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Development and evaluation of new silica based polar and / or mixed modal stationary phases for HPLC

Junyan Wu

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Wolfgang Lindner

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DOI

10.25365/thesis.7703

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30198.41105.960464-7

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Vier stationäre Phasen wurden synthetisiert, deren Ligand Hydroxyl- sowie Sulfid- oder Sulfoxid-Gruppen enthielten. 2-Mercaptoethanol (ME-Phase) und 1-Thioglycerin (TG-Phase) wurden auf vinylisiertem Silica durch eine radikalische Additionsreaktion immobilisiert. Anschließend wurde eine on-phase Oxidation mit Wasserstoffperoxid durchgeführt, wobei Sulfid-Gruppen in Sulfoxid-Gruppen umgewandelt wurden (MEO und TGO Phasen). Diese neu entwickelte diol-Typ stationäre Phasen zeigte eine sehr gut Eignung für die Trennungen von Nukleosiden, Nukleobasen und wasserlösliche Vitamine im HILIC Modus. Mehr polarer Phasen zeigten eine stärkere Retention von polaren Verbindungen, wobei die Sulfoxide Funktionalität in den Ligand sehr positiv auf die Generierung der Retention und Selektivität wirkten. Im Vergleich zu kommerziellen HILIC Säulen wurden komplementäre Selektivitäten gefunden, die auf Unterschiede im Retentionsmechanismus hindeuteten. Weiterhin waren die entwickelte Diol-Typ Phasen auch im Reversed-Phase (RP) Modus mit Bezug auf eine CH2-Inkrement Selektivität verwendbar(Multimodale Trennungsfähigkeit). Silanol-Aktivität hatte ausgeprägte Effekte auf Retention und Selektivität im HILIC Modus und das Ausmaß der Antwort war abhängig von der Art des Analytes. Im HILIC Modus silanophile Interaktionen können als primäre Retentionsmechanismus auf silica-basierter stationären Phasen, vor allem für geladene und beladbare Verbindungen. Die Art der protischen Modifier (Wasser, 1,2-Ethandiol, Methanol, Ethanol) war sehr effektive auf Retention und Selektivität und das Ausmaß des Effekts war hierbei stark von der Polarität des eingesetzten Alkohol-Modifiers bestimmt und stieg die Retention tendenziell in der Reihenfolge 1,2-Ethandiol < Methanol < Ethanol an. Neben diesem Effekt auf die Retention, war chromatographische Selektivität auch deutlich von der Art des Alkohol-Modifiers beeinflusst werden. Selbst unter isoelutropen Bedingungen (vgl. mitwässrigen HILIC-Eluenten) zeigten sich mit nicht-wässriger mobiler Phase unterschiedliche Trennergebnisse, bis hin zur Umkehr von Elutionsreihenfolgen. Außerdem waren die Menge von organischem Solvent, die Art und Menge der Salze, pH-Wert und die Temperatur der Säule effektive Parametern zum Optimierung der Trennung im HILIC Modus. Der HILIC Retentionsmechanismus zeigt komplexe Eigenschaften und es wird angenommen, dass die hydrophilen Interaktionen aus Verteilungs- und schwache Adsorptionsinteraktionen wie z.B. Wasserstoffbrücken, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen induziert durch direkte Analyte-Liganden-Wechselwirkungen, Analyte-Solvatationsschicht auf der Oberfläche und/oder Analyte-Silanol bestehen. Bei geladenen stationären Phasen wurden die elektrostatischen Wechselwirkungen von hydrophilen Interaktionen überlagert.

Abstract

(Englisch)

Four stationary phases having non-charged ligands with hydroxyl as well as sulfide- or sulfoxide-groups bonded to silica were prepared. 2-mercaptoethanol (ME phase) and 1-thioglycerol (TG phase) were immobilized on vinylised silica by radical addition. Subsequent on-phase oxidation of the embedded sulphide groups with hydrogen peroxide delivered sulfoxide-groups (MEO and TGO phases). These new developed diol-type stationary phases offered HILIC chromatographic selectivity towards the separation of nucleosides, nucleobases and water soluble vitamins. Higher Phase polarity caused a stronger retention of polar compounds and sulfoxide functionality in the ligand was especially useful to change HILIC characterisation of phases. Compared to commercial diol-type HILIC packings complementary selectivity was found which may be an indication for different retention mechanisms being at work. The developed diol-type phases delivered also noticeable CH2-increment selectivity (multimodal separation capability). Silanol activity had definite effects on retention and selectivity in the HILIC elution mode and the extent of response was depending on the type of analytes (acids, bases, non-charged). In the HILIC mode, silanophilic interactions may become the main retention mechanism on silica-based polar phases, especially for charged and chargeable compounds. The type of protic modifier (water, 1,2-ethanediol, methanol, ethanol) had significant effect on HILIC retention and the polarity of these protic modifiers adopted a primary role in determining the extent of retention and, generally, increased retention was found in the order water < 1,2-ethanediol < methanol < ethanol. Besides the effect on retention, chromatographic selectivity was also affected by the type of alcohol modifier and under isoelutropic conditions compared to an aqueous HILIC eluent the selectivity can be changed up to an inverted elution order. Additionally, the amount of organic solvent, the nature and amount of salt, pH value and column temperature were all effective to optimise HILIC separations. The retention mechanisms were quite complex in HILIC. It was supposed that the hydrophilic interactions were composed of partitioning and weak adsorption interactions which could be developed by direct solute-ligand interactions, solute-solvent shell on the surface, and/or solute-silanol interactions. For charged packings, electrostatic interactions (attractive or repulsive) can be easily superimposed on the hydrophilic interactions.

Autor*innen

Junyan Wu

Haupttitel (Englisch)

Development and evaluation of new silica based polar and / or mixed modal stationary phases for HPLC

Paralleltitel (Deutsch)

Entwicklung und Evaluierung der neuen Silica-basierten polar und / oder mixed-mode stationären Phasen für HPLC

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

166 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Thomas Welsch ,

Egon Erwin Rosenberg

Klassifikation

35 Chemie > 35.29 Chromatographische Analyse, Elektrophorese

AC Nummer

AC07806133

Utheses ID

6945

Studienkennzahl

UA | 091 | 419 | |

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