки силанизирующим реактивом до того, как носитель покрывают неподвижной фазой. Остатки вводимых проб могут привести к тому, что во входной части колонки процесс сорбции будет нарушен.
В качестве жидких 'фаз обычно используют макроголы ^полиэтиленгликоли) и сложные эфиры, высокомолекулярные амиды, силиконовые каучуки и жидкости, а также углеводороды. Силиконовые каучуки представляют собой замещенные ио-лисилоксаны и относятся к наиболее пенной группе неподвижных фаз. Следует обратить особое внимание на наивысшую температуру, при которой предназначенная неподвижная фаза должна использоваться, и тщательно следить за тем, чтобы она не была превышена, так как при избыточной температуре может произойти «утечка колонки», что приведет к искажению результатов. Перед применением любую новую колонку следует подогнать к условиям .испытания, выдерживая ее в течение нескольких часов в токе газа-носителя, пропускаемого при температуре несколько более высокой, чем температура, при которой впоследствии колонка будет использоваться, но, естественно, «е выше, чем самая высокая рекомендуемая температура.
В качестве газа-носителя следует выбирать инертный газ; наиболеее подходящим для пламенно-ионизационного метода определения, чаще других применяемого в фармацевтическом анализе, является азот. Для этих целей пригоден также гелий и его следовало бы предпочесть при работе с детектором по теплопроводности, поскольку гелий обладает высокой теплолроводностью, однако он дорог .и не всегда имеется во всех странах мира, в то время как азот доступен повсюду.
Для количественных определений методом газожидкостной хроматографии в фармакопее обычно используют внутренний стандарт, так как результаты сравнения одной хро-матограммы с другой, полученной после второго введения в колонку, могут быть ошибочными. Прибавление подходящего внутреннего стандарта к испытуемому раствору и к стандартному раствору исключает эту ошибку, так как на хроматограм-мах сравнивается отношение площади или высоты пика (см. ниже) определяемого вещества к аналогичным величинам, полученным с внутренним стандартом. При других определениях, в частности когда оценивается содержание примеси,, удобнее использовать процесс нормализации. В этом случае площадь пика, относимая за счет предполагаемой примеси, выражается как процент от общей площади всех пиков, полученных с испытуемым веществом и его ожидаемыми примесями. Поскольку при этом величина пика основного компонента обычно на два порядка выше, чем величина пика наименьшей примеси, для таких определений необходимо использовать надежный автоматический интегратор и усилитель широкого диапазона, который обеспечивает линейное усиление сигнала и от большего и от меньшего компонентов. Площади пиков можно также измерять планиметром, графически или по массе 'бумаги, вырезанной по размерам пиков из хроматограммы. При определенных обстоятельствах более целесообразно измерять высоту пика, а не его площадь, хотя последняя величина более точна для количественных определений. Ширина пика определяется как отрезок нулевой линии, заключенный между точками пересечения линий, касательных к образующим пика.
Если для определения используют внутренний стандарт, можно применить методику, описанную ниже. Следует отметить, что применение этой методики требует приготовления 3 растворов. Первый из них (раствор 1) содержит внутренний стандарт и соответствующее количество определяемого вещества (в случае определения примеси это может быть сама примесь, если она имеется, или достаточно низкая нагрузка вещества, в котором определяются примеси). Полученная таким образом хроматограмма А позволяет установить отношение ответа внутреннего стандарта к ответу определяемого ?вещества. Второй раствор (раствор 2) состоит только из исследуемого вещества; хроматограмма Б дает .возможность аналитику убедиться в том, что примесь, которая должна была бы элюироваться с тем же временем удерживания, что и внутренний стандарт, отсутствует или, если наблюдается
совпадающий пик, допустить, что имеется определенное количество примеси. Третий раствор ('раствор 3) состоит из испытуемого вещества и внутреннего стандарта, причем последний присутствует в той же концентрации, что и в растворе 1. Данные, полученные на хроматограммах А и В, скорректированные, если необходимо, по результатам хроматограммы Б, дают возможность определять компоненты, содержащиеся в исследуемом веществе в минимальном количестве.
Если используется метод нормализации, достаточно одного раствора, так как общая площадь всех минимальных пиков выражается как часть общей площади пиков. Если нужно оценить конкретный минимальный пик, необходимо иметь второй раствор, содержащий определяемый материал, чтобы можно было идентифицировать соответствующий пик на хро-матограмме исследуемого вещества.