CC BY
32ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ УДЕРЖИВАНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОРБЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТОДОМ ОФ ВЭЖХ
Ядрова Анастасия Александровна
Аспирант кафедры физической химии и хроматографии, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Разницына Варвара Михайловна Студент кафедры физической химии и хроматографии, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Шафигулин Роман Владимирович Кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии и хроматографии, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Буланова Анджела Владимировна Доктор химических наук, профессор кафедры физической химии и хроматографии, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева Белоусова Зоя Петровна Доктор химических наук, доцент, профессор кафедры неорганической химии, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Аннотация. В работе изучена сорбция биологически активных производных бензимидазола из водно-ацетонитрильных растворов с добавлением ионных жидкостей на гексадецилсиликагеле. Рассмотрено влияние состава элюента на удерживание БАС на гексадецилсиликагеле в рамках моделей Сочевинского- Вахтмейстера и Снайдера-Сочевинского. Оценена применимость этих моделей к описанию процесса сорбции бензимидазолов; рассчитаны угловые коэффициенты уравнений моделей Сочевинского- Вахтмейстера и Снайдера-Сочевинского. На основании экспериментальных данных установлено, что для всех исследуемых БАС зависимости между удерживанием и долей (мольной и объемной) органического модификатора линейные, и их удерживание может быть описано в рамках этих моделей.
Ключевые слова: бензимидазолы, гексадецилсиликагель, ионные жидкости, ОФ ВЭЖХ, модель Сочевинского-Вахтмейстера, модель Снайдера-Сочевинского.
APPLICATION OF RETENTION MODELS FOR STUDY SORPTION OF BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS BY RP HPLC
Yadrova Anastasiya Alexandrovna
Postgraduated student of Department «Physical Chemistry and Chromatography» chair of Samara National Research University Raznitsyna Varvara Mikhailovna Student of the Department «Physical Chemistry and Chromatography» chair of Samara National Research University Shafigulin Roman Vladimirovich Candidate of chemical sciences, associate professor of Department «Physical Chemistry and Chromatography» chair of Samara National Research University
Bulanova Andzhela Vladimirovna Doctor of chemical sciences, professor, professor of Department «Physical Chemistry and Chromatography» chair of Samara National Research University Belousova Zoya Petrovna 300
Doctor of chemical sciences, associate professor, professor of Department «Physical Chemistry and Chromatography» chair of Samara National Research University
Abstract. Sorption of biologically active derivatives of benzimidazole from aqueous-acetonitrile solutions containing ionic liquids on hexadecyl silica gel was studied in this work. The effect of the elu-ent's on the retention of BAC on hexadecyl silica gel is considered using the Soczewinski - Wachtmeister and Snyder-Sochewinsky models. The applicability of these models to the description of the benzimidaz-oles' sorption process was evaluated; the slope ratios of the Soczewinski - Wachtmeister and Snyder-Sochewinsky equations were calculated. The experimental data have shown that for all studied BAC, the relationship between retention and the containing (molar and volumetric) of the organic modifier is linear, and their retention can be described by these models.
Key words: benzimidazoles, hexadecyl silica gel, ionic liquids, RP HPLC, Soczewinski - Wachtmeister model, Snyder-Sochewinsky model.
Изучение сорбции биологически активных соединений (БАС) различной природы из водных растворов является предметом исследования ученых [3-4,7,10,14-16], так как затрагивает различные сферы человеческой деятельности - фармацевтическое производство, медицину, пищевое производство и экологию. Развитие производств способствует ухудшению экологической ситуации за счет появления новых синтетических поллютан-тов, попадающих, в том числе, и в водные объекты. В связи с этим возникает потребность в ужесточении контроля загрязнения водоемов и очистки сточных вод, что делает актуальным разработку методик извлечения БАС различной природы из водных сред, разделения компонентов сложных смесей и их идентификацию [2,5,8-9,17-18]. Исследование сорбции производных бензимидазола, которые являются биологически активными веществами и входят в состав многих уже имеющихся и разрабатываемых лекарственных средств, из водно-органических растворов является актуальной задачей для «зеленой химии». Наиболее подходящим для этих целей методом анализа является обращенно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография (ОФ ВЭЖХ). В этом методе в качестве модификаторов элюентов часто используется метанол и другие органические соединения, негативно влияющие на организм человека. Одним из способов уменьшить их содержание в элюенте или вообще обойтись без них является применение ионных жидкостей (ИЖ) в качестве модификаторов [11-12]. Ионные жидкости представляют собой новый класс «зеленых» растворителей, которые за счет особенностей своего строения способны растворять как полярные, так и неполярные органические соединения.
Целью настоящего исследования было изучение сорбции бензимидазолов из водно-ацетонитрильных растворов, содержащих ИЖ, на гексадецилсиликагеле методом ОФ ВЭЖХ.
В работе исследовали сорбцию бензимидазола и 5 его производных, структурные формулы которых представленны в таблице 1. Структура и чистота соединений подтверждены ТСХ, ИК- и ЯМР-методами [1,6].
Таблица 1. Структурные формулы исследуемых соединений
№ Название сорбата Структурная формула № Название сорбата Структурная формула
1 1 -бензимидазол 00 1 H 4 4-[(2-бензил-бензимидазол-1 -ил)-метил]фенол
2-[(2-бензил-бензимидазол-1 -ил) метил]фенол
2-бензил-1-(3-фенилпропил) -1H-бензимидазол
1 -(бутокси)метил-2-гидроксиметил-бензимидазол
1,2-бис-(гидроксиметил)-бензимидазол
N
6
3
Эксперимент проводили на жидкостном хроматографе «Милихром-А 02» с УФ-спектрофотометрическим детектором на длинах волн 254, 280 и 300 нм. В качестве сорбента использовали гексадецилсиликагель Диасфер С16 с размером зерен - 5 мкм (размер хроматографической колонки составлял 120*2 мм; удельная площадь поверхности сорбента - 300 м2/г). В качестве добавок в элюент были использованы две имидазолиевые ИЖ, их структурные формулы представлены на рис.1.
б
Рисунок 1. Структурные формулы ионных жидкостей а) 1-бутил-2,3-диметилимидазолий тетрафторборат ([BdMIM] [BF4]); б) 1-бутил-3 метилимидазолий бромид ([ВМ1М][Бг])
а
Использовали следующие составы элюентов: CH3CN / H2O; CH3CN / [БМ1М][Вг], с концентрацией ионной жидкости 0,1983 г/л; CH3CN / [БёМ1М][БЕ4], с концентрацией ионной жидкости 0,1956 г/л. Изучали сорбцию, используя соотношение органический модификатор-вода, органический модификатор-ионная жидкость 30/70, 35/65, 40/60, 45/55, 50/50, 55/45 об.%. Перед использованием элюенты дегазировали на установке УЗДН-2Т. Объемная скорость подвижной фазы составляла 100 мкл/мин. Температуру эксперимента варьировали от 55 до 75 С° (±0.3°С). Элюирование осуществляли в изократическом режиме. Объем вводимой в колонку пробы составлял 12 мкл. Исследование проводили в линейной области изотермы адсорбции (области Генри) с использованием предельно разбавленных растворов, анализируемых бензимидазолов.
Для того, чтобы выявить влияние состава подвижной фазы и природы ИЖ на сорбцию исследуемых соединений на гексадецилсиликагеле, использовали полуэмпирические модели Снайдера-Сочевинского и Сочевинского-Вахтмейстера. Модель Сочевинского-Вахтмейстера предполагает линейную связь логарифма фактора удерживания с объемной долей модификатора; модель Снайдера-Сочевинского - с логарифмом мольной доли модификатора. В научной литературе нет общего правила, регламентирующего применение той или иной модели в конкретном хроматографическом эксперименте, поэтому было интересно сравнить между собой применимость этих моделей для изучения сорбции бензи-мидазолов в вышеописанных хроматографических системах [13]. На рисунке 2 представ-
лены диаграммы значений угловых коэффициентов уравнений Сочевинского-Вахтмейстера и Снайдера-Сочевинского для исследуемых соединений.
4,5 4 3,5 3 2,5
о
2 1,5 1 0,5 0
Н20
[ВЬМ!М][ВР4] [ВМ!М][Вг]
2345 Номер сорбата
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
Н20
[ВЬМ!М][ВР4] [ВМ!М][Вг]
2345 Номер сорбата
а б
Рисунок 2. Диаграммы значений угловых коэффициентов уравнений Сочевинского-Вахтмейстера (а) и Снайдера-Сочевинского (б) для систем «водно-ацетонитрильный элюент - гексадецилсиликагель»; «водный раствор [BdMIM][BF4] - ацетонитрил - гекса-децилсиликагель» и «водный раствор [ВМ1М][Вг] - ацетонитрил - гексадецилсиликагель»
при 1=65°С
1
6
1
6
Из представленных диаграмм нетрудно увидеть, что система, содержащая ионную жидкость [БёМГМ] [ББ4], характеризуется наименьшими значениями угловых коэффициентов уравнений рассматриваемых моделей для всех исследуемых бензимидазолов, что свидетельствует о большей элюирующей силе элюентов. Для систем «водный раствор [БМГМ][Бг] - ацетонитрил - октадецилсиликагель» и «вода- ацетонитрил - октадецилси-ликагель» значение угловых коэффициентов моделей Сочевинского-Вахтмейстера и Снайдера-Сочевинского сопоставимы для большинства соединений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полуэмпирические модели Сочевинского-Вахтмейстера и Снайдера-Сочевинского удовлетворительно описывают сорбцию бензимидазола и его производных на гексадецил-силикагеле из водно-ацетонитрильных элюентов и элюентов, содержащих ионные жидкости. Установлено, что элюент «водный раствор [BdMIM][BF4] - ацетонитрил» характеризуется большей элюирующей силой, чем элюент «водный раствор [БМ1М][Бг] - ацетонитрил»; таким образом, природа ионной жидкости влияет на удерживание бензимидазола и его производных в рассматриваемых системах.
Работа выполнена в рамках гранта №FSSS-2020-0016 в рамках выполнения госзадания Министерства образования и науки РФ и Аспирантского гранта РФФИ № 19-3390208
Список источников и литературы
1. Белоусова, З. П. Синтез и биологическая активность симметричных и несиммитрич-ных производных 1Н-азолов : специальность 02.00.03 «Органическая химия» : диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук / Белоусова Зоя Петровна ; ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина». - Москва, 2019. -258 с. - Текст : непосредственный.
2. Бондарев, А. В. Использование сорбционных процессов в технологии систем доставки лекарственных веществ / А. В. Бондарев, Е. Т. Жилякова. - Текст : непосредственный // Фармация и фармакология. - 2019. - Т. 7, № 1. - С. 4-12.
3. Боровский, Б. В. Изучение показателей чистоты нового биологически активного соединения ПМФИ-195 / Б. В. Боровский, Н. О. Коваль, В. А. Компанцев, Я. П. Кодони-ди. - Текст : непосредственный // Вестник науки и образования. - 2019. - № 1 (55). -С. 82-85.
4. Васияров, Г. Г. Кластерный анализ антоцианов черники методом ВЭЖХ / Г. Г. Васия-ров, А. А. Фракция, Е. В. Титова, С. М. Староверов. - Текст : непосредственный // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2019. - Т.16, № 4. - С. 488-495.
5. Волокитина, Д. С. Разработка и валидация спектрофотометрической методики количественного определения субстанции нового биологически активного соединения производного хиназолин-4(3Н)-она / Д. С. Волокитина, А. А. Озеров, Д. С. Лазарян, С. В. Волокитин. - Текст : непосредственный // Вестник ВолгГМУ. - 2017. - Вып. 2 (62). - С. 35-38.
6. Мещерякова, Н. В. Синтез производных дибазола / Н. В. Мещерякова, С. И. Бобровский, З. П. Белоусова, Ю. П. Зарубин, П. П. Пурыгин. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2013. - Т. 34, № 5. - С. 11-15.
7. Осипова, В. В. Изучение сорбции некоторых изатинов в условиях ОФ ВЭЖХ взаимосвязь факторов удерживания с физико-химическими параметрами молекул / В. В. Оси-пова, Р. В. Шафигулин, А. В. Константинов, А. Н. Туманин, А. В. Буланова, П. П. Пу-рыгин. - Текст : непосредственный // Сорбционные и хроматографические процессы. -2012. - Т. 12. № 5. - С. 739-745.
8. Саидов, Н. Д. Изучение экстракции мономекаина из водных растворов / Н. Д. Саидов, Т. Л. Малкова, Е. А. Булгакова. - Текст : непосредственный // Инновационная наука. -2019. - № 7-8. - С. 124-125.
9. Тринеева, О. В. Разработка и валидация методик спектрофотометрического количественного определения терпено-индольных алкалоидов (на примере винкристина сульфата и винбластина сульфата) / О. В. Тринеева, А. Д. Халахакун, А. И. Сливкин. -Текст : непосредственный // Науч. ведомости Белгород. гос. ун-та. Сер. Медицина. Фармация. - 2018. - Т. 41, № 4. - С. 687-702.
10. Шафигулин, Р. В. Сорбция замещенных индолов на сверхсшитом полистироле из вод-но-ацетонитрильных растворов / Р. В. Шафигулин, А. А. Мякишев, Е. А. Ильина, М. М. Ильин, В. А. Даванков, А. В. Буланова. - Текст : непосредственный // Журнал физической химии. - 2011. - Т. 85, № 7. - С. 1322-1327.
11. Caban, M. The antagonistic role of chaotropic hexafluorophosphate anions and imidazolium cations composing ionic liquids applied as phase additives in the separation of tri-cyclic antidepressants / M. Caban, P. Stepnowski. - Text : direct // Anal. Chim. Acta. - 2017. - V. 967. - P. 102-110.
12. Garc'ia-Alvarez-Coque, M. C. On the use of ionic liquids as mobile phase additives in highperformance liquid chromatography.A review / M. C. Garc'ia-Alvarez-Coque, M. J. Ruiz-Angel, A. Berthod, S. Carda-Broch. - Text : direct // Analytica Chimica Acta. - 2015. -V. 883. - P. 1-21.
13. Carda-Broch, S. On the use of ionic liquids as mobile phase additives in high-performance liquid chromatography. A review / S. Carda-Broch, M. C. Garcia-Alvarez-Coque, M. J. Ruiz-Angel. - Text : direct // J. Chromatogr. A. - 2018. - V. 1559. - P. 112-117.
14. Lin, X. Using Butanol Fermentation Wastewater for Biobutanol Production after Removal of Inhibitory Compounds by Micro/Mesoporous Hyper-Cross-Linked Polymeric Adsorbent ACS Sustainable / X. Lin, L. Xiong, G. Qi, S. Shi, Ch. Huang, X. Chen, X. Chen. - Text : direct // Chem. Eng. - 2015. - V. 3. - P. 702-709.
15. Permana, A. D., New HPLC-MS method for rapid and simultaneous quantification of doxycycline, diethylcarbamazine and albendazole metabolites in rat plasma and organs after
concomitant oral administration / A. D. Permana, I. A. Tekko, H. O. McCarthy, R. F. Donnelly. - Text : direct // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. - 2019. - V. -170. - P. 243-253.
16. Popov, A. Hypercrosslinked polymeric restricted access materials for analysis of biological fluids / A. Popov, Z. K. Blinnikova, M. P. Tsyurupa, V. A. Davankov. - Text : direct // Journal of Separation Science. - 2018. - V. 41, № 16. - P. 3302-3309.
17. Wang, X. Preparation of three-dimensional mesoporous polymer in situ polymerization solid phase microextraction fiber and its application to the determination of seven chlorophenols / X. Wang, H. Wang, P. Huang, X. Ma, X. Lu, X. Du. - Text : direct // Journal of Chromatography A. - 2017. - V. 1479. - P. 40-47.
18. Zhou, J. Separation of Vitamin E Isomers Using Mesoporous SBA-15 as Stationary Phase by High Performance Liquid Chromatography / J. Zhou, H.-Y. Zhong, L. Yin, X.-D. Yu, H.-Y. Chen. - Text : direct // Chinese Journal of Analytical Chemistry. - 2011. - V. 39, № 6. -P. 777-780.
