KREMMER TIBOR TORKOS KORNÉL Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata AKADÉMIAI KIADÓ, BUDAPEST MTA Kémiai Kutatóközpont
A kötet a Magyar Tudományos Akadémia Könyv- és Folyóirat-kiadó Bizottsága, a Kromat Kft. és a Wessling Hungary Kft. támogatásával jelent meg Lektorálta GÖRÖG SÁNDOR A 7. Származékképzési eljárások az elválasztástechnikában című fejezet szakmai anyagát összeállította MÖRTL MÁRIA ISBN 978 963 05 8952 9 Kiadja az Akadémiai Kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztők Egyesülésének tagja 1117 Budapest, Prielle Kornélia u. 19. www.akademiaikiado.hu Első magyar nyelvű kiadás: 2010 Kremmer Tibor, Torkos Kornél, 2010 Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítás, a nyilvános előadás, a rádió- és televízióadás, valamint a fordítás jogát, az egyes fejezeteket illetően is. Printed in Hungary
TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ (Görög Sándor)... 9 BEVEZETÉS... 11 Az elválasztástechnika története... 11 Az elválasztástechnika irodalma és oktatása Magyarországon... 13 1. AZ ELVÁLASZTÁSTECHNIKA ELMÉLETE... 17 1.1. Az elválasztástechnikai rendszer... 17 1.2. A kromatográfia elméleti alapjai... 20 1.2.1. A kromatográfiás folyamat leírása... 20 1.2.2. A megoszlási hányados... 20 1.2.3. A retenciós idő... 21 1.2.4. A szelektivitási tényező és a felbontás... 24 1.2.5. A kromatogram kialakulásának elméleti leírása... 25 1.2.6. A tányérelmélet... 25 1.2.7. A sebességi elmélet... 28 1.2.8. Hidrodinamikai összefüggések... 31 2. AZ ELVÁLASZTÁSTECHNIKA MÓDSZEREI... 33 2.1. Az elválasztástechnikai módszerek felosztása... 33 2.2. Minta-előkészítés... 34 2.2.1. Általános szempontok és követelmények... 34 2.2.2. A minta-előkészítés módszerei... 35 2.2.3. A minta jellemzése... 40 2.3. A szilárd fázison történő extrakció (Solid Phase Extraction, SPE)... 41 2.3.1. Az SPE álló fázisának (töltet) kiválasztása... 43 2.3.2. Az SPE áramló fázisának (oldószerelegy, eluens) kiválasztása... 46 2.3.3. Az SPE módszer előzetes vizsgálata... 47 2.4. Egyéb extrakciós módszerek... 47 2.4.1. A folyadék folyadék fázisú extrakció... 47 2.4.2. A folyamatos (ellenáramú) folyadék folyadék fázisú extrakció... 50 2.4.3. A purge and trap módszer... 51 2.4.4. A gőztér- (headspace) analízis... 53 2.4.5. A szilárd fázisú mikroextrakció (Solid Phase MicroExtraction, SPME) 53 2.4.6. A keverőbabás extrakció (stir bar sorptive extraction)... 54 5
2.4.7. A Soxhlet-extrakció... 54 2.4.8. A szuperkritikus fluid extrakció (Supercritical Fluid Extraction, SFE) 55 2.4.9. Az ultrahanggal segített szilárd folyadék extrakció... 57 2.4.10. A szilárd fázisú mátrix diszperzió (Matrix Solid Phase Dispersion, MSPD)... 57 2.4.11. Mikrohullám alkalmazása a minta-előkészítésben... 58 2.4.12. Tölteten történő szilárd fázisú mikroextrakció (Micro Extraction by Packed Sorbent, MEPS)... 59 3. KROMATOGRÁFIÁS MÓDSZEREK... 61 3.1. A kromatográfia története és fejlődése... 61 3.2. A kromatográfiás módszerek felosztása... 62 4. GÁZKROMATOGRÁFIA... 65 4.1. Áramló fázisok... 66 4.2. Álló fázisok típusai... 67 4.3. A gázkromatográf felépítése... 68 4.4. Mintabeviteli eljárások... 68 4.4.1. Split injektálási módszer... 69 4.4.2. Splitless injektálási módszer... 69 4.4.3. Egyéb injektálási módszerek... 71 4.4.3.1. Cool on-column injektor... 71 4.4.3.2. Pirolizátor mint injektor... 71 4.4.3.3. Programozható hőmérsékletű injektor... 72 4.5. Az oszlop hatékonyságát befolyásoló paraméterek... 72 4.5.1. A hőmérséklet hatása a retenciós időre... 74 4.5.2. A hőmérséklet és a nyomás hatása az u opt értékére... 76 4.5.3. Gyors gázkromatográfia... 78 4.5.4. Többdimenziós gázkromatográfia... 79 4.5.5. McReynolds-konstansok... 83 5. FOLYADÉKKROMATOGRÁFIA... 85 5.1. A folyadékkromatográf felépítése... 86 5.2. A folyadékkromatográfia álló fázisa... 89 5.3. A folyadékkromatográfia áramló fázisa... 96 5.4. A folyadékkromatográfia műveletei... 101 5.5. Folyadékkromatográfiás módszerek... 102 5.5.1. Normál fázisú folyadékkromatográfia... 102 5.5.1.1. Adszorpciós kromatográfia... 102 5.5.1.2. Rétegkromatográfia... 107 5.5.2.1. Folyadék folyadék megoszlási kromatográfia... 114 5.5.2.2. A HILIC módszer... 115 5.5.3. Fordított fázisú folyadékkromatográfia... 116 5.5.4. Az ioncserélő folyadékkromatográfia... 126 5.5.4.1. Az ioncserélő folyadékkromatográfia álló fázisa... 127 6
5.5.4.2. Az ioncserélő folyadékkromatográfia áramló fázisa... 129 5.5.4.3. Az ioncserélő folyadékkromatográfia munkafolyamatai... 132 5.5.4.4. Az ioncserélő folyadékkromatográfia alkalmazásai... 135 5.5.4.5. Az ionkromatográfia... 140 5.5.5. Gélkromatográfia... 142 5.5.5.1. A gélkromatográfia története és elméleti alapjai... 142 5.5.5.2. A gélkromatográfia álló fázisa... 144 5.5.5.3. A gélkromatográfia áramló fázisa... 150 5.5.5.4. A gélkromatográfia térfogati megoszlási modellje és egyenlete 150 5.5.5.5. A gélkromatográfia módszerei és alkalmazási területei... 152 5.5.6. A hidrofób kölcsönhatású folyadékkromatográfia... 157 5.5.6.1. A hidrofób kölcsönhatású folyadékkromatográfia álló fázisa.. 157 5.5.6.2. A hidrofób kölcsönhatású folyadékkromatográfia áramló fázisa 158 5.5.6.3. A hidrofób kölcsönhatású folyadékkromatográfia módszere... 159 5.5.7. Affinitási kromatográfia... 162 5.5.7.1. Az affinitási kromatográfia alkalmazási területei... 164 5.5.8. Királis (zárványkomplex) kromatográfia... 169 5.5.8.1. Királis adalékok alkalmazása... 171 5.5.8.2. Királis álló fázisok... 173 5.5.9. A multidimenzionális (2D) technika alkalmazása a folyadékkromatográfiában... 177 6. DETEKTÁLÁSI MÓDSZEREK A KROMATOGRÁFIÁBAN... 181 6.1. A detektorokról általában... 181 6.1.1. Linearitási tartomány... 181 6.1.2. Érzékenység... 181 6.1.3. Szelektivitás és specifikusság... 182 6.2. Detektálási módszerek a gázkromatográfiában... 182 6.2.1. Hővezető képességi detektor... 182 6.2.2. Lángionizációs detektor... 183 6.2.3. Elektronbefogási detektor... 184 6.3. A tömegspektrométer mint detektor... 188 6.4. Detektálási módszerek a folyadékkromatográfiában... 191 6.4.1. Ultraibolya látható hullámhossz-tartományú (UV VIS) detektorok... 192 6.4.2. Fluoreszcencia mérésén alapuló detektorok... 194 6.4.3. Törésmutató (RI) mérésén alapuló detektorok... 196 6.4.4. Fényszórás elvén működő detektorok (LSD, ELSD)... 197 6.4.5. Elektrokémiai és vezetőképességi detektorok... 198 6.4.6. Detektálási módszerek a rétegkromatográfiában... 200 7. SZÁRMAZÉKKÉPZÉSI ELJÁRÁSOK AZ ELVÁLASZTÁSTECHNIKÁBAN... 205 7.1. Származékképzési módszerek a gázkromatográfiában... 206 7.1.1. Szililezés... 207 7.1.2. Acilezés halogénkarbonsav-származékokkal... 209 7
7.1.3. Észteresítés... 210 7.1.4. Alkilezés... 210 7.1.5. Oximálás... 212 7.1.6. Bifunkciós vegyületek gyűrűs származékká alakítása... 212 7.2. Származékképzési módszerek a folyadékkromatográfiában... 213 7.2.1. Származékképzés az UV VIS detektálásban... 214 7.2.2. Származékképzés fluoreszcenciás detektálásban... 216 7.2.3. Származékképzés a tömegspektrometriás detektálásban... 219 7.2.4. Származékképzés a királis elválasztásokban... 220 8. KIÉRTÉKELÉSI MÓDSZEREK A KROMATOGRÁFIÁBAN... 223 8.1. Minőségi kiértékelési módszerek... 223 8.1.1. Azonosítás retenciós idő alapján... 223 8.1.2. Standard addíció... 224 8.1.3. Relatív retenció módszer... 224 8.1.4. Retenciós index módszer... 224 8.2. Mennyiségi kiértékelési módszerek... 225 8.2.1. Terület% módszer... 226 8.2.2. Külső standard módszere (External Standard, ESTD)... 226 8.2.3. Belső standard módszere (Internal Standard, ISTD)... 226 8.3. A vizsgálati módszerek validálásának alapjai... 227 9. AZ ELEKTROFORÉZIS ELMÉLETE ÉS MÓDSZEREI... 231 9.1. Az elektroforézis történeti fejlődése... 231 9.2. Az elektroforézis elméleti alapjai... 233 9.3. Az elektroforézis módszerei... 237 9.4. Az elektroforézis alkalmazási területei... 241 9.5. A kapilláris elektroforézis elmélete... 246 9.6. A kapilláris elektroforézis módszerei... 250 10. CENTRIFUGÁLÁS ULTRACENTRIFUGÁLÁS... 255 10.1. A centrifugálás elmélete... 255 10.2. A gravitációs erőtéren alapuló elválasztástechnika módszerei... 257 10.3. Az (ultra)centrifugálás módszerei és alkalmazási területei... 261 IRODALOM... 267 A kötetben használt fontosabb jelek és rövidítések... 271 TÁRGYMUTATÓ... 273 8
ELŐSZÓ A kromatográfia megszületésének néhány évvel ezelőtti centenáriuma alkalmából számos könyv jelent meg a kromatográfia egészéről, történetéről, egyes ágazatainak fejlődéséről. Ezek szinte kivétel nélkül angol nyelvű kiadványok voltak. A kémiai szakirodalomban ui. amint az köztudomású nemcsak a folyóiratok, hanem a szakkönyvek területén is az angol vált egyeduralkodóvá. Nem lehet célul kitűzni azt, hogy az olyan kis nyelvek, mint a magyar a kémiai szakirodalomban szembemenjenek ezzel az irányzattal. Ugyanolyan hiba lenne azonban teljesen feladni a magyar nyelvű kémiai szakkönyvek kiadását. Erre nagy szükség van a magyar szaknyelv ápolása, az egyetemi oktatás és a tudomány legújabb eredményeinek a lehető legszélesebb körben való elterjesztése területén. Bár az utóbbi időben kitűnő magyar nyelvű könyvek jelentek meg a kromatográfia egyes ágazatairól, a nagy hagyományokkal rendelkező magyar kromatográfia régi adóssága egy korszerű, magyar nyelvű, átfogó kromatográfiás mű megírása és megjelentetése. Erre vállalkozott Kremmer Tibor és Torkos Kornél. Könyvüknek az ad különleges értéket, hogy szemben a nemzetközi irodalomban megjelenő monográfiák zömével a kromatográfia területét kiszélesítve, elválasztástechnikai ismeretek egészének tárgyalását tűzi ki célul: a klasszikus értelemben vett kromatográfiás területeken kívül, velük egységes elméleti alapokon olyan technikákat is tárgyal, mint pl. az elektroforézis és a centrifugálás. Az elméleti alapok magas színvonalú, korszerű, de közérthető tárgyalásán túlmenően a könyv számos gyakorlati példa bemutatásával segíti egyrészről az elméleti alapok megértését, másrészről utat mutat, különösen a kezdő szakemberek számára a tekintetben, hogyan kell a kromatográfia alapjait a gyakorlatban alkalmazni. Biztos vagyok benne, hogy a könyv hasznos lesz vegyész-, vegyészmérnök-, környezetmérnök-, biológus- és gyógyszerészhallgatók számára a kromatográfia alapjainak elsajátításában, de hasznosan forgathatják a fenti területeken a gyakorlatban dolgozó szakemberek is. GÖRÖG SÁNDOR 9
BEVEZETÉS Az elválasztástechnika története Az elválasztás fogalma az egyik legáltalánosabb, tágabb értelemben mindenre kiterjedő filozófiai kategória, amely az anyagokat, tulajdonságokat vagy fogalmakat különbségeik, eltéréseik, vagy ellentéteik alapján megkülönbözteti és elkülöníti. Az elvont fogalmak elválasztásának antagonisztikus ellentmondása, hogy az alapvetően ellentétes és dialektikusan egymást szükségszerűen feltételező kategóriák (jó-rossz, világos-sötét, hideg-meleg, kevés-sok stb.) egymástól általában jól megkülönböztethetők, de elválaszthatatlanok. Az anyagi világ vizsgálata során az elválasztás folyamata konkrét, az anyagok tulajdonságaik alapján történő szétválasztása az elválasztási műveletekben valósul meg. Az elválasztási műveletek kezdetleges vagy kifinomult formái (fajtázás, szitálás, szűrés stb.) ősidők óta az alapvető emberi tevékenységek közé tartoznak. Fejlődésük az ókortól kezdve a középkori alkimistákon keresztül, az újkor és az ipari forradalom eredményein át a modern tudományos és technikai eljárásokig az emberiség kultúrtörténetének jelentős részét képezi. Általában megállapítható, hogy a különböző elválasztástechnikák tapasztalati úton, az anyagi világ jelenségeinek és törvényszerűségeinek megismerésével szoros kölcsönhatásban, annak részeként és igényeként alakultak ki. Történelmi távlatokban a kínai, mezopotámiai, egyiptomi (papság) és hellén kultúrák archeológiai emlékei azt bizonyítják, hogy az ókorban már számos, alapvető elválasztástechnikát alkalmaztak és tanítottak. Ezek az ismeretek a görög-római kultúrának és kereskedelemnek köszönhetően szélesebb körben is ismertté váltak és gyakorlati alkalmazást nyertek. Idősebb Plinius (i. sz. 23 79) korának 37 kötetben összefoglalt természettudományos ismeretei között 3 könyv a kémiai jelenségekkel, esetenként elválasztási műveletekkel foglalkozik. Az elválasztástechnikákat az arabok fejlesztették tovább és közvetítették Európába, ami évszázadokra meghatározta a laboratóriumi vizsgálatok eszközeit és módszereit. Geber arab alkimista a 8. században már pontosan leírta az oldás, szűrés, kristályosítás, desztillálás, szublimálás stb. műveleteit, amelyek az elválasztástechnika legrégebbi forrásmunkáinak tekinthetők. A középkorban az alkímia erősen behatárolta az anyagi világ vizsgálatának szemléletét és az elválasztástechnikák is lassan fejlődtek. A jatrokémia korszakában (15 17. század, Paracelsus, Agricola, Sala, Van Helmont, Glauber) a kémiai ismeretek gyakorlati alkalmazása (gyógyszerészet, or- 11
vosi vegytan, ipar) az elválasztási műveleteket is tovább bővítette. Az újkor kezdetén (17 18. század) a fizikai és kémiai jelenségek természettudományos megfigyelése, a gázok és folyadékok tanulmányozása, a modern vegyelemzés kialakulása (Boyle, Mariotte, Marggraf, Cavendish, Priestley, Scheele, Lavoisier, Berthollet, Dalton, Gay-Lussac, Berzelius, Wöhler, Liebig) és a célszerű szerkezeti anyagok (üveg, fém, gumi) használata nagymértékben elősegítette az elválasztástechnikák fejlődését is. Ez a folyamat az anyagtudományok rohamos előretörésével a 19 20. század folyamán jelentősen felgyorsult. Az elválasztástechnikai módszerek a természetes anyagok izolálásában már a 19. század elején látványos eredményekre vezettek. Így Kuhn 4500 liter tejből 1 g B 2 -vitamint, Kögl 2800 kg szárított tojássárgájából 0,3 g biotint izolált. Az elválasztástudomány történetében különös figyelmet érdemel Görgey Artur, az 1848-as szabadságharc vezére, az első magyar lipidkémikus, aki a világon elsőnek mutatta ki a kókuszzsírban a laurinsavat és kaprinsavat, és választotta el Ba-sóik frakcionált szétkristályosításával. Eljárását később más zsírsavakra is (olajsav, linolsav stb.) eredményesen alkalmazták. Az elválasztástechnika egyszerűbb laboratóriumi módszerei (derítés, perkolálás, kristályosítás, szublimálás, desztilláció) a napjainkban már rutineljárásnak tekinthető nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiáig, kapilláris elektroforézisig vagy ultracentrifugálásig óriási fejlődésen mentek keresztül. A 20. század második fele számtalan példát szolgáltatott az elválasztási módszerek alkalmazására a peptidek, fehérjék és nukleinsavak kémiájának, a molekuláris biológiának, az élelmiszer-, gyógyszer- és műanyagiparnak szinte minden területén. A fejlődés mérföldkövei általában nagyobb horderejű kutatási és fejlesztési programokhoz kötődtek. Így pl. a gázkromatográfiát a szimulált desztilláció analógiájára, a kőolajipar fejlesztette ki. Az ioncserélő folyadékkromatográfia nemcsak az aminosav-analízis és a fehérjekémia fejlődésében játszott kulcsszerepet, de nélkülözhetetlen eljárássá vált pl. a Manhattan-tervben az uránérc tisztításában. A nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia kialakulása és látványos térhódítása a töltetek (szilikátipar) fejlesztésének, az elméleti alapok kutatásának és a műszeres analitika fejlődésének eredménye volt. A gyógyszeripar ösztönözte a királis elválasztások kromatográfiás módszereinek kidolgozását. A korszerű elválasztástechnikákat a modern csúcstechnológiák kategóriájába sorolhatjuk. A tömegspektroszkópiával összekapcsolt gáz- és folyadékkromatográfia valósította meg az élő és élettelen világ több százezer vegyületének kimutatását és azonosítását. A kétdimenziós és kapilláris elektroforézis módszerek soha nem látott perspektívákat nyitottak a genetikában és a géntérképek megalkotásában. Az ultra centrifugálás tette lehetővé a biológiai sejtmembránok és szubcelluláris elemek szétválasztását és részletesebb tanulmányozását, ezáltal a sejtek belső szerkezetének funkcionális vizsgálatát. Az anyag egyre fejlettebb fizikai és kémiai módszerekkel történő vizsgálata során egyes vegyületek vagy vegyületcsoportok (fehérjék, szénhidrátok, zsírok-olajok, 12
nukleinsavak, szteroidok stb.) elválasztási feladatainak megoldására elválasztástechnikai módszerek alakultak ki. Az elválasztástechnikai módszerek alkalmazása és kapcsolata a társtudományokkal (fizikai kémia, analitika, matematika, fizika, biológia, biokémia stb.) végső soron az interdiszciplináris jellegű elválasztástudomány kialakulásához vezetett. Az elválasztástudomány az elméleti kutatások, és a gyakorlati alkalmazások szintézisének eredményeként az elválasztástechnikákat elméleti alapokra helyezte, rendszerezte és továbbfejlesztette. Az elválasztástudomány egyik alapelvévé vált, hogy az elválasztási feladatok hatékony megoldása, különösen az összetett anyagkeverékek esetében az elválasztástechnikai módszerek egyidejű és összehangolt, úm. multimodális és multidimenzionális alkalmazásával valósítható meg. Ennek jellegzetes példája a különösen komplex összetételű természetes anyagkeverékek vizsgálata, ahol a biokémiai és biológiai ismeretek figyelembevételével több elválasztás technikát magában foglaló speciális, ún. bioszeparációs (minta-előkészítési, bioanalitikai, biokromatográfiás) eljárások alakultak ki. Az elválasztástudományt és az állandóan fejlődő és bővülő elválasztástechnikai módszereket az anyag vizsgálatával foglalkozó tudományok, ipari-termelési vagy kutatási tevékenységek legszélesebb köre igényli és alkalmazza. Gyakorlatilag ma már nincs olyan szakterület, amely az elválasztástechnikák valamely formáját ne használná. Az elválasztástechnikai módszerek az anyag korszerű fizikai és kémiai elemzésének, a gyártási folyamatoknak, a minőségellenőrzésnek, termékfejlesztésnek stb. nélkülözhetetlen részét képezik, és a legkülönbözőbb felhasználási területeken (környezet, élelmiszer- és gyógyszer-analitika, molekuláris biológia, élet- és kórélettan, botanika, paleontológia, kriminológia, meteorológia stb.) meghatározó, esetenként perdöntő információkat eredményeznek. Néhány jellegzetes, elméleti és gyakorlati szempontból fontosabb elválasztástechnika (ioncsere, gázkromatográfia, gélkromatográfia, HPLC, elektroforézis) fejlődésének történetét a könyv megfelelő fejezetei ismer tetik. Az elválasztástechnika irodalma és oktatása Magyarországon Számos kiváló magyar kultúrtörténeti munka arra utal, hogy az emberiség ősidők óta ismert és alkalmazott egyszerűbb elválasztástechnikáinak (víztisztítás, élelmiszeralapanyagok előállítása, sörfőzés, borászat, kerámiaipar-iszapolás, bőrcserzés, kelmefestés stb.), szisztematikus tárgyalása és oktatása a középkor és újkor kémiájában a céhek, majd az ipar gyakorlatában jelenik meg (Fülöp Zs. 1957, Szathmáry L. 1986, Szabadváry F. 1998). Ezzel párhuzamosan a kémia, biológia, gyógyszerészet, orvosi fiziológia és patológia egyszerűbb elválasztástechnikai műveletei évszázadokon át az egyetemi oktatás általános laboratóriumi ismeretei közé tartoztak és a szerves és szervetlen minőségi és mennyiségi analízis oktatásában jelentek meg (Than K. 1904, 13
Gsell J. 1913, Bicskei J. 1933). Az elválasztástudomány hazai története és oktatása szempontjából kiemelendő, hogy az 1930-as években Zechmeister László, a Pécsi Tudományegyetem professzora és Cholnoky László írták meg a kromatográfia első tankönyvét (Die Chromatographische Adsorptionsmethode, Springer Verlag, Bécs, 1937) amelynek második (1938), angol nyelvre is lefordított kiadása (1941, Wiley) hosszú időn át az elválasztástechnikai szakemberek egyik legfontosabb forrásmunkája volt. Az elmúlt évszázad során az elválasztástechnikai módszerek, különösen a kromatográfia fejlesztésében és alkalmazásában a magyar kutatók (Horváth Cs., Halász I., Kováts E., Ettre L., Inczédy J., Szepesy L., Nyiredy Sz.) világviszonylatban is kiemelkedő szerepet játszottak. Ennek eredményeként Magyarországon is megerősödött az elválasztástechnikák iránti szakmai érdeklődés, amit 1963 1996 között a Magyar Kémikusok Egyesülete fogott össze. 1969 óta ezt a tudományterületet a Magyar Tudományos Akadémia Elválasztástudományi (korábban Kromatográfiai) Munkabizottsága és az 1996-ban megalakult Magyar Elválasztástudományi Társaság szervezi és koordinálja. Az elválasztástudomány hazai fejlődését Szepesy László professzor A kromatográfi a és rokon elválasztási módszerek története és fejlesztése Magyarországon (2007) címmel nemrég megjelent könyvében foglalta össze. Az elválasztástechnikák hazai szakirodalmára vonatkozóan a teljesség igénye nélkül említendők itt azok a forrásművek, könyvek és jegyzetek, amelyek az utóbbi fél évszázad során az oktatásban is több generáció ismereteit bővítették. Vámos E., Vámosné Vigyázó L., Földvári I., Kerényi E., Szepesy L.: Kromatográfi a. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1959. Schay G.: A gázkromatográfi a alapjai. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1961. Inczédy J.: Ioncserélők analitikai alkalmazása. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. Szepesy L.: Gázkromatográfi a. Laboratóriumi és üzemi alkalmazások és gyakorlati alapjai. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1963. Boross L.: Ioncserés kromatográfi a a szerves és biokémiában. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968. Szepesy L.: Gázkromatográfi a. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970. Kremmer T. Boross L.: Gélkromatográfi a. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974. Tyihák E. (szerk.): A rétegkromatográfi a zsebkönyve. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. Szepesy L.: A nagyhatékonyságú folyadékkromatográfi a (HPLC) elmélete és gyakorlata (jegyzet). Mérnöki Továbbképző Intézet, 1986. Mádi J.-né (szerk.): Elválasztástechnika (KLTE-TTK jegyzet). Tankönyvkiadó, Budapest, 1991. Szókán Gy. Janáky T.: Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia a peptidkémiában. A kémia újabb eredményei. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1995. 14
Fekete J.: A folyadékkromatográfi a alapjai. Jáva-98 Kft., Budapest, 2003. Kremmer T., Torkos K., Szókán Gy.: Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata (egyetemi jegyzet). ELTE, Budapest, 2005. Balla J.: A gázkromatográfi a analitikai alkalmazásai. Edison House Kft., Budapest, 2006. Fekete J.: Folyadékkromatográfi a elmélete és gyakorlata. Edison House Kft., Budapest, 2006. Az Elválasztástechnika kollégiumot az ELTE TTK Kémiai Tanszékcsoportjában 1991-ben Tóth Tibor (1942 1995) docens, gázkromatográfus kezdeményezésére vezették be, amelyhez később Szókán Gyula és a könyv szerzői csatlakoztak. Könyvünk tematikája az ELTE analitikai és elválasztástechnikai oktatásának keretén belül a 2005-ben megjelent Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata című egyetemi jegyzeten alapul, amely a kutatóvegyész, biológus, gyógyszervegyész, (molekulaszerkezet-kutató, környezetkémiai és biotechnológiai szakágazat) és kémiatanár szakos hallgatók, valamint a továbbképzésben és posztgraduális képzésben (Doktori Iskola) résztvevők számára készült. Könyvünk az egyetemi tananyagot kiegészítve az elméleti alapok tárgyalásán túlmenően az elválasztástechnika modern és obligát módszereiről (minta-előkészítés, kromatográfia, (kapilláris) elektroforézis és ultracentrifugálás) és fontosabb alkalmazási területeikről kíván áttekintést adni. Az egyes fejezetekben bemutatott gyakorlati példák a (bio)analitikában, a bioló giai és biokémiai kutatásokban, laboratóriumi diagnosztikában dolgozó szakemberek széles körének érdeklődését figyelembe véve főleg a biotechnológia, élettan és kórélettan szempontjából fontos alkalmazási területeken és vegyületcsoportokon (enzimek, fehérjék, gliko- és lipoproteinek, mono- és oligoszacharidok, nukleozidok, nukleotidok, zsírok-lipidek stb.) kívánják bemutatni a korszerű elválasztástechnikai módszerek széles spektrumát és alkalmazhatóságát. A szerzők ezúton mondanak köszönetet Pálinkás Gábor akadémikusnak, az MTA Kémiai Kutatóközpont főigazgatójának, valamint a Kromat Kft.-nek és a Wessling Hungary Kft.-nek a könyv megjelenésének anyagi támogatásáért, illetve Eke Zsuzsanna egyetemi adjunktusnak a kézirat elkészítésében nyújtott segítségéért. 15
IRODALOM Ahuja, S., Rasmussen, H. (2007) HPLC Method Development for Pharmaceuticals. Elsevier, Amsterdam. Alpert, A. J. (1990) J. Chromatogr. 499, 177. Altria, K. D. (ed.) (1996) Capillary Electrophoresis Guidebook. Humana Press, Totowa, NJ. Altria, K. D. (1998) The Analysis of Pharmaceuticals by Capillary Electrophoresis. Vieweg, Wiesbaden. Andrews, P. (1965) Biochem J. 96: 595. Anumula, K. R. (2006) Anal. Biochem. 350: 1. Balla J. (1997) A gázkromatográfia analitikai alkalmazásai. ISBN 963 04 79001. Bartle, K. D., Myers, P. (2001) (eds) Capillary Electrochromatography. Royal Society of Chemistry, Cambridge. Beesley, T. E., Scott, R. P. W. (1998) Chiral Chromatography. Wiley, Chichester, New York. Bicskei J. (1933) Vezérfonal a kémiai gyakorlatokhoz. Kertész Könyvkiadó. Blau, K., Halket, J. M. (1993) Handbook of Derivatives for Chromatography. Wiley, Chichester. Braithwaite, A., Smith, F. J. (1999) Chromatographic Methods. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London. pp. 73 79. Cautrecasas, P., Wilchek, M., Anfinsen, C. B. (1968) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 61: 636. Chen, Y., Guo, Z., Wang, X., Qiu, C. (2008) Sample preparation. Review. J. Chromatogr. A, 1184: 191. Chi-san, Wu (1995) (ed.) Handbook of Size Exclusion Chromatography. Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong. Cohen, A. S., Karger, B. L. (1987) J. Chromatogr. 397: 409. Consden, R., Gordon, A. H., Martin, A. J. P. (1944) Biochem. J. 38: 224. Crouch, M. D., Barker, S. A. (1997) J. Chromatogr. A 774: 287. Davankov, V. A. (1990) Packings in Ligand Exchange Chromatography. In: Unger K. K. (ed.) Packings and Stationary Phases in Chromatographic Techniques. Chromatographic Science Series, Vol. 47. Chp. 9. pp. 541 584. Marcel Dekker, New York, Basel. Davis, B. J. (1964) Ann. N.Y. Acad. Sci. 121: 404. Deli, J., Ösz, E., Visy, J., Zsila, F., Simonyi, M., Tóth, Gy. (2001) Helv. Chim. Acta 84: 263. Determann, H. (1969) Gel Chromatography. Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York. Engelhardt, H., Beck, W., Schmitt, T. (1996) Capillary electrophoresis. Friedr. Vieweg and Sohn Verlaggesellschaft mbh, Braunschweig/ Wiesbaden. Ettre, L. S. (1965) Open Tubular Columns in Gas Chromatography. Plenum. Press, New York. Evans, W. H. (1978) Preparation and characterization of mammalian plasma membranes. In: Work, T. S., Work, E. (eds) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology. North Holland Publ. Amsterdam, NewYork, Oxford. Fekete J. (2006) Folyadékkromatográfia elmélete és gyakorlata. Edison House Kft, Budapest. Fitos, I., Visy, J., Simonyi, M., Hermansson, J. (1995) J. Chromatogr. A 709: 265. Fluoreszcenciás detektálás: www.picometrics. com/html/applications_notes.htm Fülöp Zs. (1957) A bölcsek köve. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. Fischer, L. (1971) An introduction to gel chromatography. North-Holland Publ. Co. Amsterdam, London. 267
Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G. H. (1957) J. Biol. Chem. 226: 497. Fried, B., Sherma, J. (2003) (eds) Handbook of Thin-Layer Chromatography 4th Ed. Marcel Dekker, New York, Basel. Gáspár A. (2000) Kapilláris zónaelektroforézis. Debreceni Egyetem Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék, Debrecen (Jegyzet). Görög, S. (1990) Enantiomeric Derivatization, in Lingeman, H., Underberg, W. J. M. (eds) Detection-Oriented Derivatization Techniques in Liquid Chromatography. Marcel Dekker, Basel, New York. 193 216. Görög, S. (2004) Derivatization of Analytes, in Townshend, A. (ed.) Encyclopedia of Analytical Sciences, Elsevier. Gsell J. (1913) A szerves vegyületek minőségi és mennyiségi analízisének módszerei. Kir. Ma gyar Természettudományi Társulat, Budapest. Heftmann, E. (2004) (ed.) Chromatography, 6th Ed. Elsevier, Amsterdam. Herström, P., Irgum, K. (2006) J. Sep. Sci. 29: 1784. Hjertén, S. (1967) Chromatogr. Rev. 9: 122. Hyver, K. J., Sandra, P. (1989) High Resolution Gas Chromatography. Hewlett-Packard Co. Imre, T., Kremmer, T., Héberger, K., Molnár- Szöllősi, É., Ludányi, K., Pócsfalvi, G., Malorni, A., Drahos, L., Vékey, K. (2008) J. Proteomics 71: 186. Ito, Y., Bowman, R. L. (1971) Science 173: 420. Jennings, W. G., Rapp, A. (1983) Sample Preparation for Gas Chromatographic Analysis. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg. Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D. (1981) J. Chromatogr. 218: 209. Kirchner, J. G. (1978) Thin-Layer Chromatography. Wiley, New York. Knapp, D. R. (1979) Handbook of Analytical Derivatization Reactions. Wiley-Interscience Publication, New York. Knausz, D. és mtsai. a) (1983) J. Organomet. Chem. 265: 11, b) (2000) Tetrahedron Lett., 41: 8937, c) (1986) J. Chromatogr. 365: 183. Kremmer T., Boross L. (1974) Gélkromatográfia. Müszaki Könyvkiadó, Budapest. Kremmer, T., Boross, L. (1979) Gel Chromatography. Theory, Methodology, Applications. Akadémiai Kiadó, J. Wiley and Sons, Budapest Chichester New York Brisbane Toronto. Kremmer, T., Holczinger, L. (1980) J. Chromatogr. 191: 287. Kremmer, T., Selmeci, L., Bardócz, S., Hol czinger, L., Boldizsár, M. (1984) J. Chromatogr. 286: 371. Kremmer, T., Boldizsár, M., Holczinger, L. (1987) J. Chromatogr. 415, 53. Kremmer T. (1988) Korszerű elválasztástechnikai módszerek alkalmazása a daganatkutatásban. MTA Doktori értekezés. 31. o. Kremmer, T., Boldizsár, M., Végh, Zs., Paulik, E., Oláh, E. (1992) Biochem. Clin. 16: 995. Kremmer, T., Boldizsár, M., Kovács, J., Paulik, E., Bencsik, K., Szajáni, B. (1995) J. Liquid Chromatography, 18: 1207. Kovats, E., Giddings, J. C., Keller, R. A. (1965) Advances in Cromatography Vol. 1. Chapter 7. Marcel Dekker, New York. Lauders, J. P. (ed.) (1997) Handbook of Capillary Electrophoresis. Vol. I-II-III. CRC Press, Boca Raton, New York, London, Tokyo. Lidegardh, N. et al. (2008) J. Chromatogr. 1215: 145. Lingeman, H., Underberg, W. J. M. (1990) Detection-Oriented Derivatization Techniques in Liquid Chromatography. Marcel Dekker, New York. Little, J. L. (1999) J. Chromatogr. A, 844: 1 22 és http://users.chartertn.net/slittle/ Lovelock, J. E., Lidsky, S. R. (1960) J. Am. Chem. Soc. 82: 431. Luque de Castro, M. D., Valcarel, M., Tena, M. T. (1994) Analytical Supercritical Fluid Extraction. Springer-Verlag, Berlin. Lunn, G., Hellwig, L. C. (1998) Handbook of Derivatization Reactions for HPLC. Wiley, New York. Lunn, G. (1999) Capillary Electrophoresis Methods for Pharmaceutical Analysis. Wiley, New York. Majors, R. (2009) LC-GC North America 27, 956. Martin, A. J. P., Synge, R. L. (1941) Biochem. J. 35: 1358. McMaster, M. and C. (1998) GC/MS. A Practical User s Guide. Wiley VCH 268