WO1990005913A1 - Method for the chromatographic determination of cations - Google Patents

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WO1990005913A1
WO1990005913A1 PCT/EP1989/001395 EP8901395W WO9005913A1 WO 1990005913 A1 WO1990005913 A1 WO 1990005913A1 EP 8901395 W EP8901395 W EP 8901395W WO 9005913 A1 WO9005913 A1 WO 9005913A1
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polybasic carboxylic
carboxylic acid
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PCT/EP1989/001395
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Hans-Heinrich Schaper
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Schaper Hans Heinrich
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    • G01N2030/965Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation using ion-exchange suppressor columns

Definitions

  • the invention relates to a method for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine or mineral water.
  • Hydrochloric acid is not sufficient for elution of these ions.
  • Polyvalent cations were separated using the previously known methods with complexing organic compounds which compete with the column material as chelating ligands and with ethylenediamine, which in its protonated form competes with the cations adsorbed on the column.
  • the high elution power of these eluent components causes the monovalent cations, in particular the alkali cations, to be eluted as a common fraction in or shortly after the dead volume of the respective chromatography columns.
  • ion pair chromatography a non-polar material based on silica gel or on a polymer is used as the stationary phase.
  • eluent are organic at least partially contain hydrophobic and ionic molecules that adsorb to the reverse phase column material.
  • Aliphatic sulfonic acids have hitherto been used as the elution reagent, that is to say as the counter ion for the cations to be separated.
  • the object of the invention is to propose a method and a column material with which a simultaneous separation of mono- and multivalent cations, in particular also alkali and alkaline earth ions, is possible.
  • a so-called reversed-phase column is at least partially covered with at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue, in that the substance which contains cations is applied to the column and then eluted.
  • Alkyl or cycloalkyldicarboxylic acids are particularly suitable here.
  • aromatic dicarboxylic acids can also be used, especially if a non-polar polymer-based material, such as the PRP-1 column, is used as the stationary phase.
  • the invention relates generally to the use of polybasic carboxylic acids and not only to the use of dicarboxylic acids, although the discussion below relies essentially on examples in which dicarboxylic acids are used as polybasic carboxylic acids.
  • carboxylic acids examples include alkyl and aryl derivatives of malonic acid and succinic acid as well as 1,2-dicarboxyl-5-alkylcyclohexanes, 1,2-dicarboxyl-alkylcyclopentanes, alkyl derivatives of phthalic acid and alkylnaphthalenedicarboxylic acids.
  • a particularly good interaction of the hydrophobic part of the carboxylic acid with the column material results with aromatic, dibasic and polybasic carboxylic acids, such as naphthalene -di -, - tri- and -tetracarboxylic acids, since charge-transfer complexes can form here with the aromatic components of the column material.
  • the decisive factor in the selection of the corresponding polybasic carboxylic acid is on the one hand the interaction of the hydrophobic residue with the non-polar column material and on the other hand the complex formation constant with the mono- and polyvalent cations to be separated.
  • the complex formation constant it has been found that particularly favorable values are achieved when the chelate complexes of the polybasic carboxylic acids form a six- or seven-membered ring together with the cation.
  • the complex formation constant is generally too small.
  • kylreste with four to sixteen carbon atoms, but especially with six to 10 carbon atoms.
  • Hexylmalonic acid and hexylsuccinic acid can be named as examples.
  • Aromatic, polybasic carboxylic acids can also be adsorbed onto the non-polar column material via appropriate alkyl chains.
  • alkyl chains are used as the hydrophobic residues of the polybasic carboxylic acids which have more than ten carbon atoms, then these carboxylic acids are very well anchored to the column material, so that the separation mechanism of the column shifts from ion pair chromatography more towards ion exchange chromatography.
  • substituents are in particular the nitro group or halogen radicals, here in particular bromine radicals.
  • the polybasic carboxylic acid is expediently applied to the column in a polar solvent, in particular in an alcoholic solution. Again, the use of a methanolic solution is particularly recommended.
  • the elution is then preferably carried out with the aid of a mono- or dicarboxylic acid in the eluent, the pK S value or first pK S value of which is less than 3, preferably less than 2.
  • the pK S value or first pK S value of which is less than 3, preferably less than 2.
  • the polybasic carboxylic acid will have to be added to the eluent.
  • the elution effect can be improved by adding so-called elution enhancers, which can be formed in particular by a diamine, to the elution solution.
  • the diamines are in the pH range in which the column according to the invention is usually used in protonated form and thus compete with the cations adsorbed on the column.
  • One of the preferred diamines is the 1,7-diaminoheptane.
  • the column is used according to the ion-pair chromatography method, in which the shorter-chain hydrophobic residues of the polybasic carboxylic acid are used in particular, it is advisable to ensure the eluent the polybasic carboxylic acid in order to ensure constant loading of the column with the polybasic carboxylic acid to add and to cover the acid with the polybasic carboxylic acid already with the eluent. It is then expedient to coat the column with the same solution and carry out the elution.
  • the column is coated with a solution of hexylsuccinic acid and oxalic acid in water, whereupon the substance which is to be analyzed for the cation content is applied to the column and then the elution is carried out with the solution used to load the column.
  • Concentrations between 1 and 4 mmol and with respect to succinic acid 0, 5 and 4 mmol oxalic acid have proven to be particularly advantageous with respect to hexylsuccinic acid.
  • a content of approx. 2 mmol hexylsuccinic acid and approx. 1 mmol oxalic acid is recommended.
  • a reversed-phase column is preferably used as the column material in the process, the stationary phase of which is a non-polar material based on silica gel, to which alkyl groups, such as RP 4 , RP 8 and RP 18 , are bound.
  • a reversed-phase column can be used, the stationary phase of which is formed by a non-polar polymer-based material, such as, for example, PRP-1.
  • the second aspect of the invention relates to the creation of a modified reversed-phase material, in particular a column, which is suitable for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth metal ions, in wine or mineral waters.
  • this column material is characterized in that it is at least partially at least one polybasic carboxylic acid, which has a hydrophobic residue, is occupied. The hydrophobic residue is held on the reversed phase material by non-covalent forces.
  • Non-polar materials based on silica gel which has alkyl groups, such as, for example, the RP 4 , RP 8 and RP 18 materials, are particularly suitable as reversed phase material.
  • the reversed phase material will preferably be coated with an alkyl or cycloalkyl dicarboxylic acid.
  • Column material which is especially prepared for the analysis of mineral waters and wines, preferably has an occupancy with alkyl succinic acid, in particular hexyl succinic acid.
  • Preferred solutions for covering and eluting reversed-phase material in the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations comprise at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue, and a mono- or dicarboxylic acid, the pK S value or first pK S value of which is less than 3.
  • the solvent of the solution will preferably be a polar solvent.
  • the polybasic carboxylic acid here is preferably an alkyl or cycloalkyl dicarboxylic acid, it also being possible to use aromatic derivatives of dicarboxylic acids or aromatic dicarboxylic acids themselves.
  • One of the preferred solutions contains hexylsuccinic acid and oxalic acid in water, the concentrations of which are particularly useful for problematic analysis of wine and mineral water
  • Hexylsuccinic acid is approximately 2 mmol and the concentration of oxalic acid is approximately 1 mmol in water.
  • the size of the chelate rings formed by the polybasic carboxylic acid with the cations is of importance in relation to the separation properties of the system.
  • a grouping (1,4-dicarboxylic acid) is formed which can obviously complex metal ions better than, for example, the corresponding bases of monoalkylcarboxylic acids.
  • a possible coordination of two carboxylic acid groups of a monocarboxylic acid to the respective metal ion does not appear to change that much, although it must also be taken into account that the dissociation of the carboxylic acid is suppressed with increasing concentration.
  • the chelate complexes of 1,3-dicarboxylic acids for example of alkylmalonic acids, also have satisfactory complex formation constants.
  • complexes can form for calcium and magnesium by complexing with the carboxylic acid exchange groups, which can differ in the coordination numbers and complex stabilities. This is one of the reasons for the selectivity of this exchange material. For the sake of simplicity, the existing aquo complexes and the complexes of the cations with organic acids are not taken into account in this consideration.
  • R 1 , R 2 Residues of the copolymer, alkyl residues or hydrogen It follows from these explanations that the ion pair reagents should have at least two carboxy exchange groups in order to be able to form the relatively stable chelate rings, preferably 6- and 7-rings, together with the cations. At the same time, a hydrophobic residue is necessary so that interactions with the non-polar column material are possible.
  • the demands placed on the ion pair reagents are met, for example, by alkyl succinic acids.
  • a synthetic route starting from n-alcohol is used, which is outlined in the diagram of FIG. 1.
  • the melting points are determined in open glass capillaries using a melting point apparatus with a paraffin oil bath.
  • the 1 H-NMR spectra are recorded with a Bruker WP 80 (80 MHz) with tetramethylsilane (TMS) as the internal standard.
  • a Metrohm 670 tritroprocessor is used to determine the pK S values.
  • the measurement is carried out for hexylsuccinic acid in water, for dodecyl- or hexadecylsuccinic acid in 80 or 90% methanol.
  • the influence of the methanol concentration is negligible.
  • a reversed-phase material based on silica gel proves to be sufficient here, which has significantly lower costs than a polymer material.
  • the LiChrospher RP 18 with spherical 5 ⁇ material proves to be the most suitable. A further reduction in particle size in the Superspher RP 18 does not result in better separation performance. The irregular material also tested in the LiChrosorb RP 18 and the spherical Nucleosil RP 18 follow a poorer separation yourself. As described above, the hexylsuccinic acid can form seven rings with the respective cations, two or more groups also being possible.
  • the conductivity detection is the suitable detection system for the developed system because it can detect mono- and bivalent cations equally.
  • the conductivity detectors from Bischoff and Waters used here electronically suppress the basic conductivity. This more recent development is to be seen as an alternative to the suppressor method, where an anion exchange results in a "chemical" suppression of the basic conductivity.
  • the tartaric acid previously used in the eluent did not result in a separation of the bivalent cations in the ion pair system to be developed, hexylsuccinic acid initially being used as the ion pair reagent.
  • the tartaric acid has only a negligible complexing effect, so that the selectivity for the separation of the bivalent ions from the cation exchange material comes, which is underlined by comparative tests with hydrochloric, formic and acetic acid.
  • the following two conditions are to be used for the ion pair system organic acids linked: low pK values, so that a complexing action with respect to the alkaline earth metal ions may be present; Different complex stabilities with calcium and magnesium so that the retention of the bivalent cations is different.
  • Polycarboxylic acids such as maleic acid or polybasic inorganic acids such as phosphoric acid, which only have the first pK s stage in the pH range around 2.0, also prove to be less useful.
  • Organic acids are preferably used, which Substituents with predominantly or -I -M effects have to the pK s - values decrease.
  • Nitrophthalic acids include Nitrophthalic acids, various nitrosalicylic acids, sulfosalicylic acid as well as mono- and dihalogenated succinic acids.
  • oxalic acid and trifluoroacetic acid have good complexing properties, especially also in the pH range 2.6-3.5.
  • oxalic acid a better separation of the alkaline earth ions is achieved, so that it is particularly suitable for the ion pair system.
  • the optimal concentration range of the oxalic acid in the eluent is approximately 1 mmol in the present example. Smaller concentrations lead to too long retention times of the alkaline earth ions, because on the one hand the elution power of the eluent is reduced and on the other hand the capacity of the exchange groups is increased by a higher degree of dissociation. Larger concentrations of oxalic acid reduce the degree of dissociation and at the same time increase the elution power; A sufficient separation may then no longer exist. In processes as are carried out according to the prior art, 5-10 mmol of an alkyl sulfonic acid are usually used as the ion pair reagent.
  • the developed separation system is designed in such a way that it is also possible to determine sodium and potassium in their unfavorable conditions in wine and mineral water. At the same time, the bivalent cations should be determinable with acceptable retention times. If the conditions are not so unfavorable or if the excess component is determined, the elution power of the eluent, as already mentioned, should not be increased by the oxalic acid concentration.
  • the elution power of the eluent can be regulated by adjusting the pH.
  • the alkali and alkaline earth hydroxides are not well suited for this, since these cations can then no longer be detected with sufficient sensitivity.
  • Divalent cations such as ethylenediammonium should now be used, because diethanolamine or other monovalent amines, for example, first have a greater influence on the alkali ions and secondly they increase the capacity of the exchanger, because increasing the pH value means that more exchange groups are dissociated, so that retention times increase.
  • ethylenediamine is practically a dication in the pH range below about 6.
  • EN ethylenediamine
  • compounds such as 1,3-diaminopropane to 1,7-diaminoheptane are used. These have pK s values shifted even further into the "alkaline", so that they are also present in the "acidic” form as a dication. If the non-polar portion of the diamines becomes larger, the interactions with the RP 18 column material increase, which is documented by shorter retention times.
  • ion exchange chromatography can be viewed as a limiting case of ion pair chromatography.
  • dodecyl and hexadecyl succinic acid have been produced.
  • the greater hydrophobic fraction compared to hexylsuccinic acid means that these compounds are almost no longer water-soluble and have a comparatively stronger interaction with the non-polar column material.
  • HPLC column used by the column with a flow of 1.0 ml / min. is rinsed for about 1 hour.
  • Table 2 summarizes the pK a values of the three acids listed.
  • the capacity of the separation column is therefore too low to separate the bivalent ions as well as the monovalent ones.
  • Fig. 4 shows the sodium determination, which is possible with this system in contrast to the Schomburg column and other single column systems even without a so-called suppressor system.
  • the chromatogram of the calcium and magnesium determination in mineral water is shown in FIG. 5 and that of the potassium and lithium determination in FIG. 6.
  • the specified Na 2 S 2 O 3 addition and the heating time must be observed, since smaller additions and shorter times result in poor results.
  • the carbon dioxide and hydrogen carbonate contained in mineral water must be removed before injecting, otherwise the column packing can be damaged.
  • the range around ⁇ 0.1 ppm sodium should be avoided for the determination, since contaminated results can result from contamination of the glass devices used. Contamination is negligible in the area used here.
  • the samples are diluted 1: 5 to 1: 1000 for mineral water samples and 1:20 to 1: 1500 for wine samples.
  • Atomic absorption spectrometry is used as the reference method for the analyzed ions.
  • Tables 4 and 5 show the contents of the wine and mineral water samples examined in comparison with the AAS values.
  • the IC When determining sodium, the IC provides up to 11% higher values, which presumably result from organic components in the wine.
  • Table 7 shows the ratios of IC to AAS for the sodium, potassium, lithium, calcium and magnesium determination in mineral water. There is also a good agreement here.
  • the system according to the invention has crystallized out as a further possibility for simultaneously determining alkali and alkaline earth ions.
  • the separation system is also much cheaper and more universal, as shown above.
  • the ion pair reagent is removed by rinsing with 20% methanol, so that the column is also available for other separations.
  • alkyl succinic acids are synthesized that have this important group (1,4-dicarboxylic acid). They also have a non-polar alkyl residue, which allows their use as ion pair reagents in ion pair chromatography.
  • Oxalic acid has been found to be optimal acid, because it has the one hand, low pK values and on the other hand, still sufficient in the "acid" Differences in the complex stabilities to the divalent cations. Many organic acids tested only meet the first condition and are therefore less suitable.
  • the pH value of the eluent plays a decisive role: firstly, it determines the capacity of the column via the degree of dissociation of the carboxylic acid groups of hexylsuccinic acid, and secondly, it controls the elution power of the eluent via the increasing or decreasing complexing properties of oxalic acid.
  • the longer-chain alkyl succinic acids which were also tested, can be well and permanently adsorbed after rinsing the column with the methanolic solutions. However, they do not possess the required for bivalent cations selectivity, which is due to shifted to the "Alkaline" pK values. This shift also means that the capacity is much smaller. It is not possible to adjust the pH to pH ranges favorable for these acids, since the sensitivity of the conductivity detection used here drastically decreases. However, this problem can be avoided with post-column drainage.
  • the system described can be used in mineral water and wine analysis despite the unfavorable ratios of sodium and potassium and is therefore more universal and also cheaper than the Schomburg column mentioned.
  • the method according to the invention is not limited to mineral water or wine analysis, but rather lets are generally used for a cation analysis, especially for the simultaneous determination of mono- and polyvalent cations next to each other.
  • ashes can of course also be analyzed, which have been prepared in the usual way for ion chromatography.
  • Fig. 1 Synthetic route of the n-alkyl succinic acids
  • Fig. 2 The simultaneous determination of mono- and
  • Lithium peak 62 ppb Li

Abstract

The invention concerns a method for the chromatographic determination of monovalent and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine or mineral water. At least one polybasic carboxylic acid with a hydrophobic residue is applied to a reversed-phase column so that at least a part of the stationary phase of the column is coated with the carboxylic acid. The substance containing the cations to be determined is then applied to the column and the cations are eluted from the column with an eluent. The column is advantageously coated with at least one alkylsuccinic acid. The polybasic carboxylic acids used to coat the column can be substituted in the α-position of the carboxyl groups with a substituent having a - I or a - M effect. The invention also concerns a reversed-phase material coated with the polybasic carboxylic acid as well as a particularly advantageous solution for applying and eluting the reversed-phase material.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Verfahren zur chromatographischen Bestimmung Chromatographic determination method
von Kationen  of cations
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chromatographischen Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere zur simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen in Wein oder Mineralwasser. The invention relates to a method for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine or mineral water.
Bisher bekannt sind chromatographische Methoden, bei denen die monovalenten Kationen mit Salpeter- oder Salzsäureanteilen des Eluenten getrennt werden. Mehrwertige Kationen verbleiben hierbei auf der Säule, da die Elutionskraft von Salpeter- oder Chromatographic methods in which the monovalent cations are separated with nitric or hydrochloric acid components of the eluent are known to date. Polyvalent cations remain on the column, since the elution power of saltpetre or
Salzsäure für ein Eluieren dieser Ionen nicht ausreichend ist. Hydrochloric acid is not sufficient for elution of these ions.
Mehrwertige Kationen wurden nach den bisher bekannten Methoden mit komplexierenden organischen Verbindungen, die als chelatbildende Liganden mit dem Säulenmaterial in Konkurrenz stehen sowie mit Ethylendiamin, das in seiner protonierten Form in Konkurrenz zu den auf der Säule adsorbierten Kationen steht, getrennt. Die hohe Elutionskraft dieser Eluentenbestandteile bewirkt, daß die einwertigen Kationen, insbesondere die Alkali-Kationen, als gemeinsame Fraktion im oder kurz nach dem Totvolumen der jeweiligen Chromatographie-Säulen eluiert werden. Polyvalent cations were separated using the previously known methods with complexing organic compounds which compete with the column material as chelating ligands and with ethylenediamine, which in its protonated form competes with the cations adsorbed on the column. The high elution power of these eluent components causes the monovalent cations, in particular the alkali cations, to be eluted as a common fraction in or shortly after the dead volume of the respective chromatography columns.
Bei der sogenannten Ionenpaar-Chromatographie wird als stationäre Phase ein unpolares Material auf einer Kieselgelbasis oder auf einer Polymerbasis verwendet. Im Eluenten sind organische, wenigstens partiell hydrophobe und ionische Moleküle enthalten, die an dem Umkehrphasensäulenmaterial adsorbieren. Als Elutionsreagenz, das heißt als Gegenion für die aufzutrennenden Kationen, wurden bisher aliphatische Sulfonsäuren eingesetzt. In so-called ion pair chromatography, a non-polar material based on silica gel or on a polymer is used as the stationary phase. In the eluent are organic at least partially contain hydrophobic and ionic molecules that adsorb to the reverse phase column material. Aliphatic sulfonic acids have hitherto been used as the elution reagent, that is to say as the counter ion for the cations to be separated.
Mit diesen Systemen, die in der Kurzbezeichnung beispielsweise RP4, RP8, RP18 bzw . PRP-1 genannt werden, ist zwar eine Trennung von mono- und bivalenten Kationen möglich, allerdings mit einer nicht zufriedenstellenden Auflösung. Insbesondere im Hinblick auf die Analyse von Mineralwässern oder Weinen ergeben sich besondere Probleme dadurch, daß beispielsweise in den Mineralwässern regelmäßig sehr hohe Natriumkonzentrationen neben kleineren Kaliumkonzentrationen und im Bereich von einzelnen ppm liegenden Lithiumkonzentrationen vorkommen. Bei der Analyse von Wein tritt in der Regel ein umgekehrtes Konzentrations- Verhältnis zwischen Natrium- und Kaliumionen auf; hier überwiegt bei weitem der Kaliumanteil, so daß gerade diese Systeme bei der Analyse besondere Probleme bieten. With these systems, which in the short name for example RP 4 , RP 8 , RP 18 resp. PRP-1 are called, a separation of mono- and bivalent cations is possible, but with an unsatisfactory resolution. Particularly with regard to the analysis of mineral waters or wines, particular problems arise because, for example, very high sodium concentrations occur in addition to smaller potassium concentrations and lithium concentrations in the range of individual ppm, for example in the mineral waters. When analyzing wine, there is usually an inverse concentration ratio between sodium and potassium ions; the potassium content predominates here by far, so that these systems in particular present particular problems in the analysis.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Säulenmaterial vorzuschlagen, mit denen eine simultane Trennung von mono- und multivalenten Kationen, insbesondere auch Alkali- und Erdalkaliionen, möglich ist. The object of the invention is to propose a method and a column material with which a simultaneous separation of mono- and multivalent cations, in particular also alkali and alkaline earth ions, is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine sogenannte Reversed-Phase-Säule mit mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure, welche einen hydrophoben Rest aufweist, zumindest teilweise belegt wird, daß die Substanz, die Kationen enthält, auf die Säule aufgebracht und anschließend eluiert wird. This object is achieved according to the invention in that a so-called reversed-phase column is at least partially covered with at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue, in that the substance which contains cations is applied to the column and then eluted.
Hierbei eignen sich insbesondere Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäuren. Daneben kommen allerdings auch aromatische Dicarbonsäuren in Frage, insbesondere wenn als stationäre Phase ein unpolares Material auf Polymerbasis wie bei der PRP-1 Säule verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die Verwendung von mehrbasigen Carbonsäuren und nicht nur auf die Verwendung von Dicarbonsäuren, obwohl sich die Diskussion im folgenden im wesentlichen auf Beispiele stützt, bei denen Dicarbonsäuren als mehrbasige Carbonsäuren zum Einsatz kommen. Alkyl or cycloalkyldicarboxylic acids are particularly suitable here. In addition, aromatic dicarboxylic acids can also be used, especially if a non-polar polymer-based material, such as the PRP-1 column, is used as the stationary phase. The invention relates generally to the use of polybasic carboxylic acids and not only to the use of dicarboxylic acids, although the discussion below relies essentially on examples in which dicarboxylic acids are used as polybasic carboxylic acids.
Beispiele für diese Carbonsäuren sind Alkyl- und Arylderivate der Malonsäure und der Bernsteinsäure sowie 1,2-Dicarboxyl- 5-alkylcyclohexane, 1,2-Dicarboxyl-alkylcyclopentane, Alkylde- rivate der Phthalsäure bzw. Alkylnaphthalindicarbonsäuren. Examples of these carboxylic acids are alkyl and aryl derivatives of malonic acid and succinic acid as well as 1,2-dicarboxyl-5-alkylcyclohexanes, 1,2-dicarboxyl-alkylcyclopentanes, alkyl derivatives of phthalic acid and alkylnaphthalenedicarboxylic acids.
Eine besonders gute Wechselwirkung des hydrophoben Teils der Carbonsäure mit dem Säulenmaterial, wie es beispielsweise in der PRP-1 Säule vorkommt (hier wird Styrol-Divenyl-Benzol verwendet), ergibt sich mit aromatischen, zwei- und mehrbasigen Carbonsäuren, wie zum Beispiel den Naphthalin-di-,-tri- und -tetracarbonsäuren, da sich hier mit den aromatischen Anteilen des Säulenmaterials Charge-Transfer-Komplexe ausbilden können. A particularly good interaction of the hydrophobic part of the carboxylic acid with the column material, as occurs, for example, in the PRP-1 column (here styrene-divinyl-benzene is used), results with aromatic, dibasic and polybasic carboxylic acids, such as naphthalene -di -, - tri- and -tetracarboxylic acids, since charge-transfer complexes can form here with the aromatic components of the column material.
Entscheidend bei der Auswahl der entsprechenden mehrbasigen Carbonsäure ist zum einen die Wechselwirkung des hydrophoben Restes mit dem unpolaren Säulenmaterial und zum anderen die Komplexbildungskonstante mit den aufzutrennenden ein- und mehrwertigen Kationen. Es hat sich bezüglich der Komplexbildungs- konstante herausgestellt, daß besonders günstige Werte dann erreicht werden, wenn die Chelatkomplexe der mehrbasigen Carbonsäuren zusammen mit dem Kation einen sechs- oder siebengliedrigen Ring bilden. Für Carbonsäurederivate, bei denen Chelatkomplexe möglich sind, die lediglich vier Ringglieder einschließlich des Metallatoms aufweisen, ist in der Regel die Komplexbildungskonstante zu klein. The decisive factor in the selection of the corresponding polybasic carboxylic acid is on the one hand the interaction of the hydrophobic residue with the non-polar column material and on the other hand the complex formation constant with the mono- and polyvalent cations to be separated. With regard to the complex formation constant, it has been found that particularly favorable values are achieved when the chelate complexes of the polybasic carboxylic acids form a six- or seven-membered ring together with the cation. For carboxylic acid derivatives in which chelate complexes are possible which have only four ring members including the metal atom, the complex formation constant is generally too small.
Für eine ausreichende Verankerung des hydrophoben Rests an dem unpolaren Reversed-Phase-Säulenmaterial sind beispielsweise AI kylreste mit vier bis sechzehn Kohlenstoffatomen, insbesondere jedoch mit sechs bis 10 Kohlenstoffatomen, geeignet. Beispielhaft können als Vertreter die Hexylmalonsäure und die Hexyl- bernsteinsäure benannt werden. Auch aromatische, mehrbasige Carbonsäuren können über entsprechende Alkylketten auf dem unpolaren Säulenmaterial adsorbiert werden. For sufficient anchoring of the hydrophobic residue on the non-polar reversed-phase column material, for example, Al kylreste with four to sixteen carbon atoms, but especially with six to 10 carbon atoms. Hexylmalonic acid and hexylsuccinic acid can be named as examples. Aromatic, polybasic carboxylic acids can also be adsorbed onto the non-polar column material via appropriate alkyl chains.
Werden Alkylketten als hydrophobe Reste der mehrbasigen Carbonsäuren verwendet, die mehr als zehn Kohlenstoffatome aufweisen, so erhält man eine sehr gute Verankerung dieser Carbonsäuren an dem Säulenmaterial, so daß sich der Trennungsmechanismus der Säule von der Ionenpaarchromatographie mehr in Richtung zur Ionenaustauschchromatographie verschiebt. If alkyl chains are used as the hydrophobic residues of the polybasic carboxylic acids which have more than ten carbon atoms, then these carboxylic acids are very well anchored to the column material, so that the separation mechanism of the column shifts from ion pair chromatography more towards ion exchange chromatography.
Mit länger werdender C-Kette des Alkylrestes verstärkt sich allerdings auch der + I-Effekt auf die Carboxylgruppen, so daß deren pKS-Wert ansteigt. Da die deprotonierten Carboxylatgrup- pen für die Chelatbildung verantwortlich sind, wird eine Verbesserung der Trennleistung dadurch erreicht, wenn an mindestens einem der zu den Carboxylgruppen α -ständigen Kohlenstoffatome ein Substituent mit - I- und/oder - M-Effekt vorhanden ist. However, expectant with longer carbon chain of the alkyl group enhances also the + I effect on the carboxyl groups, so that their pK increases. Since the deprotonated carboxylate groups are responsible for the chelation, an improvement in the separation performance is achieved if a substituent with - I and / or - M effect is present on at least one of the carbon atoms α to the carboxyl groups.
Als Beispiele für solche Substituenten seien hier insbesondere die Nitrogruppe oder Halogenreste, hier insbesondere Bromreste, hervorgehoben. Examples of such substituents are in particular the nitro group or halogen radicals, here in particular bromine radicals.
Zweckmäßigerweise wird die mehrbasige Carbonsäure in einem polaren Lösungsmittel, insbesondere in alkoholischer Lösung, auf die Säule aufgebracht. Hierbei empfiehlt sich wiederum besonders die Verwendung einer methanolischen Lösung. The polybasic carboxylic acid is expediently applied to the column in a polar solvent, in particular in an alcoholic solution. Again, the use of a methanolic solution is particularly recommended.
Bei der so vorbereiteten Säule wird die Elution dann vorzugsweise mit Hilfe einer Mono- oder Dicarbonsäure im Eluenten durchgeführt, deren pKS-Wert bzw. erster pKS-Wert weniger als 3, vorzugsweise weniger als 2, beträgt. Dem Fachmann stehen hierbei für die Beeinflussung des pKS-Wertes die oben genannten Maßnahmen zur Verfügung. In the column prepared in this way, the elution is then preferably carried out with the aid of a mono- or dicarboxylic acid in the eluent, the pK S value or first pK S value of which is less than 3, preferably less than 2. Stand by the specialist The above-mentioned measures are available for influencing the pK S value.
Im Falle einer dynamischen Belegung der Säule mit der mehrbasigen Carbonsäure, wie zum Beispiel bei einer mittleren bis schwachen Wechselwirkung der mehrbasigen Carbonsäure mit dem Säulenmaterial, wird dem Eluenten die mehrbasige Carbonsäure beizugeben sein. In the event of dynamic loading of the column with the polybasic carboxylic acid, for example in the case of a medium to weak interaction of the polybasic carboxylic acid with the column material, the polybasic carboxylic acid will have to be added to the eluent.
Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, die Elution mit Hilfe von Trifluoressigsäureanteilen im Eluenten oder aber auch mit Oxalsäureanteilen durchzuführen. Diese Säuren bzw. deren korrespondierende Basen, konkurrieren mit den auf der Säule fixierten mehrbasigen Carbonsäuren und führen so zu einer Elution der auf der Säule adsorbierten Kationen. It has proven particularly expedient to carry out the elution using trifluoroacetic acid components in the eluent or else using oxalic acid components. These acids or their corresponding bases compete with the polybasic carboxylic acids fixed on the column and thus lead to elution of the cations adsorbed on the column.
Die Eluierwirkung läßt sich dadurch verbessern, daß der Eluierlösung zusätzlich sogenannte Eluierverstärker zugegeben werden, welche insbesondere von einem Diamin gebildet werden können. Die Diamine liegen in dem pH-Bereich, in dem auf der erfindungsgemäßen Säule üblicherweise gearbeitet wird, in protonier- ter Form vor und konkurrieren somit mit den an der Säule adsorbierten Kationen. The elution effect can be improved by adding so-called elution enhancers, which can be formed in particular by a diamine, to the elution solution. The diamines are in the pH range in which the column according to the invention is usually used in protonated form and thus compete with the cations adsorbed on the column.
Eines der bevorzugten Diamine ist das 1,7-Diaminoheptan. One of the preferred diamines is the 1,7-diaminoheptane.
Insbesondere dann, wenn die Säule nach dem Verfahren der Ionenpaarchromatographie verwendet wird, bei der dann insbesondere die kürzerkettigen hydrophoben Reste der mehrbasigen Carbonsäure zur Anwendung kommen, empfiehlt es sich, um eine konstante Belegung der Säule mit der mehrbasigen Carbonsäure sicherzustellen, dem Eluiermittel die mehrbasige Carbonsäure beizugeben und die Belegung der Säure mit der mehrbasigen Carbonsäure bereits mit dem Eluiermittel durchzuführen. Hierbei ist es dann zweckmäßig, mit derselben Lösung die Säule zu belegen und die Elution durchzuführen. In particular, if the column is used according to the ion-pair chromatography method, in which the shorter-chain hydrophobic residues of the polybasic carboxylic acid are used in particular, it is advisable to ensure the eluent the polybasic carboxylic acid in order to ensure constant loading of the column with the polybasic carboxylic acid to add and to cover the acid with the polybasic carboxylic acid already with the eluent. It is then expedient to coat the column with the same solution and carry out the elution.
Für die Zwecke der Mineralwasser- und Weinanalyse hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Säule mit einer Lösung von Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure in Wasser belegt wird, worauf dann die Substanz, die auf den Kationen-Gehalt analysiert werden soll, auf die Säule aufgebracht wird und woran anschließend mit der zum Belegen der Säule verwendeten Lösung die Elution durchgeführt wird. For the purposes of mineral water and wine analysis, it has proven particularly expedient if the column is coated with a solution of hexylsuccinic acid and oxalic acid in water, whereupon the substance which is to be analyzed for the cation content is applied to the column and then the elution is carried out with the solution used to load the column.
In bezug auf die Hexylbernsteinsäure haben sich Konzentrationen zwischen 1 und 4 mmol und bezüglich der Bernsteinsäure 0, 5 und 4 mmol Oxalsäure als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere bei der schwierigen Analytik von Wein und Mineralwässern ist ein Gehalt von ca. 2 mmol Hexylbernsteinsäure und ca. 1 mmol Oxalsäure empfehlenswert. Concentrations between 1 and 4 mmol and with respect to succinic acid 0, 5 and 4 mmol oxalic acid have proven to be particularly advantageous with respect to hexylsuccinic acid. Especially in the difficult analysis of wine and mineral waters, a content of approx. 2 mmol hexylsuccinic acid and approx. 1 mmol oxalic acid is recommended.
Als Säulenmaterial wird in dem Verfahren vorzugsweise eine Reversed-Phase-Säule verwendet, deren stationäre Phase ein unpolares Material auf der Basis von Kieselgel ist, an welches Alkylgruppen, wie zum Beispiel RP4, RP8 und RP18, gebunden sind. Alternativ hierzu kann eine Reversed-Phase-Säule verwendet werden, deren stationäre Phase von einem unpolaren Material auf Polymerbasis, wie zum Beispiel PRP-1, gebildet wird. A reversed-phase column is preferably used as the column material in the process, the stationary phase of which is a non-polar material based on silica gel, to which alkyl groups, such as RP 4 , RP 8 and RP 18 , are bound. Alternatively, a reversed-phase column can be used, the stationary phase of which is formed by a non-polar polymer-based material, such as, for example, PRP-1.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft die Schaffung eines modifizierten Reversed-Phase-Materials, insbesondere einer Säule, die sich zum chromatographischen Bestimmen von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere zur simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen, in Wein oder Mineralwässern eignet. Gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dieses Säulenmaterial dadurch aus, daß dieses zumindest teilweise mit mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure, die einen hydrophoben Rest aufweist, belegt ist. Der hydrophobe Rest wird durch nicht kovalente Kräfte an dem Reversed-Phase-Material gehalten. The second aspect of the invention relates to the creation of a modified reversed-phase material, in particular a column, which is suitable for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth metal ions, in wine or mineral waters. According to the present invention, this column material is characterized in that it is at least partially at least one polybasic carboxylic acid, which has a hydrophobic residue, is occupied. The hydrophobic residue is held on the reversed phase material by non-covalent forces.
Als Reversed-Phase-Material kommen insbesondere unpolare Materialien auf der Basis von Kieselgel, welches Alkylgruppen aufweist, in Betracht, wie zum Beispiel die RP4-, RP8- und RP18 - Materialien. Ebenso läßt sich mit sehr guten Ergebnissen ein Säulenmaterial verwenden, dessen stationäre Phase auf einem unpolaren Material auf Polymerbasis, wie zum Beispiel PRP-1, aufbaut. Non-polar materials based on silica gel, which has alkyl groups, such as, for example, the RP 4 , RP 8 and RP 18 materials, are particularly suitable as reversed phase material. A column material whose stationary phase is based on a non-polar polymer-based material, such as, for example, PRP-1, can also be used with very good results.
Bevorzugt wird das Reversed-Phase-Material mit einer Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäure belegt sein. The reversed phase material will preferably be coated with an alkyl or cycloalkyl dicarboxylic acid.
Säulenmaterial, das insbesondere für die Analyse von Mineralwässern und Weinen vorbereitet ist, weist vorzugsweise eine Belegung mit Alkylbernsteinsäure, insbesondere Hexylbernsteinsäure, auf. Column material, which is especially prepared for the analysis of mineral waters and wines, preferably has an occupancy with alkyl succinic acid, in particular hexyl succinic acid.
Bevorzugte Lösungen zum Belegen und Eluieren von Reversed- Phase-Material bei der chromatographischen Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere bei der simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen in Wein oder Mineralwasser, umfassen mindestens eine mehrbasige Carbonsäure, welche einen hydrophoben Rest aufweist, und eine Mono- oder Dicarbon- säure, deren pKS-Wert bzw. erster pKS-Wert weniger als 3 beträgt. Das Lösungsmittel der Lösung wird vorzugsweise ein polares Lösungsmittel sein. Die mehrbasige Carbonsäure ist hier bevorzugt eine Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäure, wobei auch aromatische Derivate von Dicarbonsäuren oder aromatische Dicarbonsäuren selbst zum Einsatz kommen können. Eine der bevorzugten Lösungen enthält Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure in Wasser, wobei insbesondere für die problematische Analyse von Wein und Mineralwasser die Konzentrationen der Preferred solutions for covering and eluting reversed-phase material in the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular in the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine or mineral water, comprise at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue, and a mono- or dicarboxylic acid, the pK S value or first pK S value of which is less than 3. The solvent of the solution will preferably be a polar solvent. The polybasic carboxylic acid here is preferably an alkyl or cycloalkyl dicarboxylic acid, it also being possible to use aromatic derivatives of dicarboxylic acids or aromatic dicarboxylic acids themselves. One of the preferred solutions contains hexylsuccinic acid and oxalic acid in water, the concentrations of which are particularly useful for problematic analysis of wine and mineral water
Hexylbernsteinsäure ca. 2 mmol und die Konzentration der Oxalsäure ca. 1 mmol in Wasser beträgt. Hexylsuccinic acid is approximately 2 mmol and the concentration of oxalic acid is approximately 1 mmol in water.
Im folgenden werden einige Erläuterungen zu den wahrscheinlichen Trennungsmechanismen gegeben, welche allerdings nichts als Einschränkung für den Schutzumfang zu verstehen sind. In the following, some explanations are given on the probable separation mechanisms, which, however, are not to be understood as a restriction of the scope of protection.
Der Größe der von der mehrbasigen Carbonsäure mit den Kationen gebildeten Chelatringe kommt in bezug auf die Trenneigenschaften des Systems Bedeutung zu. Bei Verwendung von Maleinsaurederi entsteht eine Gruppierung (1,4-Dicarbonsäure), die Metallionen offensichtlich besser komplexieren kann als zum Beispiel die korrespondierenden Basen von Mono-alkylcarbonsäuren. The size of the chelate rings formed by the polybasic carboxylic acid with the cations is of importance in relation to the separation properties of the system. When maleic acid derivatives are used, a grouping (1,4-dicarboxylic acid) is formed which can obviously complex metal ions better than, for example, the corresponding bases of monoalkylcarboxylic acids.
Es ist davon auszugehen, daß sich hier durch Komplexierung des Kations (Chelatisierung) ein Siebenring bildet, dessen Struktur im folgenden in allgemeiner Form wiedergegeben ist: It can be assumed that complexing the cation (chelation) forms a seven-membered ring, the structure of which is given below in a general form:
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R1, R2 Δ AlkYlreste , H oder Reste eines Copolymeren Messungen haben den Hinweis ergeben, daß der wahrscheinlich gebildete Siebenring stabiler ist als ein Vierring, der bei der beschriebenen Verwendung von chemisch gebundenen schwachen Kationenaustauschern sowie von Alkylmonocarbonsäuren als Ionen- paarreagenzien entstehen kann; im folgenden ist ein solcher Vierring-Komplex am Beispiel der 1-Octancarbonsäure angegeben: R 1 , R 2 Δ AlkYlrest, H or residues of a copolymer Measurements have indicated that the seven-membered ring that is likely to be formed is more stable than a four-membered ring that can result from the described use of chemically bound weak cation exchangers and of alkyl monocarboxylic acids as ion-pairing reagents; Such a four-ring complex is given below using the example of 1-octane carboxylic acid:
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Diese Vierringkomplexe haben vermutlich wesentlich kleinere Komplexbildungskonstanten. These four-ring complexes presumably have much smaller complex formation constants.
Auch eine mögliche Koordinierung von zwei Carbonsäuregruppen einer Monocarbonsäure an das jeweilige Metallion scheint daran nicht viel zu ändern, wobei zusätzlich zu berücksichtigen ist, daß mit zunehmender Konzentration der Carbonsäure deren Dissoziation zurückgedrängt wird. A possible coordination of two carboxylic acid groups of a monocarboxylic acid to the respective metal ion does not appear to change that much, although it must also be taken into account that the dissociation of the carboxylic acid is suppressed with increasing concentration.
Bei der Verwendung der sogenannten Schomburg-Säule können auch deren Carbonsäuregruppen mit den Metallionen Vierring-Chelate bilden, so daß neben den möglichen Siebenringen auch diese zu den Komplexstabilitäten beitragen. When using the so-called Schomburg column, its carboxylic acid groups can also form four-ring chelates with the metal ions, so that in addition to the possible seven rings, these also contribute to the complex stability.
Zufriedenstellende Komplexbildungskonstanten weisen auch die Chelatkomplexe von 1,3-Dicarbonsäuren auf, beispielsweise von Alkylmalonsäuren. The chelate complexes of 1,3-dicarboxylic acids, for example of alkylmalonic acids, also have satisfactory complex formation constants.
Durch die u.a. unterschiedlichen Ionenradien und Koordinations- geometrien der Kationen können sich für Calcium und Magnesium durch Komplexierung mit den Carbonsäure-Austauschgruppen Komplexe bilden, die sich in den Koordinationszahlen und Komplexstabilitäten unterscheiden können. Dies mit mit ein Grund für die Selektivität dieses Austauschmaterials. Bei dieser Betrachtung werden die vorhandenen Aquokomplexe sowie die Komplexe der Kationen mit organischen Säuren der Einfachheit halber nicht berücksichtigt. Due to the different ionic radii and coordination geometries of the cations, complexes can form for calcium and magnesium by complexing with the carboxylic acid exchange groups, which can differ in the coordination numbers and complex stabilities. This is one of the reasons for the selectivity of this exchange material. For the sake of simplicity, the existing aquo complexes and the complexes of the cations with organic acids are not taken into account in this consideration.
Aus den Retentionszeiten wird deutlich, daß die Komplexstabilitäten von Magnesium mit den Austauschgruppen kleiner sind als die von Calcium. It is clear from the retention times that the complex stabilities of magnesium with the exchange groups are smaller than that of calcium.
Wie Berechnungen und Versuche ergeben, haben Polycarbonsäuren nur eine vernachlässigbare komplexierende Wirkung, wenn As calculations and tests show, polycarboxylic acids only have a negligible complexing effect if
höchstens eine Carboxylgruppe hauptsächlich dissoziiert vorliegt. Dieses ist der Fall bei dem angewendeten pH-Wert, der im sauren Bereich liegt. In diesem Fall tragen nur die freien Elektronenpaare des Sauerstoffs zur Komplexierung bei. Die im dissoziierten Zustand der Säuregruppe vorliegende negative Ladung ist aber besser in der Lage, die Komplexe wesentlich zu stabilisieren. Daher wird davon ausgegangen, daß sich keine 1:1 Komplexe zwischen Metallion und der Säuregruppierung bilden. Das jeweilige Metallion bildet mit vermutlich zwei oder mehr Gruppierungen jeweils Chelatkomplexe, beispielsweise in folgender Form at most one carboxyl group is mainly dissociated. This is the case with the applied pH, which is in the acidic range. In this case, only the lone pairs of oxygen contribute to the complexation. However, the negative charge present in the dissociated state of the acid group is better able to stabilize the complexes significantly. It is therefore assumed that no 1: 1 complexes form between the metal ion and the acid group. The respective metal ion, with probably two or more groups, in each case forms chelate complexes, for example in the following form
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R1, R2
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Reste des Copolymers, Alkylreste oder Wasserstoff Aus diesen Ausführungen ergibt sich, daß die Ionenpaarreagen- zien mindestens zwei Carboxylaustauschgruppen haben sollten, um zusammen mit den Kationen die relativ stabilen Chelat-Ringe, vorzugsweise 6- und 7-Ringe, bilden zu können. Gleichzeitig ist ein hydrophober Rest nötig, damit Wechselwirkungen mit dem unpolaren Säulenmaterial möglich sind.
R 1 , R 2
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Residues of the copolymer, alkyl residues or hydrogen It follows from these explanations that the ion pair reagents should have at least two carboxy exchange groups in order to be able to form the relatively stable chelate rings, preferably 6- and 7-rings, together with the cations. At the same time, a hydrophobic residue is necessary so that interactions with the non-polar column material are possible.
Im folgenden sei beispielhaft die praktische Anwendung der Erfindung bei der Analyse von Mineralwasser und Wein angegeben: The practical application of the invention in the analysis of mineral water and wine is given below by way of example:
Die an die Ionenpaarreagenzien gestellten Forderungen werden beispielsweise von Alkylbernsteinsäuren erfüllt. The demands placed on the ion pair reagents are met, for example, by alkyl succinic acids.
Für diese Verbindung sowie für die ebenfalls in den Beispielen verwendeten mehrbasigen Carbonsäuren, Dodecyl- und Hexadecyl- bernsteinsäure sollen zunächst die Vorschriften zur Herstellung angegeben werden: For this compound and for the polybasic carboxylic acids, dodecyl and hexadecyl succinic acid also used in the examples, the instructions for the preparation should first be given:
Es wird ein vom n-Alkohol ausgehender Syntheseweg verwendet, der in dem Schema von Fig. 1 skizziert ist. A synthetic route starting from n-alcohol is used, which is outlined in the diagram of FIG. 1.
Es werden die jeweiligen Methylester und nicht, wie in der Literatur beschrieben, die Ethylester verwendet, da sie sich als wesentlich leichter verseifbar herausstellen. The respective methyl esters and not, as described in the literature, the ethyl esters are used, since they turn out to be much easier to saponify.
In der folgenden Tabelle 1 sind die charakteristischen Daten der erhaltenen Alkylbernsteinsäuren aufgeführt: The following table 1 shows the characteristic data of the alkyl succinic acids obtained:
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Die Schmelzpunkte werden in offenen Glaskapillaren mi einem Schmelzpunktapparat mit Paraffinölbad bestimmt . Die 1H-NMR-Spektren werden mit einem Bruker WP 80 (80 MHz) mit Tetramethylsilan (TMS) als internem Standard aufgenommen. The melting points are determined in open glass capillaries using a melting point apparatus with a paraffin oil bath. The 1 H-NMR spectra are recorded with a Bruker WP 80 (80 MHz) with tetramethylsilane (TMS) as the internal standard.
Für die Ermittlung der pKS-Werte wird ein Tritroprocessor 670 von Metrohm benutzt. A Metrohm 670 tritroprocessor is used to determine the pK S values.
Durch die unterschiedliche Hydrophobizität der Substanzen wird die Messung für Hexylbernsteinsäure in Wasser, für die Dodecyl- bzw. Hexadecylbernsteinsäure in 80 bzw. 90 % Methanol durchgeführt. Der Einfluß der Methanolkonzentration ist hierbei vernachlässigbar. Due to the different hydrophobicity of the substances, the measurement is carried out for hexylsuccinic acid in water, for dodecyl- or hexadecylsuccinic acid in 80 or 90% methanol. The influence of the methanol concentration is negligible.
Im folgenden sollen nun Trennungssysteme beispielhaft beschrieben werden, die die synthetisierten Alkyl-Bernsteinsäuren optimal einsetzen: Separation systems that optimally use the synthesized alkyl succinic acids will now be described in the following:
Experimenteller Teil: Experimental part:
Geräte: Bischoff HPLC-Pumpe Modell 2200 Devices: Bischoff model 2200 HPLC pump
Rheodyne Einspritzventil 7125, 5-20 μl ESA Ion Chem Leitfähigkeitsdetektor Modell 5400  Rheodyne injector 7125, 5-20 μl ESA Ion Chem conductivity detector model 5400
Waters Leitfähigkeitsdetektor 430  Waters conductivity detector 430
Membranfiltrationsanlage (siehe 3.1.1) HP Integrator 3390 A  Membrane filtration system (see 3.1.1) HP Integrator 3390 A
Linseisschreiber L 6510 Säulen: Superspher RP18 3 bis 4 μ (Merck) Lens ice pen L 6510 Columns: Superspher RP 18 3 to 4 μ (Merck)
LiChrospher RP18 5 μ, 10 μ (Merck) LiChrosorb RP18 5 μ, 10 μ (Merck) Nucleosil RP18 5 μ (Bischoff) LiChrospher RP 18 5 μ, 10 μ (Merck) LiChrosorb RP 18 5 μ, 10 μ (Merck) Nucleosil RP 18 5 μ (Bischoff)
alle 250 x 4 mm mit der jeweiligen Vorsäule 50 x 4 mm  every 250 x 4 mm with the respective guard column 50 x 4 mm
Reagenzien: Oxalsäure x 2H2O p.a. (Merck) Reagents: oxalic acid x 2H 2 O pa (Merck)
1,3-Diaminopropan  1,3-diaminopropane
1,4-Diaminobutan  1,4-diaminobutane
1,5-Diaminopentan  1,5-diaminopentane
1,6-Diaminohexan  1,6-diaminohexane
1,7-Diaminoheptan  1,7-diaminoheptane
(alle p.a. Fluka)  (all p.a. Fluka)
Hexyl-, Dodecyl-, Hexadecylbernstein- säure  Hexyl, dodecyl, hexadecylsuccinic acid
Bedingungen: HPLC-Pumpe: Flow: 1,0 ml/min. Conditions: HPLC pump: Flow: 1.0 ml / min.
Integrator: Chart speed: 0,2  Integrator: Chart speed: 0.2
Schreiber: 20 cm/h  Recorder: 20 cm / h
Leitfähigkeitsdetektor: Gain: 0,005  Conductivity detector: Gain: 0.005
Range: 500  Range: 500
Ein Reversed-Phase-Material auf Kieselgelbasis erweist sich hier als ausreichend, welches wesentlich niedrigere Kosten gegenüber einem Polymermaterial aufweist. A reversed-phase material based on silica gel proves to be sufficient here, which has significantly lower costs than a polymer material.
Von den eingesetzten Säulen erweist sich die LiChrospher RP 18 mit sphärischem 5 μ-Material als am besten geeignet. Eine weitere Verkleinerung der Teilchengröße in der Superspher RP 18 erbringt keine bessere Trennleistung. Das ebenfalls getestete irreguläre Material in der LiChrosorb RP 18 sowie die sphärische Nucleosil RP 18 ziehen eine schlechtere Trennung nach sich. Wie zuvor beschrieben, kann die Hexylbernsteinsäure mit den jeweiligen Kationen Siebenringe bilden, wobei auch zwei oder mehr Gruppierungen möglich sind. Of the columns used, the LiChrospher RP 18 with spherical 5 μ material proves to be the most suitable. A further reduction in particle size in the Superspher RP 18 does not result in better separation performance. The irregular material also tested in the LiChrosorb RP 18 and the spherical Nucleosil RP 18 follow a poorer separation yourself. As described above, the hexylsuccinic acid can form seven rings with the respective cations, two or more groups also being possible.
Die Leitfähigkeitsdetektion ist für das entwickelte System das geeignete DetektionsSystem, da sie mono- und bivalente Kationen gleichermaßen detektieren kann. The conductivity detection is the suitable detection system for the developed system because it can detect mono- and bivalent cations equally.
Es ist zu beachten, daß hier keine hydratisierten Ionen, sondern hauptsächlich Ionenpaare vorliegen, die aufgrund ihrer elektrischen Neutralität die Leitfähigkeit herabsetzen. Es findet daher eine indirekte Leitfähigkeitsmessung statt. It should be noted that there are no hydrated ions here, but mainly ion pairs, which reduce the conductivity due to their electrical neutrality. There is therefore an indirect conductivity measurement.
Die hier benutzten Leitfähigkeitsdetektoren von Bischoff und Waters unterdrücken elektronisch die Grundleitfähigkeit. Diese neuere Entwicklung ist als Alternative zur Suppressormethode zu sehen, wo durch einen Anionenaustausch eine "chemische" Unterdrückung der Grundleitfähigkeit erfolgt. The conductivity detectors from Bischoff and Waters used here electronically suppress the basic conductivity. This more recent development is to be seen as an alternative to the suppressor method, where an anion exchange results in a "chemical" suppression of the basic conductivity.
Die bisher im Eluenten eingesetzte Weinsäure ergab bei dem zu entwickelnden Ionenpaarsystem keine Trennung der bivalenten Kationen, wobei zunächst Hexylbernsteinsäure als Ionenpaarrea- genz benutzt wurde. Bei dem vorliegenden pH-Wert von 2,6 hat die Weinsäure nur eine vernachlässigbare komplexierende Wirkung, so daß die Selektivität für die Trennung der bivalenten Ionen vom Kationenaustauschmaterial kommt, was durch Vergleichsversuche mit Salz-, Ameisen- und Essigsäure unterstrichen wird. The tartaric acid previously used in the eluent did not result in a separation of the bivalent cations in the ion pair system to be developed, hexylsuccinic acid initially being used as the ion pair reagent. At the present pH value of 2.6, the tartaric acid has only a negligible complexing effect, so that the selectivity for the separation of the bivalent ions from the cation exchange material comes, which is underlined by comparative tests with hydrochloric, formic and acetic acid.
Es findet also nur eine Trennung der monovalenten Kationen untereinander sowie von den bivalenten statt, die aber ihrerseits nicht getrennt werden. Daraus wird ersichtlich, daß bei der Schomburg-Säule, welche Monocarbonsäurereste verwendet, ein anderer Trennmechanismus vorliegt, was auch schon durch die unterschiedlichen pKs-Werte zu vermuten ist. There is therefore only a separation of the monovalent cations from one another and from the bivalent ones, which in turn are not separated. Thus, it appears that whatever monocarboxylic acid residues used in the Schomburg column, another separation mechanism is present, which is to be assumed even by the different pK values.
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Aus diesem Grund sind an die für das Ionenpaarsystem einzusetzenden organischen Säuren folgende zwei Bedingungen geknüpft: niedrige pKs-Werte, damit eine komplexierende Wirkung gegenüber den Erdalkaliionen vorhanden sein kann; unterschiedliche Komplexstabilitäten mit Calcium und Magnesium, damit die Retention der bivalenten Kationen verschieden ist. For this reason, the following two conditions are to be used for the ion pair system organic acids linked: low pK values, so that a complexing action with respect to the alkaline earth metal ions may be present; Different complex stabilities with calcium and magnesium so that the retention of the bivalent cations is different.
Die der Weinsäure von den pKs-Werten her gesehenen ähnlichen organischen Säuren wie Citronen-, Äpfel- und Bernsteinsäure kommen für die Trennung von mono- und bivalenter Kationen weniger in Frage, da sie die obigen Kriterien nicht ganz zufriedenstellend erfüllen. The tartaric acid of the pK a values ago seen similar organic acids such as citric, malic and succinic acid are eligible for the separation of mono- and divalent cations less in question since they do not meet the above criteria entirely satisfactory.
Auch Polycarbonsäuren wie Maleinsäure oder mehrbasige anorganische Säuren wie Phosphorsäure, die nur die erste pKs-Stufe im pH-Bereich um 2,0 haben, stellen sich als weniger gut brauchbar heraus. Bevorzugt werden organische Säuren eingesetzt, die Substituen- ten mit überwiegend -M oder -I Effekten besitzen, um die pKs- Werte herabzusetzen. Polycarboxylic acids such as maleic acid or polybasic inorganic acids such as phosphoric acid, which only have the first pK s stage in the pH range around 2.0, also prove to be less useful. Organic acids are preferably used, which Substituents with predominantly or -I -M effects have to the pK s - values decrease.
Dazu gehören u.a. Nitrophthalsäuren, verschiedene Nitrosalicyl- säuren, Sulfosalicylsäure sowie mono- und dihalogenierte Bernsteinsäuren. These include Nitrophthalic acids, various nitrosalicylic acids, sulfosalicylic acid as well as mono- and dihalogenated succinic acids.
Obwohl diese Verbindungen nun deutlich niedrigere pKs -Werte als die unsubstituierten Säuren haben, sind die Komplexstabilitäten der Komplexe mit Calcium und Magnesium klein, so daß sie für die speziell hier angestrebte Trennung weniger geeignet sind. Although these compounds have now significantly lower pK a values than the unsubstituted acids, the complex stabilities of the complexes with calcium and magnesium are small, so that they are less suitable for the particular intended here separation.
Auch diverse Pyridinmono- und Dicarbonsäuren sowie Benzoldi-, -tri- und -tetracarbonsäuren werden aufgrund ihrer niedrigen pKs-Werte getestet. Aber auch sie bewirken keine gute Trennung von Calcium und Magnesium. Also various Pyridinmono- and dicarboxylic acids and Benzoldi-, tri- and tetracarboxylic s values are due to their low pK tested. But they also do not result in a good separation of calcium and magnesium.
Im vorliegenden Anwendungsfall haben hauptsächlich Oxalsäure und Trifluoressigsäure gute komplexierende Eigenschaften, vor allem auch in dem pH-Bereich 2,6 - 3,5. Mit der Oxalsäure wird eine bessere Trennung der Erdalkaliionen erreicht, so daß sie sich insbesondere für das Ionenpaarsystem eignet. In the present application, mainly oxalic acid and trifluoroacetic acid have good complexing properties, especially also in the pH range 2.6-3.5. With oxalic acid, a better separation of the alkaline earth ions is achieved, so that it is particularly suitable for the ion pair system.
Der optimale Konzentrationsbereich der Oxalsäure im Eluenten beträgt im vorliegenden Beispiel ungefähr 1 mmol. Kleinere Konzentrationen ziehen zu lange Retentionszeiten der Erdalkaliionen nach sich, denn einerseits wird die Elutionskraft des Eluenten erniedrigt, andererseits die Kapazität der Austauschgruppen durch einen höheren Dissoziationsgrad erhöht. Größere Konzentrationen von Oxalsäure verkleinern den Dissoziationsgrad und erhöhen gleichzeitig die Elutionskraft; eine ausreichende Trennung ist dann unter Umständen nicht mehr gegeben. In Verfahren, wie sie gemäß dem Stand der Technik durchgeführt werden, werden üblicherweise 5 - 10 mmol einer Alkylsulfonsäure als Ionenpaarreagenz eingesetzt. The optimal concentration range of the oxalic acid in the eluent is approximately 1 mmol in the present example. Smaller concentrations lead to too long retention times of the alkaline earth ions, because on the one hand the elution power of the eluent is reduced and on the other hand the capacity of the exchange groups is increased by a higher degree of dissociation. Larger concentrations of oxalic acid reduce the degree of dissociation and at the same time increase the elution power; A sufficient separation may then no longer exist. In processes as are carried out according to the prior art, 5-10 mmol of an alkyl sulfonic acid are usually used as the ion pair reagent.
In dem erfindungsgemäßen System haben sich Hexylbernstein- säure-Konzentrationen um 2 mmol als optimal herausgestellt. In the system according to the invention, hexylsuccinic acid concentrations around 2 mmol have been found to be optimal.
Durch den schon stark ausgeprägten hydrophoben Anteil sind nur ca. 4 mmol noch in heißem Wasser löslich im Gegensatz z.B. zur polareren Octansulfonsäure. Due to the already pronounced hydrophobic content, only approx. 4 mmol are still soluble in hot water, in contrast to e.g. to the more polar octane sulfonic acid.
Geringere Konzentrationen ergeben eine weniger gute Trennung, größere Mengen zu lange Retentionszeiten der bivalenten Kationen. Es sind auch störende Systempeaks in der Leitfähigkeitsmessung bei größeren Konzentrationen von Hexylbernsteinsäure zu beobachten. Das System mit 2 mmol Hexylbernsteinsäure und 1 mmol Oxalsäure hat sich bei Versuchen als besonders günstig herausgestellt. Lower concentrations result in less good separation, larger amounts of retention times of the bivalent cations are too long. There are also disturbing system peaks in the conductivity measurement at higher concentrations of hexylsuccinic acid. The system with 2 mmol of hexylsuccinic acid and 1 mmol of oxalic acid has been found to be particularly favorable in experiments.
In Fig. 2 wird das Ergebnis einer simultanen Trennung von Alkali- und Erdalkaliionen sowie Zink, Strontium und Mangan gezeigt. 2 shows the result of a simultaneous separation of alkali and alkaline earth ions as well as zinc, strontium and manganese.
Das entwickelte Trennsystem ist so ausgelegt, daß auch eine Bestimmung von Natrium und Kalium bei deren ungünstigen Verhältnissen in Wein und Mineralwasser möglich ist. Gleichzeitig sollen die bivalenten Kationen mit noch vertretbaren Retentionszeiten bestimmbar sein. Liegen nicht so ungünstige Verhältnisse vor oder wird die im Überschuß vorliegende Komponente bestimmt, sollte die Elutionskraft des Eluenten, wie bereits erwähnt, nicht durch die Oxalsäurekonzentration erhöht werden. The developed separation system is designed in such a way that it is also possible to determine sodium and potassium in their unfavorable conditions in wine and mineral water. At the same time, the bivalent cations should be determinable with acceptable retention times. If the conditions are not so unfavorable or if the excess component is determined, the elution power of the eluent, as already mentioned, should not be increased by the oxalic acid concentration.
Als weitere Möglichkeit läßt sich die Elutionskraft des Eluenten über die Einstellung des pH-Wertes regulieren. Die Alkali- und Erdalkalihydroxide sind dazu nicht gut geeignet, da diese Kationen dann nicht mehr empfindlich genug nachgewiesen werden können. Es sollen nun divalente Kationen wie Ethylendiammonium eingesetzt werden, denn z.B. Diethanolamin oder andere monovalente Amine haben erstens einen größeren Einfluß auf die Alkali-Ionen und zweitens erhöhen sie die Kapazität des Austauschers, denn durch Erhöhen des pH-Wertes liegen mehr Austauschgruppen dissoziiert vor, so daß sich die Retentionszeiten erhöhen. As a further possibility, the elution power of the eluent can be regulated by adjusting the pH. The alkali and alkaline earth hydroxides are not well suited for this, since these cations can then no longer be detected with sufficient sensitivity. Divalent cations such as ethylenediammonium should now be used, because diethanolamine or other monovalent amines, for example, first have a greater influence on the alkali ions and secondly they increase the capacity of the exchanger, because increasing the pH value means that more exchange groups are dissociated, so that retention times increase.
Wie schon mehrfach erwähnt, liegt Ethylendiamin (EN) im pH-Bereich unterhalb von etwa 6 praktisch als Dikation vor. Da in der Literatur neben dem häufig benutzten EN keine Vergleiche mit höheren Homologen sowie weiteren Polyaminen vorliegen, sollen sie ebenfalls getestet werden. Daher kommen Verbindungen wie 1,3-Diaminopropan bis 1,7-Diaminoheptan zum Einsatz. Diese haben noch weiter ins "Alkalische" verschobene pKs-Werte, so daß sie ebenso "im Sauren" als Dikation vorliegen. Wird bei den Diaminen der unpolare Anteil größer, nehmen die Wechselwirkungen mit dem RP18-Säulenmaterial zu, was durch kürzer werdende Retentionszeiten dokumentiert wird. As mentioned several times, ethylenediamine (EN) is practically a dication in the pH range below about 6. As there are no comparisons with higher homologues or other polyamines in the literature besides the frequently used EN, they should also be tested. Therefore compounds such as 1,3-diaminopropane to 1,7-diaminoheptane are used. These have pK s values shifted even further into the "alkaline", so that they are also present in the "acidic" form as a dication. If the non-polar portion of the diamines becomes larger, the interactions with the RP 18 column material increase, which is documented by shorter retention times.
Ab 1,5-Diaminopentan bis 1,7-Diaminoheptan ist der Einfluß des Diamins auf die Retention in etwa gleich. Allerdings tritt bei 1,5-Diaminopentan und 1,6-Diaminohexan ein Systempeak auf, der die Bestimmung stören kann. Diese Störung ist bei 1,7-Diaminoheptan nicht vorhanden. Es ist also gegenüber Ethylendiamin nur eine kleinere Konzentration nötig bei gleichzeitig empfindlicherer Messung. From 1,5-diaminopentane to 1,7-diaminoheptane, the influence of diamine on retention is approximately the same. However, a system peak occurs with 1,5-diaminopentane and 1,6-diaminohexane, which can interfere with the determination. This problem does not exist with 1,7-diaminoheptane. Compared to ethylenediamine, only a smaller concentration is necessary with a more sensitive measurement.
Grundsätzlich ist zu sagen, daß ein größerer Zusatz des Diamins die Grundleitfähigkeit des jeweiligen Eluenten durch Bildung von Ionenpaaren herabsetzt. Diese elektrisch neutralen Ionenpaare leisten keinen Beitrag zur Grundleitfähigkeit, wie durch diesen Rückgang bekräftigt wird. Damit wird das Vorhandensein von Ionenpaaren deutlich, denn sonst müßten die Diamine mit ihrer hohen Äquivalentleitfähigkeit die Grundleitfähigkeit des Eluenten erhöhen. Auch Relaxations- und elektrophoretische Effekte etc. können durch eine daraus resultierende kleinere Ionenbeweglichkeit diese Herabsetzung der Grundleitfähigkeit unterstützen. Gleichzeitig wird aber die Empfindlichkeit verschlechtert, weshalb vorzugsweise eine kleine Menge des Diamins zugesetzt wird, wenn noch empfindlich gemessen werden soll. Basically, it can be said that a larger addition of diamine reduces the basic conductivity of the respective eluent by forming ion pairs. These electrically neutral ion pairs do not contribute to the basic conductivity, as is confirmed by this decrease. This makes the presence of ion pairs clear, otherwise the diamines with their high equivalent conductivity would have to increase the basic conductivity of the eluent. Relaxation and electrophoretic effects etc. can also support this reduction in basic conductivity due to the resulting smaller ion mobility. At the same time, however, the sensitivity is deteriorated, which is why a small amount of the diamine is preferably added if measurements are still to be made sensitively.
Als beste Lösung hat sich das Anheben des pH-Wertes des Eluenten um 0,05 - 0,1 pH-Einheiten von 2,92 auf 2,97 - 3,02 mit 1,7-Diaminheptan herausgestellt. The best solution has been found to be raising the pH of the eluent by 0.05 - 0.1 pH units from 2.92 to 2.97 - 3.02 with 1,7-diamine heptane.
Wie zuvor beschrieben, kann als ein Grenzfall der lonenpaar- Chromatographie die Ionenaustausch-Chromatographie angesehen werden. Um diesen Grenzfall mit Ionenpaar-Reagenzien durchführen zu können, sind Dodecyl- und Hexadecylbernsteinsäure hergestellt worden. As previously described, ion exchange chromatography can be viewed as a limiting case of ion pair chromatography. In order to be able to carry out this borderline case with ion pair reagents, dodecyl and hexadecyl succinic acid have been produced.
Der gegenüber der Hexylbernsteinsäure größere hydrophobe Anteilhat zur Folge, daß diese Verbindungen fast nicht mehr wasserlöslich sind und eine vergleichsweise stärkere Wechselwirkung mit dem unpolaren Säulenmaterial eingehen. The greater hydrophobic fraction compared to hexylsuccinic acid means that these compounds are almost no longer water-soluble and have a comparatively stronger interaction with the non-polar column material.
Es wird nun eine ca. 1 mmol 50 %-ige methanolische Lösung der Dodecyl- sowie eine ca. 1 mmol methanolische Lösung der Hexadecylbernsteinsäure hergestellt. An approx. 1 mmol 50% methanolic solution of dodecyl and an approx. 1 mmol methanolic solution of hexadecyl succinic acid are now produced.
Je eine dieser beiden Lösungen wird zum "Beladen" der One of these two solutions is used to "load" the
HPLC-Säule benutzt, indem die Säule mit einem Flow von 1,0 ml/min. ca. 1 Stunde gespült wird. HPLC column used by the column with a flow of 1.0 ml / min. is rinsed for about 1 hour.
Danach wird der bei der Hexylbernsteinsäure bewährte Eluent mit 1 mmol Oxalsäure eingesetzt. Auch nach zweitägigem Spülen mit dem Eluenten ist keine Verkürzung der Retentionszeiten festzustellen; dies zieht eine Verminderung des Verbrauches an Ionen- paarreagenz nach sich. Daraus wird ersichtlich, daß die längerkettigen Bernsteinsäuren durch die starken Wechselwirkungen mit dem unpolaren Säulenmaterial praktisch keine Löslichkeit im Eluenten besitzen. Durch organische Lösungsmittel wie Acetonitril oder längeres Spülen mit Methanol sind sie aber wieder desorbierbar, so daß die RP18 -Säule danach wieder für andere Problematiken einsetzbar ist. Then the eluent with 1 mmol oxalic acid, which has been tried and tested in hexylsuccinic acid, is used. Even after two days of rinsing with the eluent, there is no reduction in the retention times; this entails a reduction in the consumption of ion pair reagent. From this it can be seen that the long-chain succinic acids have practically no solubility in the eluent due to the strong interactions with the non-polar column material. However, organic solvents such as acetonitrile or prolonged rinsing with methanol make them desorbable again, so that the RP 18 column can then be used again for other problems.
In Tabelle 2 sind die pKs-Werte der drei Säuren aufgeführt. Table 2 summarizes the pK a values of the three acids listed.
Tabelle 2: pKs-Werte-Vergleich der Alkylbernsteinsäuren Table 2: pK a values comparison of alkyl succinic
Hexylbern- Dodecylbern- Hexadecylbern- steinsäure steinsäure steinsäure Hexylbern- Dodecylbern- Hexadecylbern-succinic acid rock acidic acid
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Es ist anzunehmen, daß die Alkylketten durch ihre +I-Effekte die pKs-Werte verglichen mit der Hexylbernsteinsäure in höhere pH-Bereiche verschieben, so daß gegenüber den letzteren ein wesentlich kleinerer Teil der Carboxylgruppen dissoziiert vorliegt. It is believed that the alkyl chains are moved with the Hexylbernsteinsäure in higher pH ranges, so that compared with the latter, a much smaller part of the carboxyl groups present dissociated by their + I-effects, the pK a values compared.
Damit ist die Kapazität der Trennsäule zu gering, um neben den monovalenten auch die bivalenten Ionen gut zu trennen. The capacity of the separation column is therefore too low to separate the bivalent ions as well as the monovalent ones.
Ein weiterer Grund für die schlechtere Selektivität gegenüber der Hexylbernsteinsäure ist in der Tatsache begründet, daß die längeren Alkylketten größere Freiheiten im Molekülverband haben, so daß die Wahrscheinlichkeit für die angesprochenen möglichen zwei Siebenringe geringer ist. Daher sind die längerkettigen Alkylbernsteinsäuren schlechter geeignet, denn ein Einstellen des Eluent pH-Wertes auf für diese Säuren günstigen pH-Bereiche ist durch den Verlust der Empfindlichkeit nicht möglich. Sollen nur die bivalenten Kationen getrennt werden, kann an Stelle der Leitfähigkeitsdetektion die Nachsäulenderivatisierung benutzt werden. Mit dieser Detek- tionsmethode kann der pH-Wert so eingestellt werden, daß diese Trennung wieder möglich ist. Another reason for the poorer selectivity towards hexylsuccinic acid is due to the fact that the longer alkyl chains have greater freedom in the molecular structure, so that the probability of the possible two seven-membered rings mentioned is lower. The longer-chain alkyl succinic acids are therefore less suitable, because adjusting the eluent pH to pH ranges favorable for these acids is not possible due to the loss of sensitivity. If only the bivalent cations are to be separated, the post-column derivatization can be used instead of the conductivity detection. With this detection method, the pH value can be adjusted so that this separation is possible again.
Durch das Einfügen von Substituenten mit -I und/oder -M-Effek- ten in die Alkyldicarbonsäuren lassen sich die pKs-Werte allerdings in für die Trennung günstige Bereiche verschieben. The insertion of substituents with -I and / or -M effec- th in the alkyl dicarboxylic acids, the pK a values can, however, move into favorable for the separation areas.
Die Anwendbarkeit in der Mineralwasser- und Weinanalytik wird anhand des zuvor beschriebenen Trennsystems mit Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure beschrieben. The applicability in mineral water and wine analysis is described using the previously described separation system with hexylsuccinic acid and oxalic acid.
Experimenteller Teil: Experimental part:
Geräte: Bischoff HPLC-Pumpe Modell 2200 Devices: Bischoff model 2200 HPLC pump
Rheodyne Einspritzventil 7125, 5-20 μl Waters Leitfähigkeitsdetektor 430  Rheodyne injector 7125, 5-20 μl Waters conductivity detector 430
Membranfiltrationsanlage siehe 3.1.1  Membrane filtration system see 3.1.1
HP Integrator 3390 A  HP Integrator 3390 A.
Säule: LiChrospher RP18 5 μ (Merck) Column: LiChrospher RP 18 5 μ (Merck)
250 x 4 mm mit Vorsäule 50 x 4 mm  250 x 4 mm with guard column 50 x 4 mm
Reagenzien: Oxalsäure x 2H2O p.a. (Merck) Reagents: oxalic acid x 2H 2 O pa (Merck)
1,7-Diaminoheptan p.a. (Fluka)  1,7-diaminoheptane p.a. (Fluka)
Hexylbernsteinsäure  Hexylsuccinic acid
Bedingungen; HPLC-Pumpe: Flow: 1,0 ml/min.  Conditions; HPLC pump: Flow: 1.0 ml / min.
Integrator: Chart speed: 0,2  Integrator: Chart speed: 0.2
Leitfähigkeitsdetektor: Gain: 0,005  Conductivity detector: Gain: 0.005
Range: 500  Range: 500
Eluent: 2 mmol Hexylbernsteinsäure  Eluent: 2 mmol hexylsuccinic acid
+ 1 mmol Oxalsäure pH 2,92 Hier kommt nun ein LF-Detektor zur Anwendung, der elektronisch die Temperatur konstant auf 35º C hält und zudem die Grundleitfähigkeit des Eluenten unterdrückt. Grundsätzlich sollen die untersuchten Proben so stark wie möglich verdünnt werden, um Peaküberlagerungen zu vermeiden. + 1 mmol oxalic acid pH 2.92 An LF detector is now used here, which electronically keeps the temperature constant at 35º C and also suppresses the basic conductivity of the eluent. Basically, the examined samples should be diluted as much as possible to avoid peak overlaps.
Bei Mineralwasser- bzw. Weinproben ist diese Gefahr besonders gegeben, da entweder Natrium oder Kalium in großem Überschuß vorliegen. This risk is particularly present in mineral water or wine samples, since either sodium or potassium is present in large excess.
Störungen der Magnesium-Bestimmung, wie sie bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik aufgetreten sind, sind bei der Leitfähigkeitsdetektion hier nicht vorhanden, wie Fig. 3 verdeutlicht. Fig. 4 zeigt die Natrium-Bestimmung, die mit diesem System im Gegensatz zur Schomburg-Säule sowie weiteren Einsäulensystemen auch ohne sogenanntes SuppressorSystem möglich ist. Interferences in the magnesium determination, such as have occurred in methods according to the prior art, are not present here in the conductivity detection, as illustrated in FIG. 3. Fig. 4 shows the sodium determination, which is possible with this system in contrast to the Schomburg column and other single column systems even without a so-called suppressor system.
Das Chromatogramm der Calcium- und Magnesium-Bestimmung in Mineralwasser ist in Fig. 5 sowie das der Kalium- und Lithium-Bestimmung in Fig. 6 wiedergegeben. The chromatogram of the calcium and magnesium determination in mineral water is shown in FIG. 5 and that of the potassium and lithium determination in FIG. 6.
Auch mit diesem System ist für die Manganbestimmung die Detek- tion über die Leitfähigkeit nicht möglich, da die notwendige Empfindlichkeit nicht ausreicht. Soll Mangan bestimmt werden, hat es sich als günstig herausgestellt, nach der Leitfähigkeitsdetektion die Gerätschaften für die Nachsäulenderi- vatisierung (Reagenzpumpe, UV-Detektor usw.) anzuschließen. Es reicht dafür die Schlauchpumpe nicht aus, da sie durch starkes Pulsieren den limitierenden Faktor für die Empfindlichkeit darstellt. Es muß daher eine Reaktionspumpe der Fa. Merck, With this system, too, detection of conductivity is not possible for manganese determination, since the necessary sensitivity is not sufficient. If manganese is to be determined, it has proven to be advantageous to connect the equipment for post-column derivatization (reagent pump, UV detector, etc.) after the conductivity detection. The peristaltic pump is not sufficient for this, since it is the limiting factor for the sensitivity due to strong pulsation. A reaction pump from Merck,
Darmstadt, verwendet werden, die sich durch pulsarmes Pumpen des Reagenzes (PAR-Zn-EDTA) auszeichnet. Folgende Probenvorbereitung ist dafür notwendig: Darmstadt, can be used, which is characterized by low-pulse pumping of the reagent (PAR-Zn-EDTA). The following sample preparation is necessary:
25 ml Mineralwasser werden in einem kleinen Becherglas mit Rührfisch und ca. 100 mg Na2S2O3 versetzt und auf dem Magnet- rührer etwa 5 min am Sieden gehalten. Nach dem Abkühlen wird membranfiltriert und mit 3-4 Tropfen 25 % HCl angesäuert (pH 2,0 - 2,5) und im Ultraschallbad entgast. 25 ml of mineral water are mixed with stirring fish and approx. 100 mg Na 2 S 2 O 3 in a small beaker and kept at the boil for about 5 minutes on the magnetic stirrer. After cooling, the membrane is filtered and acidified with 3-4 drops of 25% HCl (pH 2.0 - 2.5) and degassed in an ultrasonic bath.
Der angegebene Na2S2O3-Zusatz sowie die Erhitzungszeit sind unbedingt einzuhalten, da kleinere Zusätze sowie kürzere Zeiten Minderbefunde ergeben. Das in Mineralwasser enthaltene Kohlendioxid sowie das Hydrogencarbonat müssen vor dem Injizieren unbedingt entfernt werden, da sonst die Säulenpackung beschädigt werden kann. The specified Na 2 S 2 O 3 addition and the heating time must be observed, since smaller additions and shorter times result in poor results. The carbon dioxide and hydrogen carbonate contained in mineral water must be removed before injecting, otherwise the column packing can be damaged.
Sollen in Wein- und in Mineralwasserproben nur die Hauptkationen Kalium, Calcium und Magnesium bzw. Natrium, Calcium und Magnesium bestimmt werden, wird zum Eluenten zur Erhöhung der Elutionskraft 1,7-Diaminoheptan zugesetzt, wodurch die Retentionszeiten verkürzt werden. Damit ist die Bestimmung der jeweiligen Kationen schneller möglich. If only the main cations potassium, calcium and magnesium or sodium, calcium and magnesium are to be determined in wine and mineral water samples, 1,7-diaminoheptane is added to the eluent to increase the elution power, which shortens the retention times. This enables the determination of the respective cations more quickly.
Die durch die Diaminzugabe erhaltene Verschlechterung der Empfindlichkeit ist für die Bestimmung der Hauptkationen ohne Belang. Das Anheben des pH-Werts des Eluenten um 0,1 pH-Einheiten durch Zugabe des Diamins hat sich als optimal herausgestellt. Sollen nur die Erdalkaliionen analysiert werden, ist zur Verringerung der Analysendauer eine weitere Zugabe möglich. Hieraus wird deutlich, daß das entwickelte System den vorhandenen Trennproblemen angepaßt werden kann. Die Bestimmungsbereiche der Kationen sind in Tabelle 3 aufgeführt.
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The deterioration in sensitivity resulting from the addition of diamine is irrelevant for the determination of the main cations. Raising the pH of the eluent by 0.1 pH units by adding the diamine has been found to be optimal. If only the alkaline earth ions are to be analyzed, a further addition is possible to reduce the analysis time. From this it becomes clear that the developed system can be adapted to the existing separation problems. The determination ranges of the cations are listed in Table 3.
Figure imgf000027_0001
Der Bereich um ≤ 0,1 ppm Natrium ist für die Bestimmung zu meiden, da über Kontaminationen der benutzten Glasgeräte verfälschte Ergebnisse entstehen können. In dem hier benutzten Bereich sind Kontaminationen vernachlässigbar. Die Proben werden 1:5 bis 1:1000 bei Mineralwasserproben sowie 1:20 bis 1:1500 bei Weinproben verdünnt. The range around ≤ 0.1 ppm sodium should be avoided for the determination, since contaminated results can result from contamination of the glass devices used. Contamination is negligible in the area used here. The samples are diluted 1: 5 to 1: 1000 for mineral water samples and 1:20 to 1: 1500 for wine samples.
Durch die unterschiedlichen Linearitätsbereiche und stark differierende Gehalte ist eine simultane Auswertung nicht möglich, so daß jede Probe mehrmals eingespritzt werden muß. Die in Wein und Mineralwasser gelegentlich vorkommenden Spurenelemente konnten nicht nachgewiesen werden. Due to the different linearity ranges and strongly differing contents, a simultaneous evaluation is not possible, so that each sample has to be injected several times. The trace elements occasionally found in wine and mineral water could not be detected.
Als Referenzverfahren kommt die Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) für die analysierten Ionen zur Anwendung. Atomic absorption spectrometry (AAS) is used as the reference method for the analyzed ions.
In den Tabellen 4 und 5 sind die Gehalte der untersuchten Wein- und Mineralwasserproben vergleichend mit den AAS-Werten aufgeführt.
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Tables 4 and 5 show the contents of the wine and mineral water samples examined in comparison with the AAS values.
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Aus den Verhältniszahlen von Tabelle 6 ergibt sich für die Kalium-, Calcium- und Magnesium-Bestimmung in Wein eine sehr gute Übereinstimmung der Ionen-Chromatographie mit der AAS. From the ratios in Table 6, there is a very good agreement between ion chromatography and AAS for the determination of potassium, calcium and magnesium in wine.
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Bei der Natriumbestimmung liefert die IC bis zu 11 % höhere Werte, die vermutlich von organischen Bestandteilen des Weines herrühren. When determining sodium, the IC provides up to 11% higher values, which presumably result from organic components in the wine.
Tabelle 7 zeigt die Verhältnisse von IC zu AAS für die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Calcium- und Magnesium-Bestimmung in Mineralwasser. Auch hier ist eine gute Übereinstimmung festzustellen. Table 7 shows the ratios of IC to AAS for the sodium, potassium, lithium, calcium and magnesium determination in mineral water. There is also a good agreement here.
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Neben der Schomburg-Säule hat sich das erfindungsgemäße System als eine weitere Möglichkeit, simultan Alkali- und Erdalkaliionen zu bestimmen, herauskristallisiert. Das Trennsystem ist zudem wesentlich preiswerter und universeller einsetzbar, wie vorstehend gezeigt wurde.
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In addition to the Schomburg column, the system according to the invention has crystallized out as a further possibility for simultaneously determining alkali and alkaline earth ions. The separation system is also much cheaper and more universal, as shown above.
Durch Spülen mit 20 %-igem Methanol wird das Ionenpaarreagenz entfernt, so daß die Säule auch für andere Trennungen zur Verfügung steht. The ion pair reagent is removed by rinsing with 20% methanol, so that the column is also available for other separations.
Zur Trennung sind handelsübliche Kationenaustauscher mit Sul- fon- und Carbonsäure-Austauschgruppen nicht geeignet, da sie nur entweder die Bestimmung der Alkali- oder der Erdalkaliionen zulassen. Aus dem gleichen Grund sind ionenpaar-chromatographische Systeme mit Alkylsulfon- und Alkylcarbonsäuren nicht geeignet. Es wird begründet, daß ein sterisch günstiger Siebenring in der Lage ist, die Selektivität zwischen mono- und bivalenten sowie innerhalb dieser zwei Ionenarten zu erreichen. Commercially available cation exchangers with sulfone and carboxylic acid exchange groups are not suitable for separation, since they only allow either the determination of the alkali or alkaline earth ions. For the same reason, ion pair chromatographic systems with alkyl sulfonic and alkyl carboxylic acids are not suitable. It is justified that a sterically favorable seven-membered ring is able to achieve the selectivity between mono- and bivalent as well as within these two types of ions.
Daher werden Alkylbernsteinsäuren synthetisiert, die diese wichtige Gruppierung (1,4-Dicarbonsäure) besitzen. Außerdem haben sie einen unpolaren Alkylrest, der ihren Einsatz als Ionenpaarreagenz in der Ionenpaar-Chromatographie zuläßt. Therefore, alkyl succinic acids are synthesized that have this important group (1,4-dicarboxylic acid). They also have a non-polar alkyl residue, which allows their use as ion pair reagents in ion pair chromatography.
Darauf aufbauend wird ein Trennsystem mit Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure entwickelt, das für die Alkali- und Erdalkalibestimmung geeignet ist. Die Oxalsäure hat sich als optimale Säure herausgestellt, da sie einerseits niedrige pKs-Werte und andererseits im "Sauren" noch ausreichende Unterschiede bei dem Komplexstabilitäten zu den bivalenten Kationen besitzt. Viele getestete organische Säuren erfüllen nur die erste Bedingung und sind somit weniger gut geeignet. Dem pH-Wert des Eluenten kommt eine entscheidende Rolle zu: Er bestimmt erstens die Kapazität der Säule über den Dissoziationsgrad der Carbonsäuregruppen der Hexylbernsteinsäure und zweitens steuert er die Elutionskraft des Eluenten über die größer oder kleiner werdenden komplexierenden Eigenschaften der Oxalsäure. Based on this, a separation system with hexylsuccinic acid and oxalic acid is developed, which is suitable for the determination of alkali and alkaline earth. Oxalic acid has been found to be optimal acid, because it has the one hand, low pK values and on the other hand, still sufficient in the "acid" Differences in the complex stabilities to the divalent cations. Many organic acids tested only meet the first condition and are therefore less suitable. The pH value of the eluent plays a decisive role: firstly, it determines the capacity of the column via the degree of dissociation of the carboxylic acid groups of hexylsuccinic acid, and secondly, it controls the elution power of the eluent via the increasing or decreasing complexing properties of oxalic acid.
Als günstiger Konzentrationsbereich für den Eluenten hat sich eine Lösung von ca. 2 mmol Hexylbernsteinsäure und ca. 1 mmol Oxalsäure herausgestellt. A solution of approx. 2 mmol hexylsuccinic acid and approx. 1 mmol oxalic acid has been found to be a favorable concentration range for the eluent.
Mit diesem System sind die Hauptkationen sowie die gelegentlich vorkommenden Spurenelemente (z.B. Lithium, Mangan) in Wein- und Mineralwasserproben simultan und gut bestimmbar. With this system, the main cations and the occasional trace elements (e.g. lithium, manganese) in wine and mineral water samples can be determined simultaneously and easily.
Sollten in den Proben nur die Erdalkaliionen und je nach Lebensmittel Natrium (Mineralwasser) oder Kalium (Wein) bestimmt werden, wird die Elutionskraft des obigen Eluenten durch Zusatz von 1,7-Diaminoheptan erhöht. Damit läßt sich die Analysendauer wesentlich verkürzen. Der Vergleich des Systems mit der als Referenzverfahren angewendeten Atomabsorptionsspektrometrie ergibt eine gute Übereinstimmung, lediglich für Natrium werden etwas höhere Gehalte gefunden, was vermutlich durch die organischen Bestandteile begründet ist. If only the alkaline earth ions and, depending on the food, sodium (mineral water) or potassium (wine) are determined in the samples, the elution power of the above eluent is increased by adding 1,7-diaminoheptane. This can significantly shorten the analysis time. The comparison of the system with the atomic absorption spectrometry used as a reference method shows a good agreement, only slightly higher contents are found for sodium, which is probably due to the organic components.
Die ebenfalls getesteten längerkettigen Alkylbernsteinsäuren lassen sich nach Spülen der Säule mit den methanolischen Lösungen gut und dauerhaft adsorbieren. Sie besitzen allerdings nicht die für bivalente Kationen erforderliche Selektivität, was durch ins "Alkalische" verschobene pKs-Werte begründet ist. Diese Verschiebung bedingt gleichzeitig eine wesentlich kleinere Kapazität. Das Einstellen des pH-Wertes in für diese Säuren günstige pH-Bereiche ist nicht möglich, da die Empfindlichkeit der hier verwendeten Leitfähigkeitsdetektion dabei drastisch abnimmt. Dieses Problem läßt sich jedoch mit der Nachsäulenderivation umgehen. The longer-chain alkyl succinic acids, which were also tested, can be well and permanently adsorbed after rinsing the column with the methanolic solutions. However, they do not possess the required for bivalent cations selectivity, which is due to shifted to the "Alkaline" pK values. This shift also means that the capacity is much smaller. It is not possible to adjust the pH to pH ranges favorable for these acids, since the sensitivity of the conductivity detection used here drastically decreases. However, this problem can be avoided with post-column drainage.
Durch das Einfügen von Substituenten mit -I und/oder -M-Effek- ten in die Alkylbernsteinsäuren lassen sich die pKs -Werte in für die Trennung günstige Bereiche verschieben. The insertion of substituents with -I and / or -M effec- th in the alkyl succinic acids, the pK a values can be moved into favorable for the separation areas.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß mit dem entwickelten In summary it can be said that with the developed
Ionenpaarsystem aus Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure eine sehr gute Trennung von Alkali-, Erdalkaliionen sowie einigen weiteren Kationen erzielt wird. Ion pair system from hexylsuccinic acid and oxalic acid a very good separation of alkali, alkaline earth ions and some other cations is achieved.
Darüber hinaus wird über die gute Anwendbarkeit in der Mineralwasser- und Weinanalytik dokumentiert, daß es sich um ein leistungsstarkes Trennsystem handelt. In addition, the good applicability in mineral water and wine analysis documents that it is a powerful separation system.
Das beschriebene System ist in der Mineralwasser- und Weinanalytik trotz der jeweils ungünstigen Verhältnisse von Natrium und Kalium gut einsetzbar und somit universeller und zudem preiswerter als die erwähnte Schomburg-Säule. The system described can be used in mineral water and wine analysis despite the unfavorable ratios of sodium and potassium and is therefore more universal and also cheaper than the Schomburg column mentioned.
Aus den in dieser Arbeit entwickelten und angewendeten Trennsystemen wird deutlich, daß die Ionen-Chromatographie als schnelle Methode geeignet ist, durch simultane Bestimmung von Ionengruppen in die routinemäßige Analytik stärker als bisher übernommen zu werden. Dadurch kommen ihr Vorzüge, die Schnelligkeit, Kosten- und Zeitersparnis noch besser zum Tragen. From the separation systems developed and used in this work, it becomes clear that ion chromatography is suitable as a fast method to be adopted in routine analysis more than before by simultaneous determination of ion groups. This gives you advantages, speed, cost and time savings even more.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Mineralwasser- oder Wein-Analytik beschränkt, sondern läßt sich ganz generell für eine Kationenanalyse, insbesondere zum simultanen Bestimmen von ein- und mehrwertigen Kationen nebeneinander, verwenden. Neben flüssigen Proben können selbstverständlich auch veraschte Proben analysiert werden, die in üblicher Weise für die Ionenchronomatographie vorbereitet wurden. Of course, the method according to the invention is not limited to mineral water or wine analysis, but rather lets are generally used for a cation analysis, especially for the simultaneous determination of mono- and polyvalent cations next to each other. In addition to liquid samples, ashes can of course also be analyzed, which have been prepared in the usual way for ion chromatography.
Fig. 1: Syntheseweg der n-Alkylbernsteinsäuren Fig. 1: Synthetic route of the n-alkyl succinic acids
Fig. 2: Die simultane Bestimmung von mono- und Fig. 2: The simultaneous determination of mono- and
bivalenten Kationen  bivalent cations
Eluent: 2 mmol Hexylbernsteinsäure + Eluent: 2 mmol hexylsuccinic acid +
1 mmol Oxalsäure  1 mmol oxalic acid
Säule: LiChrospher RP18 5 μ (Merck)Column: LiChrospher RP 18 5 μ (Merck)
Detektion: Leitfähigkeit Detection: conductivity
Empfindlichkeit: 2,5 μSxFS  Sensitivity: 2.5 μSxFS
Standärdlösung: 1 ppm Na, K, Zn, Mn, Mg, Ca, Sr sowie  Standard solution: 1 ppm Na, K, Zn, Mn, Mg, Ca, Sr as well
0,25 ppm Li  0.25 ppm Li
Fig. 3: Calcium- und Magnesium-Bestimmung im Wein Fig. 3: Calcium and magnesium determination in wine
Eluent: 2 mmol Hexylbernsteinsäure + Eluent: 2 mmol hexylsuccinic acid +
1 mmol Oxalsäure  1 mmol oxalic acid
Säule: LiChrospher RP18 5 μ (Merck)Column: LiChrospher RP 18 5 μ (Merck)
Detektion: Leitfähigkeit Detection: conductivity
Empfindlichkeit: 2,5 μS x FS  Sensitivity: 2.5 μS x FS
Calcium-Peak: 1,01 ppm Ca  Calcium peak: 1.01 ppm Approx
Magnesium-Peak: 0,80 ppm Mg  Magnesium peak: 0.80 ppm Mg
Fig. 4: Natrium-Bestimmung im Wein Fig. 4: Sodium determination in wine
Eluent: 2 mmol Hexylbernsteinsäure + Eluent: 2 mmol hexylsuccinic acid +
1 mmol Oxalsäure  1 mmol oxalic acid
Säule: LiChrospher RPis 5 μ (Merck) Column: LiChrospher RPis 5 μ (Merck)
Detektion: Leitfähigkeit Detection: conductivity
Empfindlichkeit: 2,5 μS x FS  Sensitivity: 2.5 μS x FS
Calcium-Peak: 1,01 ppm Ca  Calcium peak: 1.01 ppm Approx
Natrium-Peak: 0,64 ppm Na Fig. 6: Kalium- und Lithium-Bestimmung in Mineralwasser Sodium peak: 0.64 ppm Na Fig. 6: Potassium and lithium determination in mineral water
Eluent: 2 mmol Hexylbernsteinsäure + Eluent: 2 mmol hexylsuccinic acid +
1 mmol Oxalsäure  1 mmol oxalic acid
Säule: LiChrospher RP18 5 μ (Merck)Column: LiChrospher RP 18 5 μ (Merck)
Detektion: Leitfähigkeit Detection: conductivity
Empfindlichkeit: 2,5 μS x FS  Sensitivity: 2.5 μS x FS
Kalium-Peak: 1,66 ppm K  Potassium peak: 1.66 ppm K
Lithium-Peak: 62 ppb Li  Lithium peak: 62 ppb Li

Claims

A N S P R U C H E EXPECTATIONS
1. Verfahren zur chromatographischen Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere zur simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen in Wein oder Mineralwasser, dadurch gekennzeichnet, daß 1. A method for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine or mineral water, characterized in that
- eine Reversed-Phase-Säule mit mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure, die einen hydrophoben Rest aufweist, mindestens teilweise belegt wird, a reversed phase column is at least partially covered with at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue,
- die Substanz, die die Kationen enthält, auf die Säule aufgebracht wird und - the substance containing the cations is applied to the column and
- anschließend eluiert wird. - is then eluted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit mindestens einer Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäure belegt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the column is coated with at least one alkyl or cycloalkyldicarboxylic acid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit mindestens einer Alkylbernsteinsäure belegt wird, deren Alkylrest 4 bis 16 Kohlenstoffatome, insbesondere 6 bis 10 Kohlenstoffatome, enthält. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the column is coated with at least one alkyl succinic acid, the alkyl radical contains 4 to 16 carbon atoms, in particular 6 to 10 carbon atoms.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit Hexylbernsteinsäure belegt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the column is coated with hexylsuccinic acid.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure belegt wird, die an mindestens einem der zu den Carboxylgruppen 0(-ständigen Kohlenstoffatome einen Substituenten mit - I- und/oder - M-Effekt aufweist. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the column is coated with at least one polybasic carboxylic acid which has a substituent with - I and / or - M effect on at least one of the carbon atoms 0 (to the carboxyl groups ().
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent eine Nitrogruppe oder ein Halogenrest, insbesondere ein Bromrest, ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the substituent is a nitro group or a halogen radical, in particular a bromine radical.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrbasige Carbonsäure in einem polaren Lösungsmittel, insbesondere in methanolischer Lösung, auf die Säule aufgebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polybasic carboxylic acid is applied to the column in a polar solvent, in particular in methanolic solution.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elution mit Hilfe einer Mono- oder Dicarbonsäure durchgeführt wird, deren pKs-Wert bzw. erster pKS-Wert weniger als 3, vorzugsweise weniger als 2, beträgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elution is carried out with the aid of a mono- or dicarboxylic acid whose pK a value or first pKa less than 3, preferably less than 2, is.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elution mit Hilfe von Trifluoressigsäure durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elution is carried out with the aid of trifluoroacetic acid.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elution mit Hilfe von Oxalsäure durchgeführt wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elution is carried out with the aid of oxalic acid.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eluierlösung zusätzlich einen Eluierverstärker, insbesondere ein Diamin, vorzugsweise 1,7- Diaminoheptan, enthält. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elution solution additionally contains an elution enhancer, in particular a diamine, preferably 1,7-diaminoheptane.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule, insbesondere bei mehrbasigen Carbonsäuren mit einem kurzkettigen hydrophoben Rest, gleichzeitig mit der mehrbasigen Carbonsäure und dem Eluiermittel belegt wird und daß die Elution gleichzeitig mit der mehrbasigen Carbonsäure und dem Eluiermittel durchgeführt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the column, in particular in the case of polybasic carboxylic acids with a short-chain hydrophobic residue, is simultaneously coated with the polybasic carboxylic acid and the eluent and that the elution is carried out simultaneously with the polybasic carboxylic acid and the eluent .
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung der Säule und die Elution mit der gleichen Lösung aus Carbonsäure und Eluiermittel durchgeführt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the covering of the column and the elution is carried out with the same solution of carboxylic acid and eluent.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
- die Säule mit einer Lösung von Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure in Wasser belegt wird, - die Substanz, die die Kationen enthält, auf die Säule aufgebracht wird und - anschließend mit der zum Belegen der Säule verwendeten Lösung eluiert wird. the column is coated with a solution of hexylsuccinic acid and oxalic acid in water, - The substance containing the cations is applied to the column and - then eluted with the solution used to coat the column.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zwischen 1 und 4 mmol Hexylbernsteinsäure und zwischen 0, 5 und 4 mmol Oxalsäure enthält. 15. The method according to claim 14, characterized in that the solution contains between 1 and 4 mmol of hexylsuccinic acid and between 0, 5 and 4 mmol of oxalic acid.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung ca. 2 mmol Hexylbernsteinsäure und ca. 1 mmol Oxalsäure enthält. 16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the solution contains about 2 mmol of hexylsuccinic acid and about 1 mmol of oxalic acid.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die chromatographische Bestimmung mit einer Reversed-Phase-Säule durchgeführt wird, deren stationäre Phase ein unpolares Material auf der Basis von Kieselgel, das Alkylgruppen aufweist, wie RP4, RP8 , RP18' ist. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the chromatographic determination is carried out with a reversed-phase column, the stationary phase of which is a nonpolar material based on silica gel which has alkyl groups, such as RP 4 , RP 8 , RP 18 ' is.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die chromatographische Bestimmung mit einer Reversed-Phase-Säule durchgeführt wird, deren stationäre Phase ein unpolares Material auf Polymerbasis wie PRP-1 ist. 18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the chromatographic determination is carried out with a reversed-phase column, the stationary phase of which is a non-polar polymer-based material such as PRP-1.
19. Reversed-Phase-Material, insbesondere Säule, zur chromatographischen Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere zur simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen in Wein und Mineralwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Säulenmaterial zumindest teilweise mit mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure, die einen hydrophoben Rest aufweist, durch nicht kovalente Bindung belegt ist. 19. Reversed-phase material, in particular column, for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the simultaneous determination of alkali and alkaline earth ions in wine and mineral water, characterized in that their column material is at least partially occupied by at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue by non-covalent binding.
20. Reversed-Phase-Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Säulenmaterial zumindest teilweise mit mindestens einer Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäure belegt ist. 20. Reversed phase material according to claim 19, characterized in that its column material is at least partially coated with at least one alkyl or cycloalkyldicarboxylic acid.
21. Reversed-Phase-Material nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Säulenmaterial mit mindestens einer Alkylbernsteinsäure, insbesondere Hexylbernsteinsäure, belegt ist. 21. Reversed phase material according to one of claims 20 or 21, characterized in that its column material is coated with at least one alkyl succinic acid, in particular hexyl succinic acid.
22. Lösung zum Belegen und Eluieren von Reversed-Phase- Material bei der chromatographischen Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere bei der simultanen Bestimmung von Alkali- und Erdalkaliionen in Wein oder Mineralwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung mindestens eine mehrbasige Carbonsäure mit einem hydrophoben Rest und eine Mono- oder Dicarbonsäure, deren pKs-Wert bzw. erster pKs-Wert weniger als 3 beträgt, in einem polaren Lösungsmittel umfaßt. 22. Solution for covering and eluting reversed-phase material in the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular in the simultaneous determination of alkali and alkaline earth metal ions in wine or mineral water, characterized in that the solution contains at least one polybasic carboxylic acid a hydrophobic group and a mono- or dicarboxylic acid whose pK a value or first pK s value is less than 3, comprises in a polar solvent.
23. Lösung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrbasige Carbonsäure eine Alkyl- oder Cycloalkyldicarbonsäure ist. 23. Solution according to claim 22, characterized in that the polybasic carboxylic acid is an alkyl or cycloalkyldicarboxylic acid.
24. Lösung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lösung von Hexylbernsteinsäure und Oxalsäure in Wasser umfaßt. 24. Solution according to one of claims 22 or 23, characterized in that it comprises a solution of hexylsuccinic acid and oxalic acid in water.
25. Lösung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie ca. 2 mmol Hexylbernsteinsäure und ca. 1 mmol Oxalsäure in Wasser enthält. 25. Solution according to claim 24, characterized in that it contains about 2 mmol of hexylsuccinic acid and about 1 mmol of oxalic acid in water.
26. Verwendung mindestens einer mehrbasigen Carbonsäure, die einen hydrophoben Rest aufweist, für die chromatographische Bestimmung von ein- und mehrwertigen Kationen, insbesondere für das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18. 26. Use of at least one polybasic carboxylic acid which has a hydrophobic residue for the chromatographic determination of mono- and polyvalent cations, in particular for the method according to one of claims 1 to 18.
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