Синтез и модифицирование монодисперсных полимерных частиц с целью создания новых неподвижных фаз для современных вариантов ВЭЖХНИР

Synthesis and modification of monodisperse particles for the development of novel stationary phases for modern HPLC modes

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Синтез и модифицирование монодисперсных полимерных частиц с целью создания новых неподвижных фаз для современных вариантов ВЭЖХ
Результаты этапа: При разработке метода синтеза матрицы были установлены закономерности и основные параметры, влияющие на диаметр зародышей и конечных частиц ПС-ДВБ. Выявленные закономерности позволили разработать методику синтеза, позволяющую управлять параметрами конечных частиц, то есть регулировать площадь поверхности, пористость, диаметр частиц. По разработанной методике были синтезированы полимерные матрицы со средним диаметром частиц 5,5 мкм, что идеально подходит для создания высокоэффективных сорбентов для ВЭЖХ. Для повышения степени монодисперсности и избавления от мелкой фракции было предложено использовать оригинальный метод проточного фракционирования нано- и микрочастиц в поперечном поле центробежных сил во вращающейся спиральной колонке. В ходе работы были изучены особенности поведения микрочастиц хроматографических материалов в потоке подвижной фазы в ВСК при различных рабочих и конструкционных параметрах; проведена оценка влияния свойств подвижной фазы на фракционирование микрочастиц различных хроматографических сорбентов и выделение их узкодисперсных фракций. Выбраны оптимальные условия фракционирования полученных микрочастиц хроматографических материалов с учетом их размера, плотности, формы и свойств поверхности. Разработаны практические рекомендации по применению метода для препаративного выделения частиц хроматографических материалов при решении задач аналитической химии. Проведено сравнение свойств анионообменников для ионной хроматографии, полученных на полимерной матрице до и после фракционирования. Показано значительное улучшение симметрии пиков и эффективности на более монодисперсной матрице. Предложен способ ковалентного закрепления гиперразветвленных анионообменных слоев на поверхности полимерных матриц для получения высокоселективных анионообменников для ионной хроматографии. Дальнейшая работа в этом направлении запланирована на второй год выполнения проекта.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Синтез и модифицирование монодисперсных полимерных частиц с целью создания новых неподвижных фаз для современных вариантов ВЭЖХ
Результаты этапа: Предложены новые методы модифицирования монодисперсных полимерных матриц, полученных на первом этапе работы для получения высокоселективных и высокоэффективных анионообменников для ионной хроматографии (ИХ), а также сорбентов для гидрофильной хроматографии (ГИХ). Были оптимизированы условия синтеза на каждой стадии модифицирования. В результате работы было предложено создание 3-х типов пелликулярных структур с гиперразветвленными функциональными слоями различной степени гидратации, экранирующими матрицу сорбентов. Для получения всех разветвленных структур использован разветвленный полиамин – полиэтиленимин (ПЭИ), который ранее успешно зарекомендовал себя для создания неподвижных фаз на основе силикагеля, однако никогда ранее не был использован для создания сорбентов для ИХ и ГИХ на основе полимерных матриц ввиду сложности его закрепления на поверхности ПС-ДВБ. Для обеспечения удерживания анионов и повышения селективности были предложены дополнительные стадии алкилирования привитого слоя ПЭИ агентами различной природы для кватернизации функциональных центров и обеспечения возможности управления селективностью сорбентов к различным классам соединений. В качестве алкилирующих агентов использованы иодистый метил (обеспечивает кватернизацию ПЭИ и незначительное повышение гидрофобности слоя), глицидол (обеспечивает кватернизацию и значительную гидрофилизацию слоя), 1,4-бутандиолдиглицидиловый эфир (кватернизация и сшивка привитого слоя ПЭИ). Для сорбентов в режиме ГИХ также использовали ПС-ДВБ с привитым немодифицированным ПЭИ. Показано, что полученные сорбенты в варианте ионной хроматографии характеризуются высокой эффективностью и селективностью при разделении органических кислот и неорганических анионов. При этом отмечено, что сорбенты со сшитым ПЭИ имеют улучшенную селективность к слабоудерживаемым органическим кислотам, тогда как сорбенты с гидрофилизованным слоем позволяют определять сильнополяризуемые неорганические анионы (иодид, роданид, тиосульфат). Впервые на основе гидрофобных полимерных матриц получены сорбенты для разделения биологически активных соединений гидрофильной природы. Показана возможность экспрессного разделения смесей водорастворимых витаминов на сорбентах с привитым ПЭИ и с ПЭИ, модифицированным глицидолом. Это говорит о снижении влияния гидрофобности полимерной матрицы на удерживание соединений гидрофильной природы за счет создания функциональных слоев повышенной гидрофильности и о перспективности предложенных подходов для модифицирования матриц с целью создания новых сорбентов для современных вариантов ВЭЖХ.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Синтез и модифицирование монодисперсных полимерных частиц с целью создания новых неподвижных фаз для современных вариантов ВЭЖХ
Результаты этапа: 1. Разработаны способы формирования новых типов гиперразветлвенных слоев, содержащих полиамины и аминокислоты, на поверхности полимерных матриц. Показано, что полученные неподвижные фазы характеризуются улучшенной разделяющей способностью по органическим, неорганическим анионам и полярным соединениям за счет большей разветвленности функционального слоя, а его пространственная удаленность от поверхности матрицы позволит добиться большей эффективности за счет дальнейшего снижения влияния полимерной основы на удерживание. 2. Для гиперразветвлоенных сорбентов проведена оптимизация емкости и толщины функционального слоя, а также количества циклов модифицирования диглицидиловый эфир-амин при формировании гиперразветвленной структуры. Подобраны оптимальные условия синтеза (температура, длительность, количества реагентов, тип растворителя) и оценена его воспроизводимость от партии к партии. 3. Изучено влияние структуры, степени разветвленности, толщины функционального слоя и его пространственной удаленности от поверхности матрицы на хроматографическое поведение различных аналитов на полученных сорбентах в режимах ГИХ и ИХ, что позволило получить сорбенты с наилучшими характеристиками для каждого конкретного класса аналитов. 4. Изучены закономерности удерживания неорганических анионов и органических кислот на сорбентах в варианте безреагентной ИХ с градиентным и изократическим элюированием, а также в традиционном варианте ИХ с карбонатным элюентом. 5. Свойства новых сорбентов в варианте ГИХ оценены на примере разделения витаминов. Подобраны условия элюирования и градиентный режим (при необходимости). 6. Определены области практического применения новых неподвижных фаз, проведен анализ реальных объектов (биодобавки, напитки) и разработаны соответствующие методики.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".