[Взгляд читателя] Введение в общие методы дериватизации и примеры применения

Статья представлена ​​экспертом-хроматографом Оу Шуо-Джуном . Компания Welch Materials, Inc. уполномочена перевести статью на английский язык и опубликовать её от имени автора.

Дериватизация — часто используемый метод предварительной обработки, преследующий такие цели, как улучшение отклика детектора, увеличение хроматографического удерживания целевых аналитов, изменение полярности для более легкой экстракции или отделение примесей.

Однако выбор подходящего метода дериватизации, а также решение о её необходимости, зависят от таких факторов, как структура и свойства целевого соединения, метод предварительной обработки и тип детектора. Эти соображения делают этот вопрос сложным и требующим обсуждения.

На основе проблем, возникших в ходе экспериментов, и принципов применяемых методов дериватизации автор обобщил несколько подходов к дериватизации с целью расширения их применения при предварительной обработке образцов.

Приложение:
Этот метод предназначен для гидроксилсодержащих соединений, таких как метанол и этанол. Метилирование снижает полярность, облегчая отделение от водорастворимых примесей.

Распространенные реагенты:
Метилиодид и диметилсульфат в сильнощелочных условиях.

Условия реакции:
Добавьте 0,5 мл 4 моль/л раствора гидроксида натрия при комнатной температуре, энергично встряхните, дайте постоять 15 минут, затем добавьте 0,5 мл йодистого метила и встряхивайте в течение 10 минут.

Механизм реакции:
Гидроксильная группа (-ОН) реагирует с гидроксид-ионами (ОН⁻) с образованием –ONa и воды, за которой следует реакция с CH₃I с образованием –OCH₃ и NaI.

Ограничения:
Целевое соединение должно оставаться стабильным в сильнощелочной среде, а гидроксильная группа должна проявлять четкую реакционную способность.

Приложение:
Этот метод используется для гидрокси- или аминосодержащих соединений, таких как алкиламины, биогенные амины и стерины. Образование амидов снижает полярность. Реакция аминов с ацилхлоридами может привести к образованию специфических функциональных групп, например, ароматических колец, в аналитических целях.

Условия реакции:
Добавьте по 5 мл 0,4% раствора бензилхлорформиата и 1% раствора карбоната натрия, затем инкубируйте на водяной бане при температуре 60°C в течение 2 часов.

Механизм реакции:
Гидроксильные (-OH), аминогруппы (-NH₂) или вторичные аминогруппы (-NH-) реагируют с RCOCl с образованием RCO-NH- и HCl. Реакция ускоряется в слабощелочных условиях, и при необходимости можно ввести специфические R-группы (например, группы, поглощающие УФ-излучение или флуоресценцию).

Приложение:
(Это сложная реакция, и здесь показан только один пример.)
Этот метод позволяет получить различные эфирные формы кислот, например, жирных. Переэтерификация с метанольным метилатом калия (KOCH₃) или спиртами (ROH) переводит кислоты в форму простого эфира (например, метилового эфира). R-группа, вводимая ROH, может быть адаптирована для аналитических целей.

Условия реакции:
Добавьте 5 мл 10% раствора ацетилхлорида в метаноле и инкубируйте на водяной бане при температуре 60°С в течение 2 часов.

Механизм реакции:
R₁CO-OR₂ реагирует с CH₃O⁻ с образованием R₁CO-OCH₃ и R₂OH.

Приложение:
Этот метод редко применяется в практических определениях, но применим к таким соединениям, как сахарин и алкиламины. Введение галогенных групп может придать УФ-поглощение соединениям, не имеющим сопряженных структур. Известны различные реакции замещения галогенов, но приведены только практические примеры из аналитических исследований.

Условия реакции:
Добавьте 5 мл 50% серной кислоты и 5 мл гипохлорита натрия (эффективное содержание хлора: 15–20%) и дайте смеси прореагировать при комнатной температуре в течение 5 минут.

Механизм реакции:
В сильнокислой и окислительной среде аминогруппы (-NH-R или -NR₂) реагируют с гипохлоритом с образованием связей N-Cl, которые поглощают УФ-излучение.

Приложение:
Этот метод подходит для таких соединений, как бензойный ангидрид и малеиновый ангидрид. Соединения без легкоионизируемых групп часто демонстрируют низкую чувствительность в масс-спектрометрии из-за отсутствия ионизируемых участков. Гидролиз приводит к появлению карбоксильных групп с более высокой электрофильностью, что повышает чувствительность.

Условия реакции:
Добавьте 3 мл 10% азотной кислоты и инкубируйте на водяной бане при температуре 60°С в течение 3 часов.

Механизм реакции:
См. изображение ниже.

Приложение:
Поскольку аминокислоты хорошо растворимы в воде и не поглощают УФ-излучение, дериватизация приводит к образованию сопряжённых структур, таких как ароматические кольца. Это снижает полярность, увеличивает хроматографическое удерживание и обеспечивает максимальное поглощение УФ-излучения при 260 нм.

Условия реакции:
Растворите аминокислоты в водном растворе, содержащем 60% пиридина и соответствующее количество фенилизотиоцианата (PITC), затем инкубируйте на водяной бане при температуре 40°C в течение 1 часа.

Механизм реакции:
PITC реагирует с аминокислотами с образованием фенилтиокарбамоильных производных (PTH-аминокислоты).