CH640945A5

CH640945A5 - Sorptionsmittel fuer die chromatographie.

Info

Publication number: CH640945A5
Application number: CH361779A
Authority: CH
Inventors: Herbert Dr Halpaap; Manfred Dr Eckle; Hubert Dr Roessler
Original assignee: Merck Patent Gmbh
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1984-01-31
Also published as: DE2816574C2; JPS54140597A; FR2423782B1; GB2019241B; US4235716A; JPH0159545B2; IT1120406B; IT7948721A0; FR2423782A1; DE2816574A1; GB2019241A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sorptionsmittel für die Chromatographie, die säurestabile Fluoreszenzindikatoren enthalten.

Sorptionsmaterialien für die Chromatographie, die entweder in dünner Schicht auf inerte Trägermaterialien aufgebracht als Fertigpräparationen oder in loser Form zur Anfertigung der Trennmaterialien durch den Verbraucher angeboten werden, enthalten in vielen Fällen Indikatoren, die es ermöglichen, die bei der Entwicklung des Chromatogramms aufgetrennten Substanzen bei der Betrachtung im UV-Licht zu erkennen. Diese Methode hat gegenüber der direkten An-färbung des Chromatogramms mit Speziaireagenzien den Vorteil, dass die aufgetrennten Substanzen sichtbar gemacht werden können, ohne dass sie in ihrer Struktur verändert oder gar zerstört werden. Die zerstörungsfreie Detektion ist insbesondere auch bei der präparativen Anwendung chromatographischer Methoden notwendig. Sie ist weiterhin bei der Mehrfachentwicklung von grossem Vorteil.

Der für diese Zwecke bisher allgemein gebräuchliche Indikator ist ein mit Mangan aktiviertes Zinksilikat. Dieser Indikator besitzt jedoch den Nachteil, dass seine Fluoreszenz bei der Behandlung mit Säuren in Abhängigkeit von Stärke und Konzentration der Säure mehr oder weniger stark oder gar vollständig gelöscht wird. Dies ist ein erheblicher Nachteil, da in vielen Fällen Säuren zur Entwicklung von Chromatogram-men eingesetzt werden oder die Sorbensschichten vor der Chromatographie in einer Säureatmosphäre konditioniert oder mit Säuren imprägniert werden.

Es bestand also die Aufgabe, Fluoreszenz-Indikatoren zu finden, die zur Einarbeitung in Sorbentien für die Chromatographie geeignet sind, dabei in den üblichen Fliessmitteln praktisch unlöslich und insbesondere auch gegen Säuren stabil sind und darüber hinaus eine ausreichend starke und mit dem Auge gut zu beobachtende Fluoreszenz besitzen.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Sorptionsmittel gelöst.

Es wurde nämlich gefunden, dass die Wolframate von Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink und Cadmium und Calciummolybdat allen genannten Anforderungen genügen und dass sich diese Salze als säurestabile Fluoreszenzindikatoren sehr gut in die üblichen Sorbentien für die Chromatographie einarbeiten lassen, ohne dass es trotz ihres hohen spezifischen Gewichts zu den gefürchteten Entmischungserscheinungen kommt, die bei der Betrachtung im UV-Licht zu einer inhomogenen Helligkeitsverteilung führen würden.

Calciumwolframat findet bereits in grossem Masse als Leuchtstoff für Röntgenverstärkerfolien Verwendung und auch Cadmiumwolframat wurde bereits für diesen Zweck vorgeschlagen. Obwohl alle genannten Substanzen seit vielen Jahrzehnten bekannt sind und es auch bekannt ist, dass diese Salze zur Emission von Fluoreszenz im sichtbaren Bereich fähig sind, hat keine dieser Substanzen je Eingang gefunden in die Verwendung in Sorbentien für die Chromatographie. Der Fachmann ist an dieser, wie jetzt gefunden überaus vorteilhaften Lösung vorbeigegangen.

Der Hauptvorteil der beschriebenen Indikatoren ist deren Säurestabilität. Es ist nunmehr möglich, auch mit säurehaltigen Fliessmitteln zu arbeiten oder eine Aktivierung der Sorbensschichten mit Säuren vorzunehmen, ohne die Fluoreszenz des Indikators zu zerstören. Insbesondere ist es auch möglich, auf Fertigpräparationen, wie z.B. Dünnschichtplatten oder -folien, deren Sorptionsschicht mit den erfmdungsge-mässen Indikatoren versehen ist, chemische Reaktionen durchzuführen, die in saurem Medium verlaufen.

Ein weites Einsatzgebiet der beschriebenen Indikatoren ergibt sich daher u.a. bei der Verwendung in Sorptionsmitteln, die mit Silanisierungsmitteln modifiziert werden. Ein solches Verfahren ist z.B. in der DE-Patentanmeldung P 27 12 113 beschrieben. Auch bei dieser Behandlung, bei der durch Reaktion von Halogensilanen mit Oberflächen-OH-Gruppen, z.B. eines Kieselgels, Salzsäure entsteht, bleibt die Fluoreszenz der erfindungsgemässen Indikatoren im Gegensatz zu der des früher verwendeten manganaktivierten Zinksilikats voll erhalten.

Die Herstellung der beschriebenen Indikatoren kann nach üblichen Methoden durch Fällung der in Wasser schwer löslichen Salze durch Vereinigung von Lösungen des jeweiligen Metallions und eines löslichen Wolframats oder Molybdats erfolgen. Solche Fällungsmethoden sind dem Fachmann geläufig, und es ist ihm auch geläufig, wie durch die Auswahl der Fällbedingungen wie Temperatur, Konzentration, Geschwindigkeit der Vereinigung, mechanische Bewegung und anderes die Reinheit und Kristallform der gefällten Indikatoren beeinflusst werden kann. Eine genaue Beschreibung solcher Fällverfahren für jede der genannten Substanzen findet sich z.B. in den Bänden 53 und 54 von «Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie».

Die aus den Fäll-Lösungen isolierten Substanzen werden in der Regel noch einer Aktivierung bei erhöhten Temperaturen, z.B. bei 400-1200 °C, unterworfen.

Die Indikatoren können im Prinzip so verwendet werden, wie sie bei dem Fäll- und Aktivierungsprozess entstehen. Um jedoch eine möglichst homogene Verteilung der Indikatoren im Sobens und eine möglichst homogene Leuchtdichte zu erreichen, wird man in der Regel den Feinheitsgrad der Indikatoren dem jeweiligen Sorbens anpassen. So wird man die Indikatoren vorzugsweise mit mittleren Korngrössen von 2 bis 20 (J.m verwenden, wobei man bei sehr feinteiligen Sorbentien die Indikatoren ebenfalls sehr feinteilig wählt. Für Sorbentien, die für die HPTLC geeignet sind, sind Teilchengrössen von 2-3 |im bevorzugt. Mit Teilchengrösse bzw. Korngrösse ist hier jeweils die mittlere Korngrösse (d50-Wert) gemeint.

Die Gewinnung der Indikatoren in geeigneten Korngrössen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann z.B. schon bei der Fällung und Aktivierung durch Wahl geeigneter Bedingungen die Teilchengrösse weitgehend vorherbestimmt werden. Es können aber auch nachträglich durch Sedimentie-ren, Windsichten, Vermählen oder andere übliche Methoden die Indikatoren in einer geeigneten Teilchengrösse bereitgestellt werden.

Aufgrund ihrer Schwerlöslichkeit und chemischen Inertheit eignen sich die beschriebenen Indikatoren zur Einarbeitung in alle bekannten Sorbentien, z.B. die verschiedensten Kieselgeltypen, insbesondere auch oberflächenmodifizierte Kieselgele, Kieselgur, die verschiedenen Aluminiumoxydtypen, Magnesiumsilikate und auch organische Sorbentien wie Cellulose oder Polyamide.

Die beschriebenen Indikatoren werden in der Regel in Mengen von 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise um etwa 2 Gew.-%, den Sorbentien beigemischt. Dabei können je nach der gewünschten Fluoreszenzfarbe aus den beschriebenen Indikatoren die jeweils geeigneten ausgesucht werden. So zeigt z.B. Cadmiumwolframat eine sehr gut visuell zu beobach-

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tende gelb-grüne Fluoreszenz. Auch die Fluoreszenz des Calciummolybdat liegt in diesem Wellenlängenbereich. Das bevorzugt verwendete Magnesiumwolframat dagegen zeigt eine fahlblaue Fluoreszenz, wobei UV-absorbierende Substanzen im Chromatogramm tief dunkelblau bis schwarz erscheinen. Die Einarbeitung der Fluoreszenzindikatoren kann nach den bekannten Standardverfahren erfolgen.

Die beschriebenen Indikatoren können auch in Mischungen miteinander oder auch in Mischung mit anderen Fluoreszenz-Indikatoren verwendet werden. Wird z.B. eine aus gleichen Teilen Magnesiumwolframat und manganaktiviertem Zinksilikat bestehende Indikatormischung verwendet, so ist bei Entwicklung des Chromatogramms in neutralem oder alkalischem Medium vor allen die grüne Fluoreszenz des Zinksilikats zu beobachten. Wird dagegen durch Entwicklung in saurem Medium oder andere Einwirkung von Säuren die Fluoreszenz des Zinksilikats zerstört, so kommt die fahlblaue Fluoreszenz des Magnesiumwolframats zur Wirkung. Eine solche Mischung bietet daher beträchtliche Vorteile.

Die mit Indikatoren vermischten Sorbentien können als solche in den Handel gebracht werden und vom Verbraucher zur Herstellung von Platten für die Dünnschicht- oder preparative Schichtchromatographie oder auch für die Säulen-, insbesondere die Trockensäulenchromatographie, eingesetzt werden. In der Regel werden jedoch die Sorbentien in Form von Fertigpräparationen, als dünne Schicht auf Glasplatten oder Kunststoff- oder Aluminiumfolien aufgebracht, in gebrauchsfertiger Form in den Handel gebracht. In der Regel enthalten diese Fertigpräparationen auch Bindemittel oder Zusätze zur Erhöhung der Haftfähigkeit. Besonders geeignete Bindemittel sind z.B. die in den DE-PS 1 442 446 und 1 517 929 beschriebenen Bindemittel.

Die Nachweisempfindlichkeit, die mit den beschriebenen Indikatoren erreicht wird, ist vergleichbar derjenigen, die mit manganaktiviertem Zinksilikat erzielbar ist. Die Anregung erfolgt vorzugsweise im kurzwelligen UV-Bereich, also z.B. mit Lampen, die im Wellenbereich um 254 nm emittieren.

A: Herstellungsbeispiele

Die nachstehenden prozentualen Konzentrationsangaben sind gewichtsmässig, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Zu 2401 entsalztem Wasser werden unter intensivem Rühren 100 kg einer Mischung von 96,5% eines mittelporigen Kieselgels (spezifische Oberfläche 500 m2/g, Porenvolumen 0,75 ml/g, Porenweite 6 nm, mittlere Korngrösse d50 = 10,5 (im), 1,5% Magnesiumwolframat als Fluoreszenzindikator (mittlere Korngrösse d50 etwa 5 um) und 2% Bindemittel (Natriumpolyacrylat) zugegeben. Nach völligem Homogenisieren der Masse und Entfernen der Luft werden an Beschichtungsanlagen a) Glasplatten der Grösse 200 mm x 200 mm x 1,2 mm,

b) mit polymerem Ti02 vorbehandelte Terephthalatfolien 200 mm breit und 0,2 mm stark beschichtet und anschliessend im Trockenkanal getrocknet. Nach dem Trocknen beträgt die Schichtdicke 250 um (a) bzw. 200 |im (b).

Beispiel 2

Zu 261 entsalztem Wasser werden nach intensivem Rühren 10 kg einer Mischung von 96% eines mittelporigen Kieselgels (spezifische Oberfläche 400 m2/g, Porenvolumen 1,0 ml/g, Porenweite 10 nm, mittlere Korngrösse d50 = 5,0 Um), 2% Magnesiumwolframat als Fluoreszenzindikator (mittlere Korngrösse d50 etwa 2 um) und 2% Bindemittel (Natriumpolymethacrylat) zugegeben. Nach völligem Homogenisieren der Masse und Entfernen der Luft werden an einer

Beschichtungsanlage Glasplatten der Grösse 200 mm x 200 mm x 1,2 mm beschichtet und anschliessend im Trockenkanal getrocknet. Nach dem Trocknen beträgt die Schichtdicke 200 (im.

5 Beispiel 3

Zu 241 entsalztem Wasser werden nach und nach unter intensivem Rühren 10 kg einer Mischung von 96,5% eines mittelporigen Kieselgels (spezifische Oberfläche 500 m2/g, Porenvolumen 0,75 ml/g, Porenweite 6 nm, mittlere Korn-io grosse d50 = 18 |xm) 1,5% Cadmiumwolframat als Fluoreszenzindikator (mittlere Korngrösse d50 etwa 7 um) und 2% Bindemittel (Natriumpolyacrylat+Natriumpolymethacrylat 1:1) zugegeben. Nach völligem Homogenisieren der Masse und Entfernen der Luft werden Glasplatten der Grösse i5 200 mm x 200 mm x 1,2 mm an einer Beschichtungsanlage beschichtet und anschliessend getrocknet, zunächst mehrere Stunden an der Luft, dann bei höherer Temperatur (z.B. etwa 80 °C). Nach dem Trocknen beträgt die Schichtdicke 1 mm.

20 Beispiel 4

a) Zu 241 entsalztem Wasser werden unter intensivem Rühren 10 kg einer Mischung von 96% eines mittelporigen Kieselgels (spezifische Oberfläche 500 m2/g, Porenvolumen 0,75 ml/g, Porenweite 6 nm, mittlere Korngrösse

25 d50=21 um), 2% Magnesiumwolframat als Fluoreszenzindikator (mittlere Korngrösse d50 etwa 10 |xm) und 2% Bindemittel (Natriumpolyacrylat) zugegeben.

b) Zu 3,91 entsalztem Wasser werden nach und nach unter intensivem Rühren 1,5 kg einer Mischung von 96% Silici-

30 umdioxid (spezifische Oberfläche 0,6 m2/g, Porenvolumen 0,7 ml/g, Porenweite etwa 5000 nm), 2% Magnesiumwolframat als Fluoreszenzindikator (mittlere Korngrösse d50 etwa 4,5 um) und 2% Bindemittel (Natriumpolyacrylat) zugegeben.

35 Nach völligem Homogenisieren der beiden Suspensionen und Entfernen der Luft werden Glasplatten des Formats 200 mm x 200 mm x 1,2 mm an einer Beschichtungsanlage derart beschichtet, dass die aus der Suspension a resultierende Schicht von 160 mm Breite unmittelbar an die aus der Sus-« pension b erhaltene Schicht von 40 mm Breite grenzt. Die Beschichtungsanlage ist so eingestellt, dass nach dem Trocknen Schichtdicken von 2 mm für die Chromatographieschicht und von 1,2 mm für die Konzentrierungszone (aus Suspension b) resultieren. Die Trocknung der Platten erfolgt zu-45 nächst mehrere Stunden an der Luft, dann bei höherer Temperatur (z.B. 80 °C).

Beispiel 5

98 g mikrokristalline Cellulose (Schmaldurchmesser 50 6 um, Methode WASP) und 2 g Magnesiumwolframat (mittlere Korngrösse d50 etwa 2 |im) werden mit 400 ml entsalztem Wasser in einem Mixgerät 2 Minuten lang bei hoher Umdrehungszahl geschlagen. Nach dem Entfernen von Luft durch Evakuieren werden Glasplatten der Grösse 55 200 mm x 200 mm x 1,2 mm an einer üblichen Beschichtungsanlage beschichtet und anschliessend im Trockenkanal getrocknet. Nach dem Trocknen beträgt die Schichtdicke 100 um.

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Beispiel 6

Analog Beispiel 2 werden Glasplatten mit einer Suspension beschichtet, die als Fluoreszenzindikator 1,5% Calcium-wolframat und 1,5% Calciummolybdat enthält, beide Salze in einer mittleren Korngrösse d50 von etwa 3 p.m.

Beispiel 7

Analog Beispiel 2 werden Glasplatten mit einer Suspension beschichtet, die als Fluoreszenzindikator eine Mischung

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von manganaktiviertem Zinksilikat und Magnesiumwolframat im Gewichtsverhältnis 1:1 enthält. Beide Salze besitzen eine mittlere Korngrösse d50 von etwa 3 um.

Die Fluoreszenz dieser Platten ist besonders gut mit dem Auge erkennbar und vereinigt in sich die Vorteile der beiden Fluoreszenzindikatoren.

B: Anwendung

I) Eine nach Beispiel 1 hergestellte DC-Plastikfolie Kieselgel (50 m x 200 mm) wird mit Hilfe von Abstandshaltern so aufgerollt, dass zwischen den einzelnen Wicklungen ein Abstand von mind. 1 mm besteht. Die Rolle wird 30 Minuten lang in eine 10%ige Lösung von Methyloctyldichlorsilan in Toluol getaucht, 1 Stunde lang an der Luft getrocknet und dann erneut getaucht. Danach wird nacheinander je dreimal mit Toluol, mit Dichlormethan/Methanol (1:1) und mit Ace-ton/Wasser (1:1) gewaschen und getrocknet. Bei der chromatographischen Auftrennung einer steroidhaltigen Testlösung zeigt sich, dass im Gegensatz zu einer üblichen, mit manganaktiviertem Zinksilikat als Fluoreszenzindikator versehenen Folie die Indikatorwirkung (Fluoreszenzminderung der UV-absorbierenden Substanzen auf der Schicht) voll erhalten bleibt.

II) In einer Wanne, die 201 einer 10%igen Lösung von Methyloctadecyldichlorsilan in Toluol enthält, wird ein Plattengestell mit 50 nach Beispiel 2 hergestellten DC-Fertigplat-ten getaucht, 1 Stunde lang an der Luft getrocknet und erneut getaucht. Danach wird nacheinander je dreimal mit Toluol, mit Dichlormethan/Methanol und mit Aceton/W asser gewaschen und getrocknet. Die erhaltenen Platten können unmittelbar für die reversed-phase-Dünnschichtchromatographie eingesetzt werden.

Bei der üblichen Detektion im UV-Licht eines entwickelten Chromatogramms zeigt sich, dass im Gegensatz zu dem üblichen manganaktivierten Zinksilikat bei den Platten mit Magnesiumwolframat die Indikatorwirkung (Fluoreszenzminderung von UV-absorbierenden Substanzen auf der Schicht) voll erhalten bleibt.

III) Zur Bestimmung von wasserlöslichen sulfonsäure-gruppenhaltigen Steroiden werden die nach Beispiel 1 hergestellten DC-Fertigplatten mit Methanol/10% Salzsäure (Vo-lumenverhältnis 90/10) bis zu einer Laufhöhe des Fliessmittels von 100 mm entwickelt. Alle UV-absorbierenden Substanzen sind im kurzwelligen UV von 254 nm durch Fluoreszenzlöschung deutlich erkennbar. Bei einer Platte, die manganaktiviertes Zinksilikat als Fluoreszenzindikator enthält, wird unter gleichen Versuchsbedingungen die Fluoreszenz bis zu einer Höhe von 60 mm zerstört; alle Substanzen mit Rr Werten unter 0,6 sind hier durch Fluoreszenzlöschung nicht mehr nachzuweisen.

IV) Eine Lösung, die verschiedene Anilinsulfonsäuren enthält, wird zur chromatographischen Auftrennung auf eine nach Beispiel 1 hergestellte Plastikfolie aufgetragen.

Nach der chromatographischen Entwicklung wird die Plastikfolie mit dem universellen Nachweisreagenz Methanol/5% Perchlorsäure (Volumenverhältnis 90/10) besprüht und nach dem Trocknen 5 Minuten lang auf 110 °C erhitzt. Es sind neue fluoreszierende Stoffe im langwelligen UV, daneben aber auch Substanzen im kurzwelligen UV erkennbar. Im Gegensatz zu einer Platte, die als Fluoreszenzindikator aktiviertes Zinksilikat enthält, wird durch die Säureeinwirkung die UV-Fluoreszenz nicht zerstört.

V) Einige nach Beispiel 2 hergestellte Platten werden vor der Chromatographie durch Tauchen in Methanol/2% Salzsäure (Volumenverhältnis 90/10) imprägniert, dann getrocknet. Die aufgegebenen UV-absorbierenden sulfonsäuregrup-penhaltigen Steroide sind nach der Entwicklung in Chloroform/Methanol (1:1) im kurzwelligen UV durch Fluoreszenzlöschung sichtbar. Bei Verwendung von manganaktiviertem Zinksilikat als Fluoreszenzindikator wird dagegen durch die Säureeinwirkung unter gleichen Bedingungen die UV-Fluo-reszenz zerstört.

VI) Auf einer nach Beispiel 4 hergestellten Platte mit Konzentrierungszone wird eine Mischung im UV absorbierender, hydrophiler Pflanzeninhaltstoffe mit Butanol/Ameisensäure/ Wasser (Volumenverhältnis 75/15/10) entwickelt. Im Gegensatz zu Schichten mit manganaktiviertem Zinksilikat sind alle UV-absorbierenden Substanzen auf der Schicht deutlich erkennbar.

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Claims

640 945 PATENTANSPRÜCHE

1. Sorptionsmittel für die Chromatographie, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Wolframat aus der Gruppe von Magnesium-, Calcium-, Strontium-, Barium-, Zink- oder Cadmiumwolframat und/oder Calciummolybdat als säurestabilen Fluoreszenzindikator enthält.

2. Sorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze in einer Teilchengrösse von 2-20 |im vorliegen.