Notes de cours
Hoofdstuk 4: Gaschromatografie
- Établissement
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Dit zijn mijn college aantekeningen van hoofdstuk 4. Heel handig om zelf een samenvatting van te maken!
[Montrer plus]
Aperçu du contenu
Hoofdstuk 4: GaschromatografieIdentificatie van poeders
Er zijn verschillende oriënterende analysetechnieken bekend, ook wel “presumptive” tests genoemd.
Deze worden uitgevoerd wanneer er een poeder of een ander onbekend materiaal wordt gevonden
met de waarschijnlijkheid dat het om drugs gaat. Voorbeelden van oriënterende analysetechnieken
zijn: UV, colorimetrische testen (kleurtesten), precipitatietesten (om te zien of er zouten in zitten en
of het oplosbaar is, denk aan het verschil aantonen tussen cocaïne base of cocaïne HCl),
chromatografie (GC, HPLC, TLC), immunoassay’s of Raman spectroscopie (handheld device). Door het
uitvoeren van deze testen kan man al een idee krijgen over welke drug het eventueel gaat.
Gaschromatografie is tegenwoordig minder in gebruik, want LC MS heeft meer voordelen. Maar,
wanneer het aankomt op poeders, niet-biologisch materiaal, is gaschromatografie –
massaspectrometrie (GC-MS) nog altijd de voorkeursmethode. Na de oriënterende
analysetechnieken kunnen er ook confirmatie technieken uitgevoerd worden, denk bijvoorbeeld aan
massaspectrometrie of Fourier Transformation – Infrarood Spectroscopie (FT-IR).
Voor de analyse van biologische materialen kunnen dezelfde testen worden uitgevoerd. Enkel
chromatografie alleen is géén confirmatietest, dit komt door het optreden van co-elutie. Bij
chromatografie kan het voorkomen dat er een intensiteit is die karakteristiek is voor een bepaalde
drug, maar dit is geen zekerheid. Door co-elutie kan het ook altijd een ander middel zijn.
NIST criteria
De positie van chromatografie en massaspectrometrie verschilt wanneer men kijkt naar de NIST
criteria. Voor NIST criteria zijn er vier identificatiepunten nodig voor de identificatie van een
bepaalde drug, dit kan men bekomen door een combinatie uit te voeren van screening- en
confirmatiemethoden. Zoals men in onderstaande tabel kan zien, geeft massaspectrometrie (MS)
meer punten dan chromatografische scheiding of niet-MS technieken.
Techniek Identificatiepunten
Niet-MS technieken 0.5 – 1
Chromatografische scheiding + … 1
Lage resolutie – MS SIM 1 per ion
Lage resolutie – MS MRM 2 per transitie precursor product
LR full scan (bibliotheek) 2
Hoge resolutie full scan (bibliotheek) 3.5
MSn hoge resolutie product ion spectrum 4
Gaschromatografie
Bij gaschromatografie worden moleculen in aanwezig in een mengsel in een gasfase gebracht en
gescheiden over een kolom. De bepalende factoren van de gaschromatografie zijn de dampspanning
en het kookpunt van de moleculen. Deze twee factoren bepalen hoe snel of traag een component
migreert doorheen de kolom. De migratie van een molecuul is ook afhankelijk van de
molecuulgrootte en de polariteit (de mate waarin de moleculen waterstofbruggen willen vormen).
Let op dat amines en amides ook waterstofbruggen kunnen vormen, maar ook OH-groepen, sterke
carbonzuren, etc. Bijvoorbeeld: Methadon is meer dan 1000 keer vluchtiger dan morfine.
GC-MS – Voordelen
Gaschromatografie gekoppeld met massaspectrometrie is een robuuste techniek. Het is geschikt
voor kleine moleculen; analyse van zuivere stoffen; (soms) voor de scheiding van isomeren; en voor
moeilijk fragmenteerbare structuren. Ook is er een beschikbaarheid van gestandaardiseerde
bibliotheken. Bij vloeistofchromatografie bestaan deze bibliotheken ook wel, maar er bestaan hierbij
enorme verschillen tussen de verschillende toestellen. Bij gaschromatografie is dit minder of niet
Pagina 1 van 18
,aanwezig. Voor kleine moleculen krijgt gaschromatografie de voorkeur bijvoorbeeld ten opzichte van
vloeistofchromatografie (LC), want kleinere moleculen hebben vaak een langere dampspanning. De
moeilijk fragmenteerbare structuren zullen in veel verschillende fragmenten uiteenvallen, dit kan
uiteindelijk wel helpen met de identificatie.
GC-MS – Beperkingen
Gevoelig aan water: Water kan schade geven aan de stationaire fase, het kan de stationaire
fase doen degraderen. Dus, er moet een staalvoorbereiding gebeuren waarbij het water
wordt verwijderd
Slechts toepasbaar voor analieten die een kookpunt van minder dan 350C hebben en hitte
stabiel zijn
Onzuiverheden met een zeer hoog kookpunt kunnen injector en kolom verontreinigen
Omwille van deze beperkingen ofwel problemen is staalvoorbereiding (extractie en opzuivering van
het analiet) zeer belangrijk. Er kan derivatisatie gebeuren voor polaire componenten en
metabolieten. Dit zorgt voor het vluchtiger maken van polaire groepen waardoor de
waterstofbruggen zullen verminderen en de gevoeligheid wordt verhoogd. Het vraagt om een
extensieve staalvoorbereiding, want er mogen geen water of lipiden aanwezig zijn in de
injectievloeistof. Vroeger kenden we aparte methodes per klasse (amfetamines, benzodiazepines,
cannabinoïden, etc.), maar dit duurde erg lang. Bij GC- of LC-MS kunnen veel meer analieten in één
keer geanalyseerd worden.
Injectie types
Er zijn verschillende injectie types gekend voor gaschromatografie, denk aan hot split of -splitless,
PTV, headspace of SPME. Deze worden hieronder kort uitgelegd.
Injectie types – Hot splitless
Het staal wordt onverhit uit de vial opgenomen. Het septum zorgt ervoor dat het systeem volledig
afgesloten blijft van de lucht. De naaldcapaciteit is bij
capillaire kolommen meestal 1 – 10 l. Het staal wordt
daarna verhit in de glazen buis (liner) tot bijvoorbeeld
250C, dit leidt tot volume expansie. Het volume van het
gas is afhankelijk van het gebruikte solvent, de druk en
de temperatuur. Door het verhitten worden het solvent
en de analieten verdampt. Het staal wordt daarna
vermengd met het dragergas. Bij de “splitless” methode
wordt de splitopening afgesloten. Na ongeveer 30
seconden gaat het mengsel naar de kolom (purge flow)
en worden de verschillende moleculen gescheiden. Hot splitless is erg geschikt bij analieten in een
lage concentratie. De staal focusing op de kolom kan uitgevoerd worden voor betere piekbreedte.
Nochtans is er de kans dat de liner of kolomcapaciteit mogelijks wordt overschreden. Dit mag niet
gebeuren, want dat kan ervoor zorgen dat er een backflash gebeurt: Het staal zal ontsnappen naar
boven in het systeem. Het residu blijft buiten de
liner en komt dan hier terecht. Dit kan
bijvoorbeeld meegenomen worden in een
volgende analyse, dat wil je zo veel mogelijk
vermijden! Hiernaast zien we de verschillende
fasen van gaschromatografie. Bij de “liner of
purge” wordt er gas doorheen de injector
gestuurd om uiteindelijk alles schoon te maken, zodat er geen contaminatie volgt met de volgende
analyse.
Pagina 2 van 18
, Wanneer het staalvolume bij hoge temperatuur groter is dan het volume van de liner, kan dit leiden
tot een backflash in de injectiepoort. Dit leidt tot dubbele pieken of een carry over naar de volgende
injectie (staal blijft aanwezig en contamineert de volgende analyse).
Wanneer de hoeveelheid staal groter is dan de kolom capaciteit,
zullen alle bindingsplaatsen met de kolom volzet zijn. Hierdoor
verloopt de scheiding niet goed meer. Je ziet dit door fronting of
door piekverbreding. Wanneer het staal een iets hogere concentratie heeft, kan je dus beter voor
split injection kiezen en niet voor splitless injection, omdat je dan de kolom makkelijker verzadigd.
Injectie types – Hot split injection
Bij de hot split injection wordt het staal onverhit uit de vial
opgenomen. De naaldcapaciteit bij capillaire kolommen is meestal
1 – 10 l. Het staal wordt verhit in de liner en daarna gemengd
met het dragergas. In dit geval is de splitopening open.
Naargelang de splitratio wordt slecht een fractie van 1/5 – 1/100
getransfereerd naar de kolom. Dit betekent dat, bijvoorbeeld bij
een verhouding 1/15, 1 deel naar de kolom gaat en 14 delen naar
de splitopening. Die laatste fractie wordt verwijderd. Hot split
injection is geschikt bij hoge concentraties van het analiet, want het staal wordt verdund (in dit geval
1/15) voor analyse. De staal focusing op de kolom kan uitgevoerd worden voor betere piekbreedte.
Injectie types – PTV
PTV (programmed temperature vaporisation) wordt gebruikt bij minder vluchtige analieten. Het
staal wordt onverhit uit de vial opgenomen en daarna langzaam verhit in
de liner. We zien eerst absorptie van de analieten. Vervolgens wordt er de
tijd genomen om het solvent te laten verdampen (dit gaat dus langzaam),
want het solvent is vluchtiger dan het analiet zelf. Een deel van het solvent
wordt dan al verwijderd van het mengsel. Het overgebleven analiet wordt
gemengd met het dragergas en overgebracht naar de kolom voor de
scheiding. Het verhitten gebeurt volgens een temperatuur programma.
Met deze injectie methode kan er veel meer staal verwerkt worden en zijn er minder problemen met
het solvent.
Injectie types – Headspace
Bij de voorgaande methoden wordt het solvent rechtstreeks geïnjecteerd in de liner. Bij headspace
wordt het bovenstaande gas of damp geïnjecteerd. In andere woorden: Bij headspace wordt het
volledige staal (de vial met het staal) verhit en deze gasfase wordt gebruikt voor de injectie. Dit zorgt
voor veel minder verontreiniging (= veel zuiverdere injectie) door het staal dan de solventinjectie,
ofwel we zien minder contaminatie van het toestel zelf. Om
deze techniek te gebruiken, is een voldoende vluchtig karakter
van de analieten vereist. Bij de statische headspace is de
injectie in evenwicht. Dit betekent dat injectie pas kan
gebeuren wanneer de verdeling tussen de gas en vloeistof fase
in evenwicht zijn (zie figuur hiernaast). Eens het evenwicht
bereikt is, wordt het gas in de gaschromatograaf geïnjecteerd
en kan verdere scheiding gebeuren. Headspace heeft te maken met de oplosbaarheid van het
analiet. Wanneer een analiet een hogere oplosbaarheid heeft, zien we een hogere k (partitie
distributie coëfficiënt). Daarnaast is de verhouding van
de vloeistof/gasfase ook afhankelijk van de temperatuur.
Pagina 3 van 18
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur lisaankersmit. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €11,50. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
79271 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans