Class notes
Hoofdstuk 3: Staalvoorbereidingstechnieken
- Course
- Institution
Dit zijn mijn college aantekeningen van hoofdstuk 3. Heel handig om zelf een samenvatting van te maken!
[Show more]
Seller
Follow
lisaankersmit
Reviews received
Content preview
Hoofdstuk 3: StaalvoorbereidingstechniekenOverzicht
In dit hoofdstuk gaan we het hebben over de staalvoorbereiding voor de chromatografische
technieken.
1. Vloeistof-vloeistof extractie
2. Vaste fase extractie (offline en online)
3. Proteïne precipitatie
4. Overige technieken
5. Derivatisatie
6. Interne standaard
Waarom staalvoorbereiding?
Verbetering methodeperformantie
o Aanrijking component uit staal Hogere gevoeligheid voor detectie lage
concentraties
o Verwijdering interferenties Hoge accuraatheid en reproduceerbaarheid, langere
levensduur toestel
Uitbreiding detectiemogelijkheden, bijvoorbeeld derivatie voor meting met UV, GC, …
Staal geschikt maken voor chromatografie
o GC: Eliminatie water, polaire matrixcomponenten voor injectie
o HPLC: Eliminatie proteïnen
Analyse procedure
Hiernaast zijn de verschillende stappen van het
analyse proces weergegeven:
1. Staalvoorbereiding
2. Scheiding
3. Detectie en analyse
Basisbegrippen
Wanneer een molecuul geen netto dipoolmoment
heeft, noemen we dit een apolair molecuul. Een
netto dipoolmoment in een molecuul zorgt voor
een zeer hoge polariteit, bijvoorbeeld bij water (H2O). We kijken dus naar het netto dipoolmoment
van een molecuul, bij alkanen is dit bijvoorbeeld gelijk aan nul. Ook kijken we naar het vormen van
waterstofbruggen: Een potentiële waterstofbrugdonor geeft de hoogste polariteit. De polariteit van
EtOH is dan ook hoger dan de polariteit van een diethylether. Aan de hand van deze informatie,
kunnen we de polaritetisindex berekenen.
Een andere manier om de polariteit weer te geven is via log P, het logaritme van de Kow
octanol/water verdelingscoëfficiënt. Octanol en water zijn twee niet-mengbare vloeistoffen. Bij het
schudden, zullen de componenten zich verdelen over beide vloeistoffasen tot equilibrium. Wanneer
men dit even laat staan, zullen octanol en water zich van elkaar scheiden en kan men de concentratie
van de te onderzoeken stof (de component) gaan bepalen. Octanol is de bovenste laag en water is de
Co
onderste laag. Kp wordt berekend door de volgende formule: K p = . Kp (en log P) geeft de mate
Cw
van polariteit en affiniteit weer van het component voor octanol (de organische fase, C o) of water
(Cw) bij equilibrium. Met andere woorden geeft dit weer hoe een molecuul zich gaat verdelen tussen
deze twee fasen. Wanneer Kp (of log P) een hogere waarde heeft, is deze component meer apolair en
bevindt het zich meer in de organische fase (octanol). Paracetamol zal bijvoorbeeld vooral in de
Pagina 1 van 20
,waterige fase aanwezig zijn, daarom heeft paracetamol ook een log P van 0.5. Propofol daarentegen
zit meer in de organische fase en heeft een log P van 3.8.
Log D is een adaptatie van log P bij fysiologische (quasi neutrale) pH (= 7.4). De log D is afhankelijk
van zure of basische functionele groepen en pKa:
Indien een base geprotoneerd is, zien we een positieve lading en dus een lagere log D
Indien een zuur gedissocieerd is, zien we een negatieve lading en dus een lagere log D
De databases die hiervoor gebruikt kunnen worden, zijn Pubchem en de Drugbank.
Ook is de pKa een belangrijk begrip. Dit kan berekend worden door: K a =¿ ¿, waarbij de negatieve
decimale logaritme van Ka de pKa is. Wanneer we een hoge pKa zien, hebben we te maken met een
zwakker zuur; wanneer we een lage pKa zien, hebben we te maken met
een sterkere base. Als voorbeeld kijken we naar fenol, een benzeenring
met een OH-groep gekoppeld. De Ka van fenol is 1 ×10−10 en fenol heeft
dan een pKa van 10. Dit geeft aan dat fenol een
zeer zwak zuur is. Ook voor basen kunnen we de
pKa berekenen: ¿ ¿. Een hogere pKa geeft een
sterkere base weer; een lagere pKa geeft een
zwakkere base weer. Dus, wanneer een base een
pKa van 10 heeft, spreken we over een sterke
base. Aan de hand van de functionele groepen,
kunnen we richtwaarden geven qua pKa (zie linker
figuur voor zuren; rechter figuur voor basen).
De Henderson-Hasselbalch vergelijking is de gouden standaard om met deze waarden te rekenen:
pH = pK a + log¿ ¿ ¿. We nemen dus het logaritme van het gedissocieerde zuur ten opzichte van het
neutrale zuur. Wanneer pH = pKa, is er een verschil van nul, dus zien we een gelijke verhouding van
het (gedissocieerde) zuur. Wanneer pH > pKa + 2, dan zijn er meer dan 10 2 meer gedissocieerde
(geladen) moleculen dan neutrale moleculen in de oplossing. Dit resulteert in een lagere extractie in
de organische fase. Zuren hebben een carboxyl groep (COOH) of een hydroxyl groep (OH) als
functionele groep. Salicylzuur (THCCOOH) heeft een pKa van 4,5. Het is een carbonzuur en dus eerder
een zwak zuur. Vanaf dat de pH boven de 6,5 komt, zien we 10 2 meer gedissocieerde vorm aanwezig
zijn in de oplossing.
Bij basen is het omgekeerd:
[ B ] . Bij een pH >
pH = pK a + log ¿
¿¿
pKa + 2, zien we dat er meer dan
102 meer neutrale moleculen
aanwezig zijn dan geprotoneerde
base. Dit resulteert in een betere
extractie in organisch solvent.
Basen hebben vaak een amine
groep (N, NH, NH2, NH3) als
functionele groep. Bijvoorbeeld
amfetamine (pKa = 9,8), dit
molecuul kan geprotoneerd
worden wanneer de pH beneden
de pKa komt.
Wanneer er zowel een zuur als een
base aanwezig is in het molecuul, spreken we van een amfotere drugs. Zij hebben elk hun eigen pKa-
Pagina 2 van 20
, waarde. Ze dragen een neutrale lading wanneer de base geprotoneerd is en het zuur gedissocieerd is
Dit heft elkaar op! Een voorbeeld van een amfotere drug is morfine. Morfine heeft twee pKa-
waarden: 9,85 (voor de -OH groep) en 8,02 (voor de aminegroep). Wanneer de pH lager is dan 7,85
(8) is de base geprotoneerd (NH +) en leidt dit tot een slechtere extractie. Wanneer de pH boven de 10
is, zien we dat de fenolgroep is geïoniseerd (-O-) en kan men morfine niet goed extraheren.
Vloeistof-vloeistof extractie
Bij vloeistof-vloeistof extractie (liquid-liquid extraction, LLE) gebruiken we twee niet-mengbare
solventen: water en een organisch solvent (bijvoorbeeld hexaan, dichloormethaan, chloroform,
ethylacetaat of MTBE). Welke fase bovenaan ligt, wordt bepaald door de densiteit. Deze twee
vloeistoffen wordt geschud tot een equilibrium en daarna laten rusten tot een duidelijke scheiding
van fasen. De log(P) of de log(D) bij basen en zuren bepalen de verdeling van het analiet. Men kan nu
de organische of de waterige fase afnemen en onderzoeken.
Dichloroform en dichloormethaan zijn uitzonderingen: Zij hebben een hogere densiteit dan water,
waardoor zij onder het water terecht komen na schudden. In alle andere gevallen zien we dat de
waterige fase de onderste laag is na het schudden, omdat water een hogere densiteit heeft. Butanol
is een zeer polair solvent en een waterstofbrug donor. Het is moeilijk mengbaar met apolaire
solventen. Methanol en acetonitrile
kunnen ook waterstofbruggen vormen
doordat ze een waterstof donor zijn.
Daardoor zijn zij zeer mengbaar met
water. Als voorbeeld zien we de extractie
van cocaïne in chloroform (zie figuur
hiernaast). De zure oplossing met cocaïne
en sucrose wordt aangevuld met een
basische oplossing. Hierdoor zien we dat
cocaïne gaat precipiteren. Chloroform
wordt toegevoegd als organische fase en
men gaat schudden. Omdat chloroform
een hogere densiteit heeft dan water, zal
dit de onderste laag bevatten. Dit wordt
geëlueerd en deze laag bevat dan ook de cocaïne.
Er zijn ook enkele niet mengbare solventen gekend. Water is in normale omstandigheden mengbaar
met acetonitrile, aceton, methanol en isopropanol. Daarom kunnen deze solventen niet gebruikt
worden voor vloeistof-vloeistof extractie met water. Er bestaat een tabel (solvent miscibility chart)
waarin men kan opzoeken welke twee solventen wel/niet mengbaar zijn met elkaar.
Het organisch solvent wordt gekozen op basis van polariteit van de analieten (“like dissolves like”).
Analieten die waterstofbruggen kunnen vormen met het organische solvent, hebben een hogere
extractie. Analieten met een relatief lage log(P) of log(D) (kleiner dan 3), hebben een solvent nodig
met een hogere polariteit. In andere woorden: Analieten die zeer polair zijn zullen in een solvent een
betere interactie vertonen en dus een hogere extractie. Wanneer we kijken naar een molecuul met
een pKa van 8 en een log(D) van 0.6, kunnen we vloeistof-vloeistof extractie uitvoeren bij alkalische
pH (> 10) in een polair solvent. Voorbeelden van polaire solventen die gebruikt kunnen worden zijn
methyl t-butyl ether, 1-butanol of ethylacetaat.
Vloeistof-vloeistof extractie – Belangrijk tijdens extractieproces
Er zijn nog enkele belangrijke aandachtspunten tijdens het extractieproces:
Er moet een voldoende lange equilibratietijd zijn (dus er moet voldoende lang geschud
worden)
Pagina 3 van 20
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lisaankersmit. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $12.70. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
79271 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now