CC BY
22
УДК 543.544:547.979
ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ФЕОФИТИНАТОВ а, Ь Се (IV) МЕТОДОМ ВЭЖХ
Е.Е. Лазарева, И.Ю. Коровин, ГД Брыкина
(кафедра аналитической химии)
Синтезированы комплексы Се (IV) с феофитинами а и Ь. В условиях нормально-фазового варианта ВЭЖХ определены хроматографические параметры удерживания этих комплексов и лига ядов - феофитинов а,Ъ. Методом ВЭЖХ изучена адсорбция феофитинатов Се (IV) в системе гексан - н-бутанол (96:4) - Силасорб-600, построены изотермы адсорбции.
В литературе не обнаружено сообщений о синтезе феофитинатов Се (IV). Целью настоящей работы явились синтез комплексов Се (IV) с феофитинами а, Ь, а также исследование удерживания и адсорбции этих соединений в условиях нормально-фазовой ВЭЖХ.
Экспериментальная часть
Хлорофилл (Хл) экстрагировали из листьев сухой крапивы водным раствором ацетона. Концентрации Хл а (Са) и Хл Ь (С4) рассчитывали, согласно [1], по уравнениям
Са= 13,7^- 5,76^,
С„= 25,11 АМ9- 7,6 А^.
Синтез феофитинатов Се (ГУ). Лиганд - феофитин (Фн) получали добавлением НС1 к ацетоновому экстракту хлорофилла. Полученный раствор выдерживали два часа, затем добавляли растворитель и 5-кратный избыток сульфата Се (IV) [2]. В качестве растворителя при синтезе использовали либо имидазол (1,0 г), либо пиридин (10 мл), либо морфолин (10 мл). Синтез проводили в колбе с обратным холодильником при умеренном кипении реакционной смеси. Время синтеза в имидазоле составило 30 мин, а в пиридине и морфодине - 4 ч. Полученные феофитинаш экстрагировали хлороформом (10 мл), экстракт промывали водой.
Таблица 1
Коэффициент емкости соединений
Соединение Ацетон-уксусная кислота (80:20) Хлороформ -уксусная кислота (95:5) Гексан - хлороформ -метанол (50:45:5) Гексан -н- бутане »л (96:4;
к' к' а R, к' а R, к' а R,
Фна Фн& 6,1 4.6 6.5 1.4 2.3 6.5 11.5 1.8 0.95 5.7
Се Фн а Се Фн b 2,6 0.8 1.3 1.65 0.8 1.2 1.5 1.3 0.8 1.0 1.1 1.1 0.4
Электронные спектры поглощения (ЭСП) соединений снимали на спектрофотометре "Хитачи-124" (/ = 1 см, относительно хлороформа).
Хроматографическое поведение соединений исследовали на микроколоночном хроматографе "Мили-хром-4" с колонкой из нержавеющей стали 64x3 мм, заполненной силикагелем Силасорб-600 (5 мкм). Расход элюента составлял 50 мкл/мин, объем пробы 6 мкл. Спек-трофотометрический детектор с длиной волны 404 нм позволял достигать низких пределов обнаружения, поскольку все исследуемые соединения имеют в спектрах поглощения максимум около 400 нм (полоса Соре). В качестве подвижных фаз использовали смеси растворителей, таких как ацетон, хлороформ, гексан, метанол, н-бутанол, уксусная кислота. Все растворители марки "х.ч." использовали без дополнительной очистки.
Объем удерживания неудерживаемого компонента (VJ определяли по удерживанию СС14 (Vm = 112 мкл). Для построения изотерм адсорбции по данным ВЭЖХ в
Рис. 1. ЭСП хлороформных растворов Се Фн (а+6),/= 1 см. Соединения синтезировали в: 1 - пиридине, 2 - имидазоле, 3 - морфолине
подвижной фазе гексан - н-бутанол (96:4) использовали, согласно [3], уравнение
_5Мо С *
ЯпЯ
где а - адсорбция, моль/г; С - концентрация раствора, моль/л; V - объем пробы, мкл; g - масса сорбента (0,1 г); 5адс и 5п - площадь адсорбции и пика соответственно. Для определения площадей 5МС и 5П использовали метод взвешивания.
Результаты и их обсуждение Как правило, комплексы порфиринов с высокозарядными катионами нельзя получить в тех же условиях, что и для двухзарядных, поскольку реакции порфиринов с высокозарядными ионами менее эффективны, чем с двухзарядными. Это связано с тем, что сольватокомплек-сы таких металлов прочнее удерживают растворитель и анионы в первой координационной сфере. Поэтому при синтезе феофигинатов Се (IV) важен выбор растворителя. На рис. 1 приведены ЭСП полученных соединений, откуда видно, что синтезы в среде имидазола и морфолина прошли достаточно хорошо.
О том, что реакция в среде пиридина не прошла или прошла не полностью свидетельствует наличие пяти полос поглощения в спектре поглощения продукта реакции (такой спектр характерен для феофитина). Вышесказанное можно объяснить тем, что пиридин является наименее протофильным и имеет самую низкую температуру кипения [4].
Рассчитанные из экспериментальных данных коэффициенты емкости лигандов (Фн а, Фн Ъ) и комплексов зависят от состава и природы компонентов подвижной фазы (табл. 1).
Растворитель Пиридин Морфолин Имидазол
рКо 8.33 7.03 5.2
т °г 1 кип» 115.4 128.9 257
18-1038
Удерживание в нормально-фазовой ВЭЖХ определяется, с одной стороны, способностью центрального атома металла координировать молекулы растворителя подвижной фазы, с другой - конкурентной адсорбцией полярного компонента подвижной фазы и сорбата на поверхности Силасорба-600. Лиганды удерживаются сильнее, чем комплексы, поскольку реакционный центр комплекса Ы4М сильнее взаимодействует с полярными компонентами подвижной фазы, чем реакционный центр лиганда Ы4Н2. Экранирование реакционного центра сольватной оболочкой, обнаруженное в [5], может препятствовать взаимодействию молекул феофитина с сорбентом или подвижной фазой. Так, в случае Се (IV) к экранированию реакционного центра приводит ковалентно связанный с центральным атомом ацидолиганд (сульфат-ион). Причиной увеличения удерживания соединений Ь-ряда по сравнению с а-рядом могут быть, согласно [6], межпигменгные взаимодействия на поверхности адсорбента (к которым более склонны соединения ¿-ряда) и наличие формильной группы у молекул ¿-ряда на краю макроцикла, противоположном месту расположения кето- и слож-ноэфирной групп. Одновременное участие указанных групп в образовании адсорбционной связи с ОН-группами поверхности приводит к плоскому расположению макроцикла на поверхности силикагеля.
Таким образом, исследованные соединения способны к взаимодействиям с подвижной и неподвижной фазами. Какие из них доминируют можно узнать, анализируя
Се Фн в
Рис.2. Хроматограммы Се Фн а,Ь (концентрации соединений 1,2,3,4, 5 указаны в табл. 2, система гексан - и-бутанол (96:4) - Силасорб-600)
Таблица 2 Данные для построения изотерм адсорбции
Соедине- Гексан - -бутанол (96:4) - Силасорб-600
ние
номер с 105, а 10", Кг ю-4,
образца моль/л моль/г л/г
Се 1 1.0 0.30
Фн а 2 0.5 0.17
3 0.3 0.11 0.34
4 0.1 0.05
5 0.07 0.02
Се 1 3.1 1.30
Фн Ъ 2 1.55 0.60
3 0.8 0.45 0.46
4 0.4 0.18
5 0.2 0.08
изотермы адсорбции. Для построения изотерм адсорбции получали хроматограммы феофитинатов Се(ГУ) а- и ¿-рядов в системе гексан - н-бутанол (96:4) (рис. 2).
Расположение изотерм адсорбции согласуется с порядком выхода соединений из колонки. В первом приближении они могут быть описаны уравнением Генри а=Кт с. Данные для построения изотерм и константы Генри (Кт) приведены в табл. 2. При спрямлении изотерм адсорбции в координатах с / а =/(с), согласно уравнению
/ 1 с
с а = —-.-г + —
ая(К-1) ат '
было установлено, что данные изотермы относятся к 5-классу. Такой вид изотерм подтверждает, что величины энергии взаимодействия порфирин - растворитель превышают энергию межмолекулярного взаимодействия порфирин - адсорбент [7]. 5-образный вид изотерм обусловлен не только конкурентной адсорбцией сорбата на поверхности неподвижной фазы, но и в большей степени их специфической и неспецифической сольватацией компонентами подвижной фазы. Первая характерна для металлокомплексов, вторая - для лигандов.
В заключение отметим, что разделение хромато-гра-фических пиков феофитинатов Се (IV) рядов а и ¿ до базовой линии затруднено в связи с тем, что пики соединений хотя и симметричны, но достаточно широки. Это может быть связано с отсутствием общих элементов симметрии в молекулах феофитинов. Однако полученные данные показывают, что методом микроколоночной ВЭЖХ можно идентифицировать феофитины а и ¿ и их комплексы с Се (IV) по параметрам удерживания, а также определять эти соединения количественно в интервале концентраций (2,5 - 31) Ю-6 М.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малый практикум по физиологии растений / Под ред. А.Т. Мокроносова. М., 1994.
2. Ломова Т.Н., Андрианова Л.Г., Березин Б.Д. II Коорд. Химия. 1988. 14. С. 453.
3. Экспериментальные методы в адсорбции и газовой хроматографии / Под ред. Ю.С. Никитина, P.C. Петровой. М., 1990.
4. Химическая энциклопедия / Под ред. И.Л. Кнунянца. М., 1992.
5. Березин Б.Д. //ЖНХ. 1992. 37. С. 1260.
6. Мамлеева H.A., Некрасов Л.И. //ЖФХ. 1989. 63. С. 735.
7. Ланин С.Н., Никитин Ю.С., Сыроватская Е.В. // ЖФХ. 1993. 67. С. 1658.
Поступила в редакцию 02. 07. 96
