Многофункциональные полимерные неподвижные фазы повышенной гидрофильности с привитым полиэтиленимином и полиглицидолом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложено два способа повышения степени гидрофилизации и экранирования матрицы сорбентов на основе сополимера стирола и дивинилбензола с привитым полиэтиленимином, кватеринизованным глицидолом. Первый заключается в полимеризации глицидола в функциональном слое за счет варьирования pH реакционной среды, а второй — в модифицировании матрицы за счет окисления двойных связей на её поверхности для получения якорных эпоксигрупп. Продемонстрировано, что в первом случае оптимальным подходом является двукратное добавление глицидола до и после добавления щелочи, так как в этом случае первая добавка глицидола расходуется на кватернизацию полиамина, а вторая — на полимеризацию в ионобменных центрах. Новый метод модифицирования матрицы в совокупности с разработанным способом создания гидрофильных слоев позволил значительно снизить удерживание оксогалогенидов, галогенуксусных кислот и поляризуемых анионов в режиме ионной хроматографии с подавлением фоновой электропроводности и аминокислот в режиме гидрофильной хроматографии вплоть до изменения порядка элюирования. Полученные неподвижные фазы пригодны для одновременного определения стандартных неорганических анионов, оксогалогенидов и анионов галогенуксусных или алкилфосфоновых кислот в режиме ионной хроматографии, а также для разделения аминокислот, сахаров и витаминов в режиме гидрофильной хроматографии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Горбовская

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: anna_uzhel@mail.ru

химический факультет

Россия, Москва

Е. К. Попкова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: anna_uzhel@mail.ru

химический факультет

Россия, Москва

А. С. Ужель

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: anna_uzhel@mail.ru

химический факультет

Россия, Москва

О. А. Шпигун

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: anna_uzhel@mail.ru

химический факультет

Россия, Москва

Список литературы

  1. Liu X., Wang Y., Cong H., Shen Y., Yu B. A review of the design of packing materials for ion chromatography // J. Chromatogr. A. 2021. V. 1653. Article 462313. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462313
  2. Weiss J. Handbook of Ion Chromatography. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2016. 1576 p. https://doi.org/10.1002/9783527651610
  3. Uzhel A.S., Zatirakha A.V., Shchukina O.I., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Covalently-bonded hyperbranched poly(styrene-divinylbenzene)-based anion exchangers for ion chromatography // J. Chromatogr. A. 2016. V. 1470. P. 97. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.10.009
  4. Zhang K., Lou C., Zhu Y., Zhi M., Zeng X. Hyperbranched anion exchangers prepared from thiol-ene modified polymeric substrates for suppressed ion chromatography // Talanta. 2018. V. 184. P. 491. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.03.046
  5. Zhang K., Lou C., Zhu Y., Zhi M., Zeng X., Shou D. Covalently grafted anion exchangers with linear epoxy-amine functionalities for high-performance ion chromatography // Talanta. 2019. V. 194. P. 485. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.10.062
  6. Shchukina O.I., Zatirakha A.V., Uzhel A.S., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Novel polymer-based anion-exchangers with covalently-bonded functional layers of quaternized polyethyleneimine for ion chromatography // Anal. Chim. Acta. 2017. V. 964. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.01.062
  7. Kaltz A., Bohra L., Tripp J.S., Seubert A. Influencing the selectivity of grafted anion exchangers utilizing the solubility of the radical initiator during the graft process // Anal. Chim. Acta: X. 2019. V. 2. Article 100019. https://doi.org/10.1016/j.acax.2019.100019
  8. Uzhel A.S., Zatirakha A.V., Smirnov K.N., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Anion exchangers with negatively charged functionalities in hyperbranched ion-exchange layers for ion chromatography // J. Chromatogr. A. 2017. V. 1482. P. 57. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.12.066
  9. Chen D., Shi F., Zhou Y., Xu W., Shen H., Zhu Y. Hyperbranched anion exchangers prepared from polyethylene polyamine modified polymeric substrates for ion chromatography // J. Chromatogr. A. 2021. V. 1655. Article 462508. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462508
  10. Горбовская А.В., Попкова Е.К., Ужель А.С., Шпигун О.А., Затираха А.В. Сорбенты на основе полистирол–дивинилбензола с привитым гидрофилизованным полиэтиленимином для ионной и гидрофильной хроматографии // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. С. 507. https://doi.org/10.31857/S0044450223060063 (Gorbovskaya A.V., Popkova E.K., Uzhel A.S, Shpigun O.A., Zatirakha A.V. Resins based on polystyrene–divinylbenzene with attached hydrophilized polyethyleneimine for ion and hydrophilic interaction liquid chromatography // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. P. 748. doi: 10.1134/S1061934823060060)
  11. Abbina S., Vappala S., Kumar P., Siren E.M.J., La C.C. Abbasi U., Brooks D.E. Kizhakkedathu J.N. Hyperbranched polyglycerols: recent advances in synthesis, biocompatibility and biomedical applications // J. Mater. Chem. B. 2017. V. 5. P. 9249. https://doi.org/10.1039/c7tb02515g
  12. Khan M., Huck W.T.S. Hyperbranched polyglycidol on Si/SiO2 surfaces via surface-initiated polymerization // Macromolecules. 2003. V. 36. P. 5088. https://doi.org/10.1021/ma0340762
  13. Pohl C.A. Novel method for manipulation of anion-exchange selectivity by derivatizing hydroxyl groups in the proximity of quaternary nitrogen ion-exchange sites with glycidol // Talanta. 2018. V. 177. P. 18. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2017.09.042
  14. Li H., Zhang X., Zhang L., Cang H., Kong F., Fan D., Wang W. Hyperbranched polyglycerol functionalized silica stationary phase for hydrophilic interaction liquid chromatography // Anal. Sci. 2018. V. 34. P. 433. https://doi.org/10.2116/analsci.17P486
  15. Geng H., Jing J., Zhang F., Zhang F., Yang B. A polar stationary phase obtained by surface-initiated polymerization of hyperbranched polyglycerol onto silica // Talanta. 2020. V. 209. Article 120525. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120525
  16. Geng H., Wang Z., Zhang F.F., Li Z., Yang B. A hyperbranched polyglycerol-functionalized polymer polar stationary phase // J. Chromatogr. A. 2022. V. 1670. Article 462946. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2022.462946
  17. Li Z., Chen X., Zhang F., Zhang S., Yang B. A strong anion exchanger of poly(glycidyl methacrylate-divinylbenzene) substrate functionalized with cationic quaternary ammonium monomer // J Sep Sci. 2022. V. 45. P. 3995. https://doi.org/10.1002/jssc.202200166
  18. Zhao Q., Wu S., Zhang P., Zhu Y. Hydrothermal carbonaceous sphere based stationary phase for anion exchange chromatography // Talanta. 2017. V. 163. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.10.069
  19. Hubbard K.L., Finch J.A., Darling G.D. Epoxidation of the pendant vinylbenzene groups of commercial poly(divinylbenzene-co-ethylvinylbenzene) // React. Funct. Polym. 1999. V. 42. P. 279. https://doi.org/10.1016/S1381-5148(98)00087-X
  20. Popov A.S., Spiridonov K.A., Uzhel A.S., Smolenkov A.D., Chernobrovkina A.V., Zatirakha, A.V. Prospects of using hyperbranched stationary phase based on poly(styrene-divinylbenzene) in mixed-mode chromatography // J. Chromatogr. A. 2021. V. 1642. Article 462010. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462010
  21. Uzhel A.S., Gorbovskaya A.V., Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Manipulating selectivity of covalently-bonded hyperbranched anion exchangers toward organic acids. Part I: Influence of primary amine substituents in the internal part of the functio-nal layer // J. Chromatogr. A. 2019. V. 1589. P. 65. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2018.12.052
  22. Чикурова Н.Ю., Просунцова Д.С., Ставрианиди А.Н., Староверов С.М., Ананьева И.А., Смоленков А.Д., Чернобровкина А.В. Новые многофункциональные сорбенты для ВЭЖХ на основе различных матриц, модифицированных эремомицином // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. С. 438. https://doi.org/10.31857/S0044450223050031 (Chikurova N.Y., Prosuntsova, D.S., Stavrianidi A.N., Staroverov S.M., Ananieva I.A., Smolenkov A.D., Chernobrovkina A.V. Novel Mixed-Mode Adsorbents for HPLC Based on Different Substrates Modified with Eremomycin // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. P. 592. https://doi.org/10.1134/S1061934823050039)
  23. Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., Pirogov A.V., Nesterenko P.N., Shpigun O.A. Preparation and characterisation of anion exchangers with dihydroxy-containing alkyl substitutes in the quaternary ammonium functional groups // J. Chromatogr. A. 2014. V. 1323. P. 04. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2013.11.013
  24. Liang C., Lucy C.A. Characterization of ion chromatography columns based on hydrophobicity and hydroxide eluent strength // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 8154. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.10.065
  25. Slingsby R., Saini C., Pohl C. The Determination of haloacetic acids in real world samples using IC-ESI-MS-MS // J. Chromatogr. Sci. 2009. V. 47. P. 523. https://doi.org/10.1093/chromsci/47.7.523
  26. Geerdink R.B., Hassing M., Ayarza N., Bruggink C., Wielheesen M., Claassen J., Epema O.J. Analysis of glyphosate, AMPA, Glufosinate and MPPA with ion chromatography tandem mass spectrometry using а membrane suppressor in the ammonium form application to surface water of low to moderate salinity // Anal. Chim. Acta. 2020. V. 1133. P. 66. https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.05.058
  27. Davankov V., Pavlova L., Tsyurupa M., Brady J., Balsamo M., Yousha E. Polymeric adsorbent for removing toxic proteins from blood of patients with kidney failure // J. Chromatogr. B. 2000. V. 739. P. 73. https://doi.org/10.1016/S0378-4347(99)00554-X
  28. Schmitt M., Egorycheva M., Frerichs D., Fiedler S., Graumann P.L., Seubert A. Factors affecting mixed-mode retention properties of cation-exchange stationary phases // J. Chromatogr. A. 2023. V. 1695. Article 463934. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2023.463934

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема получения и предполагаемая структура сорбентов на основе эпоксидированного ПС-ДВБ: R1 — замес- титель у атома азота ПЭИ для фаз EBPEI-Gl 1 и EBPEI-Gl 2, R2 — для фазы EBPEI-Gl 2.

Скачать (245KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Хроматограммы стандартных однозарядных анионов и оксогалогенидов на сорбентах, полученных для оценки влияния (а) полимеризации глицидола при повышении pH реакционной среды и (б) способа модифицирования матрицы. Условия: (а) — элюент: BPEI-Gl 1, BPEI-Gl 2 — 8 мМ раствор KOH, BPEI-Gl 3 — 3 мМ раствор KOH, BPEI-Gl 4 — 4 мМ раствор KOH. Скорость потока: 0.95 мл/мин; (б) — элюент: EBPEI-Gl 1 – 4 мМ раствор KOH, EBPEI-Gl 2 – 2 мМ раствор KOH. Скорость потока: 1 мл/мин.

Скачать (416KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Хроматограммы смеси стандартных неорганических анионов, оксогалогенидов и анионов (а) галогенуксусных или (б) алкилфосфоновых кислот на колонке BPEI-Gl 4: 1 – фторид, 2 – хлорид, 3 – хлорит, 4 – бромат, 5 – нитрит, 6 – монохлорацетат, 7 – бромид, 8 – нитрат, 9 – хлорат, 10 – монобромацетат, 11 – сульфат, 12 – фосфат, 13 – дихлорацетат, 14 – дибромацетат, 15 – 3-[гидрокси(метил)фосфинил]пропионат, 16 – трет-бутилфосфонат, 17 – этефон, 18 – бутилфосфонат, 19 – глифосат. Элюент: (а): 0−12 мин: 2 мМ раствор KOH, 12−15 мин: 2−40 мМ раствор KOH, 16−20 мин: 40−60 мМ раствор KOH; (б): 0–17.5 мин: 2.5 мМ раствор KOH, 17.5–27.5 мин: 2.5–40 мМ раствор KOH. Скорость потока: 0.95 мл/мин. Температура колонки: 20о

Скачать (254KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Селективность фаз по отношению к (а) галогенуксусным кислотам, (б) аминокислотам. Условия: (а) элюент: EBPEI-Gl 1 – 10 мМ раствор KOH, EBPEI-Gl 2 – 2 мМ раствор KOH для моногалогенацетатов, 10 мМ раствор KOH для диаглогенацетатов, BPEI-Gl 4 – 4 мМ раствор KOH для моногалогенацетатов, 20 мМ раствор KOH для дигалогенацетатов. Кондуктометрическое детектирование. Температура колонки: 20 оС. (б): Элюент: CH3CN–5 мМ фосфатный буферный раствор (85:15, по объему). УФ-детектирование при 210 нм.

Скачать (266KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Хроматограммы модельных смесей на сорбенте EBPEI-Gl 1: (а) — аминокислот, (б) — сахаров, (в) — витаминов. Условия: (а): элюент см. рис. 4б; скорость потока: 1 мл/мин; (б): элюент: CH3CN–H2O (85 : 15, по объему); скорость потока: 1 мл/мин; УФ-детектирование при 190 нм. 1 – рибоза, 2 – фруктоза, 3 – глюкоза, 4 – сахароза, 5 – лактоза, 6 – рафиноза. (в): Элюент: CH3CN–100 мМ аммонийно-формиатный буферный раствор с pH 3.0; градиентное элюирование: 0−5.5 мин — 7% буферного раствора, 5.5—8.0 мин — 7−30% буферного раствора; скорость потока: 1 мл/мин, УФ-детектирование при 270 нм; 1 — никотинамид, 2 — B1, 3 — B6, 4 — B2, 5 — B12, 6 — C, 7 — никотиновая кислота

Скачать (265KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».