Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 1. Łukasz Berlicki

Transkrypt

1 Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 1 Łukasz Berlicki

2 Sprawy techniczne Konsultacje: p.322a/a2, poniedziałek, czwartek, godz Kolokwium zaliczeniowe, 12 czerwca Poprawa kolokwium zaliczeniowego, 19 czerwca

3 Sprawy techniczne Wykładowcy: Dr hab. Łukasz Berlicki Dr Rafał Kowalczyk Prof. Paweł Pohl Dr Beata Greb-Markiewicz Dr Marek Orłowski

4 Plan wykładu Podstawy chromatografii Techniki chromatograficzne Aparatura do chromatografii Zastosowanie chromatografii w: Chemii nieorganicznej Chemii organicznej Biochemii.

5 Literatura Z. Witkiewicz, J. Kałużna-Czaplińska, Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych, WNT 2012

6 Literatura Z. Witkiewicz, J. Kałużna-Czaplińska, Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych, WNT 2012 R. Michalski, Chromatografia jonowa, WNT 2015 D. Antos, K. Kaczmarski, W. Piątkowski, Chromatografia preparatywna jako proces rozdzielania mieszanin Rödel, W., Wölm, G., Kamiński, W. Tł.; Lewicki, A., Tł. Chromatografia gazowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1992 Witkiewicz, Z., Hetper, J. Chromatografia gazowa, WNT, 2009 Hamilton, R..J, Sewell, P. A. Wysokosprawna chromatografia cieczowa, PWN, 1982 P. Węgleński, Genetyka molekularna, PWN, 2012 J.F. Sambrook & D.W. Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Vol. 1,2,3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001 B. Walkowiak, Techniki chromatografii cieczowej przykłady zastosowań, Amersham Pharmacia Biotech, Lublin, Morpol, B. Walkowiak, V. Kochmańska, Elektroforeza przykłady zastosowań, praca zbiorowa, Amersham Biosciences, 2002 Handbooks GE Healthcare Life Sciences

7 Chromatografia Chromatografia technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych. gr. χρῶμα (chrōma) = barwa gr. γράφω (graphō) = piszę

8 Chromatografia Chromatografia została wynaleziona przez Michaiła Cwieta na Uniwersytecie Warszawskim, 1903r. urodzony w 1872 r. w Asti, Włochy Studiował w Lozannie i Genewie Mgr 1894; Dr n. botanicznych, 1896, U. Genewskim; pracował na U. Warszawskim; pracował na P. Warszawskiej; 1919 zmarł w Woroneżu. Michaił Siemionowicz Cwiet (ros. Михаил Семëнович Цвет), ur. 14 maja 1872 w Asti, zm. 26 czerwca 1919 w Woroneżu

9 Chromatografia Najprostszy zestaw do chromatografii Cwieta Cwiet rozdzielał chlorofile na węglanie wapnia z użyciem eteru naftowego

10 Chromatografia Zestaw do chromatografii wielokrotnej Cwieta

11 Chromatografia Społeczność naukowa nie zaakceptowała odkrycia. Czy chromatografia nie jest tylko sączeniem? Richard Willstätter

12 Rozwój chromatografii Od lat 30. XX w. chromatografia była intensywnie rozwijana. Przyznano szereg nagród Nobla za prace związane z chromatografią: 1937, P. Karrer, 1938, R. Kuhn, 1939, L. Ruzicka, 1948, A. Tselius (elektroforeza) 1952, A. Martin i R. Synge (chromatografia podziałowa)

13 Rozdział chromatograficzny Układ chromatograficzny zawsze składa się z fazy ruchomej i stacjonarnej Fazą ruchomą może być: Gaz Ciecz Płyn w stanie nadkrytycznym Fazą stacjonarną może być Ciało stałe Ciecz

14 Rozdział chromatograficzny Rozdział chromatograficzny jest wynikiem efektów termodynamicznych i kinetycznych Kluczowe jest oddziaływanie składników mieszaniny z fazą ruchomą i stacjonarną Składniki mieszaniny dzielą się między fazę ruchomą a stacjonarną w różny sposób, opisany przez stałe podziału: K a = C sa / C ra C sa - stężenie składnika A w fazie stacjonarnej C ra - stężenie składnika A w fazie ruchomej

15 Rozdział chromatograficzny Rozdział chromatograficzny jest możliwy tylko, gdy stałe podziału składników różnią się. Stałe podziału zależą od warunków chromatografii: typ chromatografii, fazy, temperatura, ciśnienie, etc.

16 Rozdział chromatograficzny

17 Rozdział chromatograficzny Przepływ Faza ruchoma mieszanina Faza stacjonarna

18 Intensywność sygnału z detektora Podział chromatograficzny Pasma rejestrowane na końcu fazy stacjonarnej nazywamy pikami chromatograficznymi. Zapis pików nazywamy chromatogramem. Czas

19 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

20 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

21 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

22 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

23 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

24 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

25 Podział chromatograficzny Faza ruchoma Faza stacjonarna

26 Podział chromatograficzny Transfer substancji z fazy stacjonarnej do mobilnej Profil stężenia substancji w fazie mobilnej Profil stężenia substancji w fazie stacjonarnej Transfer substancji z fazy mobilnej do stacjonarnej

27 Podział chromatograficzny

28 Podział chromatograficzny

29 Podział chromatograficzny

30 Rodzaje chromatografii Faza ruchoma: Ciecz -> chromatografia cieczowa Gaz -> chromatografia gazowa Płyn w stanie nadkrytycznym -> chromatografia nadkrytyczna Faza stacjonarna: Ciało stałe -> chromatografia adsorbcyjna Ciecz -> chromatografia podziałowa Kształt fazy stacjonarnej: Kolumna -> chromatografia kolumnowa Płytka -> chromatografia planarna

31 Rodzaje chromatografii Cieczowa chromatografia kolumnowa: Klasyczna

32 Rodzaje chromatografii Cieczowa chromatografia kolumnowa: Klasyczna Flash/FPLC

33 Rodzaje chromatografii Cieczowa chromatografia kolumnowa: Klasyczna Flash/FPLC HPLC

34 Rodzaje chromatografii Gazowa chromatografia kolumnowa:

35 Zastosowanie chromatografii Chromatografię stosuje się do: W zakresie analitycznym: wykrywania, identyfikowania i oznaczania substancji W zakresie preparatywnym: Oczyszczania substancji Chromatografię używa się w: Zakładach przemysłowych Służbie zdrowia Ochronie środowiska Rolnictwie Geologii Policji i służbach celnych

36 Zastosowanie chromatografii Metoda analizy Wykrywalność w 1.0 L wody mg ng pg fg Spektrofotometria Fluorymetria HP-TLC HPLC GC Inwersyjna woltametria Radioimmunologia Spektrometria mas Laserowa spektroskopia fluorescencyjna ppm ppb ppt ppq Stężęnie

37 Zastosowanie chromatografii hydrofilowe Lotne kwasy karboksylowe sulfonamidy aminokwasy Jony nieorganiczne cukry enzymy polarność Aldehydy ketony antybiotyki hydrofobowe alkohole Aminy aromatyczne Olejki eteryczne epoksydy Estry węglowodory aromatyczne Naturalne barwniki spożywcze fosfolipidy lotne lotność nielotne

38 Chromatografia a nauka Czasopisma poświęcone chromatografii

39 Chromatografia a nauka książki poświęcone chromatografii

40 Chromatografia a rynek W 2015 r sprzedano aparaty do chromatografii za 7 mld USD Na akcesoria i odczynniki do chromatografii wydano ok. 3.5 mld USD Zapotrzebowanie rośnie średnio 5% rocznie

41 Chromatografia a rynek Agilent Technologies, Inc., Waters Corporation, PerkinElmer, Inc., Shimadzu Corporation, Thermo Fisher Scientific, GE Healthcare, Sigma-Aldrich Corporation, Bio-Rad Laboratories, Inc., JASCO, Inc., Phenomenex, Inc. SRI Instruments, Hamilton Company Knauer GmbH.

42 Chromatografia a rynek Największe rynki to USA (ok 45%) i Europa (ok. 35%) Specjaliści od chromatografii POSZUKIWANI!!!

43 Posumowanie Chromatografia jest kluczową techniką analityczną, która pozwala na analizę prawie wszystkich substancji Istnieje wiele technik chromatograficznych