Синтез и оптимизация полимерных монолитных сорбентов для разделения полимеров неадсорбционными хроматографическими методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Ибрагимов, Тимур Рифкатович

• Ибрагимов, Тимур Рифкатович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ибрагимов, Тимур Рифкатович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Хроматографические методы в анализе полимеров

1.2. Монолитные колонки

1.3. Получение монолитных колонок на основе силикагеля

1.4. Получение монолитных колонок на основе органических полимеров

1.5. Влияние условий синтеза на структуру органических монолитов

1.6. Монолитные колонки в анализе полимеров

1.6.1. Разделение биополимеров на монолитных колонках

1.6.2. Разделение синтетических полимеров на монолитных колонках

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Реагенты

2.2. Синтез монолитных колонок

2.2.1. Подготовка кварцевого капилляра

2.2.2. Синтез монолитов в капиллярных колонках

2.3. Приборы и средства измерений

2.3.1. Хроматографические измерения

2.3.2. Электронная микроскопия

2.4. Определение пористости

2.4.1. Определение полной пористости

2.4.2. Объем проходных и непроходных пор в структуре монолита

2.5. Определение проницаемости колонок

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Монолитные колонки на основе дивинилбензола

3.1.1. Влияние условий синтеза на свойства монолитов на основе дивинилбензола

3.1.2. Исследование монолитных колонок методом обратной ЭХ-ГДХ

3.1.3. Влияние природы плохого растворителя в составе порогена на структуру

монолитов на основе дивинилбензола

3.1.4. Влияние хорошего растворителя в составе порогена на структуру монолитов на основе дивинилбензола

3.1.5. Оптимизация условий разделения полимеров на монолитных капиллярных колонках

3.2. Монолитные колонки на основе диметакрилата этиленгликоля

3.3. Монолитные колонки на основе акрилатных производных пентаэритрита

3.4. Определение молекулярно-массовых характеристик образца полистирола

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и оптимизация полимерных монолитных сорбентов для разделения полимеров неадсорбционными хроматографическими методами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Развитие современной полимерной химии значительно расширило круг полимеров, синтезируемых как в промышленных масштабах, так и в лабораторных условиях. Полимеры различаются по типу и составу мономеров, из которых они были получены, по топологии макромолекул, реологии, термическим и механическим свойствам, которые зависят от молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров. Определение этих характеристик проводят различными физико-химическими методами, такими как светорассеяние, ультрацентрифугирование, вязкозиметрия и др. Однако, наиболее распространенным на сегодняшний день, благодаря простоте, надежности и универсальности, остается метод эксклюзионной хроматографии (ЭХ), особенно если его дополняет детектор по светорассеянию, позволяющий определять не только массу, но и размер макромолекул. Ключевым элементом любой хроматографической системы является хроматографическая колонка, ответственная за разделение анализируемого образца. В эксклюзионной хроматографии для разделения полимеров используют макропористые полимерные сорбенты, синтез которых и особенно заполнение ими хроматографических колонок являются достаточно трудоемкими процессами, требующими высокого экспериментального мастерства. В последние годы в хроматографии наметилась тенденция к применению так называемых монолитных колонок, когда макропористые полимеры синтезируют непосредственно в хроматографической колонке. Такой подход, с одной стороны, позволяет избежать трудоемкой операции по заполнению колонок сорбентом, а, с другой стороны, позволяет получать уникальные колонки для хроматографических разделений, поскольку пористая структура монолитного полимера, заполняющего все пространство колонки, кардинально отличается от пористой структуры, формируемой в колонке макропористым гранулированным сорбентом. В настоящее

время монолитные колонки на основе силикагеля и макропористых полимеров нашли широкое применение в адсорбционной хроматографии (обращенно-фазовая, ионообменная и т.д.), но попытки приготовить соответствующие колонки для разделений неадсорбционными хроматографическими методами, и прежде всего для эксклюзионной хроматографии, пока не привели к успеху. Поэтому синтез макропористых монолитных сорбентов с пористой структурой, оптимальной для неадсорбционных хроматографических методов, является актуальной задачей на стыке полимерной химии и хроматографии.

Цель работы состояла в разработке новых методов синтеза полимерных монолитных сорбентов для разделения полимеров неадсорбционными хроматографическими методами, получении на их основе монолитных капиллярных колонок и оптимизации условий проведения хроматографического анализа полимеров на приготовленных монолитных капиллярных колонках.

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач:

• выбор мономеров для синтеза полярных и неполярных полимерных монолитных сорбентов;

• разработка оптимальных методов синтеза (путем оптимизации состава полимеризационной смеси и условий проведения полимеризации) полимерных монолитных сорбентов, имеющих структуру, необходимую для разделения полимерных сорбатов неадсорбционными хроматографическими методами;

• получение на основе монолитных сорбентов монолитных капиллярных колонок для хроматографического анализа полимеров;

• оптимизация условий проведения хроматографического анализа полимеров с целью достижения лучшей разрешающей способности монолитных капиллярных колонок;

• сравнение полученных монолитных капиллярных колонок с традиционными колонками, наполненными гранулированными сорбентами;

• оценка перспективности применения полученных колонок в анализе полимеров.

Научная новизна.

Впервые приготовлены монолитные капиллярные колонки на основе полярных и неполярных мономеров, пористая структура которых позволяет проводить молекулярно-массовый анализ полимерных образцов в широком диапазоне молекулярных масс с высоким разрешением. Определены оптимальные составы полимеризационных смесей, и оптимизированы условия синтеза монолитных сорбентов.

Впервые проведено разделение образцов полимеров на капиллярных колонках методом эксклюзионно-гидродинамической хроматографии (ЭХ-ГДХ), и показана применимость этого метода для определения молекулярно-массовых характеристик полимеров.

Предложен и экспериментально проверен метод обратной ЭХ-ГДХ для определения характеристик пористости полимерных монолитных сорбентов в капиллярных колонках, основанный на модифицированном уравнении Стигемана.

Практическая значимость.

Предложен новый тип сорбентов для определения молекулярно-массовых характеристик полимеров неадсорбционными хроматографическими методами, отличающийся высоким разрешением в широком диапазоне молекулярных масс.

Предложен микроаналитический метод определения молекулярно-массовых характеристик полимеров на монолитных капиллярных колонках, позволяющий проводить определения на микроколичествах образца. Применимость метода проверена в анализе реальных образцов полимеров.

На защиту выносятся следующие положения: • результаты оптимизации условий синтеза (состав порогена, продолжительность синтеза, температура) макропористых монолитных сорбентов на

основе мономеров дивинилбензола, диметакрилата этиленгликоля, акрилатных производных пентаэритрита;

• результаты оптимизации условий разделения полимеров на полученных монолитных капиллярных колонках методом неадсорбционной хроматографии;

• результаты применения монолитных капиллярных хроматографических колонок в анализе молекулярно-массовых характеристик полимеров неадсорбционными методами.

Апробация работы:

Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях и симпозиумах: III Конференция молодых ученых «Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем» (2011, Суздаль), VI Всероссийская конференция молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев-2012» (2012, Санкт-Петербург), 36 Международный симпозиум по капиллярной хроматографии (36 International Symposium on Capillary Chromatography) (2012, Рива Дель Гарда, Италия), 38 Международный симпозиум по высокоэффективной жидкостной хроматографии и связанным с ней методам (38 International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques) (2012, Анахайм, США), 26 Симпозиум по реологии (2012, Тверь), IV Российская конференция "Актуальные проблемы нефтехимии" (2012, Звенигород), 37 Международный симпозиум по капиллярной хроматографии (37 International Symposium on Capillary Chromatography) (2013, Палм Спрингс, США).

Публикации по теме диссертации: 1. Ибрагимов Т.Р., Викторова E.H., Королев A.A., Курганов A.A. Исследование пористости монолитных макропористых сорбентов методами обратной гидродинамической и эксклюзионной хроматографии. // Высокомолекулярные соединения, Серия А. - 2011. - Т. 53, № 10. - С. 1714-1721.

2. Ибрагимов Т.Р., Викторова Е.Н., Королев А.А., Курганов А.А. Влияние природы порогена на пористую структуру монолитных полидивинилбензольных сорбентов. // Высокомолекулярные соединения, Серия А. - 2012. - Т. 54, № 5. - С. 745-753.

3. Ибрагимов Т.Р., Викторова Е.Н., Королев А.А., Иванов В.А., Курганов А.А. Молекулярно-массовый анализ полимеров на монолитных капиллярных колонках на основе дивинилбензола. // Журнал физической химии. - 2012. - Т. 86, № 9. - С. 15881593.

4. Ибрагимов Т.Р., Викторова Е.Н., Королев А.А., Канатьева А.Ю., Курганов А.А. Монолитные капиллярные колонки на основе диметакрилатэтиленгликоля для разделения полимеров по молекулярным массам. // Высокомолекулярные соединения, Серия А. - 2013. - Т. 55, № 3. - С. 312-320.

5. Ibragimov T., Korolev A., Victorova Е., Kanatyeva A., Kurganov A. Monolithic columns with optimized pore structure for molecular size-based séparations of synthetic polymers. //J. Sep. Se.. 2012. - Vol. 35. № 8. P. 957-963.

6. Ибрагимов T.P., Викторова E.H., Королев A.A., Ширяева В.Е., Попова Т.П., Курганов А.А. Изучение пористости структуры полимерного монолита. // III Конференция молодых ученых «Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем»: Программа и материалы конференции. (Суздаль, 10-15 мая 2011 г.).-С. 66-67.

7. Ибрагимов Т.Р., Королев А.А., Викторова Е.Н., Канатьева А.Ю., Курганов А.А.. Полярные монолитные колонки на основе ДМЭГ для молекулярно-массового разделения полимеров. // IV Российская конференция «Актуальные проблемы нефтехимии» с международным участием: Программа и сборник тезисов. (Звенигород, 18-21 сент. 2012 г.). - С. 181-182.

8. Ибрагимов Т.Р., Канатьева А.Ю. Оптимизация структуры полярных монолитных капиллярных колонок для хроматографического анализа синтетических полимеров. // «Менделеев-2012» VI Всероссийская конференция молодых учёных,

аспирантов и студентов с международным участием: тезисы докладов. Секция 1. Аналитическая химия. (Санкт-Петербург, 3-6 апреля 2012 г.). - С. 65-66.

9. Ибрагимов Т.Р., Королев А.А., Викторова Е.Н., Канатьева А.Ю., Курганов А.А. Монолитные капиллярные колонки на основе ДМЭГ со структурой, оптимальной для разделения синтетических полимеров. // 26 Симпозиум по реологии: программа и тезисы. (Тверь, 10-15 сентября 2012 г.). - С. 70.

10. Ибрагимов Т.Р., Королев А.А., Викторова Е.Н., Ширяева В.Е., Попова Т.П., Курганов А.А. Влияние природы порогена на пористость и проницаемость монолитных колонок. // 26 Симпозиум по реологии: программа и тезисы. (Тверь, 1015 сентября 2012 г.).-С. 91.

11. Ibragimov Timur, Kurganov Alexander, Korolev Alexander, Victorova Elena, Kanatieva Anastasiya. Polar monolithic column with structure optimized for molecular size separation of polymers. // 36 International Symposium on Capillary Chromatography: Abstract book of 36th ISCC and 9th GCxGC Symposium. (Riva del Garda, Italy, 27 May - 1 June 2012). - B.04, P. 146.

12. Ibragimov Т., Kanatyeva A., Korolev A., Viktorova E., Kurganov A. Using inverse size exclusion chromatography for characterization of monolithic capillary columns based on DMEG. // 38 International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques: Book of Abstracts. (Anaheim, USA, 16-21 June 2012). - P. 227-Mon.

13. Ibragimov Т., Kanatyeva A., Korolev A., Viktorova E., Kurganov A. Polar monolithic columns based on DMEG for molecular size separation of polymers. //38 International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques: Book of Abstracts. (Anaheim, USA, 16-21 June 2012). - P. 226-Mon.

14. Ibragimov Т., Kurganov A., Victorova E., Korolev A., Kanatieva A. Monolithic Capillary Columns Based on Pentaerythritol Acrylates for Molecular Size Separation of Polymers. // 37 International Symposium on Capillary Chromatography: Abstract book of

37th ISCC and 10th GCxGC Symposium: Book of Abstracts. (Palm Springs, USA, 12-16 May 2013). - P. 257-T.

Личный вклад автора.

Автор принимал непосредственное участие в постановке задач работы, синтезе полимерных монолитных сорбентов, исследовании их свойств и интерпретации полученных результатов. Большинство положений в настоящей диссертации сформулировано лично автором. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из Введения, Литературного обзора, Экспериментальной части, Результатов и их обсуждения, Выводов и Списка цитируемой литературы. Материал изложен на 122 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 11 таблиц и список цитируемой литературы из 145 наименований.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Хроматографические методы в анализе полимеров

Хроматографические методы широко используются в полимерной химии, как для разделения смесей высокомолекулярных соединений, так и для получения молекулярно-массовых и молекулярно-функциональных характеристик полимеров. Все используемые в полимерной химии хроматографические методы можно разделить на две большие группы: методы, в которых происходит сорбция полимерных молекул на поверхности стационарной фазы (в дальнейшем сорбционные хроматографические методы, СХМ), и методы, в которых взаимодействие полимера со стационарной фазой отсутствует (неадсорбционные хроматографические методы, НХМ). Среди НХМ наибольшее распространение получила так называемая эксклюзионная хроматография (ЭХ), известная также под названиями гель проникающая хроматография или гель фильтрация. Последние два названия отражают устаревшие представления о механизме разделения полимеров в ЭХ, когда это метод отождествляли с процессами фильтрования полимеров. Однако ещё в 1967 г. Касасса [1] провел моделирование динамики Броуновского движения для ЭХ и показал, что в основе разделения лежит различие в величине исключенного объема макромолекул, что приводит к различию в коэффициентах распределения

макромолекул между свободным раствором и раствором внутри пор сорбента. Модель, использованная Касасса, была сильно упрощенной и рассматривала полимерную молекулу как жесткую, непроницаемую сферу радиуса г, а стационарную фазу как монодисперсную матрицу с порами размера /?. Для такой упрощенной системы Касасса получил довольно простое выражение, связывающее коэффициент распределения К$ес с размерами, а следовательно, и с массами, макромолекул:

К5ЕС = ( (1)

где С, - коэффициент учитывающий геометрию пор и принимающий значение 1 для щелевидной поры, 2 для цилиндрической поры и 3 для сферической поры. Это выражение, несмотря на значительные упрощения, сделанные при его выводе, выделяет важную роль пористой структуры используемой матрицы, для достижения эффективного разделения макромолекул. Геометрия пор отражается в показателе степени уравнения 1, а аспектное отношение r/R не должно быть ни очень большим, ни очень маленьким, для того чтобы получать заметные различия в коэффициентах распределения для полимеров различной массы. В дальнейшем модель, использованная Касасса, неоднократно уточнялась и расширялась, с целью приблизить ее к реальному поведению макромолекул и реальной структуре используемых сорбентов. Так, в работах [2,3] были приняты во внимание конформационные превращения макромолекул в растворе и их разветвленность, а в работах [4-6] было использовано иное представление стационарной фазы. Однако все эти уточнения приводили к значительному усложнению получаемых выражений, которые становились малопригодными для рутинной работы. Для примера ниже приведено уравнение для коэффициента распределения, полученное Касасса для подвижных полимерных цепей, имеющих средний радиус инерции rg [3]:

Ksec = 4£m=ißm2exp[-ßl(rg2/R2)] (2)

где ßm корень уравнения Jo(ß)=0, где J0 функция Бесселя первого рода нулевого порядка. Кроме того, экспериментальная проверка этих уравнений показала [7], что они практически не отличаются при описании экспериментальных данных, хотя в их основе лежат совершенно разные модели. Учитывая эту неблагоприятную ситуацию, проведение молекулярно-массовых анализов методом ЭХ до настоящего времени остается эмпирическим процессом, и для каждой колонки, используя молекулярно-массовые стандарты, строится калибровочная кривая, показывающая зависимость между молекулярной массой стандарта М и временем tR или объемом Vr его элюирования из колонки. Качество калибровочной кривой, которое обычно

оценивают по углу ее наклона (т.е. фактически по величине производной с1М/скк или й^АШК/г), определяется структурой сорбента, оптимизацию которой также проводят опытным путем. Современные сорбенты для ЭХ представляют собой узко фракционированные по размеру микросферические частицы, полученные на основе полимеров или силикагеля. Как известно, размер частиц сорбента в значительной степени определяет эффективность хроматографического разделения, и чем меньше размер частиц, тем выше удельная эффективность хроматографической колонки. Современные колонки в СХМ заполнены сорбентами размером 2-5 мкм и менее, и позволяют достигать эффективности до 100 ООО теор. тарелок на метр длины колонки, но требуют применения высоких рабочих давлений для прокачки элюента. В ЭХ традиционный размер частиц сорбентов составляет 10-20 мкм, что связано с особенностями этого метода. Дело в том, что в отличие от разделений в СХМ, разделение в ЭХ ограничено двумя предельными временами (или объемами) удерживания (рис. 1): временем (объемом) элюирования полимера с очень большой М или ¥0), который не проникает в поры сорбента, и временем (объемом) элюирования низкомолекулярного реперного соединения (/, или V,), которое проникает во все поры сорбента. Первый объем фактически равен объему свободного пространства внутри колонки между гранулами сорбента (межгранульный объем), тогда как второй объем - это величина всего свободного пространства внутри колонки. Разница между этими объемами УР = У,-У0 дает величину объема пор сорбента в колонке и чем больше эта величина, тем большее пространство доступно на хроматограмме для разделения пиков, и тем лучше разрешение колонки. Естественно, что объем пор, заключенный внутри колонки, будет тем больше, чем больше размеры колонки, и поэтому в ЭХ используют колонки большего размера (30-60 см), чем колонки в СХМ, и часто 2-3 колонки объединяют в серию. Столь длинные колонки не позволяют использовать мелкозернистые сорбенты вследствие неприемлемого возрастания рабочего давления. Проблема соотношения размера частиц сорбента и рабочего давления

колонки характерна не только для ЭХ, но и для всех хроматографических методов. Теория хроматографии предсказывает [9], что теоретически минимально достижимая в оптимальных условиях высота теоретической тарелки (ВЭТТ) для колонки заполненной гранулированным сорбентом с размером гранул с!р равна примерно двум диаметрам частиц, т.е. 2ёр.

Межгранульный объем

4 5 в 7 в в Ю 11 ОиНог Увкил* (т1_)

Полный свободный объем

Рис.1. Типичная хроматограмма разделения полистирольных стандартов и калибровочная кривая в эксклюзионной хроматографии [8].

Таким образом, для колонки, заполненной сорбентом зернением 2 мкм, можно ожидать ВЭТТ около 4 мкм и примерно 250 ООО теор. тарелок на метр длины колонки. Однако из-за ограничения по давлению реальная длина таких колонок не превышает 15 см, что снижает реально достижимую эффективность колонки до 37500 теор. тарелок на колонку. В хроматографии неоднократно предпринимались попытки преодолеть это противоречие и одно из направлений этих исследований связано с развитием, так называемых, монолитных колонок.

1.2. Монолитные колонки

Внутреннее пространство монолитных колонок, в отличие от колонок, заполненных гранулированными материалами, содержит единый блок адсорбента, что и послужило причиной названия, выбранного для этого типа колонок. Следует, однако, отметить, что, по сути, монолитные колонки содержат единый блок макропористого органического или неорганического полимера, и в этом плане используемый термин «монолит» отличается по смыслу от того, который вкладывается в это понятие в полимерной химии: здесь монолит - это полностью непористый, непроницаемый блок полимера.

Первые попытки применения монолитных колонок относятся к началу 70-х годов прошлого столетия [10-12], когда сразу несколько исследовательских групп использовали жесткие открыто пористые пенополиуретаны в качестве стационарных фаз при разделении в газовой (ГХ) и жидкостной (ЖХ) хроматографии. Синтез монолитных сорбентов проводился поликонденсацией мономерной смеси прямо в стальных колонках, без какой-либо предварительной модификации их поверхности. Полученный полиуретан не имел никакой химической связи с поверхностью колонки, но благодаря высокой адгезии полимера к металлу прочно удерживался в колонке и не выносился из нее потоком подвижной фазы. Пористость монолитных фаз варьировали изменением состава поликонденсационной смеси и условий проведения реакции. Было показано, что пористая структура монолита влияет не только на проницаемость колонки, но и оказывает заметный эффект на её разделяющие свойства. Разделения, достигнутые на колонках с оптимальной структурой монолита, соответствовали разделениям, получаемым на колонках того времени, заполненных гранулированными сорбентами. Однако примерно в то же время в ГХ были впервые использованы полые капиллярные колонки, которые нашли впоследствии широчайшее применение и практически полностью вытеснили колонки, заполненные и гранулированными, и монолитными сорбентами.

Возрождение интереса к монолитным колонкам наблюдается в начале 90-х годов, но уже не в ГХ, а в жидкостной хроматографии. Именно тогда Хиртэн [13,14] приготовил сильно набухающий сшитый гель путем полимеризации водного раствора К, №-метил енбисакр ил амида и акриловой кислоты в присутствие соли (сульфата аммония) в водной среде. Затем полимер был сжат до небольшой части первоначального объема для полного заполнения поперечного сечения колонки и придания ему структуры монолита. Удивительно, но эта колонка показала очень хорошую проницаемость потоку подвижной фазы, и позволила провести разделение биополимеров методом градиентной ЖХ. Трудно сказать насколько гель, полученный после полимеризации и сжатия, был реальным монолитом, то есть единым блоком полимера. В дальнейших работах Хиртэн получал аналогичные «компрессионные» гели, используя и гранулированные сорбенты [14]. Одно является несомненным: в случае мягких гелей, с которыми работал Хиртэн, сжатие приводит к значительному сокращению межгранульного пространства и уменьшению размывания хроматографических зон в колонке. Как при этом меняется внутригранульный объем пор остается не ясным, и Хиртэном исследовано не было.

Примерно в то же время интернациональная группа исследователей получила макропористые сополимеры глицидилметакрилата и этилендиметакрилата, используя традиционную радикальную полимеризацию и порообразующие добавки в полимеризационную смесь (порогены) [15,16]. Проведя оптимизацию условий полимеризации, авторы получили монолитные блоки пористых высокосшитых полимеров, позволявших, тем не менее, свободное протекание элюента в условиях хроматографического анализа. Полимеры были приготовлены в форме пластин, из которых были вырезаны диски. Эти диски затем были помещены в специальные картриджи, на которых провели быстрое разделение смесей 3-4 белков [15,16]. Эта технология в дальнейшем была переработана для получения монолитных колонок путем прямой полимеризации мономеров внутри стеклянных или металлических

трубок [17], и в таком виде нашла широкое применение в практике получения монолитных колонок.

Хотя начало современному развитию монолитных колонок положили макропористые полимеры на органической основе, большой интерес представляло получение монолитных колонок на основе силикагеля, поскольку сорбенты на его основе доминируют в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Эта задача была решена группой проф. Танака из Киотского технологического института [18,19], использовавшего для этой цели технологию приготовления силикагельных монолитов, разработанную Наканиши и сотр. [20-23]. Сама золь-гель технология известна достаточно давно [24] и широко используется при производстве, например, керамических материалов, но ее адаптация для получения монолитных адсорбентов потребовала значительных усилий и времени.

1.3. Получение монолитных колонок на основе силикагеля

Методика получения силикагельных монолитов включает три типичные для золь-гель процессов стадии [18,19,23] и весьма схожа с процессом производства силикагельных сорбентов для ВЭЖХ. Сначала кислотным гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭС) в присутствии порогена (обычно это низкомолекулярный полиэтиленоксид, ПЭО) получают золь кремневой кислоты. Глубина гидролиза, которую обычно оценивают по вязкости образующегося раствора золя, определяет размер образующихся на следующей стадии - стадии образования геля, первичных частиц кремнезема и размер формируемых ими пор в структуре монолита. Полученный раствор золя кремневой кислоты переносят в форму, например пластиковую трубку, и нагревают до температуры 40-50°С, что вызывает переход золя кремневой кислоты в гель. Полученные в трубках стержни монолитного силикагеля извлекают из формы, промывают от остатков реагентов, высушивают и прокаливают при температуре 600°С, как для устранения микропористости геля и

снижения концентрации силанольных групп, так и для удаления остатков порогена. Иногда вводят дополнительную стадию гидротермальной обработки для получения более узкого распределения пор по размерам, как это типично для силикагельных гранулированных материалов. Высушенные монолитные силикагельные стержни нарезают до требуемой длины и помещают в корпус из термоусадочного пластика. Таким образом, колонка как бы надевается на монолитный сорбент, и в таком виде она используется в хроматографическом анализе. Внешний вид получаемых монолитов показан на рис. 2, а их структура по данным электронной микроскопии на рис. 3. Как видно из рисунка, соотношение реагентов оказывает очень сильное влияние на размер проходных пор в структуре монолита и с увеличением доли порогена в смеси их размер уменьшается. Отличительной особенность полученных по этой технологии колонок была их очень высокая пористость. Так в работе [19] приводятся данные по пористости силикагельной монолитной колонки и колонки заполненной сферическими силикагельными частицами размером 5 мкм и размером пор 11 нм. Полная пористость монолитной колонки составляла 86%, в этом объеме 65% занимают проходные поры, тогда как у колонки с гранулированным силикагелем полная пористость составляла 76%, из которых межгранульное пространство занимало только 39%. Высокая доля проходных пор в монолитных колонках обеспечивает низкое сопротивление потоку подвижной фазы, но одновременно означает низкую долю мезопор, которые играют основную роль в процессах адсорбции в СХМ. Действительно, данные проводимые фирмой Merck, которая коммерциализировала производство монолитных силикагельных колонок, показывают, что удельная внутренняя поверхность монолитного сорбента не уступает таковой у гранулированных пористых силикагелей и составляет примерно 300-350 м /г [25]. Однако эти величины относятся к 1 г сорбента, а монолитная колонка имеет большую пористость и содержит, соответственно, на единицу длины

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ибрагимов, Тимур Рифкатович, 2013 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Casassa Е. Equilibrium distribution of flexible polymer chains between a macroscopic solution phase and small voids. // J. Polym. Sei. Part B: Polymer Letters A967.W. 5, № 9. P. 773-778.

2. Casassa E., Tagami Y. An Equilibrium Theory for Exclusion Chromatography of Branched and Linear Polymer Chains. // Macromol. 1969. V. 2. P. 14-26.

3. Casassa E.F. Theoretical models for peak migration in gel permeation chromatography. II J. Phys. Chem. 1971. V. 75. P. 3929-3939.

4. Laurent T.C., Björk I., Pietruszkiewicz A., Persson H. On the interaction between polysaccharides and other macromolecules: II. The transport of globular particles through hyaluronic acid solutions. // Biochimica et Biophysica Actaio 1963. V. 78, №2. P. 351-359.

5. Laurent T.C., Kliander J. A theory of gel filtration and its exeperimental verification. II J. Chromatogr. 1964. V. 14. P. 317-330.

6. Ackers G.K. Analytical Gel Chromatography of Proteins. II Adv. Prot. Chem. 1970. V. 24. P. 343-446.

7. Hussain S., Mehta M.S., Kaplan J.I., Dubin P.L. Experimental evaluation of conflicting models for size exclusion chromatography. // Anal. Chem. 1991. V. 63. P. 1132-1138.

8. GPC columns. Tosoh Bioscience GMBH. WWWTOSOHBIOSCIENCE.COM

9. Giddings J.C. Unified Separation Science, Wiley, N.Y., 1991.

1 O.Ross W.D., Jefferson R.T. In Situ—Formed Open-Pore Polyurethane as Chromatography Supports. II J. Chromatogr. Sei. 1970. V. 8. P. 386-389.

ll.Hileman F.D., Sievers R.E., Hess G.G., Ross W.D. In situ preparation and evaluation of open pore polyurethane chromatographic columns. // Anal. Chem. 1973. V. 45. P. 1126-1130.

12.Schnecko H., Bieber O. Foam filled columns in gas chromatography. // Chromatographia, 1971. V.4. № 3. 109-112.

13.Hjerten S., Liao J.L., Zhang R. High-performance liquid chromatography on continuous polymer beds. // J. Chromatogr. 1989. V. 473. P. 273-275.

14.Hjerten S., Mohammad J., Nakazato K. Improvement in flow properties and pH stability of compressed, continuous polymer beds for high-performance liquid chromatography. II J. Chromatogr. 1993. V. 646. P. 121-128.

15.Tennikova T.B., Svec F., Belenkii B.G. High-Performance Membrane Chromatography. A Novel Method of Protein Separation. // J. Liquid Chromatogr.

1990. V. 13. P. 63-70.

16.Tennikova T.B., Bleha M., Svec F., Almazova T.V., Belenkii B.G. Highperformance membrane chromatography of proteins, a novel method of protein separation. //J. Chromatogr. 1991. V. 555. P. 97-107.

17.Svec F., Frechet J.M.J. Continuous rods of macroporous polymer as highperformance liquid chromatography separation media // Anal. Chem. 1992. V. 64. P. 820-822.

18.Minakuchi H., Nakanishi K., Soga N., Ishizuka N., Tanaka N. Octadecylsilylated Porous Silica Rods as Separation Media for Reversed-Phase Liquid Chromatography. II Anal. Chem. 1996. V. 68. P. 3498-3501.

19.Minakuchi H., Nakanishi K., Soga N., Ishizuka N., Tanaka N. Effect of skeleton size on the performance of octadecylsilylated continuous porous silica columns in reversed-phase liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 1997. V. 762. P. 135146.

20.Nakanishi K., Soga N. Phase Separation in Gelling Silica-Organic Polymer Solution: Systems Containing Poly(sodium styrenesulfonate). // J. Am. Ceram. Soc.

1991. V. 74. P. 2518-2530.

21.Nakanishi K., Soga N. Phase separation in silica sol-gel system containing polyacrylic acid I. Gel formaation behavior and effect of solvent composition. // J. Non-Cryst. Soids. 1992. V. 139. P. 1-13.

22.Nakanishi K., Soga N. Phase separation in silica sol-gel system containing polyacrylic acid II. Effects of molecular weight and temperature. // J. Non-Cryst. Solids. 1992. V. 139. P. 14-24.

23.Nakanishi K. Sol-Gel Process of Oxides Accompanied by Phase Separation. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 2006. V. 79. No. 5. P. 673-691.

24.Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, New York, 1990.

25.Cabrera K., G. Wieland, Lubda D., Nakanishi K., Soga N., Minakuchi H., Unger K. K. SilicaROD™ — A new challenge in fast high-performance liquid chromatography separations. // Trends Analyt. Chem. 1998. V. 17. P. 50-53.

26.N. Ishizuka, H. Minakuchi, K. Nakanishi, N. Soga, N. Tanaka Designing monolithic double-pore silica for high-speed liquid chromatography. II J. Chromatogr. A. 1998. V. 797. P. 133-137.

27.Cabrera K. New Generation Monolithic Silica Columns for Fast, High Resolution Drug Separations without High Pressures. // LCGC North America, (Suppl.), 56 (2012).

28.Cabrera K., Machtejevas E. A New Generation of Silica-Based Monoliths HPLC Columns with Improved Performance. // LCGC North America, (Suppl.), 37 (2012).

29.Cabrera K., Machtejevas E. New Generation Monolithic Silica Columns for Fast, High Resolution Drug Separations without High Pressures. // LCGC North America, (Suppl), 25 (2013).

30.F. Gritti, G. Guiochon. Measurement of the eddy dispersion term in chromatographic columns. II. Application to new prototypes of 2.3 and 3.2 mm I.D. monolithic silica columns. //J. Chromatogr. A. 2012. V. 1227. P. 82-95.

31.Hlushkou D., Hormann K., Holtzel A., Khirevich S., Seidel-Morgenstern A., Tallarek U. Comparison of first and second generation analytical silica monoliths by pore-scale simulations of eddy dispersion in the bulk region. // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1303. P. 28-38.

32.Hormann K., Milliner T., Bruns S., Holtzel A., Tallarek U. Morphology and separation efficiency of a new generation of analytical silica monoliths. // J. Chromatogr. A, 2012. V.1222. P. 46-58.

33.Unger K.K. Porous Silica. / J. Chromatogr. Libr. Elsevier. Amsterdam. 16 (1979).

34.Ahmed A.; Myers P.; Zhang H. Preparation of aligned porous silica monolithic capillary columns and their evaluation for HPLC. // Analytical Methods. 2012. V. 4 №12. P. 3942-3947.

35.Silverstein M. S., Cameron N. R., Hillmyer M. A. (Editors). Porous Polymers. Wiley. Hoboken. NJ. 2011.

36.Maya F., Svec F. A new approach to the preparation of large surface area poly(styrene-co-divinylbenzene) monoliths via knitting of loose chains using external crosslinkers and application of these monolithic columns for separation of small molecules.// Polymer. 2013. In press (available on-line).

37.Petro M., Svec F., Frechet J.M.J. Molded continuous poly(styrene-co-divinylbenzene) as a separation medium for very fast separation of polymers. Comparison of the chromatographic properties of the monolithic rod with columns packed with porous and non-porous beads in high-performance liquid chromatography of polymers. // J. Chromatogr. A. 1996. V. 752. P. 59-66.

38.Viklund C., Nordstrom A., Irgum K., Svec F., Frechet J.M.J. Preparation of Porous Poly(styrene-co-divinylbenzene) Monoliths with Controlled Pore Size Distributions Initiated by Stable Free Radicals and Their Pore Surface Functionalization by Grafting. // Macromol. 2001. V. 34. P. 4361-4369.

39.Nesterenko E.P. Nesterenko P.N., Connolly D., Lacroix F., Paull B. Micro-bore titanium housed polymer monoliths for reversed-phase liquid chromatography of small molecules. // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 2138-2146.

40.Courtois J., Szumski M., Bystrom E., Iwasiewicz A., Shchukarev A., Irgum K. A study of surface modification and anchoring techniques used in the preparation of monolithic microcolumns in fused silica capillaries. // J. Sep. Sci. 29 (2006) 325.

41.Vidic J., Podgornik A., Strancar A. Effect of the glass surface modification on the strength of methacrylate monolith attachment. // J. Chromatogr. A. 2005. V. 1065. P. 51-58.

42.Cifuentes A., Canalejas P., Ortega A., Diez-Masa J.C. Treatments of fused-silica capillaries and their influence on the electrophoretic characteristics of these columns before and after coating. // J. Chromatogr. A. 1998. V. 823. P. 561-571.

43.Svec F. Porous polymer monoliths: Amazingly wide variety of techniques enabling their preparation. //J. Chromatogr. 2010. V. 1217. P. 902-924.

44.Rohr T., Hilder E.F., Donovan J.J., Svec F., Frechet J.M.J. Photografting and the Control of Surface Chemistry in Three-Dimensional Porous Polymer Monoliths. // Macromolecules. 2003. V. 36. № 5. P. 1677-1684.

45.Tennikov M.B., Gazdina N.V., Tennikova T., Svec F. Effect of porous structure of macroporous polymer supports on resolution in high-performance membrane chromatography of proteins. // J. Chromatogr. A. 1998. V. 798. P. 55-64.

46.Xu Z., Yang L., Wang Q. Different alkyl dimethacrylate mediated stearyl methacrylate monoliths for improving separation efficiency of typical alkylbenzenes and proteins. //J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 3098-3106.

47.Li Y., Tolley H.D., Lee M.L. Preparation of monoliths from single crosslinking monomers for reversed-phase capillary chromatography of small molecules. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 1399-1408.

48.Nischang I. On the chromatographic efficiency of analytical scale column format porous polymer monoliths: Interplay of morphology and nanoscale gel porosity. // J. Chromatogr. A. 2012. V. 1236. P. 152- 163.

49.Viklund C., Ponten E., Glad B., Irgum K., Horsted P., Svec F. "Molded" Macroporous Poly(glycidyl methacrylate-co-trimethylolpropane trimethacrylate) Materials with Fine Controlled Porous Properties: Preparation of Monoliths Using Photoinitiated Polymerization // Chem. Mater. 1997. V. 9. P. 463-471.

50.Yu C., Xu M., Svec F., Frechet J.M.J. Preparation of monolithic polymers with controlled porous properties for microfluidic chip applications using photoinitiated free-radical polymerization. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2002. V. 40. P. 755769.

51.Proczek G., Augustin V., Descroix S., Hennion M.C. Integrated microdevice for preconcentration and separation of a wide variety of compounds by electrochromatography. // Electrophoresis. 2009. V. 30. P. 515-524.

52.Kumakura M., Kaetsu I., Asami K., Suzuki S. Characteristics of porous polymer composite columns prepared by radiation cast-polymerization // J. Mater. Sci. 1989. V. 24. P. 1809-1813.

53.Beiler B., Vincze A., Svec F., Safrany A. Poly(2-hydroxyethyl acrylate-co-ethyleneglycol dimethacrylate) monoliths synthesized by radiation polymerization in a mold// Polymer. 2007. V. 48. P. 3033-3040.

54.Chuda K., Jasik J., Carlier J., Tabourier P., Druon C., Coqueret X. Characteristics and fluidic properties of porous monoliths prepared by radiation-induced polymerization for Lab-on-a-Chip applications. // Radiat. Phys. Chem. 2006. V. 75. P. 26-33.

55.Schlemmer B., Bandari R., Rosenkranz L., Buchmeiser M.R. Electron beam triggered, free radical polymerization-derived monolithic capillary columns for highperformance liquid chromatography.// J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 26642670.

56.Urban J., Jandera P. Recent advances in the design of organic polymer monoliths for reversed-phase and hydrophilic interaction chromatography separations of small molecules. // Anal Bioanal. Chem. 2013. V. 405. P. 2123-2131.

57.Liang Y., Zhang L., Zhang Y. Recent advances in monolithic columns for protein and peptide separation by capillary liquid chromatography. // Anal. Bioanal. Chem. 2013. V. 405. P. 2095-2106.

58.Rigobello-Masini M., Penteado J.C.P., Masini J.C. Monolithic columns in plant proteomics and metabolomics. // Anal. Bioanal. Chem. 2013. V. 405. P. 2107-2122.

59.Podgornik A., Yamamoto S., Peterka M., Krajnc N.L. Fast separation of large biomolecules using short monolithic columns. // J. Chromatogr. B. 2013. V. 927. P. 80-89.

60.Wouters B., Vaast A., Treumann A., Ursem M., Ho J., Hornshaw M., Raes M., Terryn H., Eeltink S. The potential of polymer monolithic capillary columns for the LC-MS analysis of intact proteins. // LC-GC Europe. 2012. V. 25, № 1. P. 12-19.

61.Arrua R.D., Talebi M., Causon T.J, Hilder E.F. Review of recent advances in the preparation of organic polymer monoliths for liquid chromatography of large molecules. // Anal. Chim. Acta 2012. V. 738. P. 1- 12.

62.Chen Q., Yu H. Recent research and development of monolithic column in ion chromatography. // Fenxi Ceshi Xuebao. 2011. V. 30. № 6. P. 705-712.

63.Jiang Z., Smith N.W, Liu Z. Preparation and application of hydrophilic monolithic columns. //J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 2350-2361.

64.Nordborg A., Hilder E.F., Haddad P.R. Monolithic phases for ion chromatography. // Annual Review Anal. Chem. 2011. V. 4. P. 197-226.

65.Vlakh E.G., Tennikova T.B. Applications of polymethacrylate-based monoliths in high-performance liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 2637-2650.

66.1kegami T., Tomomatsu K., Takubo H., Horie K., Tanaka N. Separation efficiencies in hydrophilic interaction chromatography. // J. Chromatogr. A. 2008. V. 1184. P. 474-503.

67.Skudas R., Grimes B.A., Machtejevas E., Kudirkaite V., Kornysova O., Hennessy T.P., Lubda D., Unger K.K. Impact of pore structural parameters on column performance and resolution of reversed-phase monolithic silica columns for peptides and proteins. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1144. P. 72-84.

68.Svec F., Frechet J.M.J. Temperature, a Simple and Efficient Tool for the Control of Pore Size Distribution in Macroporous Polymers. // Macromol. 1995. V. 28. P. 7580-7582.

69.Peters E.C., Svec F., Frechet J.M.J., Viklund C., Irgum K. Control of Porous Properties and Surface Chemistry in "Molded" Porous Polymer Monoliths Prepared by Polymerization in the Presence of TEMPO. // Macromol. 1999. V. 32 P. 63776379.

70.Szumski M., Buszewski B. Effect of temperature during photopolymerization of capillary monolithic columns. // J. Sep. Sci. 2009. V. 32. P. 2574-2581.

71.Hirano T., Kitagawa S., Ohtani H. Methacrylate-ester-based Reversed Phase Monolithic Columns for High Speed Separation Prepared by Low Temperature UV Photopolymerization. // Anal. Sci. 2009. V. 25. P. 1107-1113.

72.Jandera P., Stankova M., Skerikova V., Urban J. Cross-linker effects on the separation efficiency on (poly)methacrylate capillary monolithic columns. Part I. Reversed-phase liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1274. P. 97106.

73.Stankova M., Jandera P., Skerikova V., Urban J. Cross-linker effects on the separation efficiency on (poly)methacrylate capillary monolithic columns. Part II. Aqueous normal-phase liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1289. P. 47-57.

74.Viklund C., Svec F., Frechet J.M.J. Monolithic, "molded" porous materials with high flow characteristics for separation, catalysis or solid-phase chemistry: control of porous properties during polymerization. // Chem. Mater. 1996. V. 8. № 3. P. 744-750.

75. Svec F., Frechet J.M.J. Kinetic control of pore formation in macro porous polymers. Formation of "molded: porous materials with high flow characteristics for separation or catalysis. // Chem. Mater. 1995. V. 7. № 4. P. 707-715.

76.Peters E.C., Svec F., Frechet J.M.J. Preparation of large-diameter polymer monoliths and the control of pore structure homogeneity. // Chem. Mater. 1997. V. 9. № 8. P. 1898-1902.

77.Buchmeister M.R. Polymeric monolithic materials: synthesis, properties, fiinctionalization, and application. // Polymer. V. 48. № 8. P. 2187-2198.

78.Shu S., Kobayashi H., Kojima N., Sabarudin A., Umemura T. Preparation and characterization of lauryl methacrylate based monolithic columns for reversed-phase liquid chromatograpghy. // J. Chromatogr. 2011. V. 1218. P. 5228-5234.

79.Eeltink S., Geiser L., Svec F., Frechet J.M.J. Optimization of the porous structure and polarity of polymethacrylate-based monolithic capillary columns for the LC-MS separation of enzymatic digests. // J. Sep. Sci. 2007. V. 30. P. 2814-2820.

80.Kubo T., Watanabe F., Kimura N., Kaya K., Hosoya K. Novel Polymer Monolithic Column for Hydrophilic Compounds. // Chromatographia. 2009. V. 70. № 3/4. P. 527-532.

81.Davankov V.A., Tsyurupa M.P. / Hypercrosslinked Polymeric Networks and Adsorbing Materials, Synthesis, Structure, Properties and Application. Elsevier. Amsterdam. 2010.

82.Urban J., Svec F.,. Frechet J.M.J Hypercrosslinking: New approach to porous polymer monolithic capillary columns with large surface area for the highly efficient separation of small molecules. // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 8212-8221.

83.Lv Y., Lin Z., Svec F. Hypercrosslinked large surface area porous polymer monoliths for hydrophilic interaction liquid chromatography of small molecules featuring zwitterionic functionalities attached to gold nanoparticles held in layered structure. // Anal. Chem. 2012. V. 84. P. 8457-8460.

84.Chen M.-L., Liu Y.-L., Xing X.-W., Zhou X., Feng Y.-Q., Yuan B.-F. Preparation of a hyper-cross-linked polymer monolithic column and its application to the sensitive determination of genomic DNA methylation. // Chemistry-A European J. 2013. V. 19. №3. P. 1035-1041.

85.Sabarudin A., Huang J., Shu S., Sakagawa S., Umemura T., Preparation of methacrylate-based anion-exchange monolithic microbore column for chromatographic separation of DNA fragments and oligonucleotides. // Anal. Chim, Acta. 2012. V. 736. P. 108-114.

86.Liu M., Liu H., Liu Y., Bai L., Yang G., Yang C., Cheng Y. Preparation and characterization of temperature-responsive poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N-methylenebisacryl amide) monolith for HPLC. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 286-292.

87.Liu H., Liu M., Bai L., Sun S., Liu Y., Yang G. Investigation of temperature-responsivity and aqueous chromatographic characteristics of a thermo-responsive monolithic column. // Talanta. 2011. V. 85. № 2. P. 1193-1198.

88.Tao Z., Kyung H.R. A Weak Cation-Exchange Monolithic SPE Column for Extraction and Analysis of Caffeine and Theophylline in Human Urine. // Chromatographia. 2009. V. 69. № 11/12. P. 1477- 1480.

89.Smirnov K.N., Dyatchkov I.A., Telnov M.V., Pirogov A.V., Shpigun O.A. Effect of monomer mixture composition on structure and chromatographic properties of poly(divinylbenzene-co-ethylvinylbenzene-co-2-hydroxyethyl methacrylate)

monolithic rod columns for separation of small molecules. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 5010-5019.

90.Greiderer A., Trojer L., Huck C.W., Bonn G.K. Influence of the polymerisation time on the porous and chromatographic properties of monolithic poly(l,2-bis(p-vinylphenyl))ethane capillary columns. // J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 77477754.

91.Trojer L., Bisjak C.P., Weider W., Bonn G.K. High capacity organic monoliths for simultaneous application in biopolymer chromatography and the separation of small nolecules. // J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 6303-6309.

92.Nishing I., Briiggemann O. On the separation of small molecules by means of nano liquid chromatography with methacrylate-based macro porous polymer monoliths. // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 5389-5397.

93.Nishing I., Teasdale I. Towards porous polymer monoliths for the efficient retention-independent performance in isocratic separationof small mollecules by means of nano-liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 7514-7522.

94.Svec F., Kurganov A.A. Less common applications of monoliths. III. Gas chromatography. //J. Chromatogr. A. 2008. V. 1184. P. 281-295.

95.Смирнов K.H. Синтез и хроматографические свойства новых монолитных неподвижных фаз для обрашенно-фазовой высокоэффективной хроматографии. Дисс. Канд. Хим. Наук. МГУ. Москва. 2013.

96.Liang Y., Zhang L., Zhang Y. Recent advances in monolithic columns for protein and peptide separation by capillary liquid chromatography. // Anal. Bioanal. Chem. 2013. V. 405. P. 2095-2106.

97.Josic D., J.G. Clifton. Use of monolithic supports in proteomics technology // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1144. P. 2-13.

98.Svec F. Recent advances in the porous polymer-based monolithic columns. // Abstracts of Papers, 243rd ACS National Meeting & Exposition, San Diego, CA, United States, March 25-29, 2012.

99.Guiochon G. Monolithic columns in high-performance liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1168. P. 101-168.

100. Urban J., Jandera P. Recent advances in the design of organic polymer monoliths for reversed-phase and hydrophilic interaction chromatography separations of small molecules. // Anal. Bioanal. Chem. 2013. V. 405. P. 21232131.

101. Bruchet A., Dugas V., Laszak I., Mariet C., Goutelard F., Randon J. Synthesis and characterization of ammonium functionalized porous poly(glycidyl methacrylate-co-ethylene dimethacrylate) monoliths for microscale analysis and its application to DNA purification. // J. Biomed. Nanotechnol. 2011. V. 7. № 3. P. 415-425.

102. Nan Q., Ruihong C., Huiyan Y. Preparation of strong cation-exchange monolithic column and its application in polypeptide separation by capillary electrochromatography. // Sepu. 2011. V. 29. №9. P. 881-884.

103.Manyi W., Tianwei T., Preparation and characterization of macroporous hydrophobic interaction monolithic column. // Lizi Jiaohuan Yu Xifu. 2011. V. 27. №5. P. 410-415.

104. Premstaller A., Oberacher H., Huber C.G. High-performance liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry of single- and double-stranded nucleic acids using monolithic capillary columns. // Anal. Chem. 2000. V. 72. P. 4386-4393.

105. Li Y, Tolley H.D., Lee M.L. Monoliths from poly(ethylene glycol) diacrylate and dimethacrylate for capillary hydrophobic interaction chromatography of proteins. //. J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. P. 4934^945.

106. Urban J., Jandera P., Schoenmakers P. Preparation of monolithic columns with target mesopore-size distribution for potential use in size-exclusion chromatography. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1150. P. 279-289.

107. Svec F. Porous monoliths: emerging stationary phases for HPLC and related methods. // LCGC LC Column Technology Supplement June 2004.

108. Jiang Z., Smith N.W., Liu Z. Preparation and application of hydrophilic monolithic columns. //J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 2350-2361.

109. Podgornik A., Yamamoto S., Peterka M., Krajnc N.L. Fast separation of large biomolecules using short monolithic columns. // J. Chromatogr. B. 2013. V. 927. P. 80-89.

110. Vidic J., Podgornik A., Jancar J., Frankovic V., Kosir B., Lendero N., Cucek K., Krajnc M., Strancar A. Chemical and chromatographic stability of methacrylate-based monolithic columns. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1144. P. 63-71.

111.Pruim P., Ohman M.„ Huo Y., Schoenmakers P.J.,. Kok W.T. Methacrylate monolithic capillary columns for gradient peptide separations. // J. Chromatogr. A. 2008. V. 1208. P. 109-115.

112. Wang F., Dong J., Ye M., Wu R., Zou H. Improvement of proteome coverage using hydrophobic monolithic columns in shotgun proteome analysis. // J. Chromatogr. A. 2009. V. 1216. P. 3887-3894.

113. Liu Z., Peng Y., Wang T., Yuan G., Zhang Q., Guo J., Jiang Z., Preparation and application of novel zwitterionic monolithic column for hydrophilic interaction chromatography. // J. Sep. Sci. 2013. V. 36. № 2. P. 262-269.

114. Chen M.-L., Wei S.-S., Yuan B.-F., Feng Y.-Q. Preparation of methacrylate-based monolith for capillary hydrophilic interaction chromatography and its application in determination of nucleosides in urine. // J. Chromatogr. A. 2012. V. 1228. P. 183192.

115.Josic D, Clifton J.G. Use of monolithic supports in proteomics technology. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1144. P. 2-13.

116. Rozenbrand J., van Bennekom W. P. Silica-based and organic monolithic capillary columns for LC: Recent trends in proteomics. // J. Sep. Sci. 2011. V. 34. № 16-17. P. 1934-1944.

117. Eeltink S.; Wouters B., Desmet G., Ursem M., Blinco D., Kemp Glenwyn D., Treumann, A. High-resolution separations of protein isoforms with liquid chromatography time-of-flight mass spectrometry using polymer monolithic capillary columns. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 5504-5511.

118. Wieder W., Lubbad S.H., Trojer L., Bisjak C.P., Bonn G.K. Novel monolithic poly(p-methylstyrene-cobis(p-vinylbenzyl)dimethylsilane) capillary columns for biopolymer separation. //J. Chromatogr. A. 2008. V. 1191. P. 253-262.

119. Trojer L., Lubbad S.H., Bisjak C.P., Wieder W, Bonn G.K. Comparison between monolithic conventional size, microbore and capillary poly(p-methylstyrene-co-l,2-bis(p-vinylphenyl)ethane) high-performance liquid chromatography columns. Synthesis, application, long-term stability and reproducibility. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1146. P. 216-224.

120. Chen X., Tolley H.D., Lee M.L. Monolithic capillary columns synthesized from a single phosphate-containing dimethacrylate monomer for cation-exchange chromatography of peptides and proteins. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 4322- 4331.

121.Aydogan C., Tuncel A., Denizli A. Polymethacrylate-based monolithic capillary column with weak cation exchange functionalities for capillary electrochromatography. //J. Sep. Sci. 2012. V. 35. № 8, P. 1010-1016.

122. Vlakh E.G., Tennikova T.B. Preparation of methacrylate monoliths. // J. Sep. Sci. 2007. V. 30. P. 2801-2813.

123. Li Y., Tolley H.D., Lee M.L. Size-exclusion separation of proteins using a biocompatible polymeric monolithic capillary column with mesoporosity. // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217 P. 8181-8185.

124. Gu B., Armenia J.M., Lee M.L.. Preparation and evaluation of poly(polyethylene glycol methyl ether acrylate-co-polyethylene glycol diacrylate) monolith for protein analysis. // J. Chromatogr. A. 2005. V. 1079. P. 382-391.

125. Li Y., Tolley H.D., Lee M.L.. Preparation of polymer monoliths that exhibit size exclusion properties for proteins and peptides. // Anal. Chem. 2009. V. 81. P. 4406 -4413.

126. Влах Е. Г., Максимова Е. Ф., Теиникова Т. Б. Монолитные полимерные сорбенты для высокоэффективного хроматографичсекого анализа синтетическиз полимеров. // ВМС. Серия Б. 2013. Т. 55. № 2. С. 209-217.

127. Moravcova D., Jandera P., Urban J., Planeta J. Comparison of monolithic silica and polymethacrylate capillary columns for LC. // J. Sep. Sci. 2004. V. 27. P. 789800.

128. Urban J., Jandera P., Schoenmakers P. Preparation of monolithic columns with target mesopore-size distribution for potential use in size-exclusion chromatography. // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1150. P. 279-289.

129. Jandera P., Stankova M., Skerikova V., Urban J. Cross-linker effects on the separation efficiency on (poly)methacrylate capillary monolithic columns. Part I. Reversed-phase liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1274. P. 97106.

130. Stankova M., Jandera P., Skerikova V., Urban J. Cross-linker effects on the separation efficiency on (poly)methacrylate capillary monolithic columns. Part II. Aqueous normal-phase liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1289. P. 47-57.

131. Ute K.; Yoshida S., Tatsuki Kitayama Т., Bamba Т., Kazuo Harada K., Fukusaki E., Kobayashi A., Ishizuka N., Minakichi H., Nakanishi K. Size Exclusion Chromatography of Standard Polystyrenes with a Wide Range of Molecular Weight Up to 7.45 x 106 on Monolithic Silica Capillary Columns. // Polymer Journal. 2006. V. 38. № 11. P. 1194-1197.

132. Edam R., Eeltink S., Vanhoutte D.J.D., Kok W.T., Schoenmakers P.J. Hydrodynamic chromatography of macromolecules using polymer monolithic columns. //J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 8638- 8645.

133.Stegeman G., Kraak J. С., Poppe H. Hydrodynamic and size-exclusion chromatography of polymers on porous particles // J. Chromatogr. 1991. V. 550. P. 121-139.

134. DiMarzio E. A., Guttman С. M. Separation by Flow. // Macromol. 1970. V. 3. № 2. P. 131-146.

135. Small H., Langhorst M. Hydrodynamic chromatography. // Anal. Chem. 1982. V. 54. № 8. P. 892A-898A.

136. Tijssen R., Bos J., van Kreveld M.E. Hydrodynamic Chromatography of Macromolecules in Open Microcapillary Tubes. // Anal. Chem. 1986. V. 58. P. 3036-3044.

137. Kanamori K., Nakanishi K., Hanada T. Rigid Macroporous Poly(divinylbenzene) Monoliths with a Well-Defined Bicontinuous Morphology Prepared by LivingRadical Polymerization. // Adv. Mater. 2006. V.18. P. 2407-2411.

138. Uliyanchenko E., van der Wal S., Schoenmakers P.J Deformation and degradation of polymers in ultra-high-pressure liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 6930-6942.

139. Uliyanchenko E., Schoenmakers P.J., van der Wal S. Fast and efficient size-based separations of polymers using ultra-high-pressure liquid chromatography. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 1509-1518.

140. van Kreveld M. E., van den Hoed N. Mechanism of gel permeation chromatography: distribution coefficient // J. Chromatogr. 1973. V. 83. P. 111-124.

141. Королев A.A., Викторова E.H., Каиатьева A.H., Курганов А.А. Монолитные капиллярные колонки на основе дивинилбензола в капиллярной жидкостной хроматографии. // Ж. физ. хим. 2007. Т. 81, № 3. Р. 507-511.

142.Kucerov Z., Szumski M., Buszewski В., Jandera P. Alkylated poly(styrene-divinylbenzene) monolithic columns for 1-HPLC and CEC separation of phenolic acids. // J. Sep. Sci. 2007. V. 30. P. 3018-3026.

143. Svobodovâ A., Krizek T., Sire J., Sâlek P., Tesarovâ E., Coufal P, Stulik K. Monolithic columns based on a poly(styrene-divinylbenzene-methacrylic acid) copolymer for capillary liquid chromatography of small organic molecules. // J. Chromatogr. A. 2011. V. 1218. P. 1544-1547.

144. Van Deemter J.J., Zuiderweg F.J., Klinkenberg A. Longitudinal diffusion and resistance to mass transfer as causes of nonideality in chromatography. // Chem. Eng. Sci. 1956. V. 5. P. 271-289.

145.Lubda D., Lindner W., Quaglia M., du Fresne von Hohenesche C., Unger K.K. Comprehensive pore structure characterization of silica monoliths withcontrolled mesopore size and macropore size by nitrogen sorption, mercury porosimetry, transmission electron microscopy and inverse size exclusion chromatography. // J. Chromatogr. A. 2005. V. 1083. P. 14-22.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АИБН - 2,2'-азодиизобутиронитрил

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ВЭТТ - высота, эквивалентная теоретической тарелке

ГДХ - гидродинамическая хроматография

ГХ - газовая хроматография

ДВБ - дивинилбензол

ДМЭГ - диметакрилат этиленгликоля

ЖХ - жидкостная хроматография

ММ - молекулярная масса

МС - масс-спектрометрия

НХМ - неадсорбционные хроматографические методы ПЭЗА - триакрилат пентаэритрита ПЭ4А - тетраакрилат пентаэритрита ПЭО - полиэтиленоксид

СХМ - сорбционные хроматографические методы ТГФ - тетрагидрофуран

ТРМ - 3-(триметоксисилил)пропилметакрилат ТЭС - тетраэтоксисилан УФ - ультрафиолет ЭХ - эксклюзионная хроматография ЭХ-ГДХ - эксклюзионно-гидродинамический В0 - проницаемость колонки

Б - объемная скорость потока подвижной фазы через колонку ^ - время удерживания

т - относительное время удерживания

Ус - полный геометрический объем колонки

У$ - объем, занимаемый твердым полимером

Ум - объем свободного пространства внутри монолита

Уа - объем проходных пор

У„ - объем непроходных пор

д - доля проходных пор в свободном пространстве монолита Ф - доля непроходных пор в объеме монолита

Ее - межгранульная пористость (доля проходных пор в объеме колонки)

8т - полная пористость

е8 - доля полимера в колонке

г - радиус полимерной молекулы

Я0 - среднее значение радиуса проходных пор

К-о,тт - размер макропор в самом плотном месте колонки

- среднее значение радиуса непроходных пор С - параметр, зависящий от структуры каналов АУраб - доля рабочего объема колонки