Entwicklung stationärer Phasen für die Kationenaustauschchromatographie: Funktionalisierung, Charakterisierung, Anwendung
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Eine Reihe strukturell ähnlicher Kationenaustauscher mit einem variablen Verhältnis von stark zu schwach sauren Austauschergruppen wird durch die Anwendung von modularen Kleinmolekülreaktionen auf Polystyrol/Divinylbenzol-Copolymerpartikeln erhalten. Es werden drei Reihen an Materialien mit unterschiedlicher Konzentration an Carbonsäuregruppen hergestellt, die zusätzlich jeweils mehrere unterschiedliche Sulfonierungsgrade aufweisen.
Mit Hilfe chromatographischer Tests und materialchemischer Charakterisierung wird ein gemischter Retentionsmechanismus bestehend aus Kationenaustausch und Verteilung gezeigt. Anhand der hergestellten Materialbibliothek wird der jeweilige Einfluss der beiden Austauschergruppen auf die Wechselwirkung mit einer großen Bandbreite von Modellanalyten untersucht. Eine neue Methode der induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometrie im Einzelpartikel-Modus wird entwickelt, um die polymerbasierten Mikropartikel auf Einzelpartikelebene anhand ihrer funktionellen Gruppen auf Homogenität und Funktionalisierungsgrad zu untersuchen.
Die vorgestellte Säulenchemie wird für die Trennung der 20 kanonischen Aminosäuren optimiert und die Stabilität der stationären Phase in unterschiedlichen mobilen Phasen untersucht. Die robuste Trennsäule ermöglicht eine direkte Kopplung mit Elektrosprayionisations-Massenspektrometrie und die Quantifizierung von Aminosäuren in komplexen Realproben.
A series of structurally similar cation-exchangers comprising an adjustable ratio of strongly and weakly acidic cation-exchange sites is developed by applying modular small-molecule reactions to a polymeric substrate. Based on polystyrene-divinylbenzene particles, a material set with three different degrees of carboxylation and multiple degrees of sulfonation is prepared.
Mixed-mode retention properties of the column are demonstrated using chromatographic tests and material characterization. The influence of the different functional groups on ion-exchange and partitioning is demonstrated using the available column library. A single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry method is developed to characterize the homogeneity and the degree of functionalization.
The column chemistry is optimized for the separation of 20 canonical amino acids and tested for stability in different mobile phases. The robust column enables the direct coupling with electrospray ionization mass spectrometry and the quantitation of amino acids in complex sample matrices.