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Als Sorptionsmittelfür die Chromatographie werden im wesentlichen
Kieselgel, Kieselgur, Aluminiumoxid, Magnesiumsilikate, Cellulose, Calciumphosphat,
Polyamide und Polycarbonate verwendet. Die auf Platten oder Folien ausgestrichenen
Schichten dieser Adsorbentien sind jedoch nicht genügend haftfest. Sie sind empfindlich
gegen mechanische Beanspruchung, und beim Eintauchen der Platten oder Folien in
die zur Entwicklung benutzten Lösungsmittel kommt es häufig vor, daß der in der
Flüssigkeit befindliche Teil der Schicht abblättert und dadurch die Entwicklung
des Chromatogramms unvollständig bleibt. Es sind daher schon verschiedentlich Haft-
oder Bindemittel vorgeschlagen worden, z. B. Stärke, Gips, Carboxymethylcellulose
oder Polyvinylalkohol. Ferner ist bekannt, daß ein Zusatz von sehr feinteiligem
Siliciumdioxyd bzw. Aluminiumoxid eine Zunahme der Haftfestigkeit bewirkt.
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Alle bisher bekannten anorganischen Haftmittel reichen jedoch nicht
aus, auch abriebfeste Sorptionsschichten herzustellen, es sei denn, es wird ein
so hoher Gipsanteil gewählt, daß die Konzentration des Sorptionsmittels bereits
deutlich herabgesetzt wird. Die Verwendung von Gips zur Erzeugung abriebfester Sorptionsschichten
hat darüber hinaus den Nachteil, daß solche Substanzen, die schwerlösliche Calciumsalze
oder Sulfate bilden, am Startpunkt des Chromatogramms festgehalten werden. Nachteilig
ist außerdem die bald nach dem Anrühren einsetzende Erhärtung, die zu sofortiger
Verarbeitung zwingt. Für die Chromatographie anorganischer Stoffe sind deswegen
Sorptionsmittel, die Gips enthalten, wenig geeignet.
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Die bisher gebräuchlichen organischen Bindemittel haben den erheblichen
Nachteil, daß die Schichten zur Entwicklung nicht mehr universell besprühbar sind.
Bei dem erforderlichen Besprühen mit aggressiven Reagenzien, insbesondere konzentrierten
Säuren, und dem anschließenden Erhitzen färbt sich die Sorptionsschicht dunkel und
erschwert den Nachweis organischer Substanzen oder macht ihn gar unmöglich.
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Die Herstellung von abriebfesten Sorptionsschichten ist deshalb von
besonderer Wichtigkeit, weil die Platten oder Folien dann ohne ein Verletzen der
Sorptionsschicht unmittelbar aufeinandergelegt werden könnten. Damit wird die Lagerung,
die Verpackung und der Transport der auf Platten oder Folien aufgetragenen Sorptionsschichten
ganz wesentlich erleichtert. Besondere Bedeutung kommt diesem Vorteil auch bei der
Aufbewahrung der Chromatogramme zu Dokumentationszwecken zu. Auch für die Herstellung
selbsttragender Adsorptionsschichten (ohne Träger) ist ein gut verfestigtes Adsorptionsmittel
wichtig.
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Es wurde nun gefunden, daß durch den Zusatz von 0,1 bis 10 °/o, vorzugsweise
etwa 2 bis 6 °/o, eines Polyacrylamids und/oder eines Polymethacrylamids und/ oder
von am Amidstickstoff durch niedere Alkylgruppen mono- oder disubstituierten Polyacryl-
und/ oder Polymethacrylamiden und/oder eines Copolymerisats dieser Polymeren und/oder
eines Mischpolymerisats aus den genannten Verbindungen mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure
zu den üblichen, für die Chromatographie benutzten Absorptionsmitteln auf Basis
von Kieselgel, Kieselgur, Aluminiumoxid, Magnesiumsilikaten, Calciumphosphat, Cellulose,
Polyamiden und Polycarbonaten mechanisch sehr gut widerstandsfähige, gut haftende
und flexible Chromatographieschichten erhalten werden können. Die Trenneigenschaften
der Absorptionsmittel werden durch diese Zusätze nicht beeinträchtigt. Platten oder
Folien, deren Sorptionsschichten diese Bindemittel enthalten, brauchen nicht mehr
in Spezialbehältern transportiert zu werden, sondern können ohne die Gefahr einer
Verletzung der Schicht unmittelbar aufeinander gelegt werden. Darüber hinaus lassen
sich mit diesen Zusatzstoffen auch so gut verfestigte Sorptionsmittel herstellen,
daß diese in selbsttragenden Schichten (ohne Trägerplatten) verwendet werden können.
Gewünschtenfalls lassen sich die Sorptionsmittel nach der Erfindung auf Grund ihrer
guten Flexibilität auch auf Papierbahnen oder Folien auftragen.
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Die genannten Bindemittel besitzen darüber hinaus überraschenderweise
den Vorteil, daß sie ein Besprühen der Schichten mit verdünnten Säuren und auch
konzentrierten Säuren, z. B. mit konzentrierter Schwefelsäure, sowie anschließendes
Erhitzen ohne Beeinträchtigung der Nachweisreaktionen der aufgetrennten Substanzen
gestatten. Trotz des organischen Bindemittelzusatzes bleiben die anorganischen Schichten
nach dem Besprühen mit Säuren und anschließendem Erhitzen hell. Dieser Vorteil tritt
auch bei Verwendung vieler anderer, häufig in der Dünnschichtchromatographie verwendeter
Nachweisreagenzien auf, z. B. bei Phosphorsäure, Perchlorsäure, Antimontrichlorid
(in Eisessig) Anisaldehyd-Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Phosphormolybdänsäure,
Phosphorwolframsäure und Vanillin in verschiedenen Säuren. Besonders der Nachweis
von Aminosäuren mit Ninhydrin wird von den Sorptionsmitteln nach der Erfindung überraschend
gut vertragen.
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Ein weiterer Vorteil der genannten Bindemittel besteht darin, daß
sie in organischen Fließmitteln unlöslich oder wenig löslich sind.
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Für die Sorptionsmittel nach der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise
Homopolymerisate von Acrylamid, Methacrylamid oder von am Amidstickstoff durch niedere
Alkylgruppen (Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, insbesondere tert.-Butyl) substituierten
Acryl- oder Methacrylamiden verwendet. In Betracht kommen ferner Co-polymerisate
dieser Acrylamide sowie Mischpolymerisate dieser Acrylamide mit Acrylsäure oder
Methacrylsäure. Vorzugsweise werden hochmolekulare Polymerisate verwendet. Setzt
man Polymerisate mit niedrigerem Molekulargewicht zu, so müssen im allgemeinen zur
Erzielung einer gleichen Verfestigung höhere Konzentrationen an Bindemittel als
bei Verwendung der höhermolekularen Polymerisate eingesetzt werden.
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Gut geeignete Polyacrylamide werden als trockene, weiße, rieselfähige
Pulver geliefert, die gut in Wasser löslich sind. Besonders geeignet sind die Homopolymerisate
mit höherem Molekulargewicht, z. B. ein nicht-ionogenes, hochmolekulares Acrylamid-Homopolymerisat
mit einem Molekulargewicht von 5 bis 6 Millionen. Auch Mischpolymerisate aus Acrylamid
und Acrylsäure sind im Handel, z. B. ein anionogenes, relativ niedermolekulares
Mischpolymerisat dieser beiden Komponenten. Auch Mischungen solcher Produkte, die
dann verschiedene Molekulargewichtsverteilungen besitzen, eignen sich nach der vorliegenden
Erfindung als Zusatzstoffe für Adsorbentien.
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Als Träger für die Sorptionsmittel nach der Erfindung können alle
üblichen Unterlagen wie Glasplatten, Metallplatten oder -folien oder auch Papier
oder Kunststoffolien verwendet werden. Bei einem genügend hohen Gehalt an Bindemittel
(etwa 2 bis 10 °/a) erhalten die Sorptionsmittel nach der Erfindung
eine
so hohe Festigkeit, daß sie auch ohne Träger, z. B. in Form von Stäbchen oder Säulen
oder dünnen Platten, verwendet werden können. Die neuen Sorptionsmittel haben aber
auch besondere Bedeutung für die Dünnschichtchromatographie, da gerade hier bei
dem Verbraucher in erheblichem Maße der Wunsch besteht, bereits vorgefertigte, h.
d. auf Platten oder Folien ausgestrichene, getrocknete und aktivierte Sorptionsschichten
zu verwenden, die haftfest und lagerfähig sind.
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Grundsätzlich können für die neuen Sorptionsmittel nach der Erfindung
als Basissorptionsmittel alle diejenigen gebraucht werden, die üblicherweise in
der Schichtchromatographie, d. h. sowohl in der Dünnschichtchromatographie als auch
in der präparativen Schichtchromatographie, Verwendung finden. Gut geeignet sind
z. B. Kieselgele, die mittelporig sind und eine spezifische Oberfläche von ca. 500
bis 600M2/g, einen mittleren Porendurchmesser von etwa 30 bis 50A, ein Porenvolumen
von etwa 0,6 bis 0,9 cm3/g sowie etwa folgende Korngrößenverteilung besitzt:
| 30 #t 2 Gewichtsprozent |
| 6 bis 30 p. 63 Gewichtsprozent |
| <6 #t 34 Gewichtsprozent |
Als Kieselgur, das für die Sorptionsmittel nach der Erfindung verwendet werden kann,
kommt insbesondere ein solches in Frage, das mit Salzsäure gewaschen und geglüht
wurde und das eine Korngrößenverteilung besitzt, bei der etwa 85 Gewichtsprozent
der Partikeln zwischen 5 und 30 #t liegen. Als Magnesiumsilikat kommt ein solches
in Frage, das etwa
15,5 °/o MgO und etwa 840/, SiO., enthält und dessen Partikeln
eine Größe von unter 75 #t besitzen.
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Ferner können alle Aluminiumoxide verwendet werden, die üblicherweise
f ür chromatographische Zwecke zur Anwendung kommen. Es können basische, neutrale
oder saure Sorten mit vorzugsweise etwa folgender Korngrößencharakteristik eingesetzt
werden:
| >26 #t 2 Gewichtsprozent |
| 6 bis 26 #t 69 Gewichtsprozent |
| <6 #t 29 Gewichtsprozent |
Als Calciumphosphate können alle handelsüblichen Sorten, insbesondere die aus Lösungen
ausgefällten, verwendet werden. Besonders geeignet sind die nach Arch. Biochem.
Biophys., 65, 132 (1956), hergestellten Hydroxylapatite.
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Weiterhin können Cellulosepulver, wie sie üblicherweise für die Chromatographie
verwendet werden, zur Anwendung kommen. Diese Cellulosepulver besitzen in der Regel
einen Glührückstand von maximal 0,08 Gewichtsprozent, einen Durchsehnittspolymerisatsgrad
von etwa 400 bis 500 und eine mittlere Phasenlänge von 2 bis 20 #t. Auch mikrokristalline
Abbauprodukte der Cellulose kommen in Frage, wie sie bereits für chromatographische
Zwecke Verwendung finden und im Handel erhältlich sind. Das Gleiche gilt für die
als Basissorptionsmittel zu verwendenden Polyamide und Polycarbonate, von denen
auch alle üblicherweise für die Chromatographie verwendeten Sorten eingesetzt werden
können.
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Den Sorptionsmitteln nach der Erfindung kann man auch, sofern das
erwünscht ist, zusätzlich noch andere anorganische Haftmittel hinzufügen, z. B.
feinstteiliges Siliciumdioxid (3 bis 30 m#t), das z. B. durch Thermohydrolyse von
Siliciumtetrachlorid hergestellt worden ist, in einer Menge von 2 bis 7 °/o, vorzugsweise
3 bis 501, Besonders geeignet ist der Zusatz von solchem feinteiligen Silicumdioxid
zu den Basissorptionsmitteln Kieselgel, Kieselgur und Magnesiumsilikat. Verwendet
man als Basissorptionsmittel Aluminiumoxid, so kann als zusätzliches Haftmittel
feinstteiliges Aluminiumhydroxid zugegeben werden. Vorzugsweise werden Aluminiumhydroxidgele
(Alumogele), wie sie z. B. aus Aluminiumsalz-Lösungen durch Fällen mit Basen, Filtrieren,
Auswaschen und schonendes Trocknen hergestellt werden, verwendet, deren Teilchengröße
<1 #t ist, vorzugsweise 0,001 bis 0,1 #t.
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Ferner ist es möglich, den Sorptionsmitteln nach der Erfindung auch
noch andere organische Bindemittel zuzusetzen, z. B. Natriumcarboxymethylcellulose
oder carboxylgruppenhaltige Polyvinylpolymerisate wie Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäuren
oder Äthylen-Maleinsäure-Copolymere bzw. deren Salze.
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Zur besseren Erkennung von farblosen, aber im UV absorbierenden Stoffen
kann den Sorptionsmitteln nach der Erfindung weiterhin ein anorganischer Leuchtstoff,
wie z. B. mit Mangan aktiviertes Zinksilikat, Magnesiumwolframat oder Cadmiumhalogenphosphat,
mit Zinn aktiviertes Calciumphosphat, mit Mangan oder Mangan und Blei aktiviertes
Calciumsilikat oder mit Antimon bzw. Antimon und Mangan aktiviertes Calciumhalogenphosphat
zugesetzt werden. Für farblose, im UV unter 220 m#t absorbierende Stoffe kann auch
ein organischer Fluoreszenzindikator, wie z. B. 3-hydroxypyren-5,8,10-trisulfonsaures
Natrium, 3,5-dihydroxypyren-8,10-disulfonsaures Natrium oder Morin verwendet werden.
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Die anorganischen Fluoreszenzindikatoren bewirken bei Substanzen,
die im mittleren UV-Bereich ab 230 m#t absorbieren, bei Bestrahlung mit kurzwelligem
UV-Licht (254 m#t) eine Intensitätsabnahme bzw. Löschung der Fluoreszenz, so daß
sich die Adsorbatbanden dunkel von der fluoreszierenden Fläche abheben.
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Die organischen Fluoreszenzindikatoren bewirken eine Intensitätszunahme
der Fluoreszenz auf den Adsorbatbändern bei Einwirkung von langwelligem UV-Licht
(366 mp,), so daß sie sich heller von der fluoreszierenden Fläche abheben.
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Zur Herstellung der Sorptionsmittel nach der Erfindung werden die
Bindemittel mit den Basissorptionsmitteln in wäßriger Aufschlämmung gut vermischt,
z. B. durch Schütteln oder Rühren. Das erforderliche - Wasser kann entweder zu der
trockenen Mischung der beiden Komponenten (Basissorptionsmittel und Zusatzstoff)
hinzugegeben werden, oder eine wäßrige Aufschlämmung der einen Komponente wird zu
der trockenen oder zu der ebenfalls in Wasser aufgeschlämmten zweiten Komponente
gegeben. Wenn man die Bestandteile der Sorptionsmittel zunächst in Pulverform zusammengibt
und erst dann das zur Aufschlämmung benötigte Wasser hinzufügt, muß darauf geachtet
werden, daß ein vollständiges Lösen des Bindemittels und eine gute Durchmischung
erfolgt. Die so erhaltenen Sorptionsmittel werden dann auf die Unterlagen ausgestrichen
oder in die gewünschte Form gebracht und in üblicher Weise getrocknet und aktiviert.
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Beispiel 1 30g eines Kieselgels werden mit 100m1 einer 0,65°/oigen,
wäßrigen Lösung von einem hochpolymeren, nichtionogenen Polyacrylamid-Homopolymerisat
versetzt. Die Zugabe an Polyacrylamid beträgt etwa
20/0, berechnet
auf das verwendete Kieselgel. Nach gründlichem Schütteln erhält man eine niedrigviskose,
streichfähige Masse, die mit Hilfe eines Streichlineals von 250 #t Strichdicke auf
eine vorher mit Äthanol gesäuberte Kunststoffolie (Polyesterfolie) in bekannter
Weise aufgestrichen wird. Nach dem Trocknen erhält man eine Chromatographierfolie,
deren aktive Schicht eine gute mechanische Abriebfestigkeit aufweist.
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Aminosäuregemische werden mit Hilfe dieser Folie im Lösungsmittelsystem
Butanol / Eisessig / Wasser (40:40:20) getrennt; das Sichtbarmachen der Substanzen
kann in üblicher Weise durch Aufsprühen von Ninhydrin erfolgen.
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In entsprechender Weise wird eine Schicht hergestellt, die 4% des
Polyacrylamids enthält. Beispiel 2 30g Kieselgel werden mit 100m1 einer 2%igen,
wäßrigen Lösung eines anionogenen, relativ niedermolekularen Mischpolymerisats aus
Acrylamid und Acrylsäure versetzt. Der Anteil des Bindemittels beträgt somit etwa
6 0/0. Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine Nicothermfolie (PVC)
beschichtet.
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Die so erhaltene Chromatographierfolie ermöglicht einwandfreie Trennungen.
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Beispiel 3 30g Kieselgel werden mit 100m1 einer 3%igen, wäßrigen Lösung
von einem anionogenen, relativ niederviskosen Mischpolymerisat aus Acrylamid und
Acrylsäure versetzt. Der Anteil des Bindemittels beträgt dabei etwa 10 0/0, bezogen
auf das verwendete Kieselgel. Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird
eine Glasplatte mit 500 #t Strichhöhe beschichtet.
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Man erhält eine Chromatographierplatte von guter Wischfestigkeit,
mit deren Hilfe verschiedene Aminosäuren mit dem gleichen Fließmittel wie in Beispiel
1 einwandfrei getrennt werden können. Das Sichtbarmachen der Substanzen kann mit
Ninhydrin erfolgen. Beispiel 4 30g Kieselgel werden mit 100m1 einer 3%igen, wäßrigen
Lösung von einem hochpolymeren, nichtionogenen Polyacrylamid-Homopolymerisat versetzt
(entsprechend etwa 10 0/0, bezogen auf Kieselgel). Man erhält eine hochviskose Paste,
die nach gründlichem Mischen und nach Zugabe von 20 ml Wasser zur Verbesserung der
Streichfähigkeit mit einer Strichhöhe von 500 #t auf eine Glasplatte aufgetragen
wird. Man erhält eine Chromatographierplatte von hervorragender Wischfestigkeit,
mit deren Hilfe sich einwandfrei Trennungen vornehmen lassen.
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Beispiel s 1,5g von einem hochpolymeren, nichtionogenen Polyacrylamid-Homopolymerisat
in Pulverform werden durch Mischen in einer Kugelmühle in 30 g Kieselgel gründlich
verteilt. Die erhaltene pulvrige Mischung wird mit 100 ml Wasser angeschüttelt und
dann gerührt, bis eine homogene, mäßig viskose Paste entsteht. Nun wird in der üblichen
Weise mit Hilfe eines Streichgerätes von 250 #t Strichhöhe eine Adsorptionsschicht
auf eine vorher mit Äthanol behandelte Polyesterfolie aufgetragen. Beispiel 6 l00
g Aluminiumoxid werden mit einer Mischung von 125m1 einer 2%igen Polymerisat-Lösung
und 40 ml Wasser versetzt (entsprechend einem Anteil des Bindemittels von etwa 2,5
0/0). Durch gründliches Rühren wird eine homogene Verteilung bewirkt und die Masse
wird mit Hilfe eines Streichgerätes auf Glasplatten mit einer Schichtdicke von 250
#t aufgetragen. Nach dem Trocknen erhält man Chromatographierplatten mit abriebfester
aktiver Schicht.
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Beispiel ? 100 g Aluminiumoxid, das mit Mangan aktiviertes Zinksilikat
als Fluoreszenzindikator enthält, werden mit einer Mischung von 125 g einer 20/0igen
Polymerisat-Lösung mit 40 ml Wasser versetzt und gründlich vermischt. Der Zusatz
an Polyacrylamid, auf das Aluminiumoxid bezogen, beträgt dabei 2,5 0/0. Unter Verwendung
eines Streichgerätes wird mit der erhaltenen, mäßig viskosen Paste eine Polyesterfolie
mit einer 100 #t starken Auflage des Adsorptionsmittelgemisches versehen.
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Beispiel 8 35 g Kieselgel mit einem Zusatz von feinstteiligem Si02
werden in einer Reibschale mit 60 ml einer 2%igen Polymerisat-Lösung versetzt (entsprechend
etwa 3,4 0/0 Polyacrylamid). Man erhält nach längerem Verkneten eine hochviskose
Paste, die mit Hilfe einer Spritzvorrichtung als dünner Strang extrudiert werden
kann. Nach dem Trocknen erhält man ein mechanisch widerstandsfähiges, dünnes Stäbchen
aus Adsorptionsmaterial. Ein solches Stäbchen wird für chromatographische Untersuchungen
eingesetzt, die sonst mit einer mit Kieselgel gefüllten Chromatographiersäule durchgeführt
werden. Es entfällt hierbei wegen der Verwendung eines freitragenden Adsorptionsmittels
der Arbeitsaufwand für die Vorbereitung der Säule. Das Sichtbarmachen der getrennten
Substanzen kann bei Verwendung eines trägerlosen verfestigten Adsorptionsmittels
sogleich nach der chromatographischen Entwicklung erfolgen, z. B. durch Ansprühen
mit einem Reagenz; zudem können die Zonen der getrennten Substanzen in ganz einfacher
Weise durch mechanische Teilung für die weitere Verarbeitung, z. B. zum Eluieren,
gewonnen werden. Beispiel 9 50g Kieselgel werden mit 250m1 einer l%igen, wäßrigen
Lösung eines hochpolymeren, nichtionogenen Mischpolymerisats aus Acrylamid und tert.-Butylacrylamid
(Monomerenverhältnis etwa 3: 1) angerührt. Der Zusatz an Acrylamid-Mischpolymerisat
beträgt etwa 5 0/0, berechnet auf das verwendete Kieselgel. Nach gründlichem Schütteln
wird die Suspension zur Entfernung von eingeschlossenen Luftblasen einige Zeit auf
dem Wasserbad gehalten, nochmals umgerührt und mit Hilfe eines Streichlineals von
250 ;L Strichdicke auf vorher mit Äthanol gesäuberte Glasplatten in bekannter Weise
aufgestrichen. Nach dem Trocknen erhält man eine Dünnschichtchromatographierplatte
mit verfestigter aktiver Schicht.
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Beispiel 10
80g einer 2%igen wäßrigen Acrylamidlösung, aus hochpolymerem
Acrylamid-Homopolymerisat werden
mit 80 g einer 2°/oigen, wäßrigen
Lösung eines hochpolymeren Acrylamid/tert.-Butylacrylamid-Copolymerisats (Monomerenverhältnis
etwa 3:1) vermischt. Unter Zurühren von 50 g eines Kieselgel wird eine streichfähige
Kieselgelsuspension erhalten. Der Zusatz an Bindemittel, bezogen auf das verwendete
Kieselgel, beträgt dabei etwa 5 0/0. Die Mischung wird mit einem geeigneten Streichgerät
auf eine Polyesterfolie aufgetragen, so daß nach dem Trocknen eine Auflageschicht
von 120 #t verbleibt. Mit der so erhaltenen, mechanisch widerstandsfähigen Dünnschichtehromatographierfolie
von guter Abriebfestigkeit können analytische Trennungen durchgeführt werden, wobei
auch Nachweisreaktionen mit konz. Schwefelsäure möglich sind. Beispiel
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50g Kieselgel-Pulver, das 20/, des Natriumsalzes einer Polyacrylsäure enthält,
werden mit 80 g Wasser angeschüttelt und dann mit 50 g einer 2°/oigen, wäßrigen
Lösung von einem hochpolymeren, nicht-ionogenen Polyacrylamid-Homopolymerisat versetzt.
Nach gründlichem Schütteln erhält man eine streichfähige Masse, die mit Hilfe eines
Streichgerätes mit 250 Strichdicke auf eine Glasplatte aufgetragen wird.
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Nach dem Trocknen erhält man eine Chromatographierplatte von sehr
guter Wischfestigkeit.