Формирование внутренних градиентов pH в ионообменной хроматографии: моделирование и экспериментальная проверка

• Автор: Тессман, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с.

Содержание

Содержание .

Введение .

Глава 1. Хроматофокусирование.

1.1. Принципы, на которых основано разделение амфолитов

1.2. Применяемые ионообменные сорбенты.

1.2.1. Протолитические и ионообменные свойства сорбентов, применяемых в хроматофокусировании

1.2.1.1. Константа протонирования функциональных групп сорбента

1.2.1.2. Коэффициенты анионного обмена СГ на А СС,А .

1.2.1.3. Коэффициенты катионного обмена КН.Ма . .

1.3. Элюенты, используемые в хроматофокусировании.

1.4. Стартовые уравновешивающие растворы. .
1.5. Модели формирования градиента в хроматофокусировании
1.5.1. Модель Слайтермана Элгерсмы1.
1.5.2. Модель Мурела и сотрудников .
1.5.3. Модель Фрея, Барнеса и Стронга
1.5.3.1. Модель локальных равновесий.
1.5 Численное изучение формирования внутреннего градиента
1.5.3.3. Расчет по модели локальных равновесий и точный численный расчет с учетом массолереноса в системе.
Глава 2. Математическое моделирование ионообменных
равновесий.
2.1. Ионный обмен как химическая реакция
2.2. Ионный обмен с позиции теории растворов электролитов.
2.3. Учет осмотического давления . .
2.4. Применяемые математические методы
Методы .оптимизации .
Глава 3. Аппаратура, реагенты, методика эксперимента,
расчеты
3.1. Аппаратура .
3.2. Сорбенты, реагенты, растворы
3.3. Методики эксперимента .
Глава 4. Модельные внутренние градиенты .
4.1. Выбор и описание модели
. . . 3 .
4.1.1. Ионообменные гетерогенные равновесия.
4.1.2. Физикохимическая модель. . ,.
4.1.3. Математическая модель
4.1.4. Параметры модели .
4.2. Влияние параметров модели на форму выходных кривых.
4.2.1. Состав элюента.
4.2.1.1. Состав активных компонентов Однокомпонентные системы одноосновные кислоты. .
4.2.1.2. Многокомпонентные системы одноосновные кислоты
4.2.1.3. Однокомпонентные системы многоосновные кислоты
4.2.1.4. Инертные компоненты.
4.2.2. Параметры колонки . ,.
4 2.3. Сорбент.
4.3. Соответствие рассчитанных профилей внутренних градиентов литературным данным . .
4.4. Сравнение с моделями СлайтерманаЭлгерсмы, Мурела и сотр.,
Фрея и сотр. и пути проверки модели. .
4.5. Экспериментально определенные значения параметров модели .
4.5.1. Константа протонирования аминогрупп сорбента
.2. Коэффициенты анионного обмена хлоридиона на анион слабой
кислоты СС1,А на кремнеземах с привитыми олигоэтиленаминами . .
4.5.3. Коэффициенты катионного обмна протона на натрий КН,Ма на дикарбоновых кислотах, сорбированных на кремнеземах с привитыми олигоэтиленаминами . .
Глава 5. Экспериментальные внутренние градиенты
5.1. Влияние состава элюента на профиль градиента .
5.1.1. Однокомпонентные системы одноосновные кислоты .
5.1.2. Однокомпонентные системы двухосновные кислоты
5.1.3. Проверка влияния ионной силы. .
5.1.4. Влияние слабого основания. .
5.2. Природа аномального участка .ч.0
5.3. Рекомендации по формированию квазилинейных внутренних градиентов
5.4. Примеры разделения аминокислот и белков на квазилинейном градиенте, полученном по нашему способу
5.4.1. Модельная смесь аминокислот. ,.
5.4.2. Разделение изоформ плазминогена .
5.5. Сравнение экспериментальных и модельных градиентов
Глава 6. Программное обеспечение .
6.1. Программа расчета выходных кривых
6.2. База данных по внутренним градиентам
6.2.1. Причины создания специализированной базы данных по внутренним . градиентам . .
.2. Структура базы данных .
6.2.3. Диалоговые окна.1.
6.3. Программа i
6.3.1. Причины создания программы i .
6.3.2. Физикохимические положения, используемые в программе.
6.4. Программа Альфа для расчета степени протонирования слабоосновных групп сорбента i
Выводы.i .
Список литературы


Н. Нестеренко, Гармаш. Определение коэффициентов катионного обмена на сорбированных дикарбоновых кислотах и их использование при расчетах градиентов . Тез. Всеросс. М. Научный совет по хроматографии РАН, . С.7. А.Б. Тессман, Иванов, П. Н.Нестеренко, А. В.Гармаш. Образование аномальных участков внутреннего градиента в хроматофокусировании. Тез. Всеросс. М. Научный совет по хроматографии РАН, . С. 8. А.Б. Тессман, Иванов. Исторические и методологические аспекты автоматизации расчета кислотноосновных равновесий. Тез. Всеросс. ИМАХ2 М. ИОНХ РАН, . Иванов, П. Н.Нестеренко, А. Б.Тессман. Применение ионообменных свойств кремнезема с привитыми группами пролина и оксипролина в хроматографии. Тез. VII Всеросс. Органические реагенты в аналитической химии. Саратов СарГУ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, шести глав экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 8 страницах машинописного текста, включает рисунков и таблиц. Список литературы содержит 0 работ зарубежных и отечественных авторов. Глава 1. Хроматофокусирование ХФ метод ионообменной хроматографии, использующий внутренний внутриколоночный градиент как инструмент разделения 1. Для создания внутреннего градиента колонку, заполненную слабоосновным анионообменником, реже слабокислотным катионообменником, уравновешивают стартовым буферным раствором при начальном значении градиента , а затем пропускают буферный элюент постоянного состава с величиной , соответствующей конечной точке градиента. При этом функциональные группы ионообменного сорбента последовательно взаимодействуют с компонентами буферного элюента, и в динамической системе устанавливаются разнообразные гомогенные и гетерогенные равновесия. Для слабоосновного ионообменника получается нисходящий, а для слабокислотного восходящий градиент . Следует отметить, что кроме внутриколоночного, еще существует доколоночный способ получения градиента путем смешения в определенной пропорции двух или более буферных растворов с различными значениями в смесителе, расположенном перед колонкой, и введения элюента из смесителя в колонку. Доколоночный внешний градиент технически получить более трудно, так как необходима или сложная система смесителей, или насос с программным управлением. К тому же при использовании доколоночного градиента регенерацию колонки после разделения исследуемой пробы осуществить значительно сложнее, чем при использовании внутреннего градиента . Метод хроматофокусирования успешно применяется для разделения биологических цвиттерионных молекул белков, низкомолекулярных аминокислот 2, 4. Кроме того, возможно разделение переходных металлов на комплексообразовательном сорбенте с применением техники хроматофокусирования . Общие принципы хроматофокусирования можно проиллюстрировать на примере разделения амфолитов. Для белков, являющихся амфолитами, разделение основано на различии их изоэлектрических точек р. Для этого используют колонку, заполненную слабоосновным анионообменным сорбентом с первичными и вторичными аминогруппами имеющими широкий диапазон рКц. Колонку предварительно уравновешивают стартовым буферным раствором при высоких значениях . Исследуемую смесь белков растворяют в том же буферном растворе, которым уравновешивают сорбент, и наносят на колонку. Стартовый буферный раствор заменяют на буферный раствор с низким значением , используемый в качестве элюента. Все белки пробы, одновременно стартовав, движутся вниз по колонке согласно значениям их р со скоростью, равной скорости образования рНградиента ед. Нед. Фокусирующий эффект может быть объяснен на примере рис. А. . I О 1 НУ
1 о 4 О. Рис. Схематическое представление процесса хроматофокусирования и формирования зон отдельных компонентов. А схема процесса, В, С форма и расположение зон в зависимости от величины градиента для С величина градиента в два раза больше, чем для В . Благодаря буферному действию колонки рНградиент движется с более медленной скоростью, чем подвижная фаза в колонке.