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Dokumentenidentifikation DE19502534A1 01.08.1996
Titel Trennmaterialien für die DC-RAMAN Kopplung
Anmelder Merck Patent GmbH, 64293 Darmstadt, DE
Erfinder Zeller, Marco, 79189 Bad Krozingen, DE;
Moss, Serge, Waltenheimn, FR;
Junker-Buchheit, Andrea, Dr., 64732 Bad König, DE;
Hauck, Heinz-Emil, Dr., 64823 Groß-Umstadt, DE
DE-Anmeldedatum 27.01.1995
DE-Aktenzeichen 19502534
Offenlegungstag 01.08.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.1996
IPC-Hauptklasse G01N 30/90
IPC-Nebenklasse G01N 30/48   G01N 21/65   B01D 15/08   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie, enthaltend eine aus Sorbensteilchen gebildete Sorbensschicht auf einem reflektierenden Träger, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Stärke der Sorbensschicht 30-180 µm;
b) mittlere Teilchengröße (d50) 0,5-10 µm;
c) Teilchengrößenverteilung (d10-d90) kleiner als 15 µm.
Diese Trennmaterialien eignen sich in besonderer Weise für die in situ Messung von RAMAN-Spektren. Beispiele für die Verwendung dieser Trennmaterialien für die in situ Messung von RAMAN-Spektren werden beschrieben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie mit besonderer Eignung für die in situ Messung von RAMAN- Spektren, sowie die Verwendung dieser Trennmaterialien für die in situ Messung von RAMAN-Spektren.

Die Dünnschichtchromatographie ist wegen ihrer einfachen Handhabung und Flexibilität der Methodik, sowie wegen des geringen Substanzverbrauchs bei vielen analytischen Fragestellungen die Methode der Wahl. Für die nähere Charakterisierung der aufgetrennten Substanzen sind die unmittelbar auf dem Träger zugänglichen Informationen (z. B. Rf-Wert, Farbreaktionen) häufig unzureichend. Die Elution der aufgetrennten Substanzen beispielsweise mit anschließender spektroskopischer Charakterisierung (UV/vis, IR oder RAMAN) war ein Ausweg, der manchmal vorgeschlagen wurde. Nachteilig ist jedoch unter anderem der erhebliche Zeit- und Arbeitsaufwand, sowie der deutlich erhöhte Materialbedarf. Bei in situ Messungen erfolgt die jeweilige Messung direkt auf dem Dünnschichtträger nach der Trennung. Die Messung von Absorptionsspektren im UV oder sichtbaren Wellenlängenbereich ist in vielen Fällen unzureichend für die Charakterisierung von Substanzen. Die IR-Spektroskopie in situ ist, insbesondere unter Benutzung der Methoden der Fourier-Transformation (FT-IR), prinzipiell möglich; jedoch weisen die üblichen Trennmaterialien starke Absorptionsbanden in Spektralbereichen auf, die für die Charakterisierung vieler Substanzen wichtig sind. Diese Störung tritt bei RAMAN- Spektren nicht auf. Bei der Anregung des RAMAN-Effektes im nahen Infrarotbereich (NIR) werden die Messungen zudem in der Regel nicht durch Fluoreszenz des Analyten oder von Begleitsubstanzen (z. B. Bestandteile des Trennmaterials) gestört.

Von C. Petty und N. Cahoon (1993) in Spectrochimica Acta 49A, 645-655, wurde die Kopplung von Dünnschichttrennung und anschließender Untersuchung mittels FT-RAMAN-Spektroskopie vorgeschlagen. Für diese Messungen waren jedoch etwa 500 ng Probenmaterial notwendig. Für viele Zwecke wäre eine Verringerung der notwendigen Menge an Probenmaterial wünschenswert. Zwar kann die Meßempfindlichkeit bei der RAMAN-Spektroskopie durch die Verwendung von Oberflächen- Verstärkungs-Effekten (SERS: surface eflhanced RAMAN spectroscopy) erhöht werden, jedoch treten bei dieser Technik in der Regel Spektrenveränderungen auf, so daß Vergleiche mit Referenzspektren, die unter Standardbedingungen gemessen werden, nicht möglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie bereitzustellen, die eine in situ Untersuchung mittels FT-RAMAN-Spektroskopie auch mit geringen Mengen an Probenmaterial erlauben. Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung von Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie mit besonderen Eigenschaften gelöst.

Gegenstand der Erfindung sind Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie enthaltend eine aus Sorbensteilchen gebildete Sorbensschicht auf einem reflektierenden Träger, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

  • a) Stärke der Sorbensschicht 30-180 µm;
  • b) mittlere Teilchengröße (d&sub5;&sub0;) 0,5-10 µm;
  • c) Teilchengrößenverteilung (d&sub1;&sub0;-d&sub9;&sub0;) kleiner als 15 µm.


Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung dieses Trennmaterials für Trennverfahren mit anschließender in situ Messung eines RAMAN-Spektrums.

Abb. 1 zeigt das in situ aufgenommene NIR-FT-RAMAN-Spektrum eines optischen Aufhellers; experimentelle Einzelheiten finden sich in Beispiel 3. Abb. 2 zeigt das in situ aufgenommene NIR-FT-RAMAN- Spektrum eines Farbstoffes; experimentelle Einzelheiten finden sich in Beispiel 4.

Als Trägermaterial für die erfindungsgemäßen Trennmaterialien wird Aluminiumfolie bevorzugt. Jedoch sind auch andere reflektierende Materialien geeignet und dem Fachmann bekannt; dazu gehören z. B. andere Metalle oder metallbeschichtete Gläser oder Kunststoffolien. Die Folien können auch poliert sein; ihre Stärke beträgt üblicherweise 80 bis 200 µm.

Als Sorbens kommen die in der Dünnschichtchromatographie üblichen Sorbenzien, insbesondere Kieselgel und derivatisierte Kieselgele in Betracht. Derivatisierte Sorbenzien sind dem Fachmann in großer Zahl bekannt und in gängigen Druckschriften genannt. Dazu gehören insbesondere die hydrophoben als C&sub2;, C&sub8; und C&sub1;&sub8; bekannten reversed phase Materialien und hydrophile mit Amino-, Cyano- oder Diolgruppen modifizierte Materialien.

Als weiteren Zusatz kann die Sorbensschicht auch die in der Dünnschichtchromatographie üblichen Fluoreszenzindikatoren enthalten. Sorbenzien und Fluoreszenzindikatoren sind dem Fachmann bekannt.

Häufig enthalten Trennmaterialien für die Dünnschichtchromatographie zusätzlich Binder. Prinzipiell geeignete Binder, sowie deren Anteile in der Sorbensschicht sind dem Fachmann bekannt. Soweit Binder für die erfindungsgemäßen Trennmaterialien benutzt werden, werden insbesondere Poly(meth)acrylsäure und Poly(meth)acrylate bevorzugt. Besonders bevorzugte Binder besitzen mittlere Molekulargewichte von 3-4 Millionen und sind kommerziell erhältlich.

Die Schichtdicke der Sorbensschicht ist einer der kritischen Parameter der erfindungsgemäßen Trennmaterialien. Sie beträgt 30 bis 180 µm, bevorzugt 40 bis 100 µm.

Die mittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung sind weitere kritische Parameter der erfindungsgemäßen Trennmaterialien. Die mittlere Teilchengröße wird als d&sub5;&sub0;-Wert, die Teilchengrößenverteilung als die Spanne zwischen d&sub1;&sub0;- und d&sub9;&sub0;-Wert angegeben. Diese Werte geben die Percentile bezogen auf die Masse der Teilchen mit einem bestimmten Teilchendurchmesser an. Die mittlere Teilchengröße der erfindungsgemäßen Trennmaterialien beträgt 0,5 bis 10 µm, bevorzugt 2 bis 5 µm, da diese sich wirtschaftlich mit üblichen Herstellungs- und Sichtungsverfahren herstellen lassen. Deren Teilchengrößenverteilung beträgt weniger als 15 µm, bevorzugt weniger als 4 µm.

Die Sorbensteilchen der erfindungsgemäßen Trennmaterialien können sowohl unregelmäßig als auch regelmäßig geformt, insbesondere auch sphärisch sein.

Die Messung der RAMAN-Spektren nach der Substanztrennung erfolgt in üblichen Spektrometern. Für die Aufnahme des Trennmaterials mit der Probe (oder eines Stückes ausgeschnitten aus dem Trennmaterial) muß ein entsprechender Probenhalter vorhanden sein. Spektrometer sind kommerziell erhältlich. Geeignete Probenhalter sind dem Fachmann bekannt. Die Anregung für den RAMAN-Effekt erfolgt bevorzugterweise im NIR, beispielsweise mittels Neodym-YAG-Laser bei 1064 nm. Durch mehrfaches Scannen und Auswertung mittels Fourier-Transformation wird das Spektrum verbessert. Spektren, die neben den Substanzflecken gemessen werden, können dabei zur Hintergrundsubtraktion dienen. Algorithmen für diese Auswerteverfahren und dazu geeignete Rechnerprogramme sind dem Fachmann bekannt und werden auch kommerziell angeboten.

Beispiele

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung erläutern und bedeuten keine Einschränkung des Erfindungsgedankens.

Beispiel 1 Herstellung eines Trennmaterials mit Fluoreszenz- Indikator a) Herstellung der Beschichtungssuspension

2,0 g eines kommerziell erhältlichen Binders (Polyacrylsäure; mittleres Molekulargewicht 4 × 10&sup6;) werden in 400 ml deionisiertes Wasser bei 1200 UpM eingerührt (5 Minuten). Anschließend werden 96 g Kieselgel mit unregelmäßig geformten Teilchen (d&sub5;&sub0; 3,7 µm; d&sub1;&sub0;-d&sub9;&sub0; 4,0 µm) in der Lösung suspendiert (1200 UpM; 10 Minuten). Zu der Suspension werden 2 g Magnesiumwolframat als Fluoreszenzindikator hinzugegeben und weitere 10 Minuten gerührt.

b) Beschichtung der Aluminiumfolie

Eine für die Herstellung von DC-Folien übliche Aluminiumfolie (Stärke 100 µm; Breite 20 cm; Länge 1 m) wird mit Hilfe eines Streichgerätes (DESAGA; Rakeleinstellung 0,12 mm) mit der Suspension aus Schritt a) beschichtet.

c) Trocknung

Die beschichtete Folie wird in einem Trockenschrank bei 45°C 15 Minuten getrocknet und anschließend auf das Maß 10 × 10 cm geschnitten.

Beispiel 2 Herstellung eines Trennmaterials ohne Fluoreszenzindikator a) Herstellung der Beschichtungssuspension

3,0 g eines kommerziell erhältlichen Binders (Polyacrylsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3 × 10&sup6;) werden in 400 ml deionisiertes Wasser bei 1200 UpM eingerührt (5 Minuten). 193 g sphärisches Kieselgel 60 (d&sub5;&sub0; 3,3 µm; d&sub1;&sub0;-d&sub9;&sub0; 2,3 µm) werden zu dieser Lösung zugegeben und weitere 10 Minuten gerührt.

b) Beschichtung der Aluminiumfolie

Eine für die Herstellung von DC-Folien übliche Aluminiumfolie (Stärke 100 µm; Breite 20 cm; Länge 1 m) wird mit Hilfe eines Streichgerätes (DESAGA; Rakeleinstellung 0,12 mm) mit der Suspension aus Schritt a) beschichtet.

c) Trocknung

Die beschichtete Folie wird in einem Trockenschrank bei 45°C 15 Minuten getrocknet und anschließend auf das Maß 10 × 10 cm geschnitten.

Beispiel 3 Chromatographie und in situ Messung des RAMAN- Spektrums eines optischen Aufhellers a) Probelösung

5 mg eines optischen Aufhellers der Formel I werden in 50 ml Chloroform gelöst.

b) Chromatographie

Auf ein Trennmaterial hergestellt nach Beispiel 2 werden mittels eines Probenapplikators (ATS 3 mit ATS 3 Software, Version 2.04; Fa. Camag) 1 µl der Lösung aus Schritt a) 8 mm oberhalb des unteren Plattenrandes aufgetragen. Die Entwicklung des Chromatogramms erfolgt aufsteigend in einer Doppeltrog-Kammer (Fa. Camag) in Dichlormethan-Toluol-Ethanol (69 : 30 : 1; v:v:v) (Kammersättigung 20 Minuten mit Filterpapiereinlage). Die Platten werden anschließend 10 Minuten im Kaltluftstrom getrocknet.

c) RAMAN Spektroskopie

Die Zone, die die Verbindung der Formel I enthält, wird mit einer Schere ausgeschnitten und im Probenraum eines RAMAN-Spektrometers RFS 100 (Fa. Bruker, Karlsruhe, DE) befestigt. Eine Zone zwischen den Bahnen mit Probenauftrag wird in gleicher Höhe ausgeschnitten; diese dient zur Aufnahme des Hintergrundspektrums. Die Anregung erfolgt mit einem Neodym-YAG-Laser bei 1064 nm, die Detektion mittels eines Germaniumdetektors (Kühlung mit flüssigem Stickstoff). Die Rohdaten (Probe und Hintergrund) werden mittels der Mess- und Auswertesoftware des Geräteherstellers (OPUS®) gemessen (500 scans; Auflösung 4 cm-1; Meßzeit ca. 15 Minuten) und dann auf das Weißlichtspektrum einer Wolframlampe unter Berücksichtigung der Filamenttemperatur korrigiert. Anschließend wird das RAMAN-Spektrum als Differenz von Probe und Hintergrund berechnet.

Das RAMAN-Spektrum ist in Abb. 1 dargestellt.

Beispiel 4 Chromatographie und in situ Messung des RAMAN- Spektrums eines Farbstoffes a) Probelösung

5 mg eines Farbstoffes der Formel II werden in 50 ml Aceton/ Methanol (1 : 1; v:v) gelöst.

b) Chromatographie

Auf ein Trennmaterial hergestellt nach Beispiel 2 werden mittels eines Probenapplikators (ATS 3 mit ATS 3 Software, Version 2.04; Fa. Camag) 1 µl der Lösung aus Schritt a) 8 mm oberhalb des unteren Plattenrandes aufgetragen. Die Entwicklung des Chromatogramms erfolgt aufsteigend in einer Doppeltrog-Kammer (Fa. Camag) in tert.-Butylmethylether (Kammersättigung 20 Minuten mit Filterpapiereinlage). Die Platten werden anschließend 10 Minuten im Kaltluftstrom getrocknet.

c) RAMAN Spektroskopie

Die Messung des RAMAN-Spektrums erfolgt, wie in Beispiel 3 c) beschrieben.

Das RAMAN-Spektrum ist in Abb. 2 dargestellt.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Trennmaterialien kann die Nachweisgrenze für in situ Messungen von RAMAN- Spektren erheblich gesenkt werden, ohne daß auf Oberflächen- Verstärkungs-Effekte (SERS: surface enhanced RAMAN spectroscopy) mit den damit verbundenen Komplikationen zurückgegriffen werden muß. Die erfindungsgemäß erhältlichen Spektren erlauben die Strukturanalyse aufgrund der RAMAN-Spektroskopie mit geringem Zeit- und Materialaufwand, und ohne daß die Substanz rein isoliert werden muß. Ebenso ist die Substanzidentifizierung auf der Grundlage von Vergleichsspektren möglich. Beispielsweise können interpretierbare Spektren mit weniger als 50 ng Substanz pro Zone erzeugt werden, wobei einschließlich Auftrennung des Substanzgemisches typischerweise ca. zwei Stunden benötigt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Trennmaterial für die Dünnschichtchromatographie enthaltend eine aus Sorbensteilchen gebildete Sorbensschicht auf einem reflektierenden Träger, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) Stärke der Sorbensschicht 30-180 µm;
    2. b) mittlere Teilchengröße (d&sub5;&sub0;) 0,5-10 µm;
    3. c) Teilchengrößenverteilung (d&sub1;&sub0;-d&sub9;&sub0;) kleiner als 15 µm.
  2. 2. Trennmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Beschichtung aus irregulär geformten Teilchen besteht.
  3. 3. Trennmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Beschichtung aus sphärischen Teilchen besteht.
  4. 4. Trennmaterial nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Sorbensteilchen modifiziert ist.
  5. 5. Trennmaterial nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch den Zusatz eines hochmolekularen Acryl- oder Methacrylsäurepolymers.
  6. 6. Verwendung eines Trennmaterials nach einem der Ansprüche 1-5 für Trennverfahren mit anschließender in situ Messung eines RAMAN-Spektrums.






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