ZIELONA CHROMATOGRAFIA

Transkrypt

1 ZIELONA CHROMATOGRAFIA Justyna Płotka, Marek Tobiszewski, Anna Sulej, Tomasz Chmiel, Jacek Namieśnik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny Politechnika Gdańska ul. G. Narutowicza 11/ Gdańsk Tel: (058) Fax: (058) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 1

2 Przysłowia Zielone światło o dla zielonej chromatografii ( Green light for green chromatography ). Nauczyciele zielonej chemii winni chodzić zieloną ścieżką jeśli używaju ywają zielonych słów ( Green chemical educators must walk the green walk while they talk the green talk ). VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 2

3 12 Zasad Zielonej Chemii 1. Prewencja 2. Gospodarka atomami 3. Synteza bardziej bezpiecznych chemikaliów 4. Projektowanie bezpiecznych chemikaliów 5. Stosowanie bezpiecznych rozpuszczalników i innych substancji 6. Efektywne wykorzystanie energii 7. Wykorzystanie surowców ze źródeł odnawialnych 8. Unikanie procesów derywatyzacji 9. Wykorzystanie katalizatorów i biokatalizatorów 10. Wykorzystanie możliwości degradacji zużytych produktów 11. Monitoring przebiegu procesów technologicznych w czasie rzeczywistym 12. Zapewnienie właściwego poziomu bezpieczeństwa chemicznego Te zasady są powszechnie znane! P.T. Anastas, J.C. Warner Green Chemistry: Theory and Practise, Oxford University Press, USA 1999 VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 3

4 Przesłanki do poszukiwań zielonych rozwiąza zań w zakresie chromatografii 12 zasad ZIELONEJ CHEMII Trzy R Reduce - redukcja Replace - zastąpienie Recycle - recyrkulacja C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 4

5 Serce Zielonej Chemii KOSZTY SUROWCE RYZYKO I ZAGROŻENIA REDUKCJA R Surowce ze źródeł nieodnawialnych ODPADY ENERGIA VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 5

6 1. Zielone typy technik chromatograficznych 2. Zielone rozwiązania w zakresie chromatografii cieczowej 3. Zielone rozwiązania w zakresie chromatografii gazowej 4. Zielone techniki przygotowania próbek do analizy chromatograficznej VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 6

7 Chromatografia cieczowa Różne rozwiązania: chromatografia cieczowa z normalnym układem faz chromatografia cieczowa z odwróconym układem faz chromatografia wykluczania SubFC- Chromatografia z fazą ruchomą w stanie podkrytycznym (Subcritical fluid chromatography) EFLC- Chromatografia cieczowa ze zwiększoną płynnością fazy ruchomej (Enhanced-fluidity liquid chromatography) SFC- Chromatografia z fazą ruchomą w stanie nadkrytycznym (Supercritical fluid chromatography) HC- Chromatografia Hiperbaryczna (Hyperbaric chromatography) GC- Chromatografia gazowa (Gas chromatography) HPLC- Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa (High-Performance Liquid Chromatography) T. L. Chester, J.F. Parcher, Science, 291, (2001) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 7

8 Zielone typy chromatografii 1. Chromatografia z fazą ruchomą w stanie nadkrytycznym (Supercritical Fluid Chromatography- SFC) [1] 2. Chromatografia ze zwiększoną płynnością strumienia fazy ruchomej (poprzez dodatek ciekłego CO 2 ) (Enhanced Fluidity Liquid Chromatography- EILC) [2] 3. Chromatografia cieczowa oddziaływań hydrofilowych (Hydrophylic Interaction Liquid Chromatography- HILIC) [3] [1] W. Hartmann, E. Klesper, J. Polym. Sci.: Part C: Polym. Lett., 15, pages , (1977). [2] S. T. Lee, S.V. Olesnik, Anal. Chem., 63, (1993). [3] A. J. Alpert, J. Chromatogr., 499, (1990). VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 8

9 Czym jest płyn p w stanie nadkrytycznym? Temperatura krytyczna Maksymalna temperatura, w której gaz może zostać przekształcony w ciecz, w warunkach wzrastającego ciśnienia Ciśnienie krytyczne Maksymalne ciśnienie, w którym ciecz może zostać przekształcona w gaz, w warunkach wzrastającej temperatury VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 9

10 Typowe płyny p w stanie nadkrytycznym Duża dyfuzyjność, mała lepkość, dobra rozpuszczalność Ciecz Ciecz w stanie nadkrytycznym Gęstość [g/cm 3 ] 1 0,1-0, Lepkość [Pas] Dyfuzyjność[cm -2 /s] Gaz VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 10

11 Płyny w stanie nadkrytycznym Zalety: Większa dyfuzyjność w porównaniu z cieczami; Mniejsza lepkość w porównaniu z cieczami (pozwala na stosowanie większego natężenia przepływu strumienia fazy ruchomej i występuje mniejszy spadek ciśnienia co przekłada się na uzyskanie szybszego rozdzielenia (w porównaniu do stosowania ciekłej fazy ruchomej) Możliwość regulacji zdolności rozpuszczania za pomocą ciśnienia oraz temperatury; Wady: Mniejsza gęstość (zdolność rozpuszczania) od cieczy; VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 11

12 Dlaczego ditlenek węgla w stanie nadkrytycznym jest zielonym medium? Brak toksyczności Nie podtrzymuje procesu palenia Łatwość osiągnięcia parametrów krytycznych Dostępny w handlu (w stanie czystym) Przyjazny dla środowiska VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 12

13 Chromatografia z fazą ruchomą w STANIE NADKRYTYCZNYM (Supercritical Fluid Chromatography- SFC) Technika SFC jest z pewnością techniką chromatograficzną przyjazną dla środowiska, a jej stosowanie prowadzi do minimalizacji użycia toksycznych rozpuszczalników i dodatków (modyfikatorów). Oczywiście można podnieść problem wpływu CO 2 na globalne ocieplenie. Trzeba jednak zwrócić uwagę na następujący fakt: CO 2 nie jest wytwarzany w sposób sztuczny a pochodzi z atmosfery i tam ponownie jest kierowany po zakończeniu procesu rozdzielania chromatograficznego. W przypadku chromatografii z fazą ruchomą w stanie nadkrytycznym w skali preparatywnej ditlenek węgla jest poddawany recyrkulacji. VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 13

14 Chromatografia z fazą ruchomą w STANIE NADKRYTYCZNYM cd. Ten typ chromatografii choć znany od ponad 25 lat i pomimo wielu teoretycznych zalet jest intensywnie wykorzystywany w zakresie kilku niszowych zastosowań (np. rozdzielanie związków chiralnych w próbach produktów farmaceutycznych). VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 14

15 Chromatografia ze zwiększoną płynnością strumienia fazy ruchomej - poprzez dodatek ciekłego CO 2 (Enhanced Fluidity Liquid Chromatography- EFLC) Faza ruchoma: Mieszanina dużej ilości ciekłego CO 2 i rozpuszczalnika organicznego, np. CO 2 -metanol (50/50 v/v); Regulacja polarności fazy ruchomej przez zmianę ciśnienia; Konieczność pracy w warunkach niskiego ciśnienia w celu utrzymania fazy ruchomej jako mieszaniny jednofazowej; Mała lepkość fazy ruchomej umożliwia stosowanie kolumny kapilarnej o znacznej długości (> 1 m) co ma istotny wpływ na wydajność procesu rozdzielania. S. V. Olesik, J. Chromatogr. A, 1037, (2004 ) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 15

16 Rozdzielanie związków chiralnych z wykorzystaniem techniki EFLC Rozdzielanie enancjomerów 1,1 bi 2 naftanolu a). Rozdzielanie enancjomerów kwasu bursztynowego a). EFLC b). b). SFC Kolumna: Chirobiotic-V, 150 mm x 4,6 mm x 5 mm Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 1 ml/min Skład fazy ruchomej: (a) etanol/heksan 36/64 v/v Kolumna: Chirobiotic-V, 150 mm x 4,6 mm x 5 mm Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 1 ml/min Skład fazy ruchomej: (a) etanol/ CO 2 8/92 v/v (b) CO 2 /etanol/hexan 60/14/26 v/v/v Q. Sun, S. V. Olesik, Anal. Chem., 71, (1999) (b) etanol/ CO 2 8/92 v/v; (temperatura 58 o C) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 16

17 Chromatografia ze zwiększoną płynnością fazy ruchomej Kolumna: C18 Skład fazy ruchomej: metanol/woda 60/40 v/v Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 0.6 ml/min Kolumna: C18 Skład fazy ruchomej: metanol/woda + 17 % CO 2 60/40 v/v Krótszy czas analizy!!! Efektywniejsze rozdzielenie analitów!!! Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 0.7 ml/min 1.Uracyl; 2. Tryptofan; 3. Fenol; 4. Anilina; 5. Acetofenol; 6. Propyloparabenzen 7. Benzen; 8. Toluen; 9. Propiofenon; 10. Butyrofenon; 11. Butylparabenzen VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 17

18 Chromatografia cieczowa oddziaływa ywań hydrofilow ilowych (Hydrophobic Interaction Liquid Chromatography-HILIC HILIC) Zasada: Proces rozdzielania polega na podziale składników analizowanej próbki pomiędzy polarną fazę stacjonarną i bardzo polarny eluent (najczęściej bufory wodne). Substancje bardziej polarne opuszczają kolumnę później. Najczęściej wykorzystywany rozpuszczalnik: ACETONITYL VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 18

19 Rozwój j chromatografii cieczowej oddziaływa ywań hydrofil ilowych Prowadzone są badania nad zastępowaniem acetonitrylu jako głównego składnika fazy ruchomej przez: etanol wodę ciekły ditlenek węgla A. dos Santos Pereira, A. J. Girón, E. Admasu, P. Sandra, J. Sep. Sci., 33, (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 19

20 Rozwój j chromatografii cieczowej oddziaływa ywań hydrofil ilowych (cd( cd.) Rozdzielanie kwasów nukleinowych (1)Tymina (2) Uracyl (3) Cytozyna (4) Guanina (5) Adenina (A) Warunki chromatograficzne: acetonitryl/mrówczan amonu/ bufor kwasu mrówkowego 20mM, ph 3 (95:5 v/v) - 2ml/min (B) Warunki chromatograficzne: etanol/bufor mrówczanu amonu/kwas mrówkowy 20mM, ph 3 (95:5 v/v) - 1ml/min i 2.0 ml/min CO 2 A. dos Santos Pereira, A. J. Girón, E. Admasu, P. Sandra, J. Sep. Sci., 33, (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 20

21 Strategie zielonej chromatografii cieczowej 1. CEL: Zmniejszenie zużycia rozpuszczalników» Zmniejszenie średnicy kolumn» Stosowanie krótszych kolumn» Stosowanie ziaren jako wypełnienia kolumny o mniejszej średnicy (faza stacjonarna) 2. CEL: Poszukiwanie zielonych składników strumienia fazy ruchomej» Wykorzystanie cieczy jonowych» Zastosowanie wody i etanolu jako fazy ruchomej» Poszukiwanie nowych typów modyfikatoru składu fazy ruchomej VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 21

22 Strategie zielonej chromatografii cieczowej (cd.) 3. CEL: Odzysk rozpuszczalników» Recyrkulacja czystych eluentów» Recyrkulacja rozpuszczalników poprzez destylację (rozwiązanie rzadko stosowane w przypadku chromatografii cieczowej w skali analitycznej) 4. CEL: Skrócenie czasu analizy» Zastosowanie podwyższonej temperatury kolumny» Zastosowanie bardzo dużego ciśnienia VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 22

23 Klasyfikacja technik chromatografii cieczowej ze względu na średnice wewnętrzn trzną stosowanych kolumn Średnica wewnętrzna kolumny w (mm) Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej (ml/min) Czułość 4, ,00 Konwencjonalna 4, ,32 LC 3, ,35 2,1 2, ,80 5,29 Mikro-LC ( -LC) 1, ,16 Kapilarna LC 0, ,64 Nano-LC 0,1 0, P. Sandra, G. Vanhoenacker, F. David, K. Sandra, A. Pereira, LC-GC Europe, 23, 1 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 23

24 CHROMATOGRAFIA CIECZOWA Skala oddziaływania chromatografii cieczowej na środowisko Przykład Kolumna chromatograficzna Średnica ziaren wypełnienia Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej w = 4,6 mm L= 25 cm d p = 5 mm 1,0 1,5 ml/min Praca jednego chromatografu cieczowego powoduje powstanie 1500 ml ODPADÓW DZIENNIE, co daje 500 LITRÓW ODPADÓW NA ROK!!! VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 24

25 CZY TO DUŻO? W porównaniu do ilości ścieków i odpadów wytworzonych przez duży zakład przemysłowy- NIE ALE Są zakłady farmaceutyczne, w których pracuje ponad 1000 chromatografów cieczowych Ponadto działają: laboratoria badawcze laboratoria kontroli procesowej SĄ WIĘC PODSTAWĄ DO POSZUKIWAŃ ZIELONYCH ROZWIĄZAŃ W ZAKRESIE CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 25

26 Co wynika z ogólnych zależno ności? N LC L 2d p Sprawność kolumny (N LC ) nie zależy od średnicy wewnętrznej kolumny. VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 26

27 Kolumna o w = 4,6 mm Co wynika z ogólnych zależno ności? cd. Kolumna o w = 2,1 mm 4,8 krotne zmniejszenie zużycia rozpuszczalnika; brak zmian jakości rozdzielania. Zmniejszenie średnicy kolumny wpływa często na poprawę czułości ze względu na: mniejsze rozcieńczenie analitów w strumieniu fazy ruchomej i ich docieranie do detektora w postaci bardziej stężonego pasma, UWAGA Miniaturyzacja kolumn chromatograficznych ma ZIELONY charakter tylko wtedy, gdy są stosowane pompy mikro- i nanolitrowe. VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 27

28 Zmiana wymiarów w kolumny Przykład: Rozdzielanie peptydów powstałych po trawieniu trypsyną 10 białek z wykorzystaniem: 1. chromatografii cieczowej z kolumną kapilarną Kolumna: 5cm x 0,2mm Wypełnienie PS-DVB Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 2,5 l/min Objętość dozowania próbki: 55 l Skład fazy ruchomej: acetonitryl/woda/tfa 2. chromatografii cieczowej z nanokolumną Kolumna: 1,2m x 0,1mm Wypełnienie: ODS, dp=5 m Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 450 nl/min Objętość dozowania próbki: 135 l Skład fazy ruchomej: acetonitryl/woda/tfa P. Sandra, G. Vanhoenacker, F. David, K. Sandra, A. Pereira, LC-GC Europe, 23 (5), 2010 VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 28

29 Zmniejszenie średnicy cząstek fazy stacjonarnej L = 15 cm d p = 5 m N L = 5 cm d p = 2 m N CZAS ANALIZY TRZY RAZY KRÓTSZY Redukcja zużycia rozpuszczalników poprzez wzrost produktywności chromatograficznej. VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 29

30 ZMIANA SKALI nowe wyzwania techniczne Kolumna: 15 cm x 2,1 mm x 5 µm (d p ) Kolumna: 5 cm x 2,1 mm x 1,8 µm (d p ) (przy 3-krotnym wzroście natężenia przepływu strumienia fazy ruchomej) OŚMIOKROTNY WZROST CIŚNIENIA WSTECZNEGO VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 30

31 Rozwiązanie zanie problemu? W handlu są już dostępne modele WYSOKOCIŚNIENIOWYCH CHROMATOGRAFÓW CIECZOWYCH Ultra High Pressure Liquid Chromatography (UHPLC) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 31

32 Wpływ długości kolumny, średnicy ziaren wypełnienia oraz ciśnienia na proces rozdzielania składnika bioaktywnego (w leku) i zanieczyszczeń procesowych obecnych w ekstrakcie rozpuszczalnikowym ml ścieków na analizę Kolumna: 250x4,6 mm, 5 m, Zorbax SB C18, 210 nm Objętość dozowanej próbki: 10 μl Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 1,2 ml/min Ciśnienie 1730 psi Skład fazy ruchomej 75/25 do 5/95 0.1%H 3 PO 4 /MeCN Czas analizy 40 min ml ścieków na analizę Redukcja odpadów o 60% Czas retencji (min) Czas retencji (min) Kolumna: 100x4,6 mm, 1,8 m, Zorbax SB C18, 210 nm Objętość dozowanej próbki: 5 μl Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 1,2 ml/min Cisnienie 5600 psi Skład fazy ruchomej 5/25 do 5/95 0.1%H 3 PO 4 /MeCN Czas analizy 15 min C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 32

33 Procedura oznaczania amfetaminy i związk zków amfetaminopodobnych w wodach (UHPLC-MS/MS MS/MS- wykorzystanie wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej) I. Bijlsma, J. V. Sancho, E. Pitarch, M. Ibanez, F. Hernandez, J. Chromatogr. A, 1216, 3078 (2009) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 33

34 Możliwo liwość przewidywania wyników prowadzenie doświadcze wiadczeń w małej skali Modelowanie procesu chromatografii preparatywnej z wykorzystaniem mikrokolumny x Powiększenie skali Powiększenie skali Mikrokolumna φ w =0,3 mm. Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 6 μl/min Dozowana ilość: 43 μg ZYSK: -zużycie mniejszej ilości substancji (analitu) -redukcja zużycia rozpuszczalnika Kolumna preparatywna φ w = 30 cm. Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 6 l/min Dozowana ilość: 43 g C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 34

35 Szybki proces chromatograficznego rozdzielania składnika bioaktywnego (w leku) i zanieczyszczeń procesowych obecnych w ekstrakcie rozpuszczalnikowym przy użyciu wysokosprawnej chromatografii cieczowej (UHPLC) A 5 ml ścieków A 1000mm x 2,1 mm x 1,7 μm 6020 psi 0,25 ml/min Czas retencji B 4,9 ml ścieków B 1000mm x 2,1 mm x 1,7 μm 4500 psi 0,65 ml/min Czas retencji C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 35

36 Spadek zużycia rozpuszczalnika i ilości wytworzonych ścieków uzyskiwany w przypadku stosowania konwencjonalnej HPLC przy zmianie średnicy kolumny Kolumna o średnicy 4,6 mm 41,3 ml ścieków L = 100 mm dp = 2,7 μm Kolumna o średnicy 3,0 mm 22 ml ścieków L = 100 mm dp = 2,7 μm C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 36

37 Rozdzielanie alkilobenzenów z wykorzystaniem konwencjonalnej HPLC oraz μ-hplc A Kolumna o średnicy 4,6 mm 12 ml ścieków na analizę Konwencjonalna HPLC (natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 1,5 ml/min) B Kolumna o średnicy 300 μm 39 μl ścieków na analizę mikro-hplc (μ-hplc) (natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 6 μl/min) C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 37

38 Oznaczanie przeciwutleniaczy w oleju jadalnym Kolumna: 5 cm x 2,1 mm x 1,8 µm (d p ) Ciśnienie 1070 bar, temperatura 45ºC CAŁKOWITY CZAS ANALIZY: 2 min ZUŻYCIE ROZPUSZCZALNIKA: 3,8 ml P. Sandra, G. Vanhoenacker, F. David, K. Sandra, A. Pereira, LC-GC Europe, 23 (5) 2010 VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 38

39 Różne scenariusze w dążd ążeniu do uzyskania zielonej chromatografii cieczowej Typowe ( niezielone ) rozpuszczalniki i ściek (chromatografia w normalnym układzie faz) Typowy i zielony rozpuszczalnik oraz niezielony ściek (SFC oraz RP HPLC z wykorzystaniem wody) Zielone rozpuszczalniki anality i ścieki (HPLC z wykorzystaniem etanolu, gorącej wody lub SFC) Zielone rozpuszczalniki niezielone anality i ściek (oznacznie tyksyn i związków radioaktywnych) C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 39

40 Stosowanie acetonitrylu jako składnika fazy ruchomej Doskonale mieszalny z rozpuszczalnikami należącymi do różnych klas związków chemicznych Ograniczenie stanowi silna absorpcja promieniowania UV w zakresie 340 nm Można go stosować bez ograniczeń, gdy wykorzystuje się detektory uniwersalne: - detektor refraktometryczny (RID), - detektor rozpraszania światła (ELSD), - detektor wyładowań koronowych (CAD), - spektrometr mas (MS). VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 40

41 ACETONITRYL jako FAZA RUCHOMA w chromatografii cieczowej UZASADNIONA JEST DĄŻNOŚĆ DO ZMNIEJSZANIA ZUŻYCIA ACETONITRYLU ZE WZGLĘDÓW EKONOMICZNYCH VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 41

42 Zielone fazy ruchome do HPLC Zgodnie z zasadami zawartymi w informatorze o zielonych fazach ruchomych: woda, aceton, metanol, etanol mogą być traktowane jako fazy ruchome do HPLC, które są przyjazne dla środowiska. P.J. Dunn and D.A. Perry, Green Chem., 9, 31 (2008) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 42

43 Zalety ETANOLU jako fazy ruchomej Etanol ma podobne właściwości jak acetonitryl i metanol, a ponadto charakteryzuje się: małą lotnością (stabilność w trakcie dłuższego przechowywania), znacznie mniejszą toksycznością, małymi kosztami utylizacji. Wady etanolu: duża lepkość roztworów etanol/woda, restrykcyjne przepisy odnośnie obrotu handlowego. VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 43

44 Wymiana DODATKÓW W do fazy ruchomej Kwas trifluorooctowy (TFA) Kwas mrówkowy Cytotoksyczny Korozyjny Stanowi trwałe zanieczyszczenie środowiska Mała toksyczność Łatwość rozkładu do CO 2 i H 2 O VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 44

45 Rozdzielanie alkilobenzenów przy użyciu HPLC z wódką lub mieszaniną etanol (40%)/woda jako fazą ruchomą Natężenie przepływu strumienia fazy ruchomej: 3 ml/min C.J. Welch, N. Wu, M. Biba, R. Hartman,T. Brkovic, X. Gong, R. Helmy, W. Schafer, J. Cuff, Z. Pirzada, L. Zhou, Trends Anal. Chem., 29, 667 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 45

46 Rola temperatury w chromatografii cieczowej Temperatura kolumny wpływa na: selektywność, sprawność, wykrywalność. Wzrost temperatury wpływa na: lepkość fazy ruchomej, dyfuzję analitów w fazie ruchomej. CZAS ANALIZY ULEGA SKRÓCENIU VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 46

47 Czas analizy, obniżenie temperatury - oszczędno dność energii t = 15,5 min T = 37 ºC t = 5,16 min T = 37 ºC t = 5,16 min T = 32 ºC Oznaczanie metoklopramidu i jego zanieczyszczeń MAIN - metoklopramid X - bromowany metoklopramid 1 - EPC 2 - EPH 3 - EPG 4 - EPF 5 - EPA 6 - EPD 7-4-(acetyloamino)-2-hydroksy benzoesan metylu 8 - EPB 9-4-amino-2-metoksy benzoesan metylu Zużycie rozpuszczalnika w każdej analizie ok. 3 ml P. Sandra, G. Vanhoenacker, F. David, K. Sandra, A. Pereira, LC-GC Europe, 23, 1 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 47

48 Wpływ temperatury Oznaczanie pestycydów - pochodnych fenylomocznika 40 ºC 0,35 ml/min 80 ºC 0,35 ml/min 80 ºC 0,85 ml/min Najkrótszy czas analizy ok. 2 min Zużycie rozpuszczalników 2 ml 1 Fenuron, 2 Metoksuron, 3 Chlorotoluron, 4 Diuron, 5 Izoproturon, 6 Linuron, 7 Chloroksuron P. Sandra, G. Vanhoenacker, F. David, K. Sandra, A. Pereira, LC-GC Europe, 23, 1 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 48

49 Temperaturowa chromatografia cieczowa (Temperature Responsive Liquid Chromatography - TRLC) Polimery, tj. poli-n-izopropylakrylamidy jako FAZY STACJONARNE Zmiana właściwości pod wpływem zmiany temperatury. Zmiana HYDROFOBOWOŚCI fazy stacjonarnej. Możliwość kontroli procesu rozdzielania w przypadku stosowania WODY jako fazy stacjonarnej. H. Kanazawa, K. Yamamoto, Y. Matsushima, N. Takai, A. Kikuchi, T. Okano and Y. Sakurai, Anal. Chem., 68, 100 (1996) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 49

50 Nowy typ fazy stacjonarnej Właściwości zależne od temperatury POLI (N-WINYLOKAPROLAKTON) Możliwość wykorzystania, gdy zieloną fazę stacjonarną stanowi mieszanina WODA ETANOL B. Miserez, F. Lynen, A. Wright, M. Euerby, P. Sandra, Chromatographia,71, 1 (2010) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 50

51 CIĄG DALSZY NASTĄPI konferencja Standaryzacja pomiarów analitycznych - potrzeba czy konieczność? w Ślesinie ZAPRASZAM VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 51

52 Strona domowa Katedry Również tam można znaleźć wystąpienie, które zostało dzisiaj przedstawione VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 52

53 Kursy i szkolenia Kursy indywidualne Na zamówienie kierownik kursu: w zależności od tematyki Chromatografia Gazowa poziom podstawowy kierownik kursu: dr inż. Bożena Zabiegała Aspekty praktyczne wykorzystania Chromatografii Gazowej kierownik kursu: dr hab. Lidia Wolska Kontrola i jakość wyników pomiarów analitycznych kierownik kursu: dr hab. inż. Piotr Konieczka Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa zakres ogólny, w tym poziom podstawowy kierownik kursu: dr hab. inż. Agata Kot Wasik Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa poziom zaawansowany kierownik kursu: dr hab. inż. Agata Kot Wasik Przygotowanie próbek do analizy kierownik kursu: dr hab. inż. Agata Kot Wasik ABC techniki SPE kierownik kursu: dr hab. inż. Agata Kot Wasik Technika Wysokosprawnej Chromatografii Cieczowej w analizie żywności kierownik kursu: dr hab. inż. Agata Kot Wasik VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 53

54 KSIĄŻ ĄŻKI VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 54

55 TERMINOLOGIA-PIĘTA ACHILLESOWA ANALITYKÓW VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 55

56 The exploitation of white cabbage for phytoremediation and biofumigation of soils (AGROBIOKAP) Priority axis: Action: Sub-action: No. of project: Recommended subsidy: Project deadline: 1. Research and development of novel technologies 1.3. Support for R+D projects carried out by scientific institutions on behalf of industrial companies Development projects WND-POIG / ,00 PLN CONTACT Gdansk University of Technology, Chemical Faculty G. Narutowicza 11/12 Str., Gdańsk phone/fax: agrobiokap@chem.pg.gda.pl Project co-financed by European Union from European Regional Development Fund in a framework of the Innovative Economy Operational Programme VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 56

57 European Master in Quality in Analytical Laboratories- EMQAL University of Algarve (Portugal, PT), University of Barcelona (Spain, ES), University of Bergen (Norway, NO), University of Cadiz (Spain, ES), Gdansk University of Technology (Poland, PL) VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 57

58 Dziękuję za uwagę VI Konferencja ANALITYCZNE ZASTOSOWANIA CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ, Warszawa 58