Противоточное распределение

Противоточное распределение ( CCD , также пишется как «противотоковое» распределение) — метод аналитической химии, разработанный Лайманом К. Крейгом в 1940-х годах. [1] Противоточное распределение — это процесс разделения, основанный на принципах экстракции жидкость-жидкость , где химическое соединение распределяется (разделяется) между двумя несмешивающимися жидкими фазами (например, нефтью и водой) в соответствии с его относительной растворимостью в двух фазах. Простейшей формой экстракции жидкость-жидкость является разделение смеси соединений между двумя несмешивающимися жидкими фазами в делительной воронке . [2] Это происходит в пять этапов: 1) подготовка делительной воронки с двухфазной системой растворителей, 2) введение смеси соединений в делительную воронку, 3) энергичное встряхивание делительной воронки для смешивания двух слоев и обеспечения массопереноса соединений в фазы и из них, 4) содержимому делительной воронки дают возможность осесть обратно в две отдельные фазы и 5) две фазы разделяются друг от друга путем слива нижней фазы. Если соединение нерастворимо в нижней фазе, оно распределится в верхнюю фазу и останется в делительной воронке. Если соединение нерастворимо в верхней фазе, оно распределится в нижнюю фазу и будет удалено из делительной воронки. Если смесь содержит одно или несколько соединений, растворимых в верхней фазе, и одно или несколько соединений, растворимых в нижней фазе, то произошла экстракция. Часто отдельное соединение растворимо в определенной степени в обеих фазах, и поэтому экстракция является неполной. Относительная растворимость соединения в двух фазах известна как коэффициент распределения .

В то время как одна делительная воронка полезна для разделения определенных смесей соединений с тщательно разработанной двухфазной системой растворителей, для разделения соединений с разными коэффициентами распределения можно использовать ряд делительных воронок. Таким образом, противоточное распределение представляет собой метод использования ряда сосудов (делительных воронок) для разделения соединений с помощью последовательности операций экстракции жидкость-жидкость. В отличие от экстракции жидкость-жидкость в приборах CCD верхняя фаза декантируется из нижней фазы после того, как фазы отстоялись. Сначала смесь вводится в сосуд 1 (V 1 ), загруженный обеими фазами, и выполняется процесс экстракции жидкость-жидкость. Верхняя фаза добавляется во второй сосуд (V 2 ), который уже содержит свежую нижнюю фазу. Свежая верхняя фаза добавляется в V 1 . Оба сосуда встряхиваются и дают отстояться. верхняя фаза из V 1 переносится в V 2 , в то же время верхняя фаза из V 2 переносится в V 3 , который уже содержит свежую нижнюю фазу. Свежая верхняя фаза добавляется в V 1 , все три сосуда встряхиваются и отстаиваются, и процесс продолжается. [3] Соединения, которые более растворимы в верхней фазе, чем в нижней фазе, перемещаются быстрее и дальше по ряду сосудов («поезд»), в то время как те соединения, которые более растворимы в нижней фазе, чем в верхней, имеют тенденцию отставать. Соединение, нерастворимое в верхней фазе, останется в V 1 , в то время как соединение, нерастворимое в нижней фазе, останется в ведущем сосуде.

Историческое развитие

Ранние работы по разработке методов разделения жидкость-жидкость были предприняты Корнишем и др. с помощью процесса, называемого «систематическим фракционным распределением» [4], а также Рэндаллом и Лонгтином [5] , однако центральной фигурой, безусловно, является Лайман К. Крейг . Разработка Лайманом Крейгом противоточного распределения началась с изучения распределения фармацевтического препарата мепакрина (атабрина) между двумя слоями двухфазной системы растворителей этилендихлорида, метанола и водного буфера. [6] Коэффициент распределения (K c , который совпадает с коэффициентом распределения ) атабрина варьировался в зависимости от состава системы растворителя и pH буфера. В следующей статье Крейг был вдохновлен работой Мартина и Синджа с распределительной хроматографией для разработки аппарата, который разделял бы соединения на основе их константы распределения ( K , который совпадает с коэффициентом распределения). Было показано, что система растворителей, состоящая из бензола, н -гексана, метанола и воды, разделяет смеси органических кислот. [7] Примечательно, что математическая теория развивалась рука об руку с развитием приложений. [8] [9] Крейг продолжал развивать этот метод разделения, тестируя различные соединения, [10] разрабатывая двухфазные системы растворителей, [11] и, что наиболее важно, разрабатывая коммерчески жизнеспособный инструмент. [12] [13]

Метод ПЗС использовался во многих известных разделениях, таких как пенициллин , [14] полициклические ароматические углеводороды , [15] инсулин , [16] желчные кислоты , [17] рибонуклеиновые кислоты , [18] таксол , [19] антибиотики рода Streptomyces . [20] и многие другие антибиотики. [21]

Ссылки

  1. ^ Мур, Стэнфорд (1978). «Лайман Крейг Крейг 1906-1974 ». Биографические мемуары Национальной академии наук : 49–77 . Получено 26.02.2016 .
  2. ^ Джозеф-Натан, П. (1967). «Жидкостно-жидкостная экстракция». Журнал химического образования . 44 (3): 176. Bibcode : 1967JChEd..44..176J. doi : 10.1021/ed044p176.
  3. ^ "Противоточное разделение". 2 декабря 2013 г.
  4. ^ Корниш, RE; Арчибальд, RC; Мерфи, Элизабет А.; Эванс, HM (1934). «Очистка витаминов — фракционное распределение между несмешивающимися растворителями». Промышленная и инженерная химия . 26 (4): 397– 406. doi :10.1021/ie50292a010.
  5. ^ Рэндалл, Мерл; Лонгтин, Брюс (1938). «Процессы разделения: общий метод анализа». Промышленная и инженерная химия . 30 (9): 1063– 1067. doi :10.1021/ie50345a028.
  6. ^ Лайман С. Крейг (1943). «Идентификация малых количеств органических соединений с помощью исследований распределения. Применение к атабрину». Журнал биологической химии . 150 : 33–45 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)51248-5 .
  7. ^ Лайман С. Крейг (1944). «Идентификация малых количеств органических соединений с помощью исследований распределения. II. Разделение с помощью противоточного распределения». Журнал биологической химии . 155 : 535–546 .
  8. ^ Уильямсон, Байрон; Крейг, Кальвин (1947). «Идентификация малых количеств органических соединений с помощью исследований распределения. V. Расчет теоретических кривых». Журнал биологической химии . 168 (2): 687– 697. doi : 10.1016/S0021-9258(17)30926-2 . PMID  20238623.
  9. ^ Крейг, LC (1950). «Распределительная хроматография и противоточное распределение». Аналитическая химия . 22 (11): 1346– 1352. doi :10.1021/ac60047a003.
  10. ^ Сато, Йошио; Барри, Гай Т.; Крейг, Лайман К. (1947). «Идентификация небольших количеств органических соединений с помощью исследований распределения. VII. Разделение и оценка нормальных жирных кислот». Журнал биологической химии . 170 (2): 501– 507. doi : 10.1016/S0021-9258(17)30832-3 .
  11. ^ Крейг, Лайман К.; Голумбик, Кэлвин; Майтон, Гарольд; Титус, Элвуд (1945). «Идентификация малых количеств органических соединений с помощью исследований распределения. III. Использование буферов в противоточном распределении». Журнал биологической химии . 161 : 321– 332. doi : 10.1016/S0021-9258(17)41546-8 . PMID  21005739.
  12. ^ Крейг, LC; Пост, Отто (1949). «Аппарат для противоточного распределения». Аналитическая химия . 21 (4): 500–504 . doi :10.1021/ac60028a013.
  13. ^ Craig, LC; Hausmann, Werner; Ahrens, EH; Harfenist, EJ (1951). «Автоматическое противоточное распределительное оборудование». Аналитическая химия . 23 (9): 1236– 1244. doi :10.1021/ac60057a009.
  14. ^ Крейг, Лайман С.; Хогебум, Джордж Х.; Карпентер, Фредерик Х.; Виньо, Винсент дю (1947). «Разделение и характеристика некоторых пенициллинов методом противоточного распределения». Журнал биологической химии . 168 (2): 665– 686. doi : 10.1016/S0021-9258(17)30925-0 . PMID  20238622.
  15. ^ Golumbic, Calvin. (1950). «Разделение и анализ многоядерных соединений методом противоточного распределения». Аналитическая химия . 22 (4): 579– 582. doi :10.1021/ac60040a023.
  16. ^ Харфенист, Элизабет Дж.; Крейг, Лайман К. (1951). «Противоточное распределение инсулина». Журнал Американского химического общества . 73 (2): 877– 878. doi :10.1021/ja01146a538.
  17. ^ Аренс, младший, Эдвард Х.; Крейг, Лайман К. (1952). «Извлечение и разделение желчных кислот». Журнал биологической химии . 195 (2): 763–778 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)55787-2 . PMID  14946188.
  18. ^ Кирби, К. С. (1960). «Фракционирование рибонуклеиновых кислот противоточным распределением». Biochimica et Biophysica Acta . 41 (2): 338– 340. doi :10.1016/0006-3002(60)90018-4. PMID  14409277.
  19. ^ Вани, Мансух С.; Хорвиц, Сьюзан Бэнд (2014). «Природа как замечательный химик: личная история открытия и разработки таксола». Противораковые препараты . 25 (5): 482– 487. doi :10.1097/CAD.00000000000000063. PMC 3980006. PMID  24413390 . 
  20. ^ Сварт, Э. Август. (1949). «Использование противоточного распределения для характеристики антибиотиков рода Streptomyces». Журнал Американского химического общества . 71 (8): 2942– 2944. doi :10.1021/ja01176a524.
  21. ^ Крейг, Лайман С.; Согн, Джон (1975). «Выделение антибиотиков методом противоточного распределения». Методы в энзимологии . Т. 43. Elsevier. С.  320–346 . doi :10.1016/0076-6879(75)43092-0. ISBN 978-0-12-181943-9. PMID  1134363.
Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Встречное_распределение&oldid=1253366987"