Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии
Разработана экспрессная методика препаративного выделения копланарных полихлорированных бифенилов из смесей Aroclor методом микропрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазном варианте для последующего определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185902 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии / М.М. Скринник, М.В. Милюкин // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 12. — С. 97-104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860180020534706176 |
|---|---|
| author | Скринник, М.М. Милюкин, М.В. |
| author_facet | Скринник, М.М. Милюкин, М.В. |
| citation_txt | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии / М.М. Скринник, М.В. Милюкин // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 12. — С. 97-104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Разработана экспрессная методика препаративного выделения копланарных полихлорированных бифенилов из смесей Aroclor методом микропрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазном варианте для последующего определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии.
Розроблено експресну методику препаративного виділення копланарних поліхлорованих біфенілів із сумішей Aroclor методом мікропрепаративної ВЕРХ в обернено-фазовому варіанті для подальшого визначення методом газової хроматографії/масспектрометрії.
A rapid micropreparative HPLC method for isolation of coplanar polychlorinated biphenyls from Aroclor mixtures in reverse-phase mode was developed for further determination by means of gas chromatography/ mass-spectrometry.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:02:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 543.064:543.544:543.51
М.М. Скринник, М.В. Милюкин
ПРЕПАРАТИВНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ КОПЛАНАРНЫХ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫХ БИФЕНИЛОВ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ/МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Разработана экспрессная методика препаративного выделения копланарных полихлорированных бифенилов из
смесей Aroclor методом микропрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обра-
щенно-фазном варианте для последующего определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии.
Копланарные полихлорированные бифенилы
(ПХБ) содержатся в объектах окружающей среды
(вода, воздух, почва, биота) в малых количествах
по сравнению с остальными изомерами ПХБ, по-
этому они не могут быть надежно идентифици-
рованы и определены методом ГХ/МС без пре-
паративного выделения.
Принимая во внимание сложность поставлен-
ной задачи выделения копланарных ПХБ ввиду
близких физико-химических свойств копланар-
ных и некопланарных ПХБ и присутствия в про-
бах других балластных соединений, которые ос-
таются в них после очистки концентрированной
серной кислотой или олеумом [1], выделение коп-
ланарных ПХБ на примере модельных смесей
Aroclor и проб биоты проводили в две стадии:
1) грубое отделение фракции, содержащей все
ПХБ, от балластных веществ жировой ткани ме-
тодом микропрепаративной ВЭЖХ на колон-
ке С18; 2) тонкое выделение фракции (или фрак-
ций), не содержащей ПХБ, которые мешают оп-
ределению копланарных ПХБ , методом мик-
ропрепаративной обращенно-фазной ВЭЖХ. Прин-
ципы и методы микропрепаративного выделе-
ния органических соединений различных классов
представлены в монографии [2].
Цель работы — выбор хроматографической
системы и условий выделения копланарных ПХБ
из смеси ПХБ, при которых достигается: адек-
ватная степень очистки целевых соединений; вы-
сокая скорость выделения; малый расход раство-
рителей; простота исполнения.
Для подбора оптимальных условий выделе-
ния копланарных ПХБ использовали два жидкос-
тных хроматографа — Waters 515 с УФ-детекто-
ром WatersTM 486 или Hewlett-Packard 1050 с гра-
диентным насосом, диодно-матричным детекто-
ром и автоматическим дозатором проб. Объем вво-
димой пробы — 50 мкл. Детектирование осущест-
вляли при λ=250 нм. В качестве маркеров исполь-
зовали метанольные растворы смеси ПХБ, состав-
ленной из Aroclor 1221, 1242, 1254 (Supelco N 48862,
2001 г) (смесь I), с концентрацией каждого компо-
нента 20 мг/дм3 (мешающие анализу соединения),
и метанольные растворы 12 индивидуальных коп-
ланарных ПХБ: 3,4,4’,5-тетрахлорбифенил (RPC-
096S), 3,3’,4,4’-тетрахлорбифенил (RPC-036S), 2’,3,-
4,4’,5-пентахлорбифенил (RPC-156S), 2,3’,4,4’,5,5’-
гексахлорбифенил (RPC-100S), 2,3’,4,4’,5-пентахлор-
бифенил (RPC-106S), 2,3,3’,4,4’-пентахлорбифенил
(RPC-098S), 2,3,4,4’,5- пентахлорбифенил (RPC-108S),
3,3’,4,4’,5-пентахлорбифенил (RPC-102S), 2,3,3’,4,-
4’,5’-гексахлорбифенил (RPC-164S), 3,3’,4,4’,5,5’-
гексахлорбифенил (RPC-090S), 2,3,3’,4,4’,5-гекса-
хлорбифенил (RPC-055S), 2,3,3’,4,4’,5,5’-гепта-
хлорбифенил (RPC-137S) (номера по каталогу Ult-
ra Scientific, 2001 г.) как индивидуальные соедине-
ния, так и смесь целевых соединений (смесь II) со-
ответственно в концентрации около 10 и 1 мг/дм3
каждого индивидуального соединения в смеси.
Хроматографирование смесей проводили ме-
тодом обращенно-фазной ВЭЖХ в изократичес-
ком режиме при использовании пяти колонок с
привитыми функциональными группами — СN,
Phenyl, C8, С18 и PAH в следующих условиях: по-
движная фаза — метанол (0.5–1 см3/мин), темпе-
ратура колонки — 30 оС, детектирование при
λ = 250 нм. Полученные хроматограммы смеси
Aroclor 1221, 1242, 1254 накладывали на хрома-
тограммы смеси копланарных ПХБ при помощи
программы для сбора и обработки хроматогра-
фических данных Millennium32 Chromatography
Manager, производства фирмы Waters [3]. Орди-
наты хроматограмм привели к единому для всех
© М .М . Скринник, М .В. Милюкин , 2007
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 12 97
хроматограмм значению.
Модельныe растворы 3,3’,4,4’-тетрахлор-,
2,3,3’,4,4’-пентахлор- и 2,3’,4,4’,5-пентахлорбифе-
нилов хроматографировали на колонках с приви-
тыми фазами РАН и С18 в тех же условиях, но
в качестве подвижной фазы использовали мета-
нол и смесь метанол:вода в соотношении 9:1. Хро-
матограммы накладывали друг на друга при по-
мощи программы для сбора и обработки хрома-
тографических данных Millennium32 Chromatog-
raphy Manager производства фирмы Waters [3].
Ординаты хроматограмм также приводили к еди-
ному для всех хроматограмм значению.
Хроматографирование смеси, состоящей из 2,3,-
3’,4,4’-пентахлор-, 2,3’,4,4’,5-пентахлор- и 3,3’,4,4’-
тетрахлорбифенила, проводили в градиентном
режиме на колонке РАН в следующих условиях:
подвижная фаза А — вода : метанол (95:5); фаза Б
— вода : метанол (5:95); скорость подвижной фа-
зы — 0.5 см3/мин; А — 1 мин, 2–16 мин — линей-
ный градиент, 16–30 — 100 % фаза Б.
Хроматографирование смесей Aroclor 1221, 1242,
1254 и 12 копланарных ПХБ проводили на колон-
ке с привитой фазой PAH в градиентном режиме
подвижной фазы при следующих условиях: под-
вижная фаза А — вода, фаза Б — метанол; ско-
рость подвижной фазы — 0.5 см3/мин, детектиро-
вание при λ = 250 нм; А — 0 мин; 0–25 мин —
линейный градиент, 25–30 — 100 % фаза Б.
Хроматограммы, на которых показаны ко-
планарные ПХБ, наложенные на смесь Aroclor 1221,
1242, 1254, представлены на рис. 1.
На хроматограммах смеси Aroclor 1221, 1242,
1254 (элюирование ПХБ происходит в виде груп-
Рис. 1. Хроматограммы смеси Aroclor 1221, 1242, 1254 (1), наложенные на хроматограммы смеси 12 копланарных
ПХБ (2) на разных хроматографических колонках в изократических условиях (а–д) и в режиме линейного
градиента (е). Колонки: а – CN; б – C8; в – C18; г – Phenyl; д, е – PAH.
98 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 12
пы неразделенных пиков или одного пика) прово-
дили общую базовую линию для всех пиков. В то-
чке начала выхода первого пика на хроматограм-
ме смеси 12 копланарных ПХБ хроматограмму
разделяли на две части. Рассчитывали соотноше-
ние суммарной площади пиков левой части хро-
матограммы к правой. Таким образом получали
коэффициент α, при помощи которого оценивали
степень перекрывания выхода целевых и нецеле-
вых соединений на разных колонках. Чем больше
этот коэффициент, тем лучше отделение копланар-
ных ПХБ от некопланарных. Получены следую-
щие значения α: для колонки с привитой функ-
циональной группой CN — 0 (разделение отсут-
ствует); С8 — 0.757; С18 — 2.195; Phenyl — 0.421; РАН
— 2.395. На колонках с привитыми группами CN
(рис. 1, а) и С8 (рис. 1, б) в данных условиях раз-
деление неудовлетворительное из-за плохого удер-
живания соединений (неполярная подвижная фа-
за). На колонке с привитой фазой CN при испо-
льзовании метанола в качестве подвижной фазы
разделение соединений проходит по нормально-
фазному механизму (подвижная фаза менее поля-
рна, чем неподвижная) [2]. На колонке с привитой
функциональной группой Phenyl (рис. 1, г) α=
0.421, хотя даже визуально заметно, что пики раз-
делены лучше, чем на С8. Данная неподвижная фа-
за лучше взаимодействует с ПХБ благодаря нали-
чию бензольных колец (π−π-взаимодействие), но
механизм этого взаимодействия не позволяет пол-
ностью отделить копланарные ПХБ от некопла-
нарных. Для колонки с привитой группой С18
(рис. 1, в) механизм удерживания соединений тот
же, что и для С8, но за счет более длинной угле-
водородной цепи достигается хорошее удержи-
вание ПХБ при использовании метанола в качест-
ве подвижной фазы. Чтобы усилить взаимодейст-
вие молекул ПХБ с привитой фазой по обращен-
но-фазному механизму, можно добавлять воду в
подвижную фазу. Эта процедура в некоторых слу-
чаях улучшит отделение копланарных ПХБ от
некопланарных, но усложнит дальнейшую подго-
товку проб. Копланарные ПХБ удерживаются при-
витым слоем сильнее, чем некопланарные с тем
же количеством атомов хлора в молекуле. Веро-
ятно, это связано с более сильными донорно-ак-
цепторными взаимодействиями между сорбентом
и копланарными ПХБ. Этим обусловливается и
более сильное удерживание ПХБ с высокими сте-
пенями хлорирования [4]. Механизм удерживания
ПХБ привитым слоем также может включать
электростатические, диполь-дипольные взаимодей-
ствия и образование водородных связей. На ко-
лонке с привитой группой РАН (рис. 1, д) полу-
чено самое высокое значение α=2.395. Молекулы
ПХБ в данных условиях хорошо взаимодейству-
ют с привитым слоем, что можно наблюдать ви-
зуально по профилю хроматограмм. Кроме π−π-
взаимодействий (в отличие от колонки с приви-
той фенильной группой), в этом случае возника-
ют стерические затруднения для ПХБ с неплоской
геометрией молекулы вследствие меньшей пло-
щади контакта сорбата с плоскими молекулами
привитой функциональной группы. Разделение
молекул ПХБ с близкой полярностью происходит
аналогично разделению хиральных соединений,
описанному в работе [5]. Для разработки мето-
дики препаративного выделения копланарных
ПХБ выбраны колонки РАН (α=2.395) и С18
(α=2.195), на которых в наименьшей степени пе-
рекрывались области элюирования копланарных
ПХБ со смесью Aroclor 1221, 1242, 1254.
Для того чтобы получить характеристику
удерживания соединений, не зависящую от разме-
ров колонки и скорости расхода элюента, для ко-
лонок С18 и PAH определили коэффициенты ем-
кости для каждого из 12 копланарных ПХБ в
данных условиях (табл. 1). Для этого хроматогра-
фировали модельные растворы каждого из 12 ко-
планарных ПХБ с целью определения времен удер-
живания каждого соединения и мертвого объема
системы. Коэффициенты емкости рассчитывали по
формуле [6]:
κ’ = tR – t0/t0 ,
Т а б л и ц а 1
Коэффициенты емкости копланарных ПХБ на колон-
ках РАН и С18 в приведенных ранее условиях хрома-
тографирования
ПХБ
Коэффициент емкости, κ’
РАН С18
3,4,4’,5-тетрахлор 2.32 (6) 2.29 (3)
3,3’,4,4’-тетрахлор 2.13 (3) 2.09 (1)
2’,3,4,4’,5-пентахлор 2.16 (4) 2.57 (6)
2,3,4,4’,5-пентахлор 2.26 (5) 2.49 (5)
2,3’,4,4’,5-пентахлор 2.00 (2) 2.35 (4)
2,3,3’,4,4’-пентахлор 1.97 (1) 2.19 (2)
3,3’,4,4’,5-пентахлор 2.52 (10) 2.62 (7)
2,3’,4,4’,5,5’-гексахлор 2.36 (8,9) 2.98 (10)
2,3,3’,4,4’,5’-гексахлор 2.35 (7) 2.80 (8)
3,3’,4,4’,5,5’-гексахлор 3.01 (12) 3.31 (11)
2,3,3’,4,4’,5-гексахлор 2.36 (8,9) 2.82 (9)
2,3,3’,4,4’,5,5’-гептахлор 2.72 (11) 3.51 (12)
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 12 99
где tR — время удерживания соединения, t0 —
время удерживания неудерживаемого соединения.
Из полученного экспериментального мате-
риала определения κ’ следует, что данные соеди-
нения по-разному удерживаются на РАН и С18
(очередность элюирования соответствует поряд-
ковому номеру, приведенному в скобках и сущест-
венно отличается); общая закономерность пример-
но одинакова — сначала элюируются ПХБ с ме-
ньшей степенью хлорирования, затем — с большей.
Полученные хроматограммы для трех выб-
ранных соединений — 2,3,3’,4,4’-пентахлорбифе-
нила (1), 2,3,4,4’,5-пентахлорбифенила (2) и 3,3’,-
4,4’-тетрахлорбифенила (3) — представлены на
рис. 2. Из хроматографических данных по удер-
живанию этих соединений определили коэффи-
циенты разделения (R s) пиков 1 и 2, 2 и 3 (табл.
2) по формуле [6]:
R s = 2(tR Y – tR X)/wsY + wsX ,
где tR Y и tRX — времена удерживания соедине-
ний X и Y , wsY и wsX — ширина оснований пи-
ков соединений X и Y .
Для обоснования выбора неподвиж-
ной (привитой) фазы хроматографичес-
кой колонки для выделения копланарных
ПХБ считаем необходимым показать не-
типичное для обращенно-фазных колонок
разделение трех изомеров ПХБ на колон-
ке с привитой фазой РАН. Для сравнения
приведено разделение этих же соединений
на классической обращенно-фазной коло-
нке С18 в тех же условиях. Наблюдается
разный порядок выхода ПХБ: на РАН 3,3’,-
4,4’-тетрахлорбифенил выходит послед-
ним, а на С18 — первым. Добавление еще
одного атома хлора к этому соединению в
положение 2 приводит к тому, что 2,3,3’,-
4,4’-пентахлорбифенил на С18 удерживает-
ся сильнее, чем тетраизомер с меньшим
количеством атомов хлора. На колонке
РАН — наоборот. Увеличение полярности
подвижной фазы (добавление 10 % воды)
на колонке (привитой фазе) С18 приводит
к более полному разделению пиков (оба
коэффициента разделения увеличились при-
мерно в 2 раза для обеих пар соединений).
На колонке (привитой фазе) РАН коэф-
фициент разделения между пиками 1 и 2
увеличился, а между пиками 2 и 3 — уме-
ньшился, тo еcть разделение ухудшилось.
Для успешного выделения фракции
копланарных ПХБ важны полярность по-
движной фазы и условия хроматографи-
рования соединений. На предыдущих хро-
матограммах (рис. 2) 3,3’,4,4’-тетрахлор-
бифенил элюируется последним (tR=4.3
мин), а на хроматограмме, полученной в
Рис. 2. Хроматограммы модельных растворов индивидуальных
ПХБ , полученные на колонках с привитыми фазами РАН (а,
б) и С18 (в, г). В качестве подвижной фазы использовали мета-
нол (а, в) и смесь метанол:вода (9:1) (б, г). 1 – 2,3,3’,4,4’-пента-
хлорбифенил; 2 – 2,3’,4,4’,5-пентахлорбифенил; 3 – 3,3’,4,4’-
тетрахлорбифенил.
Т а б л и ц а 2
Коэффициенты разделения (R s) пиков 1 и 2, 2 и 3 на ко-
лонках РАН и С18 при использовании разных подвиж-
ных фаз: метанол (а, в), метанол:вода (9:1) (б, г)
Пик
R s для PAH R s для C18
а б в г
1 и 2 0.15 0.84 1.18 2.54
2 и 3 0.74 0.67 1.97 4.54
100 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 12
градиентном режиме (рис. 3), наибольшее время
удерживания у 2,3,3’,4,4’-пентахлорбифенила. Та-
ким образом, в зависимости от условий, на колон-
ке с привитой фазой РАН может изменяться по-
рядок элюирования ПХБ . При этом изменяется
и характер отделения копланарных ПХБ от об-
щей массы ПХБ.
“Аномальное” поведение ПХБ на данной при-
витой фазе можно показать сравнением разделе-
ния ПХБ на колонках С18 и РАН . Допустим,
что на привитой фазе С18 ПХБ удерживаются то-
лько в зависимости от полярности: чем полярнее
подвижная фаза, тем сильнее контакт молекул
с привитым слоем, тем больше коэффициент ем-
кости κ’ и тем лучше разделение пиков. Непод-
вижная фаза РАН — это фаза с привитыми по-
лиядерными ароматическими углеводородами
(ПАУ), состоящая, в основном, из молекул, со-
держащих четыре бензольных кольца, ориентиро-
ванных в одной плоскости. В этом случае опре-
деленный вклад в удерживание соединений вно-
сит стерическое распознавание (π−π-взаимодей-
ствие) [6]. При умеренной полярности подвижной
фазы между молекулами ПХБ и привитой непо-
движной фазой устанавливается миграционное
равновесие. При этом, независимо от полярности
молекулы, копланарные ПХБ более глубоко про-
никают в привитый слой и сильнее с ним взаимо-
действуют, чем те молекулы ПХБ, у которых бен-
зольные кольца ориентированы в разных плос-
костях. Этим можно объяснить большие времена
удерживания копланарных ПХБ на колонке РАН
по сравнению с изомерами с тем же количеством
атомов хлора, входящими в состав смесей Aroclor.
Если подвижная фаза полярная, то молекулы,
независимо от геометрической ориентации бензо-
льных колец, более интенсивно взаимодействуют
с привитым слоем и основным фактором, влияю-
щим на их удерживание, становится полярность,
а влияние стерического взаимодействия будет ме-
нее ощутимым по сравнению с другими механиз-
мами удерживания. Поэтому на рис. 2, б степень
разделения между пиками 2 и 3 ухудшается при по-
вышении полярности подвижной фазы, тo еcть пик
3 выходит первым при хроматографировании на
С18 и он перемещается по оси абсцисс, чтобы за-
нять свое место перед пиком 2 (рис. 2, г), хотя в
действительности этого не происходит в данных
условиях хроматографирования. Изменяя хрома-
тографические условия и полярность подвижной
фазы, можно изменить порядок элюирования ПХБ
на колонке РАН (рис. 3). Поэтому для успешного
выделения копланарных ПХБ полярность подви-
жной фазы должна быть достаточно умеренной для
проявления эффекта избирательного удерживания
плоских молекул, но не слишком слабой, так как
разделение может быть недостаточным из-за чрез-
мерной элюирующей силы подвижной фазы.
На рис. 1, е представлены хроматограммы сме-
си Aroclor 1221, 1242, 1254 и смеси 12 индивиду-
альных ПХБ в градиентом режиме на колонке
с привитой фазой РАН . Видно, что хроматографи-
рование в градиентном режиме существенно улуч-
шает разделение между пиками ПХБ — увеличи-
вает эффективность хроматографической колонки,
но не увеличивает коэффициент отделения копла-
нарных ПХБ (α = 2.35—2.45).
На обращенно-фазных колонках мало удер-
живаются (хорошо отделяются) моно-, ди- и три-
хлоризомеры ПХБ, которые не мешают определе-
нию копланарных ПХБ методом ГХ/МС. Поэто-
му для оценки степени выделения копланарных
ПХБ выбрали смесь Aroclor 1254, состоящую преи-
мущественно из тетрахлор-, пентахлор-, гексахлор-
и гептахлоризомеров ПХБ, которые мешают опре-
делению копланарных изомеров и хуже от них
отделяются.
На хроматограммах смеси Aroclor 1254, полу-
ченных на колонках с привитыми фазами С18
(рис. 4, а) и РАН (рис. 4, б), обозначили 12 точек,
соответствующих началу выхода каждого из 12
копланарных ПХБ (на колонке с привитой фазой
РАН некоторые точки накладываются друг на дру-
га). Таким образом, при переключении потока
Рис. 3. Хроматограмма смеси 2,3,3’,4,4’-пентахлор-, 2,3’,-
4,4’,5-пентахлор- и 3,3’,4,4’-тетрахлорбифенила , полу-
ченная на колонке с привитой фазой РАН в градиент-
ных условиях: 1 – 3,3’,4,4’-тетрахлорбифенил + 2,3’,4,4’,-
5-пентахлорбифенил; 2 – 2,3,3’,4,4’-пентахлорбифенил.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 12 101
элюента в пробоотборник в обозначенный на хро-
матограммах момент времени достигается пол-
ное попадание данного соединения в собираемую
фракцию (рис. 4).
Чтобы оценить степень очистки коп-
ланарных ПХБ от смеси Aroclor 1254, для
всех пиков на хроматограмме проводили
общую базовую линию и интегрировали
как один пик, площадь которого прини-
мали за 100 %. В точке, в которой сле-
дует начать собирать фракцию определен-
ного копланарного ПХБ (или группы ПХБ),
хроматограмму расщепляли на две час-
ти. Площадь половины хроматограммы,
находящаяся слева, служит количествен-
ной мерой части смеси Aroclor 1254, от ко-
торой удалось очистить пробу, та, что на-
ходится справа — эквивалентна тому ко-
личеству ПХБ, которое попадет в пробу
вместе с копланарными ПХБ. Допустив,
что все изомеры ПХБ одинаково погло-
щают свет при λ=250 нм, получаем сте-
пень очистки целевых соединений нор-
мализацией площадей двух частей хро-
матограммы. При препаративном выде-
лении фракции копланарных ПХБ мо-
жно отделить группу соединений, состоя-
щую из разного числа изомеров. Чем
меньшее число изомеров выделяют, тем
меньше в нее попадает мешающих опре-
делению копланарных ПХБ некопланар-
ных изомеров. Степени очистки копла-
нарных ПХБ при выделении на колонках
С18 и РАН представлены в табл. 3.
Выделение одного изомера из смеси
ПХБ методом ВЭЖХ можно легко выполнить, со-
брав узкую фракцию элюата, в которую он попа-
дает на колонке С18. Дополнительная очистка на
колонке с другой привитой функциональной груп-
Рис. 4. На хроматограммах смеси Aroclor 1254 отмечены места начала выхода каждого из 12 копланарных ПХБ
на колонках с привитыми фазами С18 (а) (обозначено цифрами 1–12) и РАН (б) (обозначено цифрами 1–9).
Т а б л и ц а 3
Степень очистки копланарных ПХБ от смеси Aroclor 1254 при
препаративном выделении на колонках РАН и С18
Изомер ПХБ
РАН С18
Степень
очистки,
%
Количе-
ство изо-
меров*
Степень
очистки,
%
Количе-
ство изо-
меров*
3,4,4’,5-Тетрахлор 94.8 7 50.4 10
3,3’,4,4’-Тетрахлор 88.0 10 41.4 12
2’,3,4,4’,5-Пентахлор 90.9 9 87.5 7
2,3,4,4’,5-Пентахлор 92.9 9 83.2 8
2,3’,4,4’,5-Пентахлор 63.6 11 62.0 9
2,3,3’,4,4’-Пентахлор 58.9 12 48.8 11
3,3’,4,4’,5-Пентахлор 98.9 3 92.8 6
2,3’,4,4’,5,5’-Гексахлор 95.4 6 96.6 3
2,3,3’,4,4’,5’-Гексахлор 95.4 6 93.4 5
3,3’,4,4’,5,5’-Гексахлор 100.0 1 99.2 2
2,3,3’,4,4’,5-Гексахлор 95.4 6 94.5 4
2,3,3’,4,4’,5,5’-Гептахлор 99.9 2 99.6 1
* Во фракцию копланарных ПХБ , вместе с выбранным изоме-
ром, можно собрать все остальные копланарные изомеры , сте-
пень очистки которых равна или больше степени очистки выб-
ранного изомера. Например, если на колонке РАН выделять 3, 3’,
4,4’,5-пентахлорбифенил, во фракцию можно собрать еще 2,3,3’,
4,4’,5,5’-гептахлор- и 3,3’,4,4’,5,5’-гексахлорбифенилы, причем сте-
пень очистки фракции будет равна 98.9 %. Открываемость изо-
меров во фракциях — 100 %.
102 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 12
пой (например, РАН) в большинстве случаев
позволит существенно повысить чистоту нужного
изомера, так как в механизм удерживания ПХБ
включены другие факторы (например, π−π-взаи-
модействия и стерические затруднения), в резуль-
тате чего профили хроматограмм сильно отли-
чаются друг от друга. В случае выделения копла-
нарных ПХБ для определения методом ГХ/МС
задача усложняется тем, что нужно выделить сра-
зу несколько ПХБ, желательно в одну фракцию.
Среди целевых соединений есть гомологи с коли-
чеством атомов хлора в молекуле 4—7. Как пока-
зано ранее, степень хлорирования ПХБ сильно
влияет на их удерживание на колонках с приви-
тыми группами С18 и РАН. Разница между целе-
выми и балластными соединениями состоит в
геометрическом строении молекулы и именно это
положено в основу их разделения: неподвижная
фаза распознает плоские молекулы и взаимодейст-
вует с ними сильнее, чем с остальными. Вследст-
вие этого копланарные тетрахлоризомеры удер-
живаются дольше, чем некопланарные тетрахлор-,
пентахлор- и некоторые гексахлор- и гептахлор-
бифенилы. Такого разделения достаточно для их
надежного определения методом ГХ/МС. Но для
определения копланарных пентахлорбифенилов
присутствие гексахлорбифенилов нежелательно,
так как они могут помешать определению первых
методом ГХ/МС. Во избежание этого, фракцию
копланарных ПХБ можно разбить на две части и
анализировать каждую из них отдельно, чтобы уст-
ранить подобные помехи. Исходя из задачи, име-
ющегося оборудования и с учетом изомерно-спе-
цифического состава реальных проб, можно выб-
рать, сколько и какие копланарные изомеры оп-
ределять. Самыми токсичными для человека и
млекопитающих являются 3,3’,4,4’,5-пентахлор- и
3,3’,4,4’,5,5’-гексахлорбифенилы (индексы эквива-
лентной токсичности — 0.1 и 0.01 соответствен-
но), для птиц — 3,4,4’,5-тетрахлор-, 3,3’,4,4’-тет-
рахлор- и 3,3’,4,4’,5-пентахлорбифенилы (индексы
эквивалентной токсичности — 0.1, 0.05 и 0.1 соот-
ветственно) [7]. На колонке РАН можно выделить
10 из 12 копланарных ПХБ (включая все не орто-
замещенные изомеры) со степенью очистки от сме-
си Aroclor 1254 — 88 %. Такая степень очистки по-
зволяет надежно идентифицировать методом ГХ/МС
все 10 соединений в образцах мышечной ткани
рыб из Днепра. Если изомерно-специфический со-
став реальных проб такой, что в смеси присутст-
вуют мешающие определению изомеры, фракцию
копланарных ПХБ можно разбить на две части и
каждую анализировать методом ГХ/МС отдель-
но. Например, в первую половину можно собрать
3,4,4’,5-тетрахлор-, 3,3’,4,4’-тетрахлор-, 2’,3,4,4’,5-
пентахлор- и 2,3,4,4’,5-пентахлорбифенил (эта
фракция не содержит некопланарных тетрахлор-
и пентахлорбифенилов, которые мешают опреде-
лению), а во вторую — все изомеры, которые вы-
ходят после них. В этом случае степень очистки
от Aroclor 1254 первой фракции (4 копланарных
ПХБ) составит 100 – (95.4 – 88.0) = 92.6, второй (6
копланарных ПХБ) — 95.4 % (см. табл. 3). Если
нет возможности выделить копланарные ПХБ на
колонке РАН , то это можно сделать на С18 (для
лучшего разделения соединений в этом случае це-
лесообразно использовать в качестве подвижной
фазы смесь метанол:вода (9:1) либо градиентный
режим), ограничившись при этом выделением са-
мых токсичных изомеров, например, 3,3’,4,4’,5-
пентахлор- и 3,3’,4,4’,5,5’-гексахлорбифенила. Один
цикл выделения длится около 30 мин. Степень очи-
стки целевых соединений от смеси Aroclor 1254
составит около 99 %.
Концентраты ПХБ, препаративно выделенные
из биоты на колонке С18, очищены от основной мас-
сы балластных соединений, таких, как жирные кис-
лоты, углеводороды, стероиды и продукты их де-
градации, но могут содержать другие нежелате-
льные вещества, например, хлорированные угле-
водороды в небольших концентрациях. При выде-
лении фракции копланарных ПХБ пробы однов-
ременно освобождаются от большей части остав-
шихся балластных соединений.
Учитывая характер проб (маленькие количес-
тва ПХБ в пробе, высокая устойчивость целевых
соединений к физико-химическим воздействиям,
поглощение света в УФ-диапазоне, близость физи-
ко-химических свойств целевых и балластных со-
единений), в качестве инструмента для пробопод-
готовки мы выбрали ВЭЖХ в аналитическом мас-
штабе. Это дало возможность разработать мето-
дику выделения микроколичеств копланарных
ПХБ с целым рядом преимуществ, которыми об-
ладают современные высокоэффективные методы
разделения перед выделением на колонках низко-
го давления. Разработана методика быстрого (1 хро-
матограмма занимает 6 мин) выделения коплана-
рных ПХБ из смеси ПХБ на обращенно-фазной ко-
лонке с привитыми ПАУ. Одновременно с выде-
лением фракции копланарных ПХБ происходит
очистка пробы от оставшихся после минерализа-
ции и предварительной хроматографической очи-
стки на С18 балластных веществ. Подобрана оп-
тимальная подвижная фаза для выделения — ме-
танол (либо метанол с добавлением небольшого
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 12 103
количества воды или неполярного органического
модификатора, например, метиленхлорида) (про-
пускает УФ-свет, подходит по полярности, объем
фракции копланарных ПХБ составляет 1 см3/цикл
и легко упаривается). Метод не требует больших
затрат органических растворителей (на 1 цикл ис-
пользуется 5 см3 метанола), простой в исполнении
— можно детектировать элюирование соедине-
ний в режиме online и легко оптимизировать ус-
ловия выделения, установить процент попадания
каждого целевого соединения по хроматограммам
УФ-детектора (не надо анализировать каждую
фракцию методом ГХ/МС). Использование сов-
ременного оборудования позволяет полностью ав-
томатизировать этот этап подготовки проб. Дан-
ный метод имеет высокую производительность —
возможность подготовить к анализу методом
ГХ/МС пробу копланарных ПХБ за 20–25 мин.
РЕЗЮМЕ. Розроблено експресну методику препа-
ративного виділення копланарних поліхлорованих бі-
фенілів із сумішей Aroclor методом мікропрепаратив-
ної ВЕРХ в обернено-фазовому варіанті для подаль-
шого визначення методом газової хроматографії/мас-
спектрометрії.
SUMMARY. A rapid micropreparative HPLC me-
thod for isolation of coplanar polychlorinated biphenyls
from Aroclor mixtures in reverse-phase mode was develo-
ped for further determination by means of gas chroma-
tography/mass-spectrometry.
1. Скринник М .М ., Милюкин М .В. // Укр. хим. журн.
-2007. -73, № 10. -С. 105—109.
2. Бидлингмейер Б. Препаративная жидкостная
хроматография. -М .: Мир, 1990.
3. M illennium Software User’s Guide: Vol. 2. -USA:
Waters Corporation, 1994.
4. Haglund P., A splund L., Jаrnberg U., Jansson B. //
J. Chromatogr. -1990. -507. -С. 389—398.
5. Химия привитых поверхностных соединений / Под
ред. Г.В. Лисичкина. -М .: Физматлит, 2003.
6. Шатц В.Д., Сахартова О.В. Высокоэффективная
жидкостная хроматография. -Рига: Знание, 1988.
7. Van den Berg M., Birnbaum L., Bosveld A.T.C. // En-
vironmental Health Perspectives. -1998. -106, № 12.
-P. 775—792.
ЗАО Трудовой коллектив Киевского предприятия Поступила 22.06.2006
по производству бактерийных препаратов "Биофарма", Киев
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А.В. Думанского НАН Украины, Киев
УДК 546.1:535.379
О.В. Зуй
КОЭФФИЦИЕНТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХЛОРА, БРОМА И ИОДА
В СИСТЕМЕ ВОДА—ВОЗДУХ
Изучены коэффициенты распределения галогенов (хлор, бром, иод) между фазами вода—воздух. Исполь-
зован метод динамической газовой экстракции воздухом растворенных в воде галогенов. Метод детектиро-
вания газообразных веществ в потоке — хемилюминесцентный, коэффициенты распределения KLG=СL/СG
соответственно равны 377.3, 70.4, 37.0 при температуре (21 ± 0.5) oC при описанной в статье геометрии ус-
тановки для газовой экстракции.
Важной характеристикой летучих и ограничен-
но-летучих веществ являются коэффициенты рас-
пределения их в системе вода—газовая фаза, в час-
тности, воздух. Эти величины необходимо учи-
тывать в газохроматографических исследованиях
[1], в процессах реакционной газовой экстракции
[2—7], при изучении обеззараживания и очистки во-
ды (водоподготовка), в ряде производственных
процессов. В газовой хроматографии часто опреде-
ляют коэффициенты распределения ряда органиче-
ских веществ в системе вода—воздух [1]. При этом
применяют различные детекторы — электрохи-
мические, детекторы электронного захвата и др. Од-
нако коэффициенты распределения многих ве-
ществ трудно найти в справочной литературе.
В частности, коэффициенты распределения гало-
генов (Cl2, Br2, I2) между фазами вода—воздух
не табулированы.
© О.В. Зуй , 2007
104 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 12
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-185902 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:02:05Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Скринник, М.М. Милюкин, М.В. 2022-10-24T17:45:05Z 2022-10-24T17:45:05Z 2007 Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии / М.М. Скринник, М.В. Милюкин // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 12. — С. 97-104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185902 43.064:543.544:543.51 Разработана экспрессная методика препаративного выделения копланарных полихлорированных бифенилов из смесей Aroclor методом микропрепаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазном варианте для последующего определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии. Розроблено експресну методику препаративного виділення копланарних поліхлорованих біфенілів із сумішей Aroclor методом мікропрепаративної ВЕРХ в обернено-фазовому варіанті для подальшого визначення методом газової хроматографії/масспектрометрії. A rapid micropreparative HPLC method for isolation of coplanar polychlorinated biphenyls from Aroclor mixtures in reverse-phase mode was developed for further determination by means of gas chromatography/ mass-spectrometry. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Аналитическая химия Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии Препаративне виділення копланарних поліхлорованих біфенілів для визначення методом газової хроматографії/мас-спектрометрії Preparative isolation of coplanar polychlorinated biphenyls for determination by gas chromatography/mass-spectrometry Article published earlier |
| spellingShingle | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии Скринник, М.М. Милюкин, М.В. Аналитическая химия |
| title | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| title_alt | Препаративне виділення копланарних поліхлорованих біфенілів для визначення методом газової хроматографії/мас-спектрометрії Preparative isolation of coplanar polychlorinated biphenyls for determination by gas chromatography/mass-spectrometry |
| title_full | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| title_fullStr | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| title_full_unstemmed | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| title_short | Препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| title_sort | препаративное выделение копланарных полихлорированных бифенилов для определения методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии |
| topic | Аналитическая химия |
| topic_facet | Аналитическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/185902 |
| work_keys_str_mv | AT skrinnikmm preparativnoevydeleniekoplanarnyhpolihlorirovannyhbifenilovdlâopredeleniâmetodomgazovoihromatografiimassspektrometrii AT milûkinmv preparativnoevydeleniekoplanarnyhpolihlorirovannyhbifenilovdlâopredeleniâmetodomgazovoihromatografiimassspektrometrii AT skrinnikmm preparativnevidílennâkoplanarnihpolíhlorovanihbífenílívdlâviznačennâmetodomgazovoíhromatografíímasspektrometríí AT milûkinmv preparativnevidílennâkoplanarnihpolíhlorovanihbífenílívdlâviznačennâmetodomgazovoíhromatografíímasspektrometríí AT skrinnikmm preparativeisolationofcoplanarpolychlorinatedbiphenylsfordeterminationbygaschromatographymassspectrometry AT milûkinmv preparativeisolationofcoplanarpolychlorinatedbiphenylsfordeterminationbygaschromatographymassspectrometry |