Search

В результате определения индексов удерживания (RI) 11 органических соединений различной полярности в обращенно-фазовой (ОФ) ВЭЖХ при использовании метанола в составе элюента ( С ) вычислены коэффициенты зависимости RI( С ), т.е. d RI/ dС . Формально такие параметры эквивалентны температурным коэффициентам газохроматографических индексов удерживания, b = d RI/ dT . Показано, что эти коэффициенты варьируют в широких пределах (в настоящей работе от -2.0 до +4.6), что указывает на необходимость выявления факторов, определяющих их знак и величину. Установлено, что корреляция величин d RI/ dС с самими индексами удерживания и со значениями факторов гидрофобности log P (логарифмы коэффициентов распределения в гетерофазной системе 1-октанол/вода), практически отсутствует. Лучше всего коэффициенты d RI/ dС коррелируют с такими характеристиками полярности органических соединений, как гомологические инкременты факторов гидрофобности ( i logP) и гомологические инкременты индексов удерживания ( i RI). Такие преобразования значений различных свойств А как гомологические инкременты характеризуют разные гомологи вне зависимости от их положения в гомологических рядах, так что величины i logP и i RI являются характеристиками полярности соответствующих рядов. Подобный подход позволил установить, что зависимость индексов удерживания в ОФ ВЭЖХ от содержания метанола в составе элюента определяется именно полярностью аналитов и их гидрофобно-гидрофильными характеристиками. Для неполярных аналитов типично соотношение d RI/ dC > 0, тогда как для полярных - d RI/ dC < 0. Следовательно, определение даже знака этого коэффициента обеспечивает важную информацию о природе аналитов. As a result of the determination of retention indices (RI) of 11 organic compounds of various polarity in reversed phase (RP) HPLC using methanol as organic solvent in eluent, the coefficients of the dependence of RI vs . content of methanol, d RI/ dС were determined. Formally, these parameters are equivalent to the temperature coefficients of gas chromatographic retention indices, b = d RI/ dT . It is shown that the ranges of variations of these coefficients are rather large (from -2.0 up to +4.6 in the current work), which requires revealing the factors influencing their signs and absolute values. The correlations of coefficients d RI/ dC with retention indices themselves, as well as with hydrophobicity factors, log P (the logarithms of partition coefficients in the system 1-octanol/water) seem to be negligible. The best correlations of d RI/ dC were observed with such polarity measures of organic compounds as homologous increments of hydrophobicity factors ( i logP), and retention indices ( i RI). Such transformations of properties A as their homologous increments characterize different homologues despite of their locations within the homologous series. Thus, the parameters i logP and i RI appeared to be the measures of the polarity of the corresponding series. This approach permits us to reveal that the dependence of retention indices in RP HPLC on the content of methanol in eluent is determined just by the analytes¢ polarity and their hydrophobic - hydrophilic properties. The ratio d RI/ dC > 0 is typical for non-polar analytes, while for polar compounds the negative signs of these coefficients are typical, d RI/ dC < 0. Hence, determining even the sign of this coefficient provides the important information on the chemical origin of analytes. Экспериментальные данные настоящей работы получены в Ресурсном центре «Методы анализа состава вещества» Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета. Авторы благодарят сотрудников Центра за содействие. Experimental data for the current work were obtained at the Center for Chemical and Material Researches of Research Park of St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for assistance.

Погрешности результатов количественных газохроматографических определений способами, предполагающими использование абсолютных площадей хроматографических пиков, в том числе внешнего стандарта, «чувствительны» к воспроизводимости дозирования проб. Эффективным приемом компенсации таких погрешностей является введение в анализируемые образцы дополнительных стандартов и замена абсолютных площадей пиков их отношениями к площадям пиков стандартов. Важно, что в качестве дополнительных стандартов можно использовать любые компоненты образцов, в том числе входящие в их состав растворители. В модифицированном варианте количественного анализа способом внешнего стандарта растворитель можно использовать, даже если его пики регистрируются в «усеченном» виде в результате ограничения выходных сигналов усилителя. Использование относительных площадей пиков не требует никаких дополнительных операций с образцами, кроме регистрации площадей пиков растворителя. Сравнение обычного и модифицированного вариантов способа внешнего стандарта показывает, что замена абсолютных значений площадей пиков отношениями площадей пиков целевого аналита и растворителя не влияет на характеристики точности определений по критерию «введено-найдено», но уменьшает случайную составляющую погрешности определений в 2-3 раза. Обсуждается проблема повышения достоверности подобных статистических оценок, для чего представляется целесообразным изменение «дизайна» экспериментальных операций. Вместо последовательных анализов однотипных образцов предпочтительнее использовать параллельные определения, что можно достичь, например, при выполнении практических работ студентами. Uncertainties of the results of quantitative determinations in gas chromatography using the methods based on the absolute peak areas (including the external standard method) are rather “sensitive” to the reproducibility of injections. The effective way to compensate for such errors is to introduce the additional standards into the samples, followed by replacing the absolute peak areas by their ratios to peak areas of the standards. It is important to underline that any constituents of the samples can be used as additional standards, including the solvents. Solvents can be used for these purposes even if the heights of their peaks are restricted when the analytical signals exceed the amplifier limits. Using the relative peak areas does not require any extra sample processing besides the registration of peak areas for solvents. Comparing the commonly known and modified methods of external standard demonstrates that using the relative peak areas instead of the absolute ones does not influence the overall precision of determinations (according to the criterion “introduced-determined”) but improve the reproducibility by 2-3 times. The problem of increasing the reliability of such statistical evaluations of results is discussed and to solve it, it is proposed to change the “design” of the experiments. Instead of series of successive analyses of similar origin samples, the use of parallel determinations is preferable. This can be realized, for example, during the fulfillment of student’s practical works. Студенческая практическая работа, результаты которой составили предмет настоящего сообщения, выполнена с использованием оборудования Ресурсного Центра «Методы анализа состава вещества» Санкт-Петербургского государственного университета. Авторы благодарят сотрудников Центра за содействие. The students’ work, the results of which are discussed in this paper, was carried out using the equipment of the “Methods of analysis of substance’s composition” Resource Centre at St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for their assistance.

Обсуждаются особенности определения индексов удерживания в обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ), в том числе разнообразные возможности применения рекуррентных соотношений. Показано, что в ОФ ВЭЖХ в качестве параметров удерживания несорбируемого компонента («мертвое» время, t 0) предпочтительнее использовать не экспериментально определенные значения, а вычисленные величины. Они обеспечивают линейность зависимостей lg ( t R - t 0) = an C + b , где n C - число атомов углерода в молекулах гомологов, выбранных в качестве реперных компонентов ( н -алкилфенилкетоны). Для теоретической оценки t 0 по временам удерживания трех последовательных реперных компонентов вместо известного уравнения Петерсона и Хирша рекомендованы рекуррентные соотношения t R( nС - 1) = at R( n C) + b , откуда следует t 0 = lim ( t R)½(nC® 0) = b / (1 - a ) при условии 0 < a < 1. Еще одна область эффективного применения рекуррентных соотношений обусловлена тем, что диапазоны концентраций органических компонентов элюентов при разделении гидрофильных аналитов с малыми временами удерживания и более гидрофобных реперных н -алкилфенилкетонов могут не перекрываться или же перекрываться лишь частично. В подобных случаях целесообразно расширение массивов данных за счет экстраполированных значений или для целевых аналитов, или же (предпочтительнее) для реперных компонентов. Для этого рекомендован еще один вариант рекуррентных соотношений, а именно t R( C ± D C ) = at R( C ) + b , D C = const. Рассмотренные особенности применения рекуррентных соотношений в ОФ ВЭЖХ иллюстрированы примерами. The features of the retention indices determination in reversed phase high performance liquid chromatography (RP HPLC) are discussed, namely the different possibilities of the application of the recurrent relations. At first, not the experimental, but the precalculated values are recommended as the retention parameters of non-sorbable compound (dead time, t 0) in RP HPLC. It is because just the precalculated values provide the linearity of relationships lg ( t R - t 0) = an C + b , where n C is the number of carbon atoms in molecules of homologs selected as reference compounds ( n -alkyl phenyl ketones). Besides the known Peterson and Hirsch equation for the theoretical evaluation of t 0 using the retention times of three consecutive homologs, the following recurrent relations are also recommended: t R( nС - 1) = at R( n C) + b , from where it follows that t 0 = lim ( t R)½( n C ® 0) = b / (1 - a ) under the condition that 0 < a < 1. Another area of the effective application of the recurrent relations is caused by the following fact: the ranges of the concentrations of the eluent’s organic constituents during the separation of hydrophilic analytes and hydrophobic reference n -alkyl phenyl ketones may not overlap, or overlap only partially. In such cases, expanding the data arrays seems to be reasonable using the extrapolated values both for the target analytes, and (preferably) for the reference compounds. For these purposes, another kind of recurrent relations can be recommended, namely t R( C ± D C ) = at R( C ) + b , D C = const. All recommendations on the application of recurrent relations in RP HPLC are illustrated with examples. Экспериментальные данные настоящей работы с метанолом в качестве компонента элюента получены в Ресурсном центре «Методы анализа состава вещества» Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета. Авторы благодарят сотрудников Центра за содействие. Experimental data of current work with methanol as component of an eluent were performed at the Center for Chemical and Material Researches of Research Park of St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for assistance.

Подробно рассмотрен пример хромато-масс-спектрометричес­кой идентификации неизвестного компонента экстракта образца человеческих волос, изъятых у эксгумированных останков. Этот ком­по­нент (молекулярная масса 238 Да) не удалось идентифицировать ни в результате биб­лиотечного поиска по стандартному масс-спектру (ионизация электронами), ни по значению газохро­ма­то­­графического индекса удерживания (~1540) на стандартных неполярных поли­ди­ме­тил­силоксановых неподвижных фазах с 5% фенильных групп. Однако его иден­ти­фи­­кация оказалась возможной с использованием оригинального ал­го­ритма, осно­ванного на выявлении струк­ту­р­ных аналогов неизвестных аналитов, прежде всего – их гомологов, различаю­щих­ся по молекулярным массам на ± 14 Да, а по составу – на гомологическую раз­ность СН2. Этот прием позволил выявить такие ана­ло­ги неизвестного соединения как флавесон (2,2,4,4-тетраметил-2-изо­бу­тирил­цик­ло­гекса-1,3,5-трион), лептоспермон (2,2,4,4-тетраметил-2-изопентаноил­циклогекса-1,3,5-трион) и ряд других, относящихся к такому достаточно «экзотичес­ко­му» клас­су природных соединений как циклические b-трикетоны. На основании полученных данных установлена наиболее вероятная структура “неиз­ве­с­т­­ного” ком­понента – 2,2,4,4-тетраметил-2-пропионилциклогекса-1,3,5-трион. Отличительной особенностью циклических b-трикетонов является существование в ви­де нес­ко­льких таутомерных форм. В рассматриваемом случае это структура 5-гид­рокси-2,2,6,6-тетраметил-4-пропионилциклогекс-4-ен-1,3-диона (CAS № 87552-01-0). Об­суждаемое соединение является компонентов эфирного масла Leptosper­mum scopa­rium и некоторых других растений и входит в группу структурных аналогов флавесона. Наиболее изве­с­т­ное фар­ма­цевтическое применение эфирных масел, содержащих соединения этой груп­пы, – компоненты кондиционеров для волос и кожи головы. Таким образом, уста­нов­ле­но, что рассматриваемый компонент не относится к сильнодейст­ву­ю­щим или ток­си­чным соединениям, что исключает криминальное происхождение останков. The real example of GC-MS identification of unknown constituent of human hair extract belonging to the exhumed remains is considered. The identification of this constituent (molecular weight 238 Da) was unsuccessful using both its standard mass spectrum (electron ionization) in combination with lib­ra­ry search, and its GC retention index value (~1540 on semi-standard non-polar polydimethyl siloxane stationary phases with 5% phenyl groups). However, its identification appea­red to be possible using the original algorithm of data processing. This approach implies revealing the structural analogues of unknown analytes, primarily their homologues which differ by molecular masses on ± 14 Da and by composition on CH2 homolo­go­us difference. This approach allowed revealing such analogues of unknown analyte as Flavesone (2,2,4,4-tetramethyl-2-isobutyrylcyclohexa-1,3,5-trione), Leptospermone (2,2,4,4-tetramethyl-2-isopentanoylcyclohexa-1,3,5-trione), and some others. All these compounds belong to a rather “exotic” class of natural compounds knows as cyclic b-triketones. Based on the obtained data, the possible structure of the constitu­ent under the consideration was proposed as 2,2,4,4-tetramethyl-2-propionylcyclohexa-1,3,5-trione. The principal fea­ture of cyclic b-triketones is their existence in a few tautomeric forms. Another tautomer of triketone under discussion is 5-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-propionyl-4-en-1,3-dio­ne (CAS № 87552-01-0). This compound is found to be the constituent of Leptosper­mum scoparium essential oil and some other plants, and it belongs to the group of structural analogues of Flave­sone. The most known pharmaceutical application of essential oils containing these compounds are the components of conditioners for hair and skin. The results confirm this formerly un­known component does not belong to the group of toxic substances. This excludes the criminal origin of the remains.

Рекуррентная аппроксимация абсолютных времен удерживания аналитов (tR) в обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ) при разных содержаниях органического компонента в составе элюента (C) рекомендована как способ выявления обратимого образования гидратов. Критерием их образования являются отклонения зависимостей tR(С + DС) = atR(С) + b (*) от линейности (DС – постоянный «шаг» вариаций концентраций; в нашем случае выбрано DС = 5 % объем.). Однако такие отклонения достаточно невелики и поэтому их измерение предъявляет особые требования к надежности используемого оборудования. Кроме того, их причиной могут быть и другие факторы, например, сложно контролируемое несоответствие реальных расходов элюента их заданным значениям. Сравнение значений tR, полученных для одних и тех же аналитов с применением одной и той же колонки в одинаковых условиях, но на разных приборах, с использованием системы метанол – вода в качестве элюента подтвердило, что один набор значений составляет 76-98 % от величин, измеренных на другом приборе. Следовательно, расходы элюента во втором случае в такой же пропорции меньше, чем в первом. Предложен простой способ выявления подобных отклонений по результатам рекуррентной аппроксимации наборов значений tR = f(C) любых соединений, не образующих гидратов в условиях ОФ ВЭЖХ (в нашем случае выбран хлорбензол). Значения коэффициентов корреляции (R) рекуррентных зависимостей (*) превышающие 0.999 указывают на отсутствие влияния любых искажающих факторов. Parts of experimental results presented in the current paper has been obtained using the equipment of the Resource Centre “Methods of analysis of substances’ properties” of Scientific Park of St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for assistance. Часть приведенных в статье экспериментальных данных получена с использованием оборудования Ресурсного центра «Методы анализа состава вещества» Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета. Авторы благодарят сотрудников Центра за содействие. Parts of experimental results presented in the current paper has been obtained using the equipment of the Resource Centre “Methods of analysis of substances’ properties” of Scientific Park of St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for assistance.

Различные варианты обработки результатов количественного газохроматографического анализа способом двойной стандартной добавки сопоставлены по точности. Три основных из них: I – простое сравнение данных, получаемых с использованием однократной и двойной добавок, II – аппроксимация зависимости m(S) в координатах «площадь пика определяемого компонента» (S) – «масса добавки» (mдоб) методом наименьших квадратов по уравнению линейной регрессии и III–вычисление количеств определяемых компонентов (mx) по каждой из стандартных добавок с последующей линейной экстраполяцией их значений на «нулевую» стандартную добавку, mx(mдоб® 0). Показано, что результаты определений в различных вариантах стандартных добавок сопоставимы по точности, но несколько занижены относительно заданных количеств аналитов. Главной причиной таких систематических погрешностей является испарение растворителя при последовательном дозировании проб одних и тех же образцов в хроматограф. В результате площади пиков, определяемые после ввода стандартных добавок в образцы, оказываются несколько завышенными, что и приводит к занижению результатов. Второй (менее значимый) фактор – незначительное увеличение объема образцов за счет добавок определяемых компонентов. Отмечено, что погрешности определений различными вариантами способа стандартной добавки не превышают случайных составляющих погрешностей. Лучшие результаты (с учетом знаков отклонений) обеспечивает вычисление содержания определяемого аналита методом двойной стандартной добавки с экстраполяцией результатов на «нулевую» величину добавки. Для исключения влияния «человеческого фактора» (увеличение точности результатов в ходе анализа серий однотипных образцов за счет опыта аналитиков) все параллельные определения были проведены студентами бакалавриата Института химии Санкт-Петербургского государственного университета в ходе выполнения ими лабораторных работ. Такая орга­низация экспериментов повышает их достоверность, поскольку исключает зависимость результатов от различий в квалификации аналитиков. Different algorithms for processing the quantitative gas chromatographic analysis data using the double standard addition method are compared for their accuracy. Three principal approaches are possible for such processing: I – simple comparison of values determined by single and double standard additions, II – approximation of «peak area of analyte» (S) – «mass of standard addition» (madd) dependence by the least squares method [linear regression, m(S)], and III – independent quantification of analyte with both standard additions followed by the linear extrapolation of two subresults on the socalled «zero standard addition», mx(madd ® 0). It is concluded that the quantitation results obtained using the various modes of the method are comparable in accuracy, but somewhat underestimated relative to the specified amounts of analytes. The principal reason of such systematic errors is the evaporation of the solvent during the successive injecting of the same samples into the gas chromatograph. Due to this reason the peak areas, measured after the standard addition, appear to be slightly increased and this leads to the systematic underestimation of the results. The second (less important) factor is the small increase of the sample volumes due to the addition of the components to be determined. It is confirmed that the systematic errors of different modes of standard addition are not exceeding the values of their random uncertainties. The optimal results (considering their signs of deviations) are provided using the double standard addition method with extrapolation of subresults on «zero standard addition». In order to exclude the possible influence of «human factor» (increasing the re­sults precision during the series of analyses of similar samples due to the rising experience of analytical chemists) all parallel measurements have been per­for­med by bachelor students of the Chemistry Institute of the St. Petersburg State University in the course of their laboratory practical works in chromatography. Such organization of experiments increases their credibility as it excluded the dependence of the results on the qualification of chemists. Студенческая лабораторная работа, результаты которой составили предмет настоящего сообщения, выполнена с использованием оборудования Ресурсного Центра «Методы анализа состава вещества» Санкт-Петербургского государственного университета. Авторы благодарят сотрудников Центра за содействие. The students’ work, results of which are discussed in the current paper, was carried out using the equipment of the “Methods of analysis of substance’s composition” Resource Centre at the St. Petersburg State University. The authors are grateful to the staff of this Center for assistance.