Jump to content

История хроматографии

История хроматографии охватывает период с середины 19 века по 21 век. Хроматография , буквально «цветное письмо», [1] был использован и назван в первом десятилетии 20-го века, в первую очередь для разделения растительных пигментов, таких как хлорофилл (зеленый) и каротиноиды (оранжевый и желтый). Новые формы хроматографии, разработанные в 1930-х и 1940-х годах, сделали этот метод полезным для широкого спектра процессов разделения и химического анализа задач , особенно в биохимии .

Прекурсоры

[ редактировать ]

Самое раннее использование хроматографии — пропускание смеси через инертный материал для разделения компонентов раствора на основе дифференциальной адсорбции — иногда приписывают немецкому химику Фридлибу Фердинанду Рунге , который в 1855 году описал использование бумаги для анализа красителей . Рунге наносил пятна различных неорганических химических веществ на круги фильтровальной бумаги, уже пропитанные другим химическим веществом, и реакции между различными химическими веществами создавали уникальные цветовые узоры. [2] Однако, согласно историческому анализу Л.С. Эттре , работа Рунге «не имела ничего общего с хроматографией» (а вместо этого ее следует считать предшественником химических точечных тестов , таких как тест Шиффа ). [3]

В 1860-х годах Кристиан Фридрих Шёнбейн и его ученик Фридрих Гоппельрёдер опубликовали первые попытки изучить разные скорости, с которыми разные вещества проходят через фильтровальную бумагу. [4] [5] [6] Шёнбейн, который считал, что капиллярное действие за движение отвечает (а не адсорбция), назвал эту технику капиллярным анализом , а Гоппельрёдер посвятил большую часть своей карьеры использованию капиллярного анализа для проверки скорости движения широкого спектра веществ. В отличие от современной бумажной хроматографии, в капиллярном анализе используются резервуары анализируемого вещества, создавая не отдельные точки или полосы, а зоны перекрытия компонентов раствора. [7] [8]

Работа по капиллярному анализу продолжалась, но без особого технического развития, вплоть до 20 века. Первые значительные достижения по сравнению с методами Гоппельрёдера были достигнуты благодаря работе Рафаэля Э. Лизеганга : в 1927 году он поместил фильтровальные полоски в закрытые контейнеры с атмосферой, насыщенной растворителями, а в 1943 году он начал использовать отдельные пятна образца, адсорбированные на фильтровальной бумаге, погруженные в чистый растворитель для достижения разделения. [9] [10] [11] Этот метод, по сути идентичный современной бумажной хроматографии, был опубликован незадолго до независимой — и гораздо более влиятельной — работы Арчера Мартина и его сотрудников, положившей начало широкому использованию бумажной хроматографии. [12]

В 1897 году американский химик Дэвид Талбот Дэй (1859–1915), работавший тогда в Геологической службе США, заметил, что сырая нефть образует цветные полосы, просачиваясь вверх через мелкодисперсную глину или известняк. [13] В 1900 году он сообщил о своих открытиях на Первом Международном нефтяном конгрессе в Париже, где они произвели сенсацию. [14] [15]

Цвет и колоночная хроматография

[ редактировать ]
Тонкослойная хроматография используется для разделения красочных компонентов растительного экстракта.

Первую настоящую хроматографию обычно приписывают русско-итальянскому ботанику Михаилу Цвету . Цвет применил свои наблюдения по экстракции фильтровальной бумаги к новым методам колоночного фракционирования , разработанным в 1890-х годах для разделения компонентов нефти . Он использовал жидкостно-адсорбционную колонку, содержащую карбонат кальция, для разделения желтых, оранжевых и зеленых растительных пигментов (которые сегодня известны как ксантофиллы , каротины и хлорофиллы соответственно). Метод был описан 30 декабря 1901 года на XI съезде естествоиспытателей и врачей (XI съезд естествоиспытателей и врачей) в Санкт-Петербурге . Первое печатное описание было в 1903 году в Трудах Варшавского общества естествоиспытателей, раздел биологии. Впервые он использовал термин хроматография в печати в 1906 году в своих двух статьях о хлорофилле в немецком ботаническом журнале Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft . В 1907 году он продемонстрировал свой хроматограф Немецкому ботаническому обществу. Фамилия Михаила «Цвет» по-русски означает «цвет», поэтому есть вероятность, что он назвал процедуру хроматографией (буквально «цветное письмо») способом, которым он мог убедиться, что он, простолюдин в царской России, может быть увековечен. . [ нужна ссылка ]

В лекции 1903 года (опубликованной в 1905 году) Цвет также описал использование фильтровальной бумаги для аппроксимации свойств живых растительных волокон в своих экспериментах с растительными пигментами — предшественником бумажной хроматографии . Он обнаружил, что может извлечь некоторые пигменты (например, оранжевые каротины и желтые ксантофиллы ) из листьев с помощью неполярных растворителей , но другие (например, хлорофилл ) требуют полярных растворителей . Он предположил, что хлорофилл удерживается в тканях растения за счет адсорбции и что для преодоления адсорбции необходимы более сильные растворители. Чтобы проверить это, он нанес растворенные пигменты на фильтровальную бумагу, позволил растворителю испариться, а затем применил различные растворители, чтобы посмотреть, какие из них смогут извлечь пигменты из фильтровальной бумаги. Он обнаружил ту же закономерность, что и при экстракции листьев: каротин можно было извлечь из фильтровальной бумаги с использованием неполярных растворителей, но хлорофилл требовал полярных растворителей. [16]

Работы Цвета мало использовались до 1930-х годов. [17]

Мартин и Синг и распределительная хроматография

[ редактировать ]

Методы хроматографии мало изменились после работы Цвета до бурного развития исследований новых методов в середине 20-го века, особенно благодаря работам Арчера Джона Портера Мартина и Ричарда Лоуренса Миллингтона Синджа . Путем «объединения двух методов: хроматографии и противоточной экстракции растворителем» [18] Мартин и Синг разработали распределительную хроматографию для разделения химических веществ с лишь небольшими различиями в коэффициентах распределения между двумя жидкими растворителями. [19] Мартин, ранее работавший в области химии витаминов (включая попытки очистки витамина Е ), начал сотрудничать с Synge в 1938 году, привнес свой опыт проектирования оборудования в проект Synge по разделению аминокислот . После неудачных экспериментов со сложными противоточными экстракционными машинами и методами жидкостно-жидкостной хроматографии, при которых жидкости движутся в противоположных направлениях, [20] Мартину пришла в голову идея использовать силикагель в колонках, чтобы удерживать воду в неподвижном состоянии, пока через колонку течет органический растворитель. Мартин и Синг продемонстрировали потенциал метода, разделив аминокислоты, отмеченные в столбце, добавлением метилового красного . [21] В серии публикаций, начиная с 1941 года, они описали все более мощные методы разделения аминокислот и других органических химикатов. [22]

В поисках лучших и простых методов идентификации аминокислотных компонентов пептидов Мартин и Синг обратились и к другим хроматографическим средам. В кратком реферате в 1943 году, за которым последовала подробная статья в 1944 году, описывалось использование фильтровальной бумаги в качестве неподвижной фазы для проведения хроматографии аминокислот: бумажная хроматография . [23] К 1947 году Мартин, Синг и их коллеги применили этот метод (вместе с реагентом Фреда Сэнгера для идентификации N-концевых остатков) для определения пентапептидной последовательности S. грамицидина Эти и родственные методы бумажной хроматографии также легли в основу Фреда Сэнгера усилий определению аминокислотной последовательности инсулина по . [24]

Совершенствование методов

[ редактировать ]

Мартин в сотрудничестве с Энтони Т. Джеймсом разработал газовую хроматографию. [25] (GC; принципы, которые Мартин и Синг предсказали в своей знаменательной статье 1941 года), начиная с 1949 года. В 1952 году во время своей лекции на Нобелевскую премию по химии (совместно с Synge за их ранние работы в области хроматографии) Мартин объявил об успешном разделение широкого спектра природных соединений методом газовой хроматографии. Ранее Эрика Кремер заложила теоретическую основу ГХ в 1944 году, а австрийский химик Фриц Приор под руководством Эрики Кремер построил в 1947 году первый прототип газового хроматографа. [26] и добился разделения кислорода и углекислого газа в 1947 году, защитив докторскую диссертацию. исследовать. [27]

Простота и эффективность газовой хроматографии для разделения органических химикатов стимулировали быстрое внедрение этого метода, а также быструю разработку новых методов обнаружения для анализа продукции. Детектор теплопроводности , описанный в 1954 году Н. Х. Рэем, стал основой для нескольких других методов: пламенно-ионизационный детектор был описан Дж. Харли, У. Нелом и В. Преториусом в 1958 году, [28] и Джеймс Лавлок представили детектор захвата электронов в том же году . Другие представили масс-спектрометры для газовой хроматографии в конце 1950-х годов. [29]

Работа Мартина и Синга также заложила основу для высокоэффективной жидкостной хроматографии , предполагая, что небольшие частицы сорбента и давление могут создавать методы быстрой жидкостной хроматографии. Это стало широко применяться к концу 1960-х годов (а этот метод использовался для разделения аминокислот уже в 1960 году). [30]

Тонкослойная хроматография

[ редактировать ]

Первые разработки в области тонкослойной хроматографии произошли в 1940-х годах, а методы быстро развивались в 1950-х годах после появления относительно больших пластин и относительно стабильных материалов для слоев сорбента . [31]

Более поздние события

[ редактировать ]

В 1987 году Педро Куатрекасас и Меир Вильчек были удостоены премии Вольфа в области медицины за изобретение и разработку аффинной хроматографии и ее применения в биомедицинских науках. [ нужна ссылка ]

  1. ^ «хроматография» . Интернет-словарь этимологии .
  2. ^ Рунге поместил капли растворов реагентов на промокательную бумагу, а затем добавил каплю второго раствора реагента поверх первой капли. Растворы будут реагировать, распространяясь по промокательной бумаге, часто образуя цветные узоры. Его результаты были опубликованы в двух книгах:
    • Рунге, Ф. Ф. (1850) Химия цвета. Образцы изображений для любителей прекрасного и для использования рисовальщиками, художниками, декораторами и полиграфистами, представленные химическим взаимодействием [Химия цвета. Образцы изображений для любителей красоты и для использования эскизистами, художниками, декораторами и печатниками, подготовленные методом химического взаимодействия. Берлин, Германия, самостоятельное издание.
    • Рунге, Ф.Ф. (1855) Тенденция к образованию веществ, иллюстрированная автономно развитыми изображениями . Ораниенбург, Германия, самостоятельное издание.
  3. ^ Эттре , с. 410. Л.С. Эттре (1922–2010) — американский химик венгерского происхождения, автор ряда публикаций по истории хроматографии.
  4. ^ Шёнбейн, Кристиан (1861). «О некоторых эффектах разделения, возникающих при капиллярном притяжении бумаги». Переговоры Общества естественных исследований в Базеле . 3 (2): 249–255.
  5. ^ Гоппельсрёдер, Фридрих (1861). «О методе обнаружения красителей в их смесях». Переговоры Общества естественных исследований в Базеле . 3 (2): 268–275.
  6. ^ Гоппельрёдер, Фридрих (1901) Капиллярный анализ, основанный на явлениях капиллярности и адсорбции ... ] Базель, Швейцария: Эмиль Биркхойзер.
  7. ^ Эттре , стр. 411–412.
  8. ^ Однако в своей книге «Капиллярный анализ ...» (1901) Гоппельрёдер заявил (стр. 168), что он разделял растительные красители с 1880 года и что он добился полного разделения этих красителей. Из стр. 166:
    «Хотя глазу при взгляде на различные органы растений предстает чудесное разнообразие цветов и цветовых градаций, от него остается скрытым тот важный факт, что в одном и том же органе встречается обычно не один пигмент, а несколько рядом друг с другом. Хотя глаз имеет только одну окраску, и поэтому мы считаем, что он принадлежит определенному индивидуальному красителю, капиллярный анализ обычно позволяет распознать на капиллярных полосках несколько разноокрашенных зон в определенном порядке, очень часто прерываемых бесцветными зонами или зонами хлорофилла. листовая зелень, например, содержится не только в зелени, но и в разноцветных органах, например скрытых красным цветом клеточного сока в листьях бука медного рядом с красным антоцианом, а также рядом с красный фикоэритрин в красных водорослях, флоридах. Эти различные красители можно идентифицировать с помощью капиллярного анализа в обычных экстрактах без каких-либо других манипуляций по разделению. Если они капиллярно разделены на зоны, то их спектроскопического и химического анализа достаточно, чтобы окончательно определить их природу».
    (Если при рассмотрении различных органов растения предстает перед глазом чудесное разнообразие красок и цветовых градаций, то для него остается скрытым тот важный факт: обыкновенно в одних и тех же органах встречается не только один краситель, но и несколько. В то время как глаз воспринимает только один цвет и поэтому мы полагаем, что он принадлежит определенному индивидуальному красителю, капиллярный анализ [т. е. бумажная хроматография] позволяет нам обнаружить обычно несколько разноокрашенных зон на капиллярных полосках в определенных последовательностях, [которые] очень часто прерванный бесцветными зонами, хлорофилл или листовая зелень, например, имеется не только в зеленых, но и в других окрашенных органах, например, затененная красной окраской протоплазмы в листьях бука медного вместе с красным антоцианом; , а также вместе с красным фикоэритрином в красных водорослях Florideae . Эти различные красители можно обнаружить с помощью капиллярного анализа в экстрактах, где они присутствуют в комбинации, без какой-либо другой параллельной обработки. Если они разделены на зоны капиллярностью, то их спектроскопического и химического исследования достаточно для окончательного выяснения их природы.)
  9. ^ Лизеганг, Р.Э. (1943). «Капиллярный анализ». Журнал аналитической химии . 126 (5): 172–177. дои : 10.1007/BF01391549 .
  10. ^ Лизеганг, Р. Э. (1943). «Капиллярный анализ II». Журнал аналитической химии . 126 (9): 334–336. дои : 10.1007/BF01461120 . S2CID   93590051 .
  11. ^ Лизеганг, Р. Э. (1943). «Перекрестный капиллярный анализ». естественные науки . 31 (29): 348. Бибкод : 1943NW.....31..348L . дои : 10.1007/BF01475425 . S2CID   264036131 .
  12. ^ Эттре , с. 412.
  13. ^ Дэй, Дэвид Т. (1897). «Предположение о происхождении нефти Пенсильвании» . Труды Американского философского общества . 36 (154): 112–115. JSTOR   983464 . п. 115 ... экспериментальной работой можно легко продемонстрировать, что если мы пропитаем известняк, такой как известняк Трентона, маслами, характерными для этой породы, и окажем на него небольшое давление, чтобы он мог течь вверх через мелко измельченную глину, это легко изменить его цвет...
  14. ^ Дэй, Дэвид Талбот (1900) «Изменение характера сырой нефти из Пенсильвании и Огайо», Международный нефтяной конгресс, первая сессия, Париж, 1900. Заметки, мемуары и документы , Париж, 1 : 52–56. Перепечатано в: Дэй, Дэвид Ф. (ноябрь 1901 г.). «Lavariation des caracteres des huiles brutes de Pensylvanie et de l'Ohio» [Вариация характера сырой нефти из Пенсильвании и Огайо]. Revue de Chimie Industrielle . 12 (143): 308–310. Перепечатано на английском языке в Дэй, Дэвид Т. (1900). «Различия в характере сырой нефти Пенсильвании и Огайо» . Нефтяное обозрение . 3 супп: 9–10.
  15. Вскоре после открытия Дэвида Т. Дэя другие исследователи исследовали распространение нефти через мелкодисперсную землю; а именно, немецкий химик-органик Карл Энглер (1842–1925) из Технического университета Карлсруэ и американский химик Джозеф Эллиот Гилпин (1866–1924) из Университета Джона Хопкинса:
  16. ^ Эттре , стр. 412–413.
  17. ^ Мартин , с. 359
  18. ^ Мартин
  19. ^ Эттре, К. (2001). «Вехи в хроматографии: рождение разделительной хроматографии» (PDF) . ЛКГК . 19 (5): 506–512 . Проверено 26 февраля 2016 г.
  20. ^ Мартин, AJP; Synge, RLM (1941). «Разделение высших моноаминокислот методом противоточной жидкостно-жидкостной экстракции: аминокислотный состав шерсти» . Биохимический журнал . 35 (1–2): 91–121. дои : 10.1042/bj0350091 . ISSN   0264-6021 . ПМЦ   1265473 . ПМИД   16747393 .
  21. ^ Мартин , стр. 362–366.
  22. ^ Мартин, AJP; Synge, RLM (1941). «Новая форма хроматограммы с использованием двух жидких фаз. Теория хроматографии. 2. Применение к микроопределению высших моноаминокислот в белках» . Биохимический журнал . 35 (12): 1358–1368. дои : 10.1042/bj0351358 . ПМЦ   1265645 . ПМИД   16747422 .
  23. ^ Уилан, WJ (1995). «Появление бумажной хроматографии» . Журнал ФАСЭБ . 9 (2): 287–288. дои : 10.1096/fasebj.9.2.7781933 . ПМИД   7781933 . S2CID   20183786 .
  24. ^ Сэнгер, Фредерик (1988). «Последовательности, последовательности и последовательности» . Ежегодный обзор биохимии . 57 :1–28 (9). дои : 10.1146/annurev.bi.57.070188.000245 . ПМИД   2460023 .
  25. ^ Джонс, Марк. «Газовая хроматография-масс-спектрометрия» . Американское химическое общество . Проверено 19 ноября 2019 г.
  26. ^ Пул, Колин; Дженнингс, Уолтер (2012). «Вехи развития газовой хроматографии» . Газовая хроматография . Эльзевир. п. 2. ISBN  9780123855404 .
  27. ^ Лесни, Марк С. (1998). «Создание центральной науки: краткая история «цветного письма» » . Сегодняшний химик за работой . 7 (8): 71–72. Архивировано из оригинала 3 сентября 2005 г.
  28. ^ Эттре, Л.С. (2008). «Глава 17. Изобретение, развитие и триумф пламенно-ионизационного детектора» (PDF) . В Джоне В. Хиншоу (ред.). Главы эволюции хроматографии . Издательство Имперского колледжа. стр. 171–180. дои : 10.1142/p529 . ISBN  9781860949432 .
  29. ^ Пробный камень , с. 1650 г.
  30. Пробный камень , стр. 1655–1656.
  31. Пробный камень , стр. 1651–1652.

Цитируемые источники

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 53a37294309972c4a5b2f03a127bd601__1711374300
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/53/01/53a37294309972c4a5b2f03a127bd601.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
History of chromatography - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)