|
Тип патрона |
Краткая характеристика
сорбента |
Степень |
|
Диапак |
Гидрофильный
слабокислотный сорбент |
0,80 |
|
Диапак С1 |
Гидрофобный
сорбент с привитыми угле- |
- |
|
Диапак С8 |
Более
гидрофобный, чем Диапак С1, |
- |
|
Диапак С16 |
Более
гидрофобный, чем Диапак С8 |
0,66 |
|
Диапак Фенил |
Гидрофобный
сорбент с привитыми
фе- |
- |
|
Диапак Нитрил |
Слабогидрофобный
сорбент с привитыми |
- |
|
Диапак Диол |
Гидрофильный
нейтральный сорбент с |
- |
|
Диапак Амин |
Слабоосновный
анионообменник с приви- |
- |
|
Диапак ДЕАЕ |
Слабоосновный
анионообменник с приви- |
|
|
Диапак ТА |
Сильноосновный
анионообменник с приви- |
|
|
Диапак |
Слабокислотный
карбоксильный катионо- |
- |
|
Диапак Сульфо |
Сильнокислотный
катионообменник |
- |
|
Диапак ИДК |
Комплексообразующий
сорбент с привитой |
- |
Таблица 2
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПАТРОНАХ ДЛЯ ТВЕРДОФАЗНОЙ
ЭКСТРАКЦИИ
|
Тип патрона |
Вид |
Матрица |
Типичные |
Исследуемые |
|
C1, C8, |
Обращенно - |
Вода, |
Метанол, |
Наркотики, |
|
Нитрил, |
Адсорбцион- |
Гексан, |
Метанол, |
Метаболиты, |
|
Карбокси, |
Катионо- |
Вода, кислые |
Основные |
Гербициды, |
|
Амин, ТА |
Анионо- |
Вода, |
Кислые буферы |
Витамины, |
В зависимости от вида сорбента механизм
разделения на патроне для твердофазной экстракции различен. Процесс очистки
состоит из четырех последовательных стадий (рис. 1):
1 - кондиционирование патрона, т.е.
предварительная очистка патрона от возможных загрязнений промывкой каким-либо
полярным растворителем (метанолом, этилацетатом и др.) с последующим
приведением патрона в рабочее состояние путем промывки матрицей;
2 - пропускание через патрон раствора
исследуемого объекта в матрице с целью разделения, выделения и (или)
концентрирования целевых компонентов;
3 - промывка патрона матрицей с целью
повышения эффективности разделения;
4 - элюирование сорбированных
компонентов.
В общем случае разделение компонентов
раствора исследуемого объекта в матрице может происходить тремя различными
путями:
- Примеси и все мешающие компоненты
удерживаются на патроне, а определяемые проходят через него.
- Мешающие компоненты проходят через
патрон, а определяемый компонент сорбируется на патроне, после чего смывается
более полярным растворителем.
- Определяемые и мешающие компоненты
сорбируются на патроне, после чего могут фракционироваться за счет применения
ступенчатого элюирования (изменение рН, ионной силы элюирующего растворителя).
Рис. 1. Разделение двухкомпонентной смеси
на патроне для твердофазной экстракции. <*>
--------------------------------
<*> Рисунок не приводится.
Применяя патроны с различными типами
сорбентов, а также подбирая элюенты и матрицы, можно добиться степени
концентрирования и степени очистки определяемого компонента, достаточных для
дальнейшего исследования его методом ИК-спектроскопии.
Стадия кондиционирования патронов
обязательна, поскольку все сорбенты, особенно модифицированные, изначально
загрязнены. Необходимость промывки патрона перед исследованием была
подтверждена в процессе предварительных экспериментов; результаты показали, что
для кондиционирования патронов Диапак с сорбентами Нитрил, Фенил, Силикагель,
Диол достаточно однократной промывки 2 мл метанола, а для кондиционирования
патронов Диапак С16 необходима последовательная промывка 2 мл этилацетата и 2
мл метанола. Чтобы привести патроны в рабочее состояние после
кондиционирования, через них пропускают 2 мл матрицы.
Из литературы известно, что при очистке
наркотических средств методом твердофазной экстракции наиболее целесообразно
использовать патроны, заполненные немодифицированным силикагелем и силикагелем,
модифицированным гексадецильными группами C16 [2]. С целью подтверждения этого
факта, а также для проверки эффективности отечественных патронов Диапак была
проведена серия экспериментов, в ходе которых для очистки одного и того же
вещества использовались различные патроны. Было выяснено, что наибольшей
эффективностью обладают патроны Диапак Силикагель и Диапак С16. В некоторых
случаях оказалось целесообразным использование патронов с привитыми CN- и
фенильными группами.
Полученные результаты свидетельствуют о
высокой эффективности твердофазной экстракции и возможности ее применения при
исследовании широкого круга объектов.
По результатам выполненных экспериментов
были составлены общие схемы исследования неизвестных веществ с применением
твердофазной экстракции как метода пробоподготовки с последующей идентификацией
методом ИК-спектроскопии (см. рис. 2).
┌──────────────────────┐
│ НЕИЗВЕСТНОЕ ВЕЩЕСТВО │
└──────────┬───────────┘
│
│
│
┌────────┴──────────┐Нет┌───────────────┐Нет ┌───────────┐
│ Растворение ├──>│Растворение в ├────>│Определение│
│ в воде <*> │ │хлороформе <*> │ │ другими │
└────────┬──────────┘ └──────┬────────┘ │ методами │
│ Да│ └───────────┘
│ │
\/ │
┌───────────────────┐ │
│Разделение на │ │
│патроне Диапак С16 │ │
└────────┬──────────┘ │
│ │
│ │
\/ │
Смыв┌───────────────────┐ │
┌<───┤ Промывка водой │ │
│ │ │ │
│ └────────┬──────────┘ │
│ │ │
│ │ │
│ \/ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ Промывка │ │
│ │ метанолом │ │
│ └────────┬──────────┘ │
│ │ │
│ │ │
│ \/ │
│ Нет┌───────────────────┐ │
┌<┼────┤ Проверка на │ │
│ │ │ чистоту │ │
│ │ └────────┬──────────┘ │
│ │ Да│ │
│ │ │ │
│ │ \/ │
│ │ ┌───────────────────┐Да │
│ │ │ Попытка ├──────────┼─────>┐
│ │ │ идентификации <**>│ │ │
│ │ └────────┬──────────┘ │ │
│ │ Нет│ │ │
│ │ │ │ │
│ │ \/ │ │
│ │ ┌─────────────────┐ │ │
│ │ │ Растворение │ │ │
│ │ │ в воде │ │ │
│ │ └────────┬────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ \/ │ │
│ │ ┌─────────────────┐ │ │
│ │ │ Подщелачивание │ │ │
│ │ │водным раствором │ │ │
│ │ │ аммиака и │ │ │
│ │ │ экстракция │ │ │
│ │ │ хлороформом │ │ │
│ │ └────────┬────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ \/ │ │
│ │ ┌─────────────────┐ │ │
│ │ │ Разделение │ │ │
│ │ │ на патроне ├<───────────┘ │
│ │ │Диапак Силикагель│ │
│ │ └────────┬────────┘ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ │ \/ │
│ │Смыв┌─────────────────┐ │
│ │<───┤ Промывка │ │
│ │ │ хлороформом │ │
│ │ └────────┬────────┘ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ │ \/ │
│ │ ┌─────────────────┐ │
│ │ │ Ступенчатое │ │
│ │ │ элюирование │ │
│ │ └────────┬────────┘ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ │ \/ │
│ │ Нет┌─────────────────┐ │
│<┼────┤ Проверка на │ │
│ │ │ чистоту │ │
│ │ └────────┬────────┘ │
│ │ Да│ │
│ │ │ │
│ │ \/ │
│ │ ┌──────────────────┐ Да \/
│ └───>│ Попытка ├───────────────────────┐
│ │идентификации <**>│ │
│ └────────┬─────────┘ │
│ Нет│ │
│ │ │
│ \/ │
│ ┌─────────────────┐ │
│ │ Использование │ │
│ │ препаративной │ │
└─────>│ТСХ для выделения│ \/
│ отдельных │ ┌───────────────┐
│ компонентов │ │ Конец анализа │
└─────────────────┘ └───────────────┘
Рис. 2. Схема исследования неизвестного
вещества с применением патронов Диапак.
--------------------------------
Примечание.
<*> Если вещество полностью или
частично не растворяется, то экстракты исследуют по приведенной схеме, а
нерастворимый осадок исследуют отдельно другими методами.
<**> Идентификацию проводят после
упаривания растворителя посредством прессования таблетки с KBr, снятия
ИК-спектра и поиска по библиотекам спектров.
МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЯ НАРКОТИЧЕСКИХ И
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ С ПРИМЕНЕНИЕМ НА СТАДИИ
ПРОБОПОДГОТОВКИ МЕТОДА ТВЕРДОФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ
Рассмотрим методики пробоподготовки для
так называемых "уличных наркотиков" и лекарственных препаратов,
наиболее часто встречающихся в незаконном обороте на территории России. К этим
методикам следует прибегать в случаях, когда имеется какое-либо подозрение на
наличие в исследуемых объектах наркотических средств, перечисленных ниже.
Перед исследованием патроны для
твердофазной экстракции необходимо привести в рабочее состояние.
Пропускание элюентов через патрон
осуществляется с помощью шприца "Eppendorf", вставляемого в верхний
патрубок патрона. Скорость прокачивания жидкости - примерно 1 капля в секунду.
При использовании обычных пластмассовых медицинских шприцев необходимо
проверить упаренные хлороформные и метанольные смывы с них на предмет их
чистоты (отсутствие фталатов и поликарбонатов).
Метадон
Пробоподготовка при исследовании метадона
включает следующие стадии: к 1 мл исследуемой жидкости добавляют 1 - 2 капли
насыщенного водного раствора аммиака, 1 мл хлороформа, после чего смесь
тщательно перемешивают и дают ей расслоиться. После расслоения отбирают нижний
слой (хлороформный экстракт) и пропускают его через патрон Диапак Силикагель,
предварительно очищенный описанным выше способом. Затем сорбент последовательно
промывают 10 мл хлороформа и 3 мл метанола. Для дальнейшего исследования
собирают последний миллилитр метанольного смыва. Такая подготовка образца
позволяет избавиться от примесей и добавок (прокаин, димедрол, новокаинамид),
имеющихся в исследуемом объекте.
3,4-Метилендиоксиамфетамин (МДА)
Перед исследованием таблетки, содержащей
МДА, ее растирают в фарфоровой ступке, отбирают 50 мг порошка, заливают 1 мл
воды, добавляют 1 - 2 капли водного раствора аммиака (25%) и 1 мл хлороформа.
После тщательного перемешивания жидкости дают расслоиться, отбирают нижний
(хлороформный) слой и пропускают отобранную жидкость через наполненный
силикагелем патрон Диапак. Затем патрон последовательно промывают 2 мл хлороформа
и 2 мл метанола. Собирают последние 1,5 мл метанольного смыва.
Фенциклидин
Очистку фенциклидина проводят на патроне
Диапак С16, промывка которого описана выше. Навеску образца массой 20 - 40 мг
растворяют в дистиллированной воде при нагревании; после охлаждения пропускают
через патрон. Затем сорбент промывают 4 мл дистиллированной воды и 2 мл
метанола. Собирают последние 0,7 мл метанольного смыва.
Этилморфин (дионин)
Перед разделением смеси анальгин - дионин
- папаверин методом ИК-спектроскопии выявляют основной компонент (которым чаще
всего бывает анальгин), для чего смесь перетирают с бромидом калия, прессуют в
таблетку и регистрируют ИК-спектр. После этого осуществляют разделение смеси и
выделение дионина и папаверина с использованием патронов Диапак Нитрил,
промытых по описанной выше методике. Для выделения папаверина часть исследуемой
смеси растворяют в 2 мл воды и пропускают через сорбент. После этого патрон
промывают 4 мл воды и 2 мл метанола. Для дальнейшего исследования собирают
второй миллилитр метанольного смыва, содержащий папаверин. Для выделения
дионина оставшуюся часть исходной смеси растворяют в воде при нагревании; после
охлаждения добавляют каплю аммиака и 1 мл хлороформа. Жидкость встряхивают,
дают расслоиться, отбирают хлороформный экстракт (нижний слой) и пропускают его
через второй патрон, который затем промывают 2 мл метанола, собирая последние
0,5 мл метанольного смыва.
Кокаин
Кокаин, содержащий в качестве добавки
лидокаин и маннитол, очищают на патроне Диапак C16, предварительно промывая
его, как указано выше. Навеску вещества массой 20 - 30 мг растворяют в горячей
дистиллированной воде (при необходимости воду подкисляют). После охлаждения
полученный раствор пропускают через патрон, промывают 10 мл воды, а затем 2 мл
метанола. Первый миллилитр метанола отбрасывают, а следующие 0,5 мл собирают.
Метаквалон
Метаквалон в таблетках измельчают в
ступке и 20 - 30 мг вещества растворяют в воде. Очистку производят на патроне
Диапак С16, как и в случае кокаина, отбрасывая первый миллилитр метанольного
смыва и собирая следующие 0,5 мл.
Кодеин и бупренорфин
Лекарственные средства, содержащие сахара
(кодеина фосфат и норфин), очищают на патронах Диапак Фенил: 2 мл исследуемого
раствора, в который при необходимости уменьшения вязкости добавлена дистиллированная
вода, пропускают через патрон. После этого патрон промывают последовательно 10
мл дистиллированной воды и 2 мл метанола. Собирают последний миллилитр
метанольного смыва.
Трамадол
Для выделения из лекарственного средства
Трамал его действующего начала (трамадола) используют патрон Диапак С16. При
исследовании капсулы 30 мг ее содержимого заливают 1 мл дистиллированной воды,
доводят до кипения и охлаждают. Полученный раствор фильтруют. При исследовании
трамадола в виде свечи часть ее в количестве 50 мг заливают 1,5 мл
дистиллированной воды, при перемешивании доводят до кипения и охлаждают.
Раствор отбирают пипеткой, стараясь не затронуть наполнитель свечи,
затвердевший на поверхности. Полученный раствор, а также раствор из ампулы
подвергают разделению, пропуская 1 мл раствора через патрон, после чего патрон
промывают 7 мл дистиллированной воды и 1 мл метанола. Собирают последние 0,5 мл
метанольного смыва.
Эфедрин
Эфедрин, содержащийся в лекарственном
средстве Солутан, экстрагируют из 2 мл препарата 1 мл хлороформа, добавляя при
этом каплю 25%-го водного раствора аммиака. Затем хлороформный экстракт
пропускают через патрон Диапак Силикагель, который промывают после этого
последовательно 4 мл хлороформа и 3 мл метанола. Последние 1,5 мл метанольного
смыва собирают.
Барбамил и этаминал натрия
При исследовании лекарственных средств
Барбамил и этаминал натрия таблетку растирают в ступке и 20 - 30 мг полученного
порошка растворяют в дистиллированной воде. Разделение проводят на патроне
Диапак С16, промывая пробы 5 мл дистиллированной воды и 1 мл метанола. Первые
0,5 мл метанольного смыва отбрасывают, а последние 0,5 мл собирают.
Оксазепам
Оксазепам в таблетках растирают и растворяют
в хлороформе (20 - 30 мг на 1 мл хлороформа); полученную смесь фильтруют. Для
очистки используют патрон Диапак Нитрил, промытый 2 мл метанола и 2 мл
хлороформа. Полученный хлороформный раствор пропускают через патрон, после чего
патрон промывают 5 - 8 мл хлороформа, а затем смывают оксазепам 2 мл метанола,
собирая последние 0,5 мл.
Кетамин
При исследовании водных биологических
экстрактов, содержащих кетамин, к нескольким миллилитрам экстракта прибавляют
каплю концентрированного аммиака и 2 мл хлороформа. После расслоения
хлороформный слой отбирают и пропускают через патрон Диапак Силикагель; затем
патрон промывают 10 мл хлороформа. Собирают последний миллилитр хлороформного
смыва.
Полученные описанным способом метанольные
смывы метадона, МДА, фенциклидина, кокаина, дионина, папаверина, бупренорфина,
кодеина, трамадола, эфедрина, амитала натрия, этаминала натрия, оксазепама и
хлороформный смыв кетамина исследуют методом ИК-спектроскопии. Для этого смывы
переносят в агатовую ступку и упаривают досуха в сушильном шкафу при 50 - 60
град. C. Полученные остатки перетирают с бромидом калия и прессуют в таблетки,
после чего регистрируют ИК-спектры веществ.
Спектры МДА можно также получить после
нанесения соответствующего органического смыва на кристалл из оптического
материала KRS-5 и подсушивания.
Спектры исследуемых объектов, полученные
с применением различных способов пробоподготовки и записанные на приборах
"Specord М 80" (фирма "Carl Zeiss Jena", Германия),
"Perkin Elmer 1760X" (фирма "Perkin Elmer", США),
"Impact, 400" (фирма "Nicolet", США), приведены на рис. 1 -
9 приложения. Очевидно, что ИК-спектры, получаемые после пробоподготовки
методом твердофазной экстракции, в отличие от спектров, полученных при очистке
традиционными методами, могут быть использованы при идентификации компонентов
исследуемых смесей.
Аналогично можно получать УФ-спектры
веществ, очищенных на патронах Диапак. На рис. 10 - 12 приложения приведены
УФ-спектры метанольного раствора смеси анальгин - папаверин - дионин, УФ-спектр
метанольного смыва дионина с патрона Диапак Нитрил и УФ-спектр метанольного
раствора дионина. Спектр регистрировали на приборе "UV/VIS Spectrometer
Lambda 14 P" фирмы "Perkin-Elmer" (США) в диапазоне 210 - 340
нм.
***
Описанный метод твердофазной экстракции позволяет
осуществлять разделение многокомпонентных смесей, а также проводить очистку
веществ от примесей и (или) их концентрирование. Такие возможности метода
позволяют использовать его для пробоподготовки при исследовании биологических
жидкостей и их экстрактов, лекарственных и нативных наркотических средств и др.
Основные преимущества метода твердофазной экстракции по сравнению с
традиционными методами пробоподготовки - возможность одновременного выделения и
концентрирования целевого компонента, а также значительное увеличение скорости
и эффективности экстракции. Высокая степень разделения смесей и
концентрирования веществ с помощью патронов для твердофазной экстракции
позволяет проводить дальнейшие исследования и идентификацию методом
ИК-спектроскопии, а также расширить пределы применения хроматографических
методов анализа.
Разработанные методики пробоподготовки
методом твердофазной экстракции позволяют проводить идентификацию наркотических
средств с применением достаточно простого оборудования, широко распространенного
в экспертно - криминалистических подразделениях органов внутренних дел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Zief М. Sample Preparation Technology. Zymark Corp.,
1982.
2. Sample Preparation Products: Applications Bibliography. Varian. USA., 1992.
3. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия. М., 1982.
4. Sample Preparation Products. Varian. USA., 1992.
Приложение
Рис. 1. ИК-спектр хлороформного экстракта
таблетки МДА. <*>
Рис. 2. ИК-спектр МДА, очищенного на
патроне Диапак Силикагель. <*>
Рис. 3. ИК-спектр МДА-основания.
<*>
Рис. 4. ИК-спектр хлороформного экстракта
смеси кокаин - лидокаин - маннитол. <*>
Рис. 5. ИК-спектр кокаина, очищенного на
патроне Диапак С16. <*>
Рис. 6. ИК-спектр кокаина - основания.
<*>
Рис. 7. ИК-спектр метанольного экстракта
трамадола из свечи. <*>
Рис. 8. ИК-спектр трамадола из свечи
после очистки на патроне Диапак С16. <*>
Рис. 9. ИК-спектр трамадола - основания.
<*>
Рис. 10. УФ-спектр метанольного раствора
смеси анальгин - папаверин - дионин. <*>
Рис. 11. УФ-спектр метанольного раствора
дионина после очистки на патроне Диапак Нитрил (максимум - 286 нм). <*>
Рис.12. УФ-спектр метанольного раствора
дионина. <*>
--------------------------------
<*> Рисунок не приводится.