Хроматографія

Хроматографія (з грецьк. хромо-колір, графо-пишу ) – високоефективний фізико-хімічний метод розділення і аналізу, в якому речовина розподіляється між двома фазами: рухомою і нерухомою.

Історія

В 1850 році в роботах німецького хіміка Рунге було описано процес розділення фарбників методом фронтальної проявки на папері. Знайдені й інші роботи аналогічного характеру. Проте досліди Рунге й інших вчених не склали наукової дисципліни.

Відкрив хроматографію російський вчений Михайло Цвіт, який навчався і закінчив докторат у Женевському університеті, але наткнувся на безпрецедентне ставлення і нерозуміння в Росії.

Про хроматографічний метод він повідомив у Варшаві 21 березня 1903 р. на засіданні Варшавського товариства природодослідників; опублікував статтю в 1906 р. в журналі «Доповіді Німецького ботанічного товариства». Проте спочатку цей винахід не отримав належної оцінки і був забутий.

Відновленням інтересу до хроматографії слід завдячувати німецькому вченому Ріхардові Вільштеттеру, який запропонував використати метод Цвіта своєму учневі Ріхардові Куну. У 1931 році Р. Кун, який працював у лабораторії в Гайдельберзі провів успішне розділення каротинів на фракції. Разом з ним працювали Альфред Вінтерштайн і Едгар Ледерер. У 1933 р. Вінтерштайн продемонстрував хроматографічний метод у Кембриджському університеті, де працював молодий учений Арчер Джон Мартін, а Ледерер, який у зв'язку з приходом нацистів емігрував до Парижа, і перебуваючи у 1935—1937 рр. в СРСР, познайомив із ним радянську наукову громадськість. З тих пір хроматографію почали широко використовувати в ботанічних і біохімічних лабораторіях у всьому світі.

Важливим етапом стало відкриття Н. А. Ізмайловим і М. С. Шрайбер методу хроматограффії в тонкому шарі в 1938 році в Харківському хіміко-фармацевтичному інституті. Подальшим важливим в розвитку хроматограффії стало відкриття Мартіном і Сингом в 1940 році варіанту рідинної розподільної хроматограффії на прикладі розділення похідних амінокислот на колонці, заповненій силікагелем, насиченим водою, з використанням хлороформа в якості розчинника. За це відкриття Мартін і Синг в 1952 році отримали Нобелівську премію.

Класифікація хроматографічних методів

Варіанти хроматографії за фазовим станом

• Газова хроматографія (використовується наприклад для визначення якості харчового спирту)
• Рідинна хроматографія (використовується для аналізу та виділення органічних сполук)
• Хроматографія над критичними рідинами/газами (рідкісний вид, проміжний між першими двома. Найчастіше використовують як елюєнт вуглкислий газ під високим тиском та підвищених температурах)

Варіанти хроматографії за способом проведення

• Препаративна - використовується для розділення речовин залежно від їх швидкості руху. В більшості випадків застосовують рідинну хроматографію.
• Аналітична - має на меті лиш оцінити склад суміші. Маси зразків - мікрограми.

Найросповсюдженіші техніки

Тонкошарова хроматографія

Аналітична Тонкошарова хроматографія широко застосовується в органічній хімії для поточного аналізу сумішей (сумарний час експерименту 2-10хв). Нерухомою фазою служить силікагель нанесений на пластинку (найчастіше товсту алюмінієву фольгу). Як рухому фазу застосовують органічні розчинник. Набір гептан<етилацетат<метанол дозволяє елюювати більшість сполук. Часто також застосовують етер та хлороформ.

Тонкошарова хроматографія можлива й в препарати

Колонкова хроматографія

Один з основних спосіб очистки органічних речовин в сучасній синтетичній практиці. Силікагелем набивають скляну колонку завтовшки 5-50мм. Зверху наносять малу кількість концентрованого р-ну суміші, а потім починають елюювання аналізуючи час від часу розчин, що виходить через малий отвір знизу колонки.

HPLC (ВЕРХ)

HPLC (ВЕРХ, ВисокоЕфективна Рідинна Хроматографія) використовує прикладання зовнішнього тиску для прискорення проходження рідини через колонку. Це дозволяє застосовувати наповнювач з часточками меншого розміру й прискорює розділення. Препаративні хроматографи для розділення органічних речовин працюють при тиску порядку 100-600 бар з металевими колонками діаметром 0.5-4.6 мм (найчастіше використовують диаметром 2.1 та 4.0 - 4.6 мм) та довжиною 15-300 мм. Як нерухому фазу застосовують ліпофільно-модифікований силікагель (оберненофазна хроматографія), тоді як рухомою фазою слугують суміші води та органічного розчинника (найчастіше ацетонітрилу). ВЕРХ застосовують як для аналізу, так і для розділення сумішей. Типовий час експерименту 2-30хв.

Афінна хроматографія

Для розділення біологічних зразків часто застосовують модифікування нерухомої фази речовиною, що вибірково зв'язується з сполукою, що цікавить експериментатора. Так, наприклад очистка антитіл може проводитись на колонках з сефарози модифікованої протеїном.

Інтернет-ресурси

• IUPAC Nomenclature for Chromatography
• Chromedia On line database and community for chromatography practitioners (paid subscription required)
• Вітчизняний виробник хроматографів