DE1523037A1 - Gradient-Formkoerper,insbesondere zur Anwendung bei der Chromatographie - Google Patents

Gradient-Formkoerper,insbesondere zur Anwendung bei der Chromatographie

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Description

  • Gradient-Formkörper, insbesondere zur Anwendung bei der Chromatographie.
  • --------------------------------Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein handels- bzw. marktfähiger Formkörper, der insbesondere bei den verschiedenen Verfahren und Techniken der Chromatographie angewendet wird.
  • Kennzeichnend für diesen Formkörper ist die Tatsache, dass er aus zahlreichen, sogenannten Festkörperteilchen, die vorzugsweise die Gestalt von kleinen Körnern aufweisen und durch Adhäsions-oder andere Bindekrafte zu einem einstückigen Gebilde vereinigt sind, besteht, wobei dieser Formkörper entweder per se oder durch die Aufnahme von zumindest zwei Stoffen verschiedenartiger Eigenschaften vorzugsweise in stufenlosem Ubergang eine Xnderung gewisser Charakteristika aufweist. Diese naturgemäss sehr allgemein gehaltene Umreissung des Erfindungsgegenstandes soll anhand von mehreren Beispielen im folgenden erlCutert werden : Ein Gradient-Formkorper gemäss vorliegender Erfindung besteht . beispielsweise aus einem quadratischen, plattenförmigen Gebilde verhältnismässig geringer Dicke, das aus unzähligen Kieselgel-Körnchen besteht. Solche pordaen plattenfdrmigen Kieselgel-Formkörper kdnnen durch die dem Stand der Technik bekannten Schicht- Auftragegeräte, wie sie beispielsweise im deutschen Patent Nr.
  • 1 129 730 beschrieben sind, hergestellt werden. Das zur Schichtherstellung verwendete Kieselgelpulver wird vor dom Einfüllen in Auttragegerate vorzugsweise mit Wasser zu einer streichfähigen Masse angeruhrt.
  • Erfindungsgemass weist nun ein Kieselgel-Gradientschicht-Körper zwei verschiedenartige Eigenschaften auf, beispielsweise einen kontinuierlichen Übergang von einer sauren Imprägnierung zu einer basischen Impragnierung.
  • Die schematische zeichnerische Wiedergabe von Gradient-Formkörpern ist naturgemäas nicht einfach. Am allgemeinverständlichsten gelingt dieses noch durch das symbolisieren @weier oder mehrerer verschiedenartiger Eigenschaften durch verschiedenartige Farben bzw. durch die zwischen schwarz und weiss liegenden Grautöne.
  • In der beiliegenden Figur 1 ist ein Schnitt durch den Gradient-Formkörper vor der homogenen Vermischung der Einzelteilchen wiedergegeben. Die Pfeile mögen andeuten, in welcher Richtung die homogene Vermischung zu denken ist. Die saure Imprägnierung ist mit dem Symbol "s" und die basische mit dem Symbol"b"bezeichnet. Am linken Rand des Gradient-Formkörpers gemWss Figur 1 ist dann beispielsweise die Wasserstoffionenkonzentration pH 4 und am rechten Rand pH 10. In der Mitte des Gradient-Formkörpers ergibt sich demzufolge ein Neutralbereich von pH 7. Man kann sich nun anhand der Figur 1 leicht vorstellen bzw. in Zahlenwerten angeben, wie gross die Wasserstoffionenkonzentration an jeder beliebigen Stelle des Gradient-Formkörpers ist. Hervorzuheben ist, dass der Übergang von basisch nach sauer stufenlo$ erfolgt, dass also tatsächlich ein pH-Gradient existiert.
  • Der Gradient-Formkörper kann nun wie in Figur 1 in Säulenform ausgebildet sein, oder wie bei der Dünnschicht-Chromatographie-Platte flächenmässig gestaltet sein. Der Verlauf des Gradienten im Featkdrper ist beliebig vorherbeetimmbar, und es können -wie in Figur 2 dargestellt - an einer Seite oder an zwei gegen-Uberlisgenden Seiten Festkörper mit andersartigen Eigenschaften inkorporiert sein. In Figur 2 besteht beispielsweise der Festkdrper an seinen beiden Seiten aus neutralen und inaktiven Kieselgurteilchen, die durch das Symbol"i"gekennzeichnet sind. Dauberhinaus ist in diesem Beispiel der Gradient-Verlauf kurvenförmig.
  • Drei und mehr verschiedenartige Festkörperteilchen lassen eich ebenfalls zu einem Gradient-Festkdrper vereinigen. Stellt man sich z. B. die Einzeleigenschaften von drei Bestkdrpern mit den Farben blau, gelb und rot vor, so wurde sich ein Gradient-Feetkörper ergeben, der farblich gesehen das Spektrum des sichtbaren Lichtes (Regenbogen) zeigt.
  • Festkörperstoffe, die in der Chromatographie und speziell in der Dünnschicht-Chromatographie Verwendung finden, sind sowohl anorganiacher wie organischer Natur. Genannt seien Aluminiumoxide, Kieselgele, Alkalisilikat, Glaspulver, Kohle, Cellulosepulver und Derivate, Kunststoffpulver usw.
  • Die Trenneigenschaften sind sehr verschiedenartig und man verwendet häufig die in Einzel versuchenermittelto optimale Mischung von zwei der vorgenannten Produkte.
  • Der Gradient-Formkörper gemmes vorliegender Erfindung ist nicht an eine besondere For gebunden, wenngleich die Formen der Säule und diejenigen der mehr oder weniger dicken Schicht, die z. Z. bevorzugtesten eind. Im vorgenannten Beispiel eines Formkörpers, der die Eigenschaften basisch und sauer aufweist, also einen pH-Gradient zeigt, könnte die eine und die andere Eigenschaft noch mit einer oder mehreren zusätlichen Eigenschaften kombiniert werden. Im einfachaten Fall wird ein Farb-oder Fluoreszenz-Indikator in einer vorbestimmten Konzentration dem basischen oder auch dem sauren Festkörperteilchen zugemischt. Das verindert die ureprünglichen Eigenschaften nicht, bringt aber die Möglichkeit des einfachen Erkennens eines Gradientverlaufs im Festkörper.
  • Im Folgenden wird nun ausführlich der tberraschende technische Effekt dargelegt, der mit den Gradient-Formkörpern gemmas vorliegender Erfindung erreichbar ist.
  • In Beispielen wird ferner die Art und die Anwendung von Gradient-Schichten fUr die Dünnschioht-Chromatographie beschrieben.
  • Im Gegensatz zu den bisher gebräuchlichen uniformen Schichten stehen auf einer mehr oder weniger quadratischen Gradient-Schicht drei in ihrem Trennverhalten verschiedenartige Iaufflichen zur Verfügung. Stellt man beispielsweise die aktive Schichtseite symbolisch dunkel dar und die inaktive hell, eo ergeben sich die in den Figuren 3A bis 3C dargestellten drei Möglichkeiten.
  • Im Falle A sind quasi auf einer Platte zahlreiche"offene"Trennsäulen mit jeweils etwas verschiedenen Eigenschaften nebeneinander liegend angeordnet. Nach dem gewählten Beispiel würden sich die aktivsten Bdulen auf der linken Seite befinden und die inaktiv aten auf der rechten. Es lässt sich also leicht prüfen, welches Mischungsverhältnis von zwei verschiedenartigen Sorptionsmitteln den besten Trennerfolg ergibt. Ferner kann bei einer Chromatographie"quer sum Gradient"wiediesimFall A geschieht, in einem Versuch die optimale Konzentration eines "Imprägnierungsmittels" >£estgestellt werden. Als Imprägnierungsmittel kommen u. a. in Betracht : Säuren bzw. saure Salze, Basen bzw. basische Salze, Puffergemisohe, Silbernitrat und andere Schwermetallsalze oder organische Imprägnierungsmittel wie Polyäthylenglykol, Glycerin und Zucker. Auch Feststoffe in sehr feingepulverter Form-kdnnen dem eigentlichen Sorptionsmittel zugeftigt werden.
  • Die beiliegende Figur 4A zeigt die Trennung eines Gemisches aus 8 Fettfarbstoffen auf einer Gradient-Schicht, die auf der linken Seite aus reinem Kieselgel und auf der rechten Seite aus reinem Kieselgur besteht. Setzt man voraus, dass das Kieselgel ein n aktives Adsorbes ist und das Kieselgur ein inaktives bzw. schwach aktives Adsorptionsmittel, so verläuft der Gradient gemäss Anordnung 3A von aktiv (links) nach inaktiv (rechts). Bei Verwendung des Fliessmittels Benzol und bei einer Laufstrecke von 18 cm ergibt sich aus der. Figur 4A, dass die beste Trennung im Bereich des aktiven Kieselgels liegt. In der Figur 4B und Figur 4C wurde nun in Richtung des Schicht-Gradients chromatographiert.
  • Aus der Figur 4B wird beim Vergleich der seitlichen Bezifferung mit Figuren 4A und 4C deutlich, dass sich bei der Chromatographie von Kieselgel (Start) nach Kieselgur (Front) die Verbindungen Nr. 1 bis 5 sehr viel besser auseinander ziehen-also besser trennen-als im Falle 4A (siehe linke Seite ="Kieselgel) und im Falle 4C. Die Chromatographie in Richtung des Gradients bringt also Uberras¢hende neuartige Trenneffekte. Dies wird auch aus Figur 4C deutlich. Man erkennt aus der Figur 4C, dass im Falle der Chromatographie von Kieselgur nach Kieselgel im Bereich zwischen dem Startpunkt und der Verbindung Nr. 8 noch zahlreiche weitere, starker polare Substanzen plaziert werden kdnnen. Auf einem Chromatogramm dieser Art liesse sich im Gegensatz zur normalen Sohicht etwa die doppelte Anzahl von Eiazelsubstanzen erkennen.
  • Als Beispiel fUr die Verwendung einer pH-Gradient-Schicht ist in Figur 5 der Auftrenneffekt eines Indikator-Farbstoffgemisches wiedergegeben. Als Fliessmittel wurde ein Gemisch aus Chloroform und Aceton im Verhältnis 1 : 1 benutzt. An den Startpunkten wurde jeweils die gleiche Menge des Indikator-Gemisches aufgetragen. Der Schicht-Gradient verläuft von basisch (links) über neutral nach sauer (rechts). Man erkennt deutlich die SUr die Trennung optimalen pH-Bereiche. Darüberhinaus ergibt sich als tberraschender Befund das Auftreten von substanzspezifischen Kurvenverläufen, die zur Charakterisierung der Einzelverbindungen dienen können. Gleichermassen wertvolle und neuartige Effekte wurden bei der ohromatographiechen Auftrennung von Alkaloid-Gemischen erzielt.
  • Zur Auftrennung kompliziert zusammengesetzter Gemische wird oft die zweidimensionale Chromatographie-Technik benutzt. Auf einem Chromatogramm trennt man dabei das Gemisch zunächst in einer Laufrichtung, dreht dann das Chromatogramm um 90° und chromatographiert die bereits vorgetrennten Zonen mit einem andersartigen Fliessmittel in der zweiten Laufrichtung. Da nun bei der Verwendung eines erfindungsgemäss gestalteten flächenförmigen Gradient-Formkdrpers bei zweidimensionaler Arbeitsweise auf alle Folle in einer der beiden Laufrichtungen der vorgegebene Gradient den Trenneffekt massgeblich mit beeinflusst und quasi eine zusätzliche Dimension hinzukommt, ergibt sich die neuartige Tatsache einer Chromatographie. in drei Dimensionen.
  • Die Heratellung von Gradient-Formschichten-geschieht Uber spezielle Streichgeräte. Eine besondere Ausführungsform wurde bereits vorgeschlagen. Es lassen sich theoretisch eine Vielzahl von Vorrichtungen ausdenken, die gleichfalls zur Herstellung von Gradient-Formkörpern führunen. Ein roher Gradient-Formkörper lät eich Ubrigens auch fast ohne oder ganz ohne apparativen Aufwand herstellen.
  • Nach dem allgemeinen Prinzip vorliegender Erfindung laseen sich auch Chromatographie-Rohre so beschicken, dass ihre FUllung einen Gradient aufweist. Der Gradiont-Formkörper wird in diesem Falle von dem umgebenden Rohr in seiner gewünschten Form gehalten (fixiert). Er kann abcr auch durch Zusatz eines inerten Bindemittels freitragend gestaltet sein.
  • Es ist also ein Merkmal des erfindungsgemässen Gradient-Formkörpers, dass er einen kontinuierlichen Übergang von zumindest zwei verachiedenartigen Stoffeigenschaften besitzt.
  • Der allgemeine Erfindungsgedanke vorliegender Offenbarung erschöpft sich nicht in neuen Anwendungamdglichkeiten und Fortschritten bezuglich der Dünnschicht- und der Säulen-Chromatographie, sondern es sind zahlreiche weitere Anwendungsweisen, beispielsweise auf dem Gebiet der Elektrophorese und der Gasphasen-Chromatographie, bereits heute praktikabel. Darüborhinaus kann man den allgemeinen Erfindungsgedanken, nämlich den Vorschlag eines Gradient-Formkörpers auch zur Ldsung ganz andersartiger Probleme, wie sis sum Beispiel in der Farben- und Lackindustrie, der Metallurgie und Elektrotechnik auftauchen, anwenden.
  • / Patentansprüche :

Claims (5)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Gradient-Formkörper, insbesondere zur Anwendung in der Chromatographie, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem vorzugsweise porösen Festkörper besteht, der entweder per se oder durch die Aufnahme von zumindest zwei Stoffen verschiedener Eigenschaften vorzugsweise in stufenlosem Übergang eine Anderung gewisser Charakteristika besitzt.
  2. 2.) Gradient-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Featkörperteilchen, die vorzugsweise die Gestalt von kleinen Körnern aufweisen, besteht, die durch Adhäsionskräfte oder analoge Kräfte zu einem einstickigen Gebilde vereinigt sind.
  3. 3.) Gradient-formkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem plattenförmigen, flächigen Gebilde verhältnismässig geringer Dicke, insbesondere aus einem Sorptionsmittel wie Kieselgel, besteht, wobei dieses zwei Imprägnierungen aufweist, und zwar eine mit einem sauren Stoff und eine zweite mit einem basischen Stoff, die derart stufenlos ineinander übergehen, dass am linken Rand des plattenföermigen, flächigen Gradient-Formkdrpers die Konzentration an sauren Inhaltsstoffen 100 % ig, die Konzentration von basischen Inhaltsstoffen am rechten Rand des Gradient-Formkörpers 100 % ig und die Konzentration der basischen und sauren Inhaltsstoffe in der Mitte des Formkörpers je 50 %ig ist, wobei gegebenenfalls Neutralisationsvorgänge stattfinden.
  4. PatentansprUche-4.) Gradient-Formkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Inhaltastoffe vorhanden sind, die gegeneinander in einem gewissen Gradient-Verhältnis stehen.
  5. 5.) Gradient-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form einer lose gepackten oder freitragenden Gradient-Säule aufweist.
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DE19641523037 1964-12-19 1964-12-19 Gradient Formkörper zur Anwen dung insbesondere in der dreidimen sionalen Chromatographie Expired DE1523037C3 (de)

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