Kapitel 5 - Lösungsmittel-Extraktion (BLE, US, Soxhlet) · F-ow-ytik Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE) ist ein Verfahren zur Auftrennung eines Stoffgemisches

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Kapitel 5 - Lösungsmittel-Extraktion (BLE, US, Soxhlet)

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Themen und Vorlesungsinhalte (vorläufig)

12.04.18

19.04.18

26.04.18

03.05.18

17.05.18

24.05.18

31.05.18

07.06.18

14.06.18

21.06.18

28.06.18

05.07.18

12.07.18

Einführung

Probenvorbereitung

Elementaranalyse

Rock Eval Analyse

Lösungsmittel-Extraktion (BLE, US, Soxhlet)

Pfingstwoche

Präparative Chromatographie (LC, SC, HPLC, SPE)

Gaschromatographie (Prinzip, Aufbau, Säulen)

Gaschromatographie (Injektoren, Detektoren)

GC-Massenspektrometrie (Prinzip, Ionisation)

GC-Massenspektrometrie (Spektren, Identifikation)

HPLC-Massenspektrometrie (Prinzip, Ionisation)

HPLC-Massenspektrometrie (Spektren, Identifikation)

Vorlesungsvertretung: 23.05. bis 30.05.2018

04.07. bis 11.07.2018

Klausurzeitraum: 16.07. - 28.07.2018


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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)

ist ein Verfahren zur Auftrennung eines Stoffgemisches

durch unterschiedliche Verteilung seiner

Einzelbestandteile zwischen einer stationären und einer

mobilen Phase.

„Chromatographie“, leitet sich aus den griechischen

Wörtern chromos (Farben) und graphein (schreiben) ab.

Praktische Anwendung findet die Methode zur Isolierung

oder Reinigung von Substanzen (präparative

Chromatographie) sowie in der chemischen Analytik, um

Stoffgemische zu trennen, die Inhaltsstoffe zu

identifizieren und die Quantität der identifizierten

Substanzen zu bestimmen (analytische

Chromatographie).

Chromatographie

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Chromatographischen Methoden werden aufgrund

der Beschaffenheit der mobilen oder stationären

Phase und der Phasenanordnung eingeteilt in:

- Dünnschichtchromatographie (DC)

- Säulenchromatographie (SC)

- Flüssigchromatographie (LC)

- Gaschromatographie (GC)

- Überkritische Fluidchromatographie (SFC)

Einteilung nach Arbeitstechnik:

- Schichtchromatographie

- Säulenchromatographie

Chromatographie

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Einteilungskriterien nach Aggregatzustand der mobilen und

der stationären Phase sind:

- Gaschromatographie (Verteilungschromatographie),

mobile Phase gasförmig, stationäre Phase flüssig

- Gaschromatographie (Adsorptionschromatographie),

mobile Phase gasförmig, stationäre Phase fest

- Flüssigkeitschromatographie

(Verteilungschromatographie), mobile Phase flüssig,

stationäre Phase flüssig

- Flüssigkeitschromatographie

(Adsorptionschromatographie), mobile Phase flüssig,

stationäre Phase fest

- Überkritische Fluidchromatographie, mobile Phase

überkritisches Fluid, stationäre Phase fest oder flüssig

Chromatographie

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Einteilungskriterien nach Trennmechanismen

sind:

- Adsorptionschromatographie

- Verteilungschromatographie

- Grössenausschlusschromatographie

- Ionenaustauschchromatographie

- Ionenpaarchromatographie

- Affinitätschromatographie

Chromatographie

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AnalytenAnalyten

Chromatographie

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Adsorption bedeutet die Anlagerung eines Stoffes an einen

anderen und wird durch Anziehungskräfte, die zwischen

Stoffen bestehen, verursacht. Elektrostatischen oder van-der-

Waals-Kräfte führen zu Anlagerungen, ohne dass dabei eine

feste chemische Bindung entsteht.

Die Trennung beruht auf der unterschiedlichen Adsorption der

Stoffe an die stationären und auf der Affinität zur mobilen

Phase. Stoffe, die von der stationären Phase weniger

adsorbiert werden und/oder eine stärkere Affinität zur mobilen

Phase haben, gehen schneller durch das System. Analyten

werden aufgrund ihrer Polarität verschieden stark adsorbiert.

Bei Adsorptionschromatographie ist die stationäre Phase fest,

die mobile Phase kann flüssig, gasförmig oder in der SFC ein

überkritisches Fluid sein. Beispiele:

- Trennungen von Gemischen mittels DC auf Kieselgelplatten

- Säulen- oder Flashchromatographe

- HPLC mit und ohne Umkehrphase

Adsorptions-Chromatographie

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Das Verteilungsprinzip nicht mischbarer Flüssigkeiten bildet die

Grundlage der Verteilungschromatographie. Die Effekte beruhen

auf der ungleichen Verteilung der Analyten aufgrund

unterschiedlicher Löslichkeiten in zwei Flüssigkeiten oder in

einer Flüssigkeit und in einem Gas. Eine meist sehr viskose

Flüssigkeit bildet die stationäre Phase. Die mobile Phase ist eine

andere Flüssigkeit oder ein Gas. Die mobile Phase ist nicht mit

der stationären Phase mischbar.

Analyte, die sich besser in der stationären Phase lösen, werden

dadurch zurückgehalten und wandern langsamer. Stoffe, die sich

kaum in der stationären Phase lösen, wandern rasch mit der

mobilen Phase mit. Je nachdem zu welcher Phase die Analyten

mehr Affinität hat, desto schneller oder langsamer wandern sie

durch das System.

Beispiele:

- Trennungen von Gemischen mittels präparativer Kapillar-GC

- SFC

Verteilungs-Chromatographie

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Die stationäre Phase bei

Normalphasenchromatographie ist meist Kieselgel

(SiO2) oder Aluminiumoxid (Al2O3). Sie wird auf Platten

aus unterschiedlichen Materialien (Glas, Papier, Alu-

Folie) aufgetragen oder in eine Säule gefüllt.

Die stationäre Phase ist aufgrund der chemischen

Struktur mit Silanol- oder Hydroxylgruppen an der

Oberfläche polar. Die mobile Phase wird von unpolar

nach polar eingestellt.

In der Normalphasenchromatographie gilt:

Je unpolarer ein Stoff, desto rascher wandert er durch

das chromatographische System und umso kürzer ist

seine Retentionszeit.

Normalphasen-Chromatographie

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Bei Umkehrphasenchromatographie werden durch

Derivatisierung der Oberfläche schwach polare bis

unpolare funktionelle Gruppen chemisch an das

Trägermaterial beispielsweise an Kieselgel gebunden.

Dadurch erhält man eine schwach- bis unpolare

stationäre Phase, welche bei der

Flüssigchromatographie HPLC mit einer polaren

mobilen Phase kombiniert wird.

In der Umkehrphasenchromatographie gilt:

Je polarer ein Stoff, desto rascher wandert er durch

das chromatographische System und umso kürzer ist

seine Retentionszeit.

Umkehrphasen-Chromatographie

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Eigenschaften der flüssigen mobilen

Phase

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Eigenschaften der flüssigen mobilen

PhaseEluiermittel

I Isopropylether, Triethylamin, Diethylether

II Ethanol, Methanol, Propanol

III Tetrahydrofuran

IV Essigsäure, Formamid

V Dichlormethan

VI Ethylacetat, Methylethylketon,

Aceton, Acetonitril, Dioxan

VII Toluen

VIII Chloroform, Wasser

Unpolar:

Heptan, Hexan, Pentan,

Petrolether, Cyclohexan

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Dünnschicht-Chromatographie

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mehrstufig

Elution mehrfach mit zwischen-

zeitlichem Trocknen der DC-

Platte verbessert die Trennung

Mehrfachelution mit

Wechsel zu polarer

mobiler Phase

verbessert die

Trennung

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zweidimensional

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Säulen-Chromatographie

Klassisches Verfahren

zur

Säulenchromatographi

e mit

Druckunterstützung bei

der Elution durch ein

Inertgas

„Flash-

Chromatographie“

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Säulen-Chromatographie mit SPE-Kartusche

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Automatisisertes SPE-Trennsystem

Automatisiertes Verfahren zur SPE

ohne Detektoren, Automatisierung

gestattet hohen Probendurchsatz und

Gewinnung von bis zu ca. 10

Fraktionen pro Probe.

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Ein Niedrigdruck-

Flüssigchromato-

graphie-System

mit diversen

Detektoren (UV-

vis und ELSD)

gestattet die

Gewinnung von

gut definierten

Substanzklassen

mittels eines

Fraktionssammler

s.

Automatisiertes MPLC-Trennsystem

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Automatisiertes MPLC-Trennsystem

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Präparative

Verteilungschromatographie

Verfahren zur Gewinnung von bis zu 6 Einzelkomponenten

aus einem komplexen Gemisch über Mehrfachinjektion

(n=10 – 100) infolge geringer Kapazität der Trennsäule.

Eluenten werden am Ende der Säule in 6 Gefrierfallen

gewonnen. Präparationstechnik, die für

komponentenspezifische 14C-Analytik eingesetzt wird.

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Zusammenfassung Präparative

Chromatographie Präparative Chromatographie wird verwendet, um komplexe

Stoffgemische so aufzureinigen, dass störende

Interferenzen entfernt werden und anschließend das

Vielstoffgemisch besser (mit z.B. GC-MS) untersucht

werden kann.

Präparative Chromatographie wird verwendet, um komplexe

Stoffgemische in Stoffklassen (Fraktionen) mit ähnlichen

chemischen Eigenschaften zu separieren, damit diese

zielgerichteter (mit z.B. GC-MS) untersucht werden können.

Funktionsprinzip ist stets die Vorbeiführung einer mobilen

Phase, in der die Analyten bewegt werden, an einer

stationären Phase, an der die Analyten selektiv

zurückgehalten werden.

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