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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
Kapitel 5 - Lösungsmittel-Extraktion (BLE, US, Soxhlet)
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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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Einteilungskriterien nach Trennmechanismen
sind:
- Adsorptionschromatographie
- Verteilungschromatographie
- Grössenausschlusschromatographie
- Ionenaustauschchromatographie
- Ionenpaarchromatographie
- Affinitätschromatographie
Chromatographie
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
AnalytenAnalyten
Chromatographie
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Eigenschaften der flüssigen mobilen
Phase
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Dünnschicht-Chromatographie
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Dünnschicht-Chromatographie
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Dünnschicht-Chromatographie
zweidimensional
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Säulen-Chromatographie
Klassisches Verfahren
zur
Säulenchromatographi
e mit
Druckunterstützung bei
der Elution durch ein
Inertgas
„Flash-
Chromatographie“
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Säulen-Chromatographie mit SPE-Kartusche
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
Automatisiertes MPLC-Trennsystem
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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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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Kapitel 6 - Präparative Chromatographie (SC, DC, MPLC, SPE)
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.