ИСТИНА

Целью проекта является создание универсальных цвиттер-ионных сорбентов для разделения веществ различной гидрофильности, полярности и заряда. Такие неподвижные фазы позволят использовать одну и ту же колонку для работы в режиме ОФ ВЭЖХ, гидрофильной и ионной хроматографии. Это позволит существенно сократить затраты на приобретение дорогостоящих импортных хроматографических колонок для конкретного режима, что весьма привлекательно в рамках стратегии импортозамещения.

HPLC is widely used to separate and determine compounds of completely different nature using certain mechanisms. Thus, reverse phase (RP) HPLC is indispensable in the analysis of hydrophobic analytes, HILIC is used in the separation of hydrophilic compounds, and ion chromatography is used for determination of ions. However, these modes used individually have limitations, in particular some substances cannot be effectively separated using stationary phases implementing a single retention mechanism. The solution to this problem is the creation of universal sorbents having in their structure various functional groups capable of different interactions. The advantage of such phases is also the possibility of more flexible selectivity control compared to traditional stationary phases, along with the possibility of using universal sorbents in various eluent modes. Zwitterionic sorbents are almost universal for determining different classes of polar substances in HILIC, since they have unique selectivity due to the presence of both positively and negatively charged groups in the structure of the functional layer. However, they are represented by a very small set of columns from foreign manufacturers, which are currently difficult to buy. Until now, most of the HILIC sorbents are based on silica gel, which has advantages such as high mechanical stability and ease of modification. At the same time, silica gel has working range of mobile phases at pH 3-8, which limits use of sorbents based on it in ion chromatography (IC). The creation of zwitterionic functional layers on the surface of the polymer substrate, for example, copolymers of styrene and divinylbenzene (PS-DVB), would expand the possibilities of using these sorbents in the IC mode in addition to HILIC and RP-HPLC. The presence of different chargeв fragments in the structure of the functional layer can also allow simultaneous detection of cations and anions, which is important in the analysis of pharmaceuticals. The goal of the project is to create universal zwitterionic sorbents for the separation of substances of different polarity in different HPLC modes. These stationary phases will allow the same column to be used for RP-HPLC, HILIC and ion chromatography. It will significantly reduce the cost of purchasing expensive imported chromatographic columns for a specific mode, which is very attractive for the import substitution strategy.

Будут получены новые неподвижные фазы с цвиттер-ионными фрагментами в структуре функционального слоя на основе гидрофильных и гидрофобных частиц, способные работать в нескольких режимах ВЭЖХ. 1) Будет осуществлено введение на поверхность гидрофильных частиц силикагеля гидрофобных радикалов наряду с цвиттер-ионными фрагментами. Для этого будут использованы спейсеры с пропильными и бутильными радикалами, а также аминокислоты и аминосульфокислоты. 2) Будет осуществлено введение различных гидрофильных цвиттер-ионных фрагментов в структуру функционального слоя сорбента на основе гидрофобной матрицы ПС-ДВБ с целью получения новых неподвижных фаз, применимых сразу в нескольких вариантах ВЭЖХ. Для сорбентов с ковалентно закрепленными положительно заряженными полиэлектролитами будет осуществлено предварительное введение аминокислот и полиаминокарбоновых кислот у поверхности матрицы. Также будет осуществлена попытка получения полиэлектролитов, формируемых из диглицидилового эфира и полиаминокарбоновой кислоты, и их закрепления на полимерной матрице. 3) Будет установлено влияния конкретных цвиттер-ионных фрагментов, их количества и положения в слое на селективность неподвижных фаз. Будут использованы цвиттер-ионы, содержащие в структуре: а) как слабокислотные, так и сильнокислотные группы – карбоксильные и сульфогруппы; б) разное количество как положительно, так и отрицательно заряженных фрагментов за счет использования различных аминокислот и аминосульфокислот, аминополикарбоновых кислот; в) разную степень замещенности атомов азота в структуре цвиттер-иона (в частности, применение саркозина, N-метилтаурина, иминодиуксусной кислоты для синтеза сорбентов); г) различную степень дистанцирования между структурными фрагментами противоположных зарядов путем использования бифункциональных спейсеров, включая 1,4-бутандиолдиглицидиловый эфир, а также приемов гиперразветвления и чередования цвиттер-ионных и промежуточных аминогрупп в структуре функционального слоя. 4) Будут выбраны условия разделения гидрофобных, гидрофильных и заряженных соединений в различных режимах ВЭЖХ. Среди гидрофильных соединений будет представлено разделение аминокислот, азотистых оснований и нуклеозидов, углеводов, водорастворимых витаминов. Разделение гидрофобных веществ в режиме ОФ ВЭЖХ будет изучено на примере алкилбензолов, фенолов, жирорастворимых витаминов, галогенуксусных кислот. В качестве заряженных аналитов будут изучены условия разделения анионов карбоновых кислот, производных фосфоновых кислот, неорганических анионов, положительно заряженных производных аминов. Также будут изучены условия одновременного разделения и определения катионов и анионов. 5) Будут изучены механизмы удерживания аналитов в режиме ионной, гидрофильной и обращенно-фазовой жидкостной хроматографии для выявления влияния конкретных цвиттер-ионных фрагментов в слое на хроматографические характеристики сорбентов и способов управления их селективностью. На основании полученных данных о вкладе различных механизмов для сорбентов разной структуры будут установлены условия реализации каждого из типов взаимодействий с целью направленного контроля над мультифункциональными свойствами сепарационных материалов. 6) Будет осуществлен поиск наиболее перспективных схем синтеза сорбентов с точки зрения селективности по отношению к соединениям различной природы. На основании полученных данных о влиянии структур на хроматографические характеристики по отношению к конкретным химическим классам веществ будут установлены результативные способы доработки структур многофункциональных неподвижных фаз.

1) Отработана процедура введения вторичных и третичных аминогрупп на поверхность частиц ПС-ДВБ, используемых для дальнейшего модифицирования. 2) Проведено изучение взаимосвязи структуры функционального слоя и хроматографических характеристик получаемых полимерных анионообменников. Участниками коллектива получены результаты по изучению взаимосвязи структуры функционального слоя неподвижных фаз для гидрофильной хроматографии на основе силикагеля и хроматографических характеристик этих сорбентов. 3) Разработаны способы повышения гидрофильности функционального слоя анионообменников и сорбентов для гидрофильной хроматографии зах, поддержанных фондом РФФИ, а также участия в проекте, поддержанным фондом РНФ. а счет использования соединений класса оксиранов, таких как глицидол и эпихлоргидрин. 4) Впервые предложено ковалентное закрепление ионообменного гиперразветвленного слоя на поверхности аминированного ПС-ДВБ за счет чередования стадий алкилирования диглицидиловым эфиром и аминирования первичным амином. 5) Руководителем проекта впервые предложено использование цвиттер-ионных соединений для формирования гиперразветвленного слоя анионообменников, что позволило существенно повысить их селективность по органическим кислотам. 6) Осуществлена первая попытка по использованию цвиттер-ионных неподвижных фаз в режимах ГИХ, ИХ и ОФ ВЭЖХ при использовании аминосульфокислоты во внутренней части гиперразветвленного слоя на поверхности полимерной матрицы. 7) Опыт руководства и участия в проектах, поддержанных фондом РФФИ, а также участия в проекте, поддержанным фондом РНФ. Участники коллектива на высоком уровне владеют навыками синтеза, упаковки и тестирования сорбентов для ионной и гидрофильной хроматографии. Коллектив состоит из молодых ученых, имеющих публикации в ведущих российских и международных высокорейтинговых журналах и являющихся победителями различных конкурсов и лауреатами престижных премий.