автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.11, диссертация на тему:Сверхсшитый полимер на основе винилпиридина в качестве стационарной фазы в капиллярной электрохроматографии

На правах рукописи

ии^4ИББ97

Маерле Кирилл Владимирович

СВЕРХСШИТЫЙ ПОЛИМЕР НА ОСНОВЕ ВИНИЛПИРИДИНА В КАЧЕСТ

СТАЦИОНАРНОЙ ФАЗЫ В КАПИЛЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХРОМАТОГРАФИИ

Специальность 05.11.11 -Хроматография и хроматографические

приборы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2009

- 3 ДЕК 2009

003486697

Работа выполнена в лаборатории стереохимии сорбционных процессов Учреждения Российской академии наук Институт элементоорганическ! соединений имени А.Н. Несмеянова РАН.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Даванков Вадим Александрович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Карцова Людмила Алексеевна

СПбГУ, г. Санкт-Петербург

Ведущая организация:

доктор химических наук

Курганов Александр Александрович

ИНХС РАН, Москва

химический факультет Московско государственного университета им. М. Ломоносова

Защита диссертации состоится «15» декабря 2009 г. в 15 часов 30 минут заседании диссертационного совета Д 002.259.04 при Учрежден Российской академии наук Институте физической химии и электрохимии и А.Н. Фрумкина РАН по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинск проспект, д. 31, корп. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российск академии наук Института физической химии и электрохимии им. А. Фрумкина РАН, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31, корп. 4. Автореферат размещен на сайте ИФХЭ РАН: http://phvche.ac.ru Автореферат разослан «1£» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.259.04

кандидат химических наук Коломиец Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Капиллярная электрохроматография (КЭХ) - относительно новый метод в аналитической химии, хотя принцип этого процесса был опубликован около 40 лет назад. С развитием приборостроения интерес к этому методу возрастал, и основной объём информации представлен в публикациях последних десяти лет. На сегодняшний день метод КЭХ освоен настолько, что организован промышленный выпуск специализированных приборов и разнообразных капиллярных аналитических колонок, к этим приборам предлагаются стандартные методики измерений.

Капиллярная электрохроматография - гибридный метод, сочетающий в себе принципы капиллярного электрофореза (КЭ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В этом методе движение подвижной фазы через колонку создается за счет приложенного вблизи концов капилляра электрического поля вследствие явления электроосмоса, а разделение аналитов происходит как вследствие различия в их электрофоретической подвижности, так и вследствие их различного взаимодействия со стационарной фазой. Круг объектов, анализируемых методом КЭХ, достаточно широк. В спектр определяемых компонентов входят не только неорганические и органические ионы, но и нейтральные органические молекулы, олигомеры, белки, нуклеиновые кислоты.

Капиллярная электрохроматография имеет ряд принципиальных достоинств по сравнению с другими хроматографическими методами: малый расход реагентов и растворителей, отсутствие насосов высокого давления и простота управления потоком подвижной фазы с помощью изменяемого напряжения, высокая скорость разделений. Все это стимулирует продвижение КЭХ в практику аналитических работ и подогревает интерес приборостроительных фирм к совершенствованию специализированного оборудования.

Актуальность темы. Капиллярная колонка является основной частью системы КЭХ. Содержащаяся в ней неподвижная фаза должна иметь заряд, обеспечивать плоский профиль перемещения подвижной фазы при достаточно высокой скорости электроосмотического потока (ЭОП), а также создавать условия для достаточно

интенсивного взаимодействия аналитов с неподвижной фазой при минимальном размытии хроматографических зон аналитов. Предложенные на сегодняшний момент колонки еще далеки от совершенства и не обеспечивают ожидаемой эффективности разделений. Поэтому разработка новых типов колонок является самой актуальной проблемой развития КЭХ. Все колонки для КЭХ можно разделить на три типа: полые колонки - в них стационарной фазой являются модифицированные стенки капилляра, набивные колонки - роль стационарной фазы играют микросферы, заполняющие капилляр, и монолитные колонки, где стационарная фаза - пористый полимерный монолитный материал (монолит). Полые колонки обладают недостаточной сорбционной емкостью, а набивные крайне сложны в изготовлении. Монолиты признаются самым перспективным видом стационарной фазы в КЭХ главным образом из-за простоты их изготовления, надёжности в работе и хороших хроматографических характеристик, таких как ёмкость, селективность и эффективность разделения.

Однако, несмотря на большой интерес к практическому использованию КЭХ, среди полимерных органических стационарных фаз широко представлены только два типа полимеров: полистирольный и полиметакрилатный. Получение и изучение свойств новых ионогенных сорбционных материалов - комплекс наиболее актуальных задач, стоящих перед исследователями и практиками в области КЭХ.

Дель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка нового типа стационарной фазы для КЭХ на основе полимерной матрицы пиридиновой природы, разработка простых и удобных методов получения монолитов и нанесения пористых полимерных покрытий на внутренние поверхности капилляра, исследование свойств капиллярных колонок с новыми стационарными фазами, а также выявление аналитических возможностей новых стационарных фаз с использованием различных тестовых смесей.

Конкретные задачи исследования включали следующие этапы: • Разработка метода синтеза капиллярных колонок с монолитной стационарной фазой на основе гидрофильного сверхсшитого полимера - продукта взаимодействия 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола.

• Выявление потенциальных возможностей формирования электроосмотического потока полимерным анионообменным материалом в колонке в условиях КЭХ.

• Апробация полученных колонок в режиме КЭХ с использованием тестовых смесей анализируемых компонентов и выявление хроматографического вклада в разделение компонентов анализируемой пробы.

• Изучение возможности создания пористых полимерных слоев на внутренней поверхности капилляров.

• Разработка методов ковалентного закрепления поливинилпиридиновых стационарных фаз в кварцевом капилляре.

• Изучение зависимости хроматографических характеристик колонок от величины приложенного электрического напряжения и состава электролита.

Научная новизна работы. Сверхсшитый полимерный материал как продукт взаимодействия 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола был впервые получен Павловой и Даванковым в 2004 году. Проведённые предварительные эксперименты показали, что ионообменные хроматографические колонки на основе этого полимера уступают по своей эффективности оптимизированным фазам на основе полистирольных матриц. Появление доступных отечественных приборов для капиллярного электрофореза позволило нам впервые применить новый полимерный материал на основе винилпиридина в качестве монолитной стационарной фазы в режиме капиллярной электрохроматографии.

В отличие от всех капиллярных монолитов, описанных ранее в литературе, этот продукт имеет высокую плотность положительных зарядов в виде четвертичных пиридиниевых групп и, кроме того, является первьм гидрофильным высокоосновным анионообменником сверхсшитой пространственной структуры.

Практическая значимость работы. Простота одностадийного . процесса образования монолитной анионообменной полимерной фазы внутри капилляра с использованием недорогих и доступных исходных соединений позволяет создавать дешевые аналитические колонки для КЭХ. Высокая плотность положительных зарядов в матрице полимера и независимость заряда четвертичных аммонийных групп от рН электролита позволяют создавать значительные электроосмотические

потоки подвижной фазы при относительно малых величинах приложенного электрического поля, что повышает надежность и безопасность эксплуатации прибора. Показана высокая хроматографическая эффективность монолитных фаз -до 180000 т.т./м, что позволяет работать с короткими колонками и ускоряет процесс анализа. Показана возможность разделения как заряженных аналитов, так и нейтральных молекул. Все эти факторы указывают на практическую перспективность аналитических применений новых монолитных стационарных фаз в режиме КЭХ.

На защиту выносятся следующие положения:

- Методы создания внутри капилляра монолитных стационарных фаз с высокой плотностью положительных зарядов.

- Закономерности элекгроосмотических явлений в изучаемой системе в зависимости от приложенного напряжения и типа и концентрации фонового электролита.

- Результаты разделения модельных смесей заряженных и нейтральных аналитов в режиме КЭХ.

- Метод создания пористых поливинилпиридиновых покрытий внутренней поверхности кварцевого капилляра.

- Методы ковалентного связывания полимера винилпирдинового типа с

поверхностью кварцевых капилляров.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Всероссийском симпозиуме «Хроматография и хромато-масс-спектрометрия» (Москва-Клязьма, 2008 г.), XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009» (Москва, 2009 г.), на Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии» (Самара, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи и 3 тезиса докладов.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы из 104 наименований. Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста.

Работа выполнена с 2007 по 2009 год в лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Обзор литературы

Систематизированы сведения о монолитных органических материалах, применяемых в капиллярной электрохроматографии. Рассмотрены основные способы получения монолитных колонок (различные варианты заполнения капилляров, способы проведения реакции полимеризации, ковалентного связывания монолита со стенками капилляра, модифицирования монолитных сорбентов). Выделены факторы, как на стадии получения колонки, ■ так и в условиях аналитического эксперимента, влияющие на хроматографические характеристики колонки. Рассмотрены наиболее важные области применения капиллярной электрохроматографии с органическими монолитными колонками.

Экспериментальная часть

Монолиты получали непосредственно в полых кварцевых капиллярах с внешним полиимидным покрытием, внутренний диаметр 75 мкм, внешний диаметр 375 мкм, приобретенных в Polymicro Technologies (Phoenix, AZ, USA).

Для синтеза монолитных материалов in situ использовали реагенты:

4-винилпиридин (4-ВП), 1,4-бис-(хлорметил)-бензол (пара-ксилилендихлорид, КДХ), 1,4-бис-(бромметил)-бензол (пара-ксилилендибромид, КДБ); растворители: диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО), толуол; бифункциональные силаны: бромметил-диметил-хлорсилан, 3-бромпропил-трихлорсилан.

Смешение реагентов проводили в ультразвуковой ванне (Псб-Галс, Россия). Термостатирование образцов осуществляли в термостате SNOL 24/200 (Utenos Electrotechnika, Литва). Промывку колонок проводили с помощью хроматографического насоса (СКБ ИОХ РАН, Россия).

Электрохроматографические свойства синтезированных колонок изучали при помощи системы для капиллярного электрофореза «Капель-105» (Люмекс, Россия), оснащенного УФ детектором и системой жидкостного охлаждения колонки.

Синтез монолитных колонок.

Для получения монолитного материала нами была использована спонтанная полимеризация 4-винилпиридина в процессе его алкилирования галоидалкилами. Применение бифункциональных алкшшрующих агентов в этой реакции с 4-ВП открывает широкие возможности для получения полимерных сеток, являющихся высокоосновными анионообменниками. Осуществляя реакцию 4-ВП с бис-галоидалкилами'в условиях, отвечающих главным принципам синтеза сверхсшитых сетчатых полимеров (формирование жесткой сетки в присутствии сольватирующего растворителя), удалось получить новый уникальный гидрофильный сверхсшитый материал (рис. 1).

Полимер (рир. 2) одинаково хорошо набухает как в полярных, так и в неполярных средах. Эта особенность сверхсшитых сеток дает существенные преимущества при практическом использовании такого монолита в колонке или капилляре, позволяя переходить при необходимости от водных сред к органическим, и наоборот, с сохранением высокой проницаемости полимерной фазы.

Рис. 1. Формирование полимера при взаимодействии 1 моля пара-ксилилен-дибромида с двумя молями 4-винилпиридина.

polymer

Br"

Взаимодействие двух реагенте винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-проводится непосредственно в кв капилляре при 60 °С без добавления к то ни было инициаторов. Добавление т растворителей (порогенов) к реакционн» этих последовательно-параллельных алкилирования и полимеризации приводит к получению монолитов с развитой пористой

Рис. 2. Структура полимерной сетки

структурой. Отсутствие разлагающихся пероксидных инициаторов в реакционной смеси позволяет избежать формирования пузырьков газа и значительно увеличить срок службы колонки в рабочем режиме.

Спонтанная ионная полимеризация, инициируемая поляризацией молекулы вследствие алкилирования пиридинового азота, не ингибируется стабилизаторами, содержащимися в техническом 4-ВП для подавления радикальной полимеризации. Немаловажно, что реагенты - 4-ВП и пара-ксилилен-дигалоид - являются доступными коммерческими продуктами.

Скорость формирования полимерной сетки легко регулируется. Ее можно увеличивать, вводя избыточное количество 4-ВП или используя более полярные растворители, или замедлять, повышая долю инертного разбавителя в системе. Возможность ускорения или замедления процесса особенно важна при работе с капиллярами. Капилляр легко заполняется раствором - гомогенной подвижной реакционной' смесью, которая вскоре теряет текучесть, превращаясь в гель, что облегчает дальнейшие манипуляции с капилляром.

Чтобы избежать зкструдирования монолита из капилляра, его ковалентно пришивали к, стенкам капилляра. Для этого капилляр предварительно модифицировали бифункциональным силаном, например бромметил-диметил-хлорсиланом', активная бромметильная группировка которого участвует в реакции с 4-ВП по выше описанному механизму, и формирующийся монолит оказывается связан с внутренней поверхностью кварцевого капилляра С-Ы связью (рис. 3). Из двух испытанных нами бифункциональных силанов: бромметил-диметил-хлорсилан и 3-бромпропил-трихлорсилан, последний обеспечивает более надёжное связывание модификатора и монолита со стенками капилляра.

capillar

?Si-OH

CISi(CHJ3CHjBr PhCH,; Э0°С;

-HCI

ca

Рис. 3. Схема

ковалентного закрепления

монолита на поверхности

Вг

кварца

capillar

Монолиты, полученные в капиллярах, в зависимости от типа растворителя и присутствия линейного поливинилпиридина в исходном мономере, отличались по морфологическим свойствам. Так, при использовании чистого 4-ВП и ДМСО в качестве растворителя формируется достаточно однородная структура по всей длине капилляра. В других растворителях, например, в ДМФА или его смеси с толуолом наблюдается явно гетерогенная макроструктура, состоящая из прозрачных и непрозрачных зон, четко различаемых под микроскопом. Однако, если брать технический 4-ВП, то в тех же условиях однородность структуры во всем объеме

получаемого монолита заметно улучшается (рис. 4). Вероятно, за счет изначального '

1

присутствия полимерных цепей в исходной смеси изменяются условия микрофазового распада структурируемой системы.

Рис. 4. Влияние качества используемого 4-вишшгаридина на однородность получаемого полимерного материала: слева - с очищенным 4-винилпиридином, справа - с техническим, содержащим 1,8 % (вес) полимера (Мж = 1000 кЕ)а).

=о

=о

окне детектирования " ■" заполненная часть

Рис. 5. Различные форматы получаемых колонок для капиллярной электрохроматографии

свободная часть

Так как для работы УФ-детектора требуется свободная часть капилляра, было реализовано несколько вариантов колонок с частичным заполнением капилляра монолитом (рис. 5). Также пробовали выжигать окно детектирования в капилляре, полностью заполненном монолитом, однако, в режиме КЭХ такая колонка работает не стабильно. Скорее всего, это происходит из-за сформировавшихся в результате отжига пузырьков газа, которые практически невозможно полностью удалить из колонки перед проведением аналитического эксперимента.

Химическая и механическая устойчивость монолитных сорбентов

Установлено, что монолитный материал проявляет химическую и механическую устойчивость в кислых и нейтральных средах в рабочем диапазоне рН 3-8. После промывки колонки буферными растворами её хроматографические характеристики не изменялись. Монолитный сорбент в условиях КЭХ оказался стабильным и в полярных органических растворителях (диметилформамид, ацетонитрил, ацетон).

Отметим также, что монолитный сорбент проявляет механическую прочность и не смещается в капилляре при промывке колонки под давлением в 50 бар, а также в ходе экспериментов при приложенном напряжении в 15 киловольт.

Колонки с малой длиной монолита проще и надёжнее в эксплуатации.

Ёмкость монолитного материала

Описываемый монолитный материал является высокоосновным анионобменником. Определение его ёмкости проводилось замещением одного подвижного противоиона другим, который брался в избытке, с последующим тетраметрическим определением количества либо вытесняемого аниона, либо

избытка вытесняющего. В качестве анализируемого объекта использовался модельный полимер в виде гранул 1,0-0,1 мм в диаметре.

Полученные значения обменной ёмкости значительно расходятся для разных экспериментов, но воспроизводятся в пределах 5-10% от абсолютного значения (табл. 1). Все экспериментальные значения оказываются ниже расчётного. Отсюда следует вывод, что практически никогда не происходит полное замещение анионов в структуре монолита. Примечательно, что изменения цвета полимера при изменении рН и/или состава промывающего раствора хорошо воспроизводятся.

Таблица 1. Данные по определению ёмкости монолитного материала.

Замещение Цвет полимера Реагент Емкость, ммоль/г Емкость отн. расчетной

1 ЛС1 -» шн коричневый 0,85КЫаОН 2,28 0,44

2 ЯС1 Ю\т03 серый 1,00НКтаШ3 3,61 0,69

3 11С1 -> ЯгБО^ серый 0,56Ы Ка2804 4,09 0,79

4 ШЭН ->• ЯС1 розовый 1,00*ШС1 5,05 0,97

расчет 5,20 1,00

Свойства монолитных колонок в КЭХ

Первым этапом исследований при работе с новым материалом было изучение принципиальной возможности применения данного монолита в КЭХ. В ходе эксперимента определяли генерирование электроосмотического потока (ЭОП) и его силу, стабильность системы по электрическому току, эффективность электрохроматографического разделения компонентов на примере смеси стандартных веществ (рис. 6).

Также изучалась зависимость силы тока и скорости электроосмотического потока от концентрации электролита при постоянном напряжении на концах капилляра. Цель данного эксперимента - определить оптимальный состав электролита, при котором формируется достаточно сильный ЭОП, а сила электрического тока не превышает значений, при которых происходит сильное разогревание колонки и, как

следствие, уширение пиков анализируемых веществ на электрохроматограмме или образование газовых пузырьков.

Рис. 6. Хроматограмма первого эксперимента по разделению компонентов модельной смеси в режиме КЭХ

Зависимость силы тока от концентрации электролита прямо пропорциональная, и прямая проходит через начало координат, что вполне закономерно (рис. 7).

1, мкА/1, мин

100 -80 ВО 40 20 0

Рис. 7. Зависимость силы тока (и, I, мкА) и времени выхода

ацетона (о, I, мин) от концентрации электролита в КЭХ

одиЗ о о

о о о о о

0,4

С другой стороны, наблюдается небольшое увеличение времени выхода ацетона с ростом концентрации фонового буфера, а это свидетельствует об уменьшении скорости электроосмотического потока. Этот эффект отнюдь не очевиден и для его объяснения в диссертации рассматривается влияние нескольких факторов.

Сохранение и даже некоторое возрастание скорости электроосмотического потока при уменьшении концентрации фонового электролита крайне выгодно, так как одновременно с быстрым падением силы тока значительно уменьшается тепловыделение в колонке.

Введение органического растворителя - ацетонитрила в состав электролита, также позволяет значительно уменьшить ток и тепловыделение (рис. 8) и в широком диапазоне варьировать скорость электроосмотического потока (рис. 9).

30

1,5

25

20 15 10

1 0,9

2

I 0,6

1,2

5

0,3

0

0,0

0 20 40 60 80 100

снасм, %об

0 20 40 60 80 100 СН,СИ, %об

Рис. 8. Зависимость силы тока от доли Рис. 9. Зависимость времени выхода

В режиме КЭХ было проведено определение суммарного объема доступных для ацетона пор монолита. Для трех колонок доля порового пространства в монолите составила 85±5 % от объема, занимаемого полимером в капилляре.

Анализ многокомпонентной смеси органических веществ

На втором этапе было изучено влияние природы электролита на хроматографические характеристики разделения смеси органических веществ. В качестве стандартной использовали смесь водных растворов ацетона, тиомочевины, нитробензола и фенола. Эксперимент проводили на колонке с укороченной монолитной фазой длиной всего пять сантиметров. Эта колонка с использованием в качестве электролита 1М уксусной кислоты не позволила разделить все компоненты исследуемой смеси. Тиомочевина и нитробензол выходили одним пиком между пиками ацетона и фенола (рис. 10 а).

Результат разделения заметно улучшился при введении в электролит небольшой добавки азотной кислоты (рис. 10). При 0,5 процентной добавке (по объему) 1М азотной кислоты к 1М уксусной кислоте количество теоретических тарелок для той же колонки по пику нитробензола резко возросло до величины 180 000 на метр.

ацетонитрила в электролите.

ацетона от доли ацетонитрила в электролите.

Пики нитробензола и тиомочевины теперь разделяются полностью, при этом время анализа значительно уменьшилось (рис. 10 г).

о%

0.5%

Рис. 10. Влияние добавки азотной кислоты к электролиту на основе уксусной кислоты. 1 - ацетон, 2 - тиомочевина, 3 - нитробензол, 4 - фенол. Колонка: Ь^щ - 30 см, Ьмоя - 5 см, ЬЭфф - 9 см.

Электролит: 1 М смесь СН3СООН + Ш03 (объем. %) Напряжение: 3 кВ Длина волны: 254 нм Природа минерального аниона, дополнительно веденного в 1М уксусную

кислоту, сильно влияет на удерживание анализируемых веществ полимерным

монолитом. При введении в качестве добавки хлоридного аниона вместо нитратного

пики нитробензола и тиомочевины также разделяются, но теперь первым из колонки

выходит нитробензол. В присутствии сульфат-аниона перекрываются пики фенола и

тиомочевины, а нитробензол выходит очень быстро (рис. 11).

Изучение различных композиций электролитных систем на основе органической

кислоты (уксусной) с добавками минеральных кислот показало, что небольшие

количества нитратных и хлоридных ионов резко увеличивают число теоретических

тарелок колонки, т.е. эффективность разделения исследуемых нейтральных

органических веществ (рис. 12). При этом необходимость наличия уксусной

кислоты обоснована тем, что в её присутствии регистрируемая в ходе эксперимента

кривая силы тока характеризуется низким шумом, и тем, что она поддерживает

колонку в рабочем состоянии более продолжительный период времени.

ACOH HN03 HCl H2S04 НЗР04

—♦—Ацетон -в— Тиомочевина —й— Нитробензол —О—Фенол

Рис. 11. Коэффициент емкости стационарной фазы для различных анализируемых веществ.

Электролит: 1М СН3СООН с добавкой 1Н кислоты (2% по объему)

юооо 8000 6000 4000 2000 0

-I-г

АсОН HN03

-♦—Ацетон

на

I I

H2S04 НЗР04

—в— Тиомочевина

Рис. 12. Число теоретических тарелок колонки (Ьыон = 5 см, условия - см. рис 11) при добавлении 2% (объемных) минеральных кислот к 1М уксусной кислоте.

-й-Нитробензол -О—Фенол

Значительным недостатком монолитной колонки является ее непредсказуемый и зачастую очень непродолжительный срок службы: появление пузырька газа в монолите уменьшает сечение колонки, повышает локальное сопротивление и генерирование Джоулева тепла с неизбежным ростом пузырька и прерыванием электрической цепи. Попытки удалить пузырек прокачиванием жидкости под давлением к успеху не приводят. Единственным эффективным средством борьбы с этим недостатком была бы работа капилляра под постоянным избыточным давлением, однако отечественный прибор «Капель» такой возможности не предоставляет.

Полые колонки с поверхностью, модифицированной мономолекулярньш и полимерным слоями на основе винилпиридина

Проблема пузырьков не должна возникать в случае применения полых капиллярных колонок, т.к. образующиеся микропузырьки будут автоматически вымываться электроосмотическим потоком жидкости. Поэтому нами были созданы три полые колонки для капиллярной электрохроматографии с полимерным покрытием, близким по химическому составу рассмотренному выше монолитному материалу на основе винилпиридина. Один из вариантов - создание привитого мономолекулярного слоя алкилированного поли-(4-винилпиридина), два других -прививка наногубок на основе 4-ВП.

Три капилляра предварительно активировались 1М раствором гидроксида калия, а затем подвергались силанизации 3-бромпропил-трихлорсиланом. Способы дальнейшей модификации колонок принципиально различны.

Колонка А. Прокачивалась 200 кратным объёмом раствора 4-винилпиридина в толуоле при 60°С в течение 6 часов.

Колонка Б. Заполнялась раствором смеси 1,4-бис-(бромметил)-бензола и пятикратного избытка 4-винилпиридина в 30-ти кратном объеме ДМСО и выдерживалась в термостате при 60°С в течение б часов.

Колонка В. Прокачивалась 200 кратным объёмом раствора того же состава, что и для колонки Б при 60°С в течение 6 часов. Подаваемый раствор с исходной смесью реагентов всё время находился вне термостата при комнатной температуре (18°С).

Полученные колонки промывались последовательно диметилформамидом и 1М раствором уксусной кислоты, укорачивались до одинаковой длины (Ь0бщ = 32 см, Li = 9 см, L-2 = 23 см), после чего применялись в капиллярной электрохроматографии.

В колонке А за реакцией алкилирования винилпиридина бромпропильными группами силанового модификатора должна была последовать спонтанная анионная полимеризация винильных групп. В результате поверхность кварца должна быть покрыта стабильным монослоем четвертичного пиридиниевого полимера (т.к.

избыточный неалкилированный винилииридин в реакцию ионной полимеризации не вовлекается).

В двух других случаях наряду с указанным выше процессом в реакцию алкилирования должен вовлекаться и присутствующий в растворе 1,4-бис-(бромметил)-бензол. Однако, из-за малой концентрации реагентов в реакционной смеси, вместо сплошного монолита во всем объеме колонки, должен образовываться лишь рыхлый полимерный слой, ковалентно связанный с поверхностью капилляра. Причем в колонке В его толщина могла быть больше, чем в колонке Б. Вообще при использованных в этих опытах концентрациях реагентов продуктом реакции являются рыхлые наногубки. Понятно, что по своей химической природе привитые полимерные слои в полых колонках А-В должны быть идентичны рассмотренным выше монолитам.

Сверхсшитые макромолекулы (наногубки) впервые получены в середине 90-х годов Даванковым и сотр. путем внутримолекулярного сшивания индивидуальных полистирольных цепей в очень разбавленных растворах. Нами впервые получены сверхсшитые наногубки гидрофильной природы путем взаимодействия 4-винилпиридина с ксилилендибромидом в разбавленных растворах, т.е. той же самой реакцией, которая в концентрированном растворе дает монолитный полимерный гель. Сверхсшитые наногубки представляют собой сильнонабухающие высокомолекулярные высокопроницаемые структуры, доступные для большинства аналитов по всему своему объему. Это главное и принципиальное отличие такого типа покрытия от других типов полимерных слоев, предложенных' для капиллярной электрохроматографии. Полые колонки, модифицированные наногубками, кроме устойчивости против образования пузырей, должны иметь и ещё одно преимущество перед монолитами, суммарная обменная ёмкость которых по отношению к неорганическим и органическим анионам слишком велика. Уменьшение количества полимерного материала в колонке должно улучшить условия разделения анионов без большой потери эффективности разделения смесей нейтральных органических соединений.

Естественно, условия образования наногубок (30-кратное разбавление) необходимо было предварительно определить в отдельной серии экспериментов, в которых количественное соотношение реагентов было таким же, как и при синтезе монолитного материала. Действительно, с увеличением степени разбавления реакционного раствора в ДМСО наблюдался качественный переход от нерастворимых макрогелей (монолитов) через стадию образования микрогелевых частиц к получению одиночных внутримолекулярно сшитых структур различной молекулярной массы. Последние образуются при 30-кратном и большем избытке растворителя. Эти продукты способны растворяться в сольватирующих средах, таких, как вода или ДМСО. Молекулярная масса полученных наногубок определялась методом седиментационного анализа (табл. 2).

Таблица 2. Характеристики наногубок, растворимых в воде, по данным седиментационного анализа.

Шифр Степень разбавления реагентов Коэффициент диффузии, Бо, см2/сек Константа седиментации, Бо, сек. Молекулярная масса, Da ±5%

А 41 0.31х10-6 \ЗАх\(Уи 400 000*

Б 68 1,3x10"" 10x10"" 70 000

В 147 3,2х10"6 2.3x10"" 6 700

* - обнаружена высокомолекулярная примесь от 1 600 ООО до 3 ООО ООО дальтон

Прививка наногубок к поверхности капилляров и создание подобных рыхлых сверхсшитых полимерных покрытий в литературе не описано.

Все три колонки оказались протекаемыми при приложенном давлении в 1 атм, причем скорость протекания водного электролита лишь незначительно снижалась от колонки А к колонке В. Все три колонки формировали одинаковый электроосмотический поток при наложении внешнего электрического поля (табл. 3). Направление ЭОП к аноду задавалось наличием подвижных анионов в электролите и положительно заряженным стационарным слоем.

Таблица 3. Эксперименты КЭХ с 1М уксусной кислотой в качестве электролита при напряжении +10 кВ.

Колонка Время детектирования ацетона, мин Скорость ЭОП, см/сек Число теоретических тарелок

А 5,34 4,13 5 200

Б 5,28 4,21 5 300

В 5,36 4,11 4 800

На колонке А в среде 1М уксусной кислоты с прямым детектированием провести разделение смеси неорганических анионов не удалось. Её ионообменная ёмкость слишком мала, и определяемые компоненты либо выходили широким пиком с явной перегрузкой колонки, либо не детектировались совсем. Для повышения чувствительности прибора нами была использована методика с косвенным детектированием анионов на фоне, хромат-аниона СГ2О72". Электролит - смесь растворов оксида хрома(У1) и диэтаноламина. Порядок выхода анализируемых анионов (рис. 13) был таким же, как и в стандартной электрофоретической методике, разработанной в компании «Люмекс» (Россия) для измерения концентрации анионов с применением системы «Капель». В последней методике перезарядка поверхности кварца с отрицательной на положительную достигается за счет адсорбции добавляемого катионного ПАВ. В нашем случае внутренняя поверхность капилляра заряжена положительно за счёт ковалентносвязанных пиридиниевых групп полимера, поэтому добавления ПАВ в электролит не требуется.

Интересно, что при переходе от электролита на основе раствора уксусной кислоты к электролиту, содержащему дополнительно диэтаноламин, для всех трёх колонок (А, Б и В) наблюдалось инвертирование электроосмотического потока, который теперь направлен в сторону катода. При анализе смеси нейтральных органических соединений и неорганических анионов были найдены условия, при которых нейтральные компоненты движутся по направлению электроосмотического

потока, а анионы - против, причем последних больше скорости ЭОП.

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.« 1.7 1.8 1.9 2.* 2.1 2.2 2Л мим

енная электрофоретическая скорость

Рис. 13. Электрофореграмма анализа

смеси анионов на колонке А с

непрямым дектированием.

Электролит: 7мМ СН3СООН, 40мМ

ДЭА, 7мМ СЮ3.

Напряжение: -10 кВ

Длина волны: 374 нм

Анионы: 1 - хлорид, 2 - нитрит, 3 -

сульфат, 4 - нитрат, 5 - фторид, 6 -

фосфат

Если в этих условиях проводить введение пробы (приложенным напряжением) одновременно с обоих концов колонки, то в ходе анализа на одной электрофореграмме удаётся зафиксировать пики всех компонентов смеси. Нейтральные соединения проходят ячейку детектора по направлению ЭОП к катоду, а анионы - к аноду (рис. 14).

Рис. 14. Электрофореграмма перекрёстного анализа на колонке А. Электролит: 7мМ СН3СООН, 40мМ ДЭА

Напряжение: -10 кВ Длина волны: 254 нм Компоненты*: 1 - тиомочевина, 2 -нитрит-анион, 3 — фенол, 4 - хромат-анион, 5 - бензойная кислота * - знаком «минус» обозначены компоненты, движущиеся против ЭОП.

Времена выхода компонентов анализируемой смеси значительно зависят от рН

электропитание. 15).

При попытке анализа хромат-анионов Сг042' в буферном растворе, для всех трёх

колонок наблюдалась перегрузка, т.е. на электрофореграмме фиксировался не

острый пик компонента, а четырёхугольник с верхним плато, параллельным базовой

линии (рис. 16).

Рис. 15. Зависимость времён выхода компонентов от мольного соотношения уксусная кислота: диэтаноламин в электролите.

▲ - бензойная кислота* о — тиомочевина х - фенол

* - время выхода бензойной кислоты взято с отрицательным знаком, так как она двигалась против электроосмотического потока.

с*р'1 Рис. 16. Электрофореграмма анализа хромат-аниона на колонке А.

Электролит: 5мМ СН3СООН, 40мМ ДЭА

Напряжение: -10 кВ

'■ЦуН

Для колонок Б я В высота верхнего плато больше чем для колонки А, что свидетельствует о их большей ионообменной ёмкости, что косвенно свидетельствует о возрастающей толщине слоя в колонках Б и В (табл. 4).

Колонка Высота верхнего плато, шАи

А 1,60±20

Б 2,00±20

В 2,80±20

Таблица 4. Уровень концентрирования аналита при

электрохроматографировании водного раствора оксида хрома (VI) с концентрацией 50 мг/л

Электролит: 5мМ СЩХЮН, 40мМ ДЭА Напряжение: -10 кВ Длина волны: 254 нм

На колонках А и Б нам не удалось поделить нейтральные органические компоненты. На электрофореграмме, полученной с использованием колонки В, пики ацетона и нитробензола начинают частично разделяться (рис. 17). Это свидетельствует о появлении хроматографической составляющей в работе полых колонок при увеличении полимерного слоя на их стенках.

с.р.1 рис. 17. Электрофореграмма

нейтральных аналитов на колонке В. Электролит: 5мМ СН3СООН, 40мМ ДЭА

Напряжение: -10 кВ 1 - ацетон, 2 - нитробензол

ива

выводы

1. Впервые разработан метод получения капиллярных колонок с монолитные сорбционным материалом на основе анионообменного сверхсшитогс продукта взаимодействия 1,4-бис-(бромметил)-бензола и 4-винилпиридина.

2. Полученные монолитные колонки позволяют в режиме КЭХ проводит! эффективное разделение смеси нейтральных и слабокислых органически} соединений при длине монолита 2-10 см. Эффективность колонок достигав! 180000 т.т./м.

3. Установлено, что ионный состав электролита определяет не толькс эффективность разделения, но и последовательность выхода анализируемы? нейтральных компонентов в режиме КЭХ на монолитной колонке.

4. Впервые получены и исследованы методом седиментационного анализ: полимерные наногубки гидрофильной природы на основе продукт; взаимодействия 1,4-бис-(бромметил)-бензола и 4-винилпиридина.

5. Предложен метод создания стабильных ковалентно связанных полимерньс анионообменных слоев различной толщины в полых капиллярных колонках.

6. Обнаружено инвертирование направления движения электроосмотическоп потока для полых модифицированных анионообменным полимером колоно] при введении диэтаноламина в электролит на основе уксусной кислоты.

ПУБЛИКАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Павлова Л.А., Маерле К.В., Ильин М.М, Даванков В.А. Новый тип сорбционной фазы на основе N-алкилированного 4-винилпиридина для капиллярной элеюрохроматографии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т.8. Вып. 5. С. 707-716.

2. Блинникова З.К., Маерле К.В., Цюрупа М.П., Даванков В.А. Особенности разделения минеральных солей методом фронтальной эксклюзионной хроматографии на нейтральном нанопористом сверхсшитом полистироле // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т.9. Вып. 3. С. 323-331.

3. Маерле К.В., Павлова Л.А., Даванков В.А. Изучение свойств монолитных колонок на основе 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола в условиях капиллярной электрохроматографии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т.9. Вып. 4. С. 469-476.

Работы, опубликованные в сборниках

1. Маерле КВ., Даванков В.А., Павлова Л.А. Новый тип монолитной фазы на основе 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола для капиллярной электрохромагографии // Хроматография и хромато-масс-спекгрометрия, Всероссийский симпозиум, Москва-Клязьма, 14-18 апреля 2008. С. 40.

2. Маерле К.В., Павлова JI.A., Даванков В.А. Новый сверхсшитый гидрофильный материал на основе 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола для капиллярной электрохроматографии // XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, 14-17 апреля, электрон, опт. диск (CD-ROM), раздел «Химия», подраздел «Аналитическая химия», С. 36,

3. Маерле К.В., Павлова Л.А., Даванков В.А. Изучение свойств монолитных колонок на основе поли-(4-винилпиридина), сшитого 1,4-бис-(бромметил)-бензолом для капиллярной электрохроматографии // Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии, Всероссийская конференция, Самара, 6-10 июля 2009. С. 140.

Подписано в печать: 10.11.2009

Заказ № 2980 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1. ОСНОВЫ КАПИЛЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХРОМАТОГРАФИИ.

1.1. Введение.

1.2. Краткий исторический обзор развития метода КЭХ.

1.3. Теоретические основы электрохроматографии.

1.4. Аппаратное оформление и функциональные возможности метода КЭХ.

2. ПОРИСТЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МОНОЛИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Монолиты.

3. МОНОЛИТЫ В КАПИЛЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХРОМАТОГРАФИИ.

3.1. Введение.

3.2. Пссвдостационарные полимерные фазы.

3.3. Полимерные акриламидные гели.

3.4. Макропористые полимерные монолитные материалы.

3.4.1. Монолиты на основе акриламида.

3.4.2. Импринтированные монолиты.

3.4.3. Монолиты на основе полистирола.

3.4.4. Монолиты на основе метакрилата.

3.4.4. Другие полимерные материалы.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1. Новый монолитный материал.

1.1. Получение.

1.2. Химическая и механическая устойчивость монолита.

1.3. Удельная поверхность.

1.4. Модуль упругости.

1.5. Обменная ёмкость.

2. Синтез монолитных колонок.

2.1. Силанизация внутренней поверхности капилляра.

2.2. Заполнение капилляра реакционной смесью.

2.3. Полимеризация.

3. Свойства монолитных колонок в КЭХ.

3.1. Общая пористость.

3.2. Закономерности электроосмотических явлений в изучаемой системе.

3.3. Анализ многокомпонентной смеси органических веществ.

4. Полые колонки с поверхностью, модифицированной мономолекулярным и полимерным слоями на основе винилпиридина.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. Материалы и реактивы.

2. Оборудование.

3. Синтез монолитного материала.

4. Определение обменной ёмкости полимера.

5. Синтез наногубок.

6. Создание монолитных колонок.

6.1. Подготовка к модификации.

6.2. Силанизация.

6.3. Частичное заполнение и полимеризация.

7. Создание полых колонок.

7.1. Подготовка к модификации.

7.2. Силанизация.

7.3. Полимеризация.

8. Капиллярная электрохроматография.

8.1. Подготовка электролита для анализа смеси анионов.

8.2. Подготовка растворов для проведения анализов.

8.3. Подготовка колонки к работе.

8.4. Проведение анализов.

ВЫВОДЫ.

Капиллярная электрохроматография (КЭХ) - относительно новый метод в аналитической химии, хотя принцип этого процесса был опубликован около 40 лет назад. С развитием приборостроения интерес к этому методу возрастал, и основной объём информации представлен в публикациях последних десяти лет. На сегодняшний день метод КЭХ освоен настолько, что организован промышленный выпуск специализированных приборов и разнообразных капиллярных аналитических колонок, к этим приборам предлагаются стандартные методики измерений.

Капиллярная электрохроматография - гибридный метод, сочетающий в себе принципы капиллярного электрофореза (КЭ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В этом методе движение подвижной фазы через колонку создается за счет приложенного вблизи концов капилляра электрического поля вследствие явления электроосмоса, а разделение аналитов происходит как вследствие различия в их электрофоретической подвижности, так и вследствие их различного взаимодействия со стационарной фазой. Круг объектов, анализируемых методом КЭХ, достаточно широк. В спектр определяемых компонентов входят не только неорганические и органические ионы, но и нейтральные органические молекулы, олигомеры, белки, нуклеиновые кислоты.

Капиллярная электрохроматографйя имеет ряд принципиальных достоинств по сравнению с другими хроматографическими методами: малый расход реагентов и растворителей, отсутствие насосов высокого давления и простота управления потоком подвижной фазы с помощью изменяемого напряжения, высокая скорость разделений. Все это стимулирует продвижение КЭХ в практику аналитических работ и подогревает интерес приборостроительных фирм к совершенствованию специализированного оборудования.

Актуальность темы. Капиллярная колонка является основной частью системы КЭХ. Содержащаяся в ней неподвижная фаза должна иметь заряд, обеспечивать плоский профиль перемещения подвижной фазы при достаточно высокой скорости электроосмотического потока (ЭОП), а также создавать условия для достаточно интенсивного взаимодействия аналитов с неподвижной фазой при минимальном размытии хроматографических зон аналитов. Предложенные на сегодняшний момент колонки еще далеки от совершенства и не обеспечивают ожидаемой эффективности разделений. Поэтому разработка новых типов колонок является самой актуальной проблемой развития КЭХ. Все колонки для КЭХ можно разделить на три типа: полые колонки — в них стационарной фазой являются модифицированные стенки капилляра, набивные колонки -роль стационарной фазы играют микросферы, заполняющие капилляр, и монолитные колонки, где стационарная фаза - пористый полимерный монолитный материал (монолит). Полые колонки обладают недостаточной сорбционной емкостью, а набивные крайне сложны в изготовлении. Монолиты признаются самым перспективным видом стационарной фазы в КЭХ главным образом из-за простоты их изготовления, надёжности в работе и хороших хроматографических характеристик, таких как ёмкость, селективность и эффективность разделения.

Однако, несмотря на большой интерес к практическому использованию КЭХ, среди полимерных органических стационарных фаз широко представлены только два типа полимеров: полистирольный и полиметакрилатный. Получение и изучение свойств новых ионогенных сорбционных материалов — комплекс наиболее актуальных задач, стоящих перед исследователями и практиками в области КЭХ.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка нового типа стационарной фазы для КЭХ на основе полимерной матрицы пиридиновой природы, разработка простых и удобных методов получения монолитов и нанесения пористых полимерных покрытий на внутренние поверхности капилляра, исследование свойств капиллярных колонок с новыми стационарными фазами, а также выявление аналитических возможностей новых стационарных фаз с использованием различных тестовых смесей. Конкретные задачи исследования включали следующие этапы:

• Разработка метода синтеза капиллярных колонок с монолитной стационарной фазой на основе гидрофильного сверхсшитого полимера -продукта взаимодействия 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола.

• Выявление потенциальных возможностей формирования электроосмотического потока полимерным анионообменным материалом в колонке в условиях КЭХ.

• Апробация полученных колонок в режиме КЭХ с использованием тестовых смесей анализируемых компонентов и выявление хроматографического вклада в разделение компонентов анализируемой пробы.

• Изучение возможности создания пористых полимерных слоев на внутренней поверхности капилляров.

• Разработка методов ковалентного закрепления поливинилпиридиновых стационарных фаз в кварцевом капилляре.

• Изучение зависимости хроматографических характеристик колонок от величины приложенного электрического напряжения и состава электролита.

Научная новизна работы. Сверхсшитый полимерный материал как продукт взаимодействия 4-винилпиридина и 1,4-бис-(бромметил)-бензола был впервые получен Павловой и Даванковым в 2004 году. Проведённые предварительные эксперименты показали, что ионообменные хроматографические колонки на основе этого полимера уступают по своей эффективности оптимизированным фазам на основе полистирольных матриц. Появление доступных отечественных приборов для капиллярного электрофореза позволило нам впервые применить новый полимерный материал на основе винилпиридина в качестве монолитной стационарной фазы в режиме капиллярной электрохроматографии.

В отличие от всех капиллярных монолитов, описанных ранее в литературе, этот продукт имеет высокую плотность положительных зарядов в виде четвертичных пиридиниевых групп и, кроме того, является первым гидрофильным высокоосновным анионообменником сверхсшитой пространственной структуры.

Практическая значимость работы. Простота одностадийного процесса образования монолитной анионообменной полимерной фазы внутри капилляра с использованием недорогих и доступных исходных соединений позволяет создавать дешевые аналитические колонки для КЭХ. Высокая плотность положительных зарядов в матрице полимера и независимость заряда четвертичных аммонийных групп от рН электролита позволяют создавать значительные электроосмотические потоки подвижной фазы при относительно малых величинах приложенного электрического поля, что повышает надежность и безопасность эксплуатации прибора. Показана высокая хроматографическая эффективность монолитных фаз - до 180000 т.т./м, что позволяет работать с короткими колонками и ускоряет процесс анализа. Показана возможность разделения как заряженных аналитов, так и нейтральных молекул. Все эти факторы указывают на практическую перспективность аналитических применений новых монолитных стационарных фаз в режиме КЭХ.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Всероссийском симпозиуме «Хроматография и хромато-масс-спектрометрия» (Москва-Клязьма, 2008 г.), XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009» (Москва, 2009 г.), на Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии» (Самара, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи и 3 тезиса докладов.

Работа выполнена с 2007 по 2009 год в лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

выводы

1. Впервые разработан метод получения капиллярных колонок с монолитным сорбционным материалом на основе анионообменного сверхсшитого продукта взаимодействия 1,4-бис-(бромметил)-бензола и 4-винилпиридина.

2. Полученные монолитные колонки позволяют в режиме КЭХ проводить эффективное разделение смеси нейтральных и слабокислых органических соединений при длине монолита 2-10 см. Эффективность колонок достигает 180000 т.т./м.

3. Установлено, что ионный состав электролита определяет не только эффективность разделения, но и последовательность выхода анализируемых нейтральных компонентов в режиме КЭХ на монолитной колонке.

4. Впервые получены и исследованы методом седиментационного анализа полимерные наногубки гидрофильной природы на основе продукта взаимодействия 1,4-бис-(бромметил)-бензола и 4-винилпиридина.

5. Предложен метод создания стабильных ковалентно связанных полимерных анионообменных слоев различной толщины в полых капиллярных колонках.

6. Обнаружено инвертирование направления движения электроосмотического потока для полых модифицированных анионообменным полимером колонок при введении диэтаноламина в электролит на основе уксусной кислоты.

1. Н. Н. Strain. On the combination of electrophoretic and chromatographic adsorbtion methods // J. Am. Chem. Soc. 1939. V. 61 P. 12921293.

2. H. H. Strain and J. C. Sullivan. Analysis by Electromigration plus Chromatography//Anal. Chem. 1951. V. 23 P. 816-823.

3. V. Pretorius, B.J. Hopkins, J.D. Schieke. Electro-osmosis: a new concept for high-speed liquid chromatography // J. Chromatogr. A. 1974 V. 99. P. 23-30.

4. J.W. Jorgenson, K.D. Lukacs. High-resolution separations based on electrophoresis and electroosmosis // J. Chromatogr. A. 1981 V. 218 P. 209-216.

5. J.H. Knox, I.H. Grant. Miniaturisation in pressure and electroendosmotically driven liquid chromatography: Some theoretical considerations // Chromatographia. 1987. V 24. P. 135-143.

6. A.S. Rathore, Cs. Horwath. Separation parameters via virtual migration distances in high-performance liquid chromatography, capillary zone electrophoresis and electrokinetic chromatography // J. Chromatogr. A. 1996. V. 743 P. 231-246.

7. E. Д. Щукин, А. В. Перцов, E. А. Амелина. Коллоидная химия. // Москва, «Высшая школа», 1992, С. 209.

8. Н. В. Комарова, Я. С. Каменцев. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель» // Санкт-Петербург. «Веда» 2006. С. 18.

9. Т. Jiang, J, Jiskra, Н. A. Claessens, С. A. Cramers. Preparation and characterization of monolithic polymer columns for capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A. 2001. 923. P. 215-227.

10. K. Mistry, I. Krull, N. Grinberg. Capillary electrochromatography: An alternative to HPLC and CE // J. Sep. Sci. 2002, V. 25, P. 935-958.

11. Хмельницкий И. К., Карцова Л. А. Капиллярная электрохроматография (обзор) // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. Вып. 6. С. 917- 925.

12. Н. Chen, Cs. Horvath. On-Column UV Absorption Detection in Liquid Chromatography with Packed Capillaries // Anal. Methods Instrum. 1995. V. 2. P. 122-128.

13. F. Steiner, B. Scherer. Instrumentation for capillary electrochromatography// J. Chromatogr. A. 2000. V. 887. P. 55-83.

14. H. Rebscher, U. Pyyell. In-columnversus on-column fluorescence detection in capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A. 1996. V. 737. P. 171-180.

15. D. B. Gordon, G. A. Lord, D. S. Jones. Development of packed capillary column electrochromatography/mass spectrometry // Rapid Commun. Mass Spectrom. 1994. V. 8 . P. 544-548.

16. E. F. Hilder, A. J. Zemann, M. Macka, P. R. Hadda. Anion-exchange capillary electrochromatography with indirect UV and direct contactless conductivity detection//Electrophoresis. 2001. V. 22. P. 1935-1404.

17. A. Hilmi, J. H. T. Luong. In-line coupling capillary electrochromatography with amperometric detecdtion for analysis of explosive compounds // Electrophoresis. 2000. V. 21. P. 1395-1404.

18. P. Gfrorer, L.-H. Tseng, E. Rapp, K. Albert, E. Bayer. Influence of Pressure upon Coupling Pressurized Capillary Electrochromatography with Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy // Anal. Chem. 2001. V. 73. P. 3234-3239.

19. H.-J. Jalcubetz, H. Czesla, V. Schuring. On the feasibility of miniaturized enantiomeric separation by liquid chromatography (OTLC) and open tubular electrochromatography (OTEC) // J. Microcol. Sep. 1997. V. 9. P. 421-431.

20. D. A. Stead, R. G. Reid, R. B. Taylor. Capillary electrochromatography of steroids increased sensitivity by on-line concentrationand comparison with high-performance liquid chromatography I I J. Chromatogr. A. 1998. V. 798. P. 259-267.

21. C. Yan, R. Dadoo, R.N. Zare, D. J. Rakestraw. Gradient elution in capillary electrochromatography // Anal. Chem. 1996. V. 68. P. 2726-2730.

22. Hjerten S., Liao J., Zhang R. High-performance liquid chromatography on continuous polymer beds // J. Cromatogr. 1989. V. 473. P. 273-275.

23. Svec F., Frechet J. Continuous rods of macroporous polymer as high-performance liquid chromatography separation media // J. Anal. Chem. 1992. V. 64. P. 820-822.

24. Minakuchi H., Nakanishi K., Soga N., Ishizuka N., Tanalca N. Octadecylsilylated Porous Silica Rods as Separation Media for Reversed-Phase Liquid Chromatography // Anal. Chem. 1996. V. 68. P. 3498-3501.

25. Fields S. M. Silica Xerogel as a Continuous Column Support for High-Performance Liquid Chromatography // Anal. Chem. 1996. V. 68. P. 27092712.

26. Tennikova Т. В., Svec F., Belenkii B. G. High-Performance Membrane Chromatography. A Novel Method of Protein Separation // J. Liquid Chromatogr. 1990. V. 13. P. 63-70.

27. Mould D. L., Synge R. L. M. Electrokinetic ultrafiltration analysis of polysaccharides. A new approach to the chromatography of large molecules // Analyst. 1952. V. 77. P. 964-970.

28. Mould D. L., Synge R. L. M. Separations of polysaccharides related to starch by electrokinetic ultrafiltration in collodion membranes // Biochem. J. 1954. V. 58. P. 571-585.

29. F. Svec. My favorite materials: Porous polymer monolith // J. Sep. Sci. 2009. V. 32. P. 3-9.

30. Okay O. Macroporous copolymer networks // Prog. Polym. Sci. 2000. V. 25. P. 711-779.

31. Guyot A., Bartholin M. Design and properties of polymers as materials for fine chemistry // Prog. Polym. Sci. 1982. V. 8. P. 277-331.

32. I. Gusev, X. Huang and C. Horvath Capillary columns with in situ formed porous monolithic packing for micro high-performance liquid chromatography and capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A, 1999. V. 855 P. 273-290.

33. Plieva F., Huiting X, Galaev I. Yu., Bergenstahl В., Mattiasson B. Macroporous elastic polyacrylamide gels prepared at subzero temperatures: control of porous structure // Chem. Eng. J. 2008. V. 140. P. 593-599.

34. F. Svec. Stellan Hjerten's contribution to the development of monolithic stationary phases // Electrophoresis 2008. V. 29. P. 1593-1603.

35. Т. И. Изаак, О. В. Водянкина. Макропористые монолитные материалы: синтез, свойства, применение // Успехи химии. 2009. Т. 78. № 1. С. 80-92.

36. Li Y., Zhang J., Xiang R., Yang Y., Horvath C. Preparation and characterization of alkylated polymethacrylate monolithic columns for micro-HPLC of proteins // J. Sep. Sci. 2004. V. 27. P. 1467-1474.

37. G. Guiochon. Monolithic columns in high-performance liquid chromatography//J. Chromatogr. 2007 V. 1168. P. 101-168.

38. E.G. Vlakh, T.B. Tennikova. Applications of polymethacrylate-based monoliths in high-performance liquid chromatography // J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 2637-2650.

39. A. Maruska, O. Kornysova. Application of monolithic (continuous bed) chromatographic columns in phytochemical analysis // J. Chromatogr. A. 2006 V. 1112, 319-330.

40. D. Josic, J. G. Clifton Use of monolithic supports in proteomics technology // J. Chromatogr. A. 2007 V. 1144. P. 2-13.

41. R. Wu, L. Hu, F. Wang, M. Ye, H. Zou. Recent development of monolithic stationary phases with emphasis on microscale chromatographic separation// J. Chromatogr. A. 2008 V. 1184. P. 369-392.

42. F. Svec. CEC: Selected developments that caught my eye since the year 2000 // Electrophoresis. 2009. V. 30. P. S68-S82.

43. M. Lammerhofer, F. Svec, J. M. J. Frechet, W. Lindner. Capillary electrochromatography in anion-exchange and normal-phase mode using monolithic stationary phases // J. Chromatogr. A. 2001. V. 925. P. 265-267.

44. F. Svec, A. A. Kurganov. Less common applications of monoliths III. Gas chromatography // J. Chromatogr. A. 2008 V. 1184 P. 281-295.

45. Heck R. M., Gulati S., Farrauto R. J. The application of monoliths for gas phase catalytic reactions // Chem. Eng. J. 2001 V. 82 149-156.

46. J. A. Tripp, F. Svec, J. M. Frechet. Solid-phase acylating reagents in new format: Macroporous polymer disks// J. Comb. Chem. 2001. V. 3. P. 216-223.

47. J. A. Tripp, F. Svec, J. M. Frechet. Grafted Macroporous Polymer Monolithic Disks: A New Format of Scavengers for Solution-Phase Combinatorial Chemistry // J. Comb. Chem. 2001. V. 3. P. 604-611.

48. F. Svec Less common applications of monoliths: Preconcentration and solid-phase extraction//J. Chromatogr. B. 2006. V. 841. P. 52-64.

49. J. Krenkova, F. Foret Immobilized microfluidic enzymatic reactors // Electrophoresis 2004. V. 25. P. 3550-3563.

50. J. Liao, N. Chen, C. Ericson, S. Hjerten. Preparation of Continuous beds Derivatized with one-step Alkyl and Sulfonate Groups for Capillary Electrochromatography // Anal. Chem. 1996 V. 68 P. 3468-3472.

51. J. Chen, M. Dulay, R.N. Zare, F. Svec, E. Peters. Macroporous Photopolymer Frits for Capillary Electrochromatography// Anal. Chem. 2000. V. 72. P. 1224-1227.

52. N. Ishizuka, H. Minakuchi, K. Nakanishi, N. Soga, H. Nagayama, K. Hosoya, N.Tanaka. Performance of a Monolithic Silica Column in a Capillary under Pressure-Driven and Electrodriven Conditions // Anal. Chem. 2000. V. 72. P. 1275-1280.

53. F. Swec, E.C. Peters, D. Sykora, J. M. J. Frechet. Design of the monolithic polymers used in capillary electrochromatography columns // J. Chromatogr. A. 2000. V. 887. P. 3-29.

54. R. Asiaie, X. Huang, D. Faman, C. Horvath. Sintered octadecylsilica as monolithic column packing in capillary electrochromatography and micro high-performance liquid chromatography // J. Chromatogr. A, 1998 V. 806. P. 251-263.

55. Q.L. Tang, M.L. Lee. Continuous-Bed Columns Containing Sol-Gel Bonded Packing Materials for Capillary Electrochromatography // J. High Re sol. Chromatogr., 2000. V. 23. P. 73-80.

56. Q. L. Tang, M. L. Lee. Column technology for capillary electrochromatography//TrAC Trends Anal. Chem. 2000. V. 19. P. 648-663.

57. J. Jiskra, H. A. Claessens, C. A. Cramers. Stationary and mobile phases in capillary electrochromatography // J. Sep. Sci. 2003. V. 26. P. 13051330.

58. C. Fujimoto, J. Kino, H. Sawada. Capillary electrochromatography of small molecules in polyacrylamide gels with electroosmotic flow // J. Chromatogr. A. 1995. V. 716. 107-113.

59. Kartsova L, Ganzha O. A new electrophoretic technique for determining catecholamines and their metabolites under the conditions of micellar electrokinetic chromatography format // J. Anal. Chem. 2009 V. 64. P. 518-523.

60. J. L. Haynes, S. A. Shamsi, J. Dey, I. M. Warner. Use of a new diaminobutane dendrimer in electrokinetic capillary chromatography // J. Liq. Chrom. & Rel. Technol. 1998. V. 21. P. 611-624.

61. C.-Q. Shou , C.-L. Zhou, C.-B. Zhao , Z.-L. Zhang, G.-B. Li, L.-R. Chen. Preparation and evaluation of non-bonded hyperbranched polymer-coated columns for capillary electrophoresis // Talanta. 2004. V. 63. P. 887-891.

62. Y. Baba and M. Tsuhako. Gel-filled capillaries for nucleic acid separations in capillary electrophoresis // TrAc Trends Anal. Chem. 1992. V. 11. P. 280-287.

63. C. Fujimoto. Charged Polyacrylamide Gels for Capillary Electrochromatographic Separations of Uncharged, Low Molecular Weight Compounds // Anal. Chem. 1995. V. 67 P. 2050 2053.

64. C. Fujimoto. Fritless packed columns with great potential for use in capillary electrochromatography // Analusis. 1998. V. 26 P. M49-M52.

65. Koide Т., Ueno K. Enantiomeric Separation of Acidic and Neutral Compounds by Capillary Electrochromatography with P-Cyclodextrin-Bonded Positevily Charged Polyacrylamide Gels // J. High Resol. Chromatogr. 2000 V. 23 P. 59-66.

66. Vidic J., Pogmornik A., Strancar A. Effect of the glass surface modification on the strength of methacrylate monolith attachment // J. Chromatogr. A. 2005 V. 1065. P. 51-58.

67. T. Jiang, J, Jiskra, H. A. Claessens, C. A. Cramers. Preparation and characterization of monolithic polymer columns for capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A. 2001. V. 923. P. 215-227.

68. J.-L. Cabral, D. Bandilla, C. D. Skinner. Pore size characterization of monolith for electrochromatography via atomic force microscopy studies in air and liquid phase // J. Chromatogr. A. 2006. V. 1108. P. 83-89.

69. S. Hjerten, D. Eaker, K. Elenbring, C. Ericson, K. Kubo, J. L. Liao, С. M. Zeng, P. A. Lindstrom, C. Lindh, A. Palm, T. Srichiayo, L. Valcheva and R. Zhang // Jpn. J. Electrophor. 1995. V. 39 P. 105-118.

70. Z. Deyl Z. F. Svec Capillary electrochromatography // Elsevier 2001 P. 195.

71. C. Ericson, J. Holm, T. Ericson, S. Hjerten. Electroosmosis- and Pressure-Driven Chromatography in Chips Using Continuous Beds // Anal. Chem. 2000 V. 72. P. 81-87.

72. A. Palm, M. V. Novotny. Macroporous Polyacrylamide/Poly(ethylene glycol) Matrixes as Stationary Phases in Capillary Electrochromatography // Anal. Chem. 1997. V. 69. P. 4499-4507.

73. P. G. Righetti. Macroporous gels: facts and misfacts // J. Chromatogr. A. 1995. V. 698. P. 3-17.

74. A. H. Que, T. Konse, A. G. Baker, and M. V. Novotny. Analysis of Bile Acids and Their Conjugates by Capillary Electrochromatography/Electrospray Ion Trap Mass Spectrometry // Anal. Chem. 2000. V. 72. P. 2703-2710.

75. A. H. Que, A. Palm, A. G. Baker, M. V. Novotny Steroid profiles determined by capillary electrochromatography, laser-induced fluorescence detection and electrospray-mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2000. V. 887. P. 379-391

76. A. H. Que, A. Palm, A. G. Baker, M. V. Novotny Steroid profiles determined by capillary electrochromatography, laser-induced fluorescence detection and electrospray-mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2000. V. 887. P. 379-391.

77. G. Wulff. Molecular Imprinting in Cross-Linked Materials with the Aid of Molecular Templates A Way towards Artificial Antibodies // Angew. Chem. Int. Ed. 1995. V. 34. P. 1812-1832.

78. K. J. Shea. Molecular imprinting // J. Sep. Sci. 2009. V. 32. P. 9-14.

79. J.-M. Lin, T. Nakagama, X.-Z. Wu, K.i Uchiyama. T. Hobo. Capillary electrochromatographic separation of amino acid enantiomers with molecularly imprinted polymers as chiral recognition agents // Fres. J. Anal. Chem. 1997. V. 357 P. 130-132.

80. Z.-S. Liu, Y.-L. Xu, H. Wang, C. Yan and R.-Y. Gao. Chiral Separation of Binaphthol Enantiomers on Molecularly Imprinted Polymer Monolith by Capillary Electrochromatography // Anal. Sci. 2004. V. 20. P. 673678.

81. B. Xiong, L. Zhang, Y. Zhang, H. Zou and J. Wang. Capillary electrochromatography with monolithic poly(styrene-co-divinylbenzene-co-methacrylic acid) as Stationary Phase // J. High Resol. Chromatogr. 2000. V. 23. P. 67-72.

82. H.-Y. Huang, Y.-C. Liu, Y.-J. Cheng. Development of capillary electrochromatography with poly(styrene-divinylbenzene-vinylbenzenesulfonic acid) monolith as stationary phase // J. Chromatogr. A. 2008. V. 1190. P. 263270.

83. G. S. Chirica, V. T. Remcho. Novel monolithic columns with templated porosity// J. Chromatogr. A. 2001. V. 924. P. 223-232.

84. S. C. Chang, C. Y. Chang, C. Y. Liu. Polystyrene monolithic column functionalized with copper-iminodiacetate complex as a stationaryphase for open tubular capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1044. P. 229-236.

85. E. C. Peters, M. Petro, F. Svec, J. M. J. Frechet. Molded Rigid Polymer Monoliths as Separation Media for Capillary Electrochromatography // Anal. Chem. 1997. V. 69. P. 3646-3649.

86. S. Zhang, X. Huang, J. Zhang and С Horvath. Capillary electrochromtography of proteins and peptides with a cationic acrylic monolith // J. Chromatogr. A. 2000. V. 887. P. 465-477.

87. Vlakh E. G., Tennikova Т. B. Preparation of methacrylate monoliths // J. Sep. Sci. 2007. V. 30. P. 2801-2813.

88. Zhong H., El Rassi Z. Neutral polar methacrylate-based monoliths for normal phase nano-LC and CEC of polar species including N-glycans // J. Sep. Sci. 2009. V. 32. P. 10-20.

89. Y. Li, R. Xiang, C. Horvath, J. A. Wilkins. Capillary electrochromatography of peptides on a neutral porous monolith with annular electroosmotic flow generation // Electrophoresis. 2004. V. 25. P. 545-553.

90. H. Fu, C. Xie, H. Xiao, J. Dong, J. Ни, H. Zou. Monolithic columns with mixed modes of reversed-phase and anion-exchange stationary phase for capillary electrochromatography // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1044 P. 237-244.

91. E. F. Hilder, F. Svec, J. M. J. Frechet. Polymeric monolithic stationary phases for capillary electrochromatography // Elecrophoresis. 2002. V. 23. P. 3935-3961.

92. A. Maruska, O. Kornisova. Homogeneous reversed-phase agarose thermogels for electrochromatography // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1044. P. 223-227.

93. K. J. Flook, N. R. Cameron S. A. C. Wren. Polymerised bicontinuous microemulsions as stationary phases for capillary electrochromatography: Effect of pore size on chromatographic performance // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1044. P. 245-252.

94. P. Spigel, L. Schweitz, L. I. Andersson, S. Nilsson. Novel Vinylpyridine Based Cationic MIP Monoliths for Enantiomer Separation in CEC // Chromatographia 2009 V. 69. P. 277-285.

95. A. Choodum, P. Thavarungkul, P. Kanatharana, N. W. Smits Fritless Xterra Particles Encapsulated Within a Poly(butylmaethacrylate) Based Monolith for Use in CEC // Chromatographia 2009 V. 69. P. 481-488.

96. Y. Li, Y. Chen, R. Xiang, D. Ciuparu, L. D. Pfefferle, C. Horvath, J. A. Wolkins. Incorporation of Single-Wall Carbon Nanotubes into an Organic

97. Polymer Monolithic Stationary Phase for ц-HPLC and Capillary Electrochromatography//Anal. Chem. 2005. V. 77. P. 1398-1406.

98. Каргин B.A., Кабанов B.A., Алиев K.B., Е.Ф. Разводовский. Специфическая полимеризация солей 4-винилпиридина // ДАН. 1965. Т. 160. №3. С. 604-607.

99. Tsyurupa М.Р., Davankov V.A. Hypercrosslinked polymers: basic principle of preparing the new class of polymeric materials // React. Funct. Polym. 2002. V.53. P.193-203.

100. Павлова Л.А., Павлов M.B., Даванков В. А. Первые представители сверхсшитых гидрофильных сеток: алкилирование и полимеризация 4-винилпиридина в ионной жидкости // ДАН. 2006. Т.406. №2. С.200-202.

101. Ф. Гельферих. Иониты. Основы ионного обмена // изд. Иностр. Литературы. 1962. Москва. С. 84-87.