Кешенді екі өлшемді газды хроматография - Comprehensive two-dimensional gas chromatography

Кешенді екі өлшемді газды хроматография, немесе GCxGC көпөлшемді газ хроматография алғашында 1991 жылы профессор Филлипс пен оның шәкірті Цайиоу Лю сипаттаған әдістеме.[1]

GCxGC екі түрлі бағананы екі түрлі бағандардан пайдаланады стационарлық фазалар. GCxGC-де бірінші өлшем бағанынан шыққан барлық ағындар модулятор арқылы екінші өлшем бағанына жіберіледі. Модулятор тез ұстап қалады, содан кейін ағынды суларды бірінші өлшем бағанынан екінші өлшемге «айдайды». Бұл процесс 1-ші өлшемді бөлудің х 2-ші өлшемді бөлудің сақталу жазықтығын жасайды.

Мұнай және газ өнеркәсібі мұнайдың кешенді үлгілерін алуан түрлі түрлерін анықтау технологиясын ерте қабылдаған Көмірсутектер және оның изомерлер. Қазіргі кезде осы типтегі үлгілерде а-да 30000-ден астам әр түрлі қосылыстарды анықтауға болатындығы туралы айтылған шикі мұнай осы кешенді хроматография технологиясымен (CCT).

КАЖ тек академиялық ғылыми-зерттеу зертханаларында қолданылатын технологиядан, көптеген әртүрлі өндірістік зертханаларда қолданылатын неғұрлым берік технологияға айналды. Кешенді хроматография криминалистикада, тағамдық және хош иісті, экологиялық, метаболомика, биомаркерлер және клиникалық қосымшалар. Әлемдегі ең жақсы қалыптасқан кейбір зерттеу топтары Австралия,[2][3] Италия,[4] Нидерланды, Канада,[5] АҚШ,[6][7] және Бразилия осы аналитикалық әдісті қолданыңыз.

Модуляция: процесс

GC × GC-де екі баған дәйекті түрде қосылады, әдетте бірінші өлшем шартты баған, ал екінші өлшем қысқа жылдам GC типті, олардың арасында модулятор орналасқан. Модулятор функциясын негізінен үш процеске бөлуге болады:

  1. сарқынды сулардың ұсақ фракцияларын 1D-ден үздіксіз жинап, бөлудің осы өлшемде сақталуын қамтамасыз етіңіз;
  2. тар жолақтың ағындыларын фокустау немесе қайта бағыттау;
  3. тар импульс ретінде жиналған және фокусталған 2D фракциясын жылдам беру үшін. Бірлесіп, осы үш қадам хроматографиялық жүгіру барысында қайталанатын модуляция циклі деп аталады.

Жылу модуляциясы

Модуляцияның жиі қолданылатын түрі - термиялық модуляция (патент иесі - ZOEX корпорациясы), мұнда сұйық азот бірінші өлшемнен элюирленетін барлық компоненттерді (иммобилизациялау) ұстау үшін қолданылады. Белгіленген уақыт аралығынан кейін ыстық ағынның импульсі қосылыстардың бір бөлігін қайтадан жұмылдырады. Бұл ыстық импульсті екінші өлшем бағанына инъекцияның бастапқы нүктесі ретінде қарастыруға болады. Соңғы нұсқасы цикл түріндегі термалды модулятор деп аталады, онда шығарылған қосылыстар екінші рет ұсталып, қайта шоғырланады (және қайтадан шығарылады), екінші деңгейдегі мінсіз шыңдар мен максималды ажыратымдылыққа ие болады. Жылу модуляторының көмегімен өте ұшпа қосылыстарды модуляциялауға болады.

Іс жүзіндегі жылу модуляциясы а сұйық азот жылу модуляциясы үшін ең төменгі температураны қамтамасыз ететін және органикалық қосылыстардың ең кең диапазонын (С2-ден С55) модуляциялайтын салқындатылған цикл жүйесі. Ұшақтағы температура -189 ° C. Ыстық ағынның максималды температурасы - 475 ° C. Тіпті метан модулятордың осы түріндегі сияқты сұйық азотпен салқындатылған газ ағындарымен модуляцияланған.

Жабық циклді салқындатылған цикл модуляциясы

Бұл циклды модуляция жүйесі жылу модуляциясы үшін сұйық азоттың қажеттілігін жояды. Жүйе ағынында -90 ° C шығаратын тұйықталған тоңазытқыш / жылу алмастырғышты қолданады. Салқындату газ тәрізді азотты жанама салқындату арқылы жүзеге асырылады, сондықтан бұл тип С6 + ауқымындағы ұшпа және жартылай ұшпа қосылыстарды модуляциялайды.

Ағынды модуляция

Бұл клапанға негізделген тәсіл, мұнда дифференциалды ағындар үлгі циклін «толтыру» және «жуу» үшін қолданылады. Ағынды модуляция жылу модуляциясы сияқты құбылмалылық шектеулерінен зардап шекпейді, өйткені салқын реактивті [8]

Модуляция кезеңі

Циклды аяқтауға қажетті уақыт модуляция периоды деп аталады (модуляция уақыты) және шын мәнінде 2-ден 10 секундқа дейін созылатын екі ыстық импульстің арасындағы уақыт қосылыстардың 2D-де элюирленуіне қажет уақытпен байланысты.

Сезімталдық

GC x GC-нің тағы бір маңызды аспектісі - модуляция кезінде пайда болатын 2D-дегі қайта шоғырландыру нәтижесі жылу модуляторлары қолданылған кезде сезімталдықтың айтарлықтай өсуіне әкеледі. Модуляция процесі GC × GC жүйелеріндегі хроматографиялық диапазондардың 1D-GC-ге қарағанда 10-50 есе жақын болуына әкеледі, нәтижесінде 50 мс-ден 500 мс дейінгі шың ендері (FWHM толық ені жарты масса) үшін детекторлар қажет. жылдам жауап және ішкі көлемдер.

Дәстүрлі ағын модуляторларын қолданған кезде, аналиттерді тұзақтан шығару үшін қолданылатын жоғары ағындар сұйылтқыш әсер етеді және сезімталдықтың жоғарылауын тудырмайды (GC × GC-FID). Сонымен қатар, масс-спектрометрлердің көпшілігі жоғары ағындарды басқара алмайтындықтан, бөлгіш қондырғыны қолдану керек, бұл МС-ге жететін материалдың мөлшерін едәуір азайтады (1/10 - 1/20), осылайша сезімталдықты одан әрі жоғалтады. [9]

Баған орнатылды

Бағандар жиынтығын әртүрлі типтермен конфигурациялауға болады. Бастапқы жұмыста бағандар жиынтығы негізінен болды поли (диметилсилоксан) бірінші өлшемде және поли (этиленгликол) екінші өлшемде. Тікелей фазалық колонна жиынтығы көмірсутектерді талдауға жарамды. Сондықтан бұлар мұнай-газ саласында жиі қолданылады. Полярлы емес матрицадағы полярлық қосылыстардың анализін қажет ететін қосымшалар үшін кері фазалық баған жиынтығы көп шешім қабылдайды. Бұл жағдайда бірінші өлшемді баған полярлық бағанмен, одан кейін полярлы екінші өлшемді баған болып табылады, ал басқа қосымшалар олардың қажеттіліктеріне сәйкес әр түрлі конфигурациялануы мүмкін. Мысалы, олардың құрамына оптикалық изомерді бөлуге арналған хираль бағаналары немесе ұшатын заттар мен газ үлгілері үшін ПЛОТ бағандары кіруі мүмкін.

Бағдарламалық жасақтама

Қосымшаны оңтайландыру 1D бөлумен салыстырғанда анағұрлым күрделі, өйткені көп параметрлер қатысады. Ағынды немесе жылу модуляциясын қолдансаңыз да, баған ағыны және пештің температурасы бағдарламасы әлі де маңызды. Алайда, жылу модуляциясы кезінде суық ағын және ыстық ағынның импульсінің ұзақтығы, екінші өлшем бағанының ұзындығы және модуляция уақыты түпкілікті нәтижеге әсер етеді. Ағынды модуляциялау кезінде модуляция уақыты, бөліну ағыны (MS үшін), жүктеме ағыны, түсіру ағыны, клапанның уақыттары шешуші болып табылады.


Шығарылым да әр түрлі: GCxGC техникасы дәстүрлі хроматограмма емес, үш өлшемді сюжет жасайды, оны арнайы жасалған бағдарламалық жасақтама пакеттері жеңілдетеді. Кейбіреулер бағдарламалық жасақтама[10][11] бумалар қалыпты GC (немесе GC-MS) пакеттеріне қосымша ретінде пайдаланылады, ал басқалары толық платформа ретінде салынған,[12] талдаудың барлық аспектілерін бақылау. Деректерді ұсынудың және бағалаудың жаңа және әртүрлі тәсілі қосымша ақпарат ұсынады. Мысалы, заманауи бағдарламалық жасақтама топтық бөлуді, сондай-ақ автоматтандырылған шыңды идентификациялауды (Mass Spectrometry көмегімен) орындай алады.

Детекторлар

Екінші өлшемдегі шыңның ені аз болғандықтан, сәйкес детекторлар қажет. Мысалдарға мыналар жатады жалын иондалу детекторы (FID), (микро) электронды түсіру детекторы (µECD) және масс-спектрометрия ұшудың жылдам уақыты (TOF) сияқты анализаторлар. Бірнеше авторлар квадруполды масс-спектрометрияны (qMS) қолдана отырып еңбектерін жариялады, дегенмен кейбір келісімдерді қабылдау өте баяу болғандықтан қабылданады.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Лю, Цайоу; Филлипс, Джон Б. (1991-06-01). «Бағандық термоподулятор интерфейсін қолданатын екі жақты газды хроматография». Хроматографиялық ғылым журналы. 29 (6): 227–231. дои:10.1093 / chromsci / 29.6.227. ISSN  0021-9665.
  2. ^ https://web.archive.org/web/20100627210058/http://www.rmit.edu.au/staff/philip-marriott. Архивтелген түпнұсқа 2010 жылғы 27 маусымда. Алынған 9 шілде, 2010. Жоқ немесе бос | тақырып = (Көмектесіңдер)
  3. ^ «Үй - Химия мектебі - Тасмания университеті, Австралия». Fcms.its.utas.edu.au. Алынған 2012-10-13.
  4. ^ «Аналитикалық тамақ өнеркәсібі». Sepsci.farmacia.unime.it. Архивтелген түпнұсқа 2012-03-09. Алынған 2012-10-13.
  5. ^ «Проф. Др. Горечки - Ватерлоо ғылымы - Ватерлоо университеті». Science.uwaterloo.ca. Алынған 2012-10-13.
  6. ^ «Диманджа». Gcxgcroundrobin.org. Архивтелген түпнұсқа 2012-03-09. Алынған 2012-10-13.
  7. ^ «Роберт Э. Синовек - химия ғылымдарының докторы». Вашингтон.еду. Алынған 2012-10-13.
  8. ^ «INSIGHT ағын модуляторы». SepSolve аналитикалық. Алынған 2012-10-13.
  9. ^ GCXGC үшін ЖЫЛУ МОДУЛЯЦИЯСЫ ЖӘНЕ АҒЫМ МОДУЛЯЦИЯСЫНЫҢ ЕКІ РЕЖИМІН ТІКЕЛЕЙ САЛЫСТЫРУ, 15 мамыр, сейсенбі, сағат 14:20, 34-дәріс, 42-ISCC, 2018 ж., 13-18 мамыр, Рива-дель-Гарда, Италия.
  10. ^ «Көп өлшемді хроматографияға арналған GC кескін бағдарламалық жасақтамасы». Zoex Corp, GC Image LLC. Алынған 2016-12-21.
  11. ^ «ChromSpace GCxGC бағдарламалық жасақтамасы». SepSolve аналитикалық. Алынған 2019-01-08.
  12. ^ «ChromaTOF бағдарламалық жасақтамасы». leco.com. Архивтелген түпнұсқа 2019-05-26. Алынған 2019-05-26.