DE4407675C1 - TLC sepg. material useful for in-situ measurement of Raman spectra - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Trennmaterialien für die Dünnschichtchromato graphie mit besonderer Eignung für die in situ Messung von RAMAN- Spektren, sowie die Verwendung dieser Trennmaterialien für die in situ Messung von RAMAN-Spektren.The invention relates to separation materials for thin layer chromatography graph with special suitability for the in situ measurement of RAMAN- Spectra, as well as the use of these separation materials for in situ Measurement of RAMAN spectra.
Die Dünnschichtchromatographie ist wegen ihrer einfachen Handhabung und Flexibilität der Methodik, sowie wegen des geringen Substanzver brauchs bei vielen analytischen Fragestellungen die Methode der Wahl. Für die nähere Charakterisierung der aufgetrennten Substanzen sind die unmittelbar auf dem Träger zugänglichen Informationen (z. B. Rf-Wert, Farbreaktionen) häufig unzureichend. Die Elution der aufgetrennten Sub stanzen beispielsweise mit anschließender spektroskopischer Charakteri sierung (UV/vis, IR oder RAMAN) war ein Ausweg, der manchmal vorge schlagen wurde. Nachteilig ist jedoch unter anderem der erhebliche Zeit- und Arbeitsaufwand, sowie der deutlich erhöhte Materialbedarf. Bei in situ Messungen erfolgt die jeweilige Messung direkt auf dem Dünnschicht träger nach der Trennung. Die Messung von Absorptionsspektren im UV oder sichtbaren Wellenlängenbereich ist in vielen Fällen unzureichend für die Charakterisierung von Substanzen. Die IR-Spektroskopie in situ ist, insbesondere unter Benutzung der Methoden der Fourier-Transformation (FT-IR), prinzipiell möglich; jedoch weisen die üblichen Trennmaterialien starke Absorptionsbanden in Spektralbereichen auf, die für die Charakterisierung vieler Substanzen wichtig sind. Diese Störung tritt bei RAMAN-Spektren nicht auf. Bei der Anregung des RAMAN-Effektes im nahen Infrarotbereich (NIR) werden die Messungen zudem in der Regel nicht durch Fluoreszenz des Analyten oder von Begleitsubstanzen (z. B. Bestandteile des Trennmaterials) gestört.Thin-layer chromatography is the method of choice for many analytical questions because of its easy handling and flexibility of the method, as well as the low substance consumption. The information directly accessible on the support (e.g. R f value, color reactions) is often insufficient for the more detailed characterization of the separated substances. Elution of the separated substances, for example with subsequent spectroscopic characterization (UV / vis, IR or RAMAN) was a way out that was sometimes suggested. However, the considerable time and effort, as well as the significantly increased material requirements, are disadvantageous. In the case of in situ measurements, the respective measurement is carried out directly on the thin film carrier after the separation. The measurement of absorption spectra in the UV or visible wavelength range is in many cases insufficient for the characterization of substances. IR spectroscopy in situ is possible in principle, in particular using the Fourier transform (FT-IR) methods; however, the usual separating materials have strong absorption bands in spectral ranges, which are important for the characterization of many substances. This disturbance does not occur with RAMAN spectra. When the RAMAN effect is excited in the near infrared range (NIR), the measurements are usually not disturbed by fluorescence of the analyte or accompanying substances (e.g. components of the separating material).
Von C. Petty und N. Cahoon (1993) in Spectrochimica Acta 49A, 645-655, wurde die Kopplung von Dünnschichttrennung und anschließender Unter suchung mittels FT-RAMAN-Spektroskopie vorgeschlagen. Für diese Messungen waren jedoch etwa 500 ng Probenmaterial notwendig. Für viele Zwecke wäre eine Verringerung der notwendigen Menge an Proben material wünschenswert. Zwar kann die Meßempfindlichkeit bei der RAMAN-Spektroskopie durch die Verwendung von Oberflächen- Verstärkungs-Effekten (SERS: surface enhanced RAMAN spectroscopy) erhöht werden, jedoch treten bei dieser Technik in der Regel Spektren veränderungen auf, so daß Vergleiche mit Referenzspektren, die unter Standardbedingungen gemessen werden, nicht möglich sind.By C. Petty and N. Cahoon (1993) in Spectrochimica Acta 49A, 645-655, was the coupling of thin film separation and subsequent sub Search by FT-RAMAN spectroscopy proposed. For this However, measurements required about 500 ng of sample material. For many purposes would be to reduce the amount of samples required material desirable. Although the sensitivity of the RAMAN spectroscopy through the use of surface Gain effects (SERS: surface enhanced RAMAN spectroscopy) can be increased, however, spectra usually occur with this technique changes on so that comparisons with reference spectra that are under Standard conditions are measured, are not possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, Trennmaterialien für die Dünnschichtchroma tographie bereitzustellen, die eine in situ Untersuchung mittels FT-RAMAN- Spektroskopie auch mit geringen Mengen an Probenmaterial erlauben. Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung von Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie mit besonderen Eigenschaften gelöst.The object of the invention is to provide separating materials for thin-layer chroma to provide graphics that allow in situ investigation using FT-RAMAN Allow spectroscopy with small amounts of sample material. This task is accomplished by providing release materials for the Thin layer chromatography with special properties solved.
Gegenstand der Erfindung sind Trennmaterialien für die Dünnschicht chromatographie enthaltend eine aus Sorbensteilchen gebildete Sorbens schicht auf einem reflektierenden Träger, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:The invention relates to separating materials for the thin layer chromatography containing a sorbent formed from sorbent particles layer on a reflective support, characterized by the following Features:
- a) Stärke der Sorbensschicht 30-180 µm;a) thickness of the sorbent layer 30-180 microns;
- b) mittlere Teilchengröße (d₅₀) 2-10 µm;b) average particle size (d₅₀) 2-10 µm;
- c) Teilchengrößenverteilung (d₁₀-d₉₀) kleiner als 15 µm.c) particle size distribution (d₁₀-d₉₀) less than 15 microns.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung dieses Trenn materials für Trennverfahren mit anschließender in situ Messung eines RAMAN-Spektrums.The invention further relates to the use of this separation materials for separation processes with subsequent in situ measurement of a RAMAN spectrum.
Abb. 1 zeigt das in situ aufgenommene NIR-FT-RAMAN-Spektrum eines optischen Aufhellers; experimentelle Einzelheiten finden sich in Beispiel 3. Abb. 2 zeigt das in situ aufgenommene NIR-FT-RAMAN- Spektrum eines Farbstoffes; experimentelle Einzelheiten finden sich in Beispiel 4. Fig. 1 shows the NIR-FT-RAMAN spectrum of an optical brightener recorded in situ; Experimental details can be found in Example 3. Fig. 2 shows the NIR-FT-RAMAN spectrum of a dye recorded in situ; Experimental details can be found in Example 4.
Als Trägermaterial für die erfindungsgemäßen Trennmaterialien wird Aluminiumfolie bevorzugt. Jedoch sind auch andere reflektierende Materialien geeignet und dem Fachmann bekannt; dazu gehören z. B. andere Metalle oder metallbeschichtete Gläser oder Kunststoffolien. Die Folien können auch poliert sein; ihre Stärke beträgt üblicherweise 80 bis 200 µm.As a carrier material for the separation materials according to the invention Aluminum foil preferred. However, other are reflective Suitable materials and known to the expert; these include e.g. B. other metals or metal-coated glasses or plastic films. The Foils can also be polished; their strength is usually 80 to 200 µm.
Als Sorbens kommen die in der Dünnschichtchromatographie üblichen Sorbenzien, insbesondere Kieselgel und derivatisierte Kieselgele in Betracht. Als weiteren Zusatz kann die Sorbensschicht auch die in der Dünnschichtchromatographie üblichen Fluoreszenzindikatoren enthalten. Sorbenzien und Fluoreszenzindikatoren sind dem Fachmann bekannt.The sorbents used are those customary in thin layer chromatography Sorbents, especially silica gel and derivatized silica gels in Consideration. As a further addition, the sorbent layer can also be added to the Thin-layer chromatography contain the usual fluorescent indicators. Sorbents and fluorescent indicators are known to the person skilled in the art.
Häufig enthalten Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie zusätzlich Binder. Prinzipiell geeignete Binder, sowie deren Anteile in der Sorbensschicht sind dem Fachmann bekannt. Soweit Binder für die erfindungsgemäßen Trennmaterialien benutzt werden, werden insbesondere Poly(meth)acrylsäure und Poly(meth)acrylate bevorzugt. Besonders bevorzugte Binder besitzen mittlere Molekulargewichte von 3-4 Millionen und sind kommerziell erhältlich.Often contain separation materials for thin layer chromatography additionally binder. In principle, suitable binders and their proportions in the Sorbent layers are known to the person skilled in the art. As far as Binder for the invention Release materials are used in particular Poly (meth) acrylic acid and poly (meth) acrylates are preferred. Especially preferred binders have average molecular weights of 3-4 million and are commercially available.
Die Schichtdicke der Sorbensschicht ist einer der kritischen Parameter der erfindungsgemäßen Trennmaterialien. Sie beträgt 30 bis 180 µm, bevorzugt 40 bis 100 µm.The layer thickness of the sorbent layer is one of the critical parameters of the separating materials according to the invention. It is 30 to 180 µm, preferably 40 to 100 microns.
Die mittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung sind weitere kritische Parameter der erfindungsgemäßen Trennmaterialien. Die mittlere Teilchengröße wird als d₅₀-Wert, die Teilchengrößenverteilung als die Spanne zwischen d₁₀- und d₉₀-Wert angegeben. Diese Werte geben die Percentile bezogen auf die Masse der Teilchen mit einem bestimmten Teilchendruchmesser an. Die mittlere Teilchengröße der erfindungsgemäßen Trennmaterialien beträgt 2 bis 10 µm, bevorzugt 2,5 bis 5 µm. Deren Teilchengrößenverteilung beträgt weniger als 15 µm, bevorzugt weniger als 4 µm. Wirtschaftlich lassen sich mit üblichen Herstellungs- und Sichtungsverfahren Teilgrößenverteilungen bis herab zu 2 µm erzielen.The mean particle size and the particle size distribution are further critical parameters of the separating materials according to the invention. The average particle size is called the d₅₀ value, the particle size distribution indicated as the range between d₁₀ and d₉₀ value. These values give the percentiles based on the mass of the particles with a certain particle diameter. The average particle size of the separating materials according to the invention is 2 to 10 microns, preferably 2.5 up to 5 µm. Their particle size distribution is less than 15 µm, preferably less than 4 µm. Economical can be done with usual Manufacturing and screening processes Part size distributions down to to achieve 2 µm.
Die Sorbensteilchen der erfindungsgemäßen Trennmaterialien können sowohl unregelmäßig als auch regelmäßig geformt, insbesondere auch sphärisch sein. The sorbent particles of the separating materials according to the invention can both irregularly and regularly shaped, especially also be spherical.
Die Messung der RAMAN-Spektren nach der Substanztrennung erfolgt in üblichen Spektrometern. Für die Aufnahme des Trennmaterials mit der Probe (oder eines Stückes ausgeschnitten aus dem Trennmaterial) muß ein entsprechender Probenhalter vorhanden sein. Spektrometer sind kommerziell erhältlich. Geeignete Probenhalter sind dem Fachmann bekannt. Die Anregung für den RAMAN-Effekt erfolgt bevorzugterweise im NIR, beispielsweise mittels Neodym-YAG-Laser bei 1064 nm. Durch mehrfaches Scannen und Auswertung mittels Fourier-Transformation wird das Spektrum verbessert. Spektren, die neben den Substanzflecken gemessen werden, können dabei zur Hintergrundsubtraktion dienen. Algorithmen für diese Auswerteverfahren und dazu geeignete Rechnerprogramme sind dem Fachmann bekannt und werden auch kommerziell angeboten.The RAMAN spectra are measured after substance separation in usual spectrometers. For the inclusion of the release material with the Sample (or a piece cut from the release material) must an appropriate sample holder must be available. Spectrometers are commercially available. Suitable sample holders are known to the person skilled in the art known. The RAMAN effect is preferably stimulated in the NIR, for example using a neodymium-YAG laser at 1064 nm multiple scanning and evaluation using Fourier transformation the spectrum improved. Spectra next to the substance stains can be used for background subtraction. Algorithms for these evaluation methods and suitable computer programs are known to the person skilled in the art and also become commercial offered.
Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung erläutern und bedeuten keine Einschränkung des Erfindungsgedankens.The following examples are intended to explain the subject matter of the invention and mean no restriction of the inventive concept.
2,0 g eines kommerziell erhältlichen Binders (Polyacrylsäure; mittleres Molekulargewicht 4 × 10⁶) werden in 400 ml deionisiertes Wasser bei 1200 UpM eingerührt (5 Minuten). Anschließend werden 96 g Kieselgel mit unregelmäßig geformten Teilchen (d₅₀ 3,7 µm; d₁₀-d₉₀ 4,0 µm) in der Lösung suspendiert (1200 UpM; 10 Minuten). Zu der Suspension werden 2 g Magnesiumwolframat mit Fluoreszenzindikator hinzugegeben und weitere 10 Minuten gerührt.2.0 g of a commercially available binder (polyacrylic acid; medium Molecular weight 4 × 10⁶) in 400 ml of deionized water 1200 rpm stirred in (5 minutes). Then 96 g of silica gel with irregularly shaped particles (d₅₀ 3.7 µm; d₁₀-d₉₀ 4.0 µm) in the Solution suspended (1200 rpm; 10 minutes). Become the suspension 2 g of magnesium tungstate with fluorescence indicator are added and stirred for a further 10 minutes.
Eine für die Herstellung von DC-Folien übliche Aluminiumfolie (Stärke 100 µm; Breite 20 cm; Länge 1 m) wird mit Hilfe eines Streichgerätes (DESAGA; Rakeleinstellung 0,12 mm) mit der Suspension aus Schritt a) beschichtet.An aluminum foil customary for the production of DC foils (thickness 100 µm; Width 20 cm; Length 1 m) with the help of a coating device (DESAGA; doctor blade setting 0.12 mm) with the suspension from step a) coated.
Die beschichtete Folie wird in einem Trockenschrank bei 45°C 15 Minuten getrocknet und anschließend auf das Maß 10×10 cm geschnitten.The coated film is in a drying cabinet at 45 ° C for 15 minutes dried and then to the size 10 × 10 cm cut.
3,0 g eines kommerziell erhältlichen Binders (Polyacrylsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3 × 10⁶) werden in 400 ml deionisiertes Wasser bei 1200 UpM eingerührt (5 Minuten). 193 g sphärisches Kieselgel 60 (d₅₀ 3,3 µm; d₁₀-d₉₀ 2,3 µm) werden zu dieser Lösung zugegeben und weitere 10 Minuten gerührt.3.0 g of a commercially available binder (polyacrylic acid with a average molecular weight of 3 × 10⁶) are deionized in 400 ml Water stirred in at 1200 rpm (5 minutes). 193 g spherical Silica gel 60 (d₅₀ 3.3 µm; d₁₀-d₉₀ 2.3 µm) become this solution added and stirred for a further 10 minutes.
Eine für die Herstellung von DC-Folien übliche Aluminiumfolie (Stärke 100 µm; Breite 20 cm; Länge 1 m) wird mit Hilfe eines Streichgerätes (DESAGA; Rakeleinstellung 0,12 mm) mit der Suspension aus Schritt a) beschichtet.An aluminum foil customary for the production of DC foils (thickness 100 µm; Width 20 cm; Length 1 m) with the help of a coating device (DESAGA; doctor blade setting 0.12 mm) with the suspension from step a) coated.
Die beschichtete Folie wird in einem Trockenschrank bei 45°C 15 Minuten getrocknet und anschließend auf das Maß 10 × 10 cm geschnitten.The coated film is 15 in a drying cabinet at 45 ° C. Dried minutes and then to the size 10 × 10 cm cut.
5 mg eines optischen Aufhellers der Formel I werden in 50 ml Chloroform gelöst.5 mg of an optical brightener of the formula I are in 50 ml of chloroform solved.
Auf ein Trennmaterial hergestellt nach Beispiel 2 werden mittels eines Probenapplikators (ATS 3 mit ATS 3 Software, Version 2.04; Fa. Camag) 1 µl der Lösung aus Schritt a) 8 mm oberhalb des unteren Plattenrandes aufgetragen. Die Entwicklung des Chromatogramms erfolgt aufsteigend in einer Doppeltrog-Kammer (Fa. Camag) in Dichlormethan-Toluol-Ethanol (69 : 30 : 1; v : v : v) (Kammersättigung 20 Minuten mit Filterpapiereinlage). Die Platten werden anschließend 10 Minuten im Kaltluftstrom getrocknet.Made on a release material according to Example 2 by means of a Sample applicator (ATS 3 with ATS 3 software, version 2.04; Camag) 1 µl of the solution from step a) 8 mm above the lower edge of the plate applied. The development of the chromatogram takes place in ascending order a double trough chamber (from Camag) in dichloromethane-toluene-ethanol (69: 30: 1; v: v: v) (chamber saturation 20 minutes with filter paper insert). The The plates are then dried in a cold air stream for 10 minutes.
Die Zone, die die Verbindung der Formel I enthält, wird mit einer Schere ausgeschnitten und im Probenraum eines RAMAN-Spektrometers RFS 100 (Fa. Bruker, Karlsruhe, DE) befestigt. Eine Zone zwischen den Bahnen mit Probenauftrag wird in gleicher Höhe ausgeschnitten; diese dient zur Aufnahme des Hintergrundspektrums. Die Anregung erfolgt mit enem Neodym-YAG-Laser bei 1064 nm, die Detektion mittels eines Germaniumdetektors (Kühlung mit flüssigem Stickstoff). Die Rohdaten (Probe und Hintergrund) werden mittels der Meß- und Auswertesoftware des Geräteherstellers (OPUS®) gemessen (500 scans; Auflösung 4 cm-1; Meßzeit ca. 15 Minuten) und dann auf das Weißlichtspektrum einer Wolframlampe unter Berücksichtigung der Filamenttemperatur korrigiert. Anschließend wird das RAMAN-Spektrum als Differenz von Probe und Hintergrund berechnet.The zone which contains the compound of the formula I is cut out with scissors and fastened in the sample space of a RAMAN spectrometer RFS 100 (Bruker, Karlsruhe, DE). A zone between the lanes with sample application is cut out at the same height; this is used to record the background spectrum. The excitation takes place with a neodymium-YAG laser at 1064 nm, the detection with a germanium detector (cooling with liquid nitrogen). The raw data (sample and background) are measured using the measurement and evaluation software of the device manufacturer (OPUS®) (500 scans; resolution 4 cm -1 ; measurement time approx. 15 minutes) and then corrected for the white light spectrum of a tungsten lamp taking into account the filament temperature. The RAMAN spectrum is then calculated as the difference between the sample and the background.
Das RAMAN-Spektrum ist in Abb. 1 dargestellt. The RAMAN spectrum is shown in Fig. 1.
5 mg eines Farbstoffes der Formel II werden in 50 ml Aceton/Methanol (1 : 1; v : v) gelöst.5 mg of a dye of formula II are in 50 ml of acetone / methanol (1: 1; v: v) solved.
Auf ein Trennmaterial hergestellt nach Beispiel 2 werden mittels eines Probenapplikators (ATS 3 mit ATS 3 Software, Version 2.04; Fa. Camag) 1 µl der Lösung aus Schritt a) 8 mm oberhalb des unteren Plattenrandes aufgetragen. Die Entwicklung des Chromatogramms erfolgt aufsteigend in einer Doppeltrog-Kammer (Fa. Camag) in tert.-Butylmethylether (Kammersättigung 20 Minuten mit Filterpapiereinlage). Die Platten werden anschließend 10 Minuten im Kaltluftstrom getrocknet.Made on a release material according to Example 2 by means of a Sample applicator (ATS 3 with ATS 3 software, version 2.04; Camag) 1 µl of the solution from step a) 8 mm above the lower edge of the plate applied. The development of the chromatogram takes place in ascending order a double trough chamber (from Camag) in tert-butyl methyl ether (chamber saturation 20 minutes with filter paper insert). The plates are then dried in a cold air stream for 10 minutes.
Die Messung des RAMAN-Spektrums erfolgt, wie in Beispiel 3c) beschrieben.The RAMAN spectrum is measured as in Example 3c) described.
Das RAMAN-Spektrum ist in Abb. 2 dargestellt.The RAMAN spectrum is shown in Fig. 2.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Trennmaterialien kann die Nachweisgrenze für in situ Messungen von RAMAN-Spektren erheblich gesenkt werden, ohne daß auf Oberflächen-Verstärkungs-Effekte (SERS: surface enhanced RAMAN spectroscopy) mit den damit verbundenen Komplikationen zurückgegriffen werden muß. Die erfindungsgemäß erhältlichen Spektren erlauben die Strukturanalyse aufgrund der RAMAN-Spektroskopie mit geringem Zeit- und Materialaufwand, und ohne daß die Substanz rein isoliert werden muß. Ebenso ist die Substanzidentifizierung auf der Grundlage von Vergleichsspektren möglich. Beispielsweise können interpretierbare Spektren mit weniger als 50 ng Substanz pro Zone erzeugt werden, wobei einschließlich Auftrennung des Substanzgemisches typischerweise ca. zwei Stunden benötigt werden.By using the separating materials according to the invention the detection limit for in situ measurements of RAMAN spectra considerably be lowered without affecting surface reinforcement effects (SERS: surface enhanced RAMAN spectroscopy) with the associated Complications must be resorted to. The invention available spectra allow structural analysis based on the RAMAN spectroscopy with little time and material expenditure, and without having to isolate the substance. The same is true Substance identification based on comparison spectra possible. For example, interpretable spectra with less than 50 ng of substance are generated per zone, including Separation of the mixture of substances typically takes about two hours are needed.
Claims (4)
- a) Stärke der Sorbensschicht 30-180 µm;
- b) mittlere Teilchengröße (d₅₀) 2-10 µm;
- c) Teilchengrößenverteilung (d₁₀-d₉₀) kleiner als 15 µm.
- a) thickness of the sorbent layer 30-180 microns;
- b) average particle size (d₅₀) 2-10 µm;
- c) particle size distribution (d₁₀-d₉₀) less than 15 microns.
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