Супрамолекулярная химия в хроматографии основывается на использовании
слабых и обратимых нековалентных взаимодействий между анализируемыми
веществами и стационарной фазой или подвижной фазой. Эти взаимодействия
включают водородные связи, π-π взаимодействия, ван-дер-ваальсовы силы,
ионные и гидрофобные эффекты. Их направленное использование позволяет
значительно повышать селективность разделения молекул с близкими
физико-химическими свойствами.
Хиральное разделение
Супрамолекулярные взаимодействия играют ключевую роль в хиральной
хроматографии. Хиральные селективные стационарные фазы
обычно содержат макроциклические соединения (циклодекстрины, коронные
эфиры, циклодекстриновые производные), которые способны избирательно
формировать включающие комплексы с одной из энантиомерных форм
анализируемого вещества.
- Принцип работы: один из энантиомеров входит в
полость макроцикла легче или образует более стабильный комплекс, что
приводит к различной скоростью миграции в колонке.
- Применение: разделение фармацевтических соединений,
аминокислот, пептидов, и природных хиральных метаболитов.
Молекулярные включающие
комплексы
Супрамолекулярные взаимодействия используются для
селективного удерживания молекул через образование
временных комплексов. Примером служат комплексы на основе
циклодекстринов и каликсаренов.
- Циклодекстриновые колонки: способны включать
гидрофобные участки молекул, обеспечивая различие в удерживании молекул
по размеру и форме.
- Каликсареновые модификации: позволяют специфическое
связывание ионов или ароматических соединений через π-π взаимодействия и
водородные связи.
Эти подходы расширяют возможности стандартной жидкостной и газовой
хроматографии, позволяя достигать высокой селективности даже при сложных
смесях.
Аффинная хроматография
Супрамолекулярная химия играет критическую роль в аффинной
хроматографии, где стационарная фаза модифицирована
молекулами-лигандами, способными избирательно взаимодействовать с
целевым соединением.
- Принцип: формирование временного, обратимого
комплекса между анализируемым веществом и лигандом.
- Применение: выделение белков, нуклеиновых кислот,
малых молекул с высокой специфичностью.
- Преимущества: высокая селективность, мягкие условия
работы, возможность регенерации стационарной фазы.
Молекулярные
импринтинг-полимеры
Полимеры с молекулярным импринтингом (MIP) создаются
путем формирования супрамолекулярных комплексов между мономером и
молекулой-мишенью. После полимеризации и удаления шаблона остаются
специфические поры, точно соответствующие форме и функциональным группам
целевой молекулы.
- Принцип селективного удерживания: включение
молекулы в специально созданный “карман” повышает селективность и
эффективность разделения.
- Области применения: хроматографическое выделение
пестицидов, фармацевтических соединений, токсинов.
Ион-селективная и
гидрофобная хроматография
Супрамолекулярные взаимодействия также применяются в
ион-обменной и гидрофобной хроматографии:
- Ион-селективные комплексы: образование стабильных,
но обратимых комплексов между ионами анализируемого вещества и
макроциклами (каликсарены, коронные эфиры) позволяет селективно
удерживать определённые ионы.
- Гидрофобное включение: использование макроциклов с
гидрофобной полостью для селективного удерживания неполярных
органических молекул в водной фазе.
Преимущества
супрамолекулярных подходов
- Высокая селективность: возможность дифференцировать
молекулы с минимальными структурными различиями.
- Уменьшение химических модификаций: молекулы
анализируемого вещества сохраняют естественные свойства.
- Многофункциональность: комбинация различных типов
слабых взаимодействий обеспечивает точное управление процессом
разделения.
- Адаптивность: возможность использования в
жидкостной, газовой и капиллярной хроматографии, а также в
миниатюризированных системах.
Супрамолекулярные подходы трансформируют хроматографические методы,
повышая их эффективность, селективность и универсальность, позволяя
работать с широким спектром химических объектов — от малых органических
молекул до сложных биомакромолекул.