Структурная селективность углеродных сорбентов в хроматографии карбо- и гетероциклических соединений

Цель: решение важной научной задачи, позволяющей существенно расширить имеющиеся представления о селективных свойствах углеродных адсорбентов, характеризующихся "двумерным" типом структурной селективности в отношении изомеров разного типа. Предложен и успешно апробирован большой набор адсорбционных колонок с различными углеродными материалами. Удалось получить капиллярные адсорбционные колонки (типа ALOT, длиной до 15 м), эффективность которых заметно превосходит аналогичные показатели для обычно применяемых в газоадсорбционной хроматографии микронасадочных колонок. Хорошо воспроизводимые хроматографические данные получены на микронасадочных колонках с графитированной термической сажей (ГТС) и С60, при этом высокая структурная селективность ГТС практически полностью компенсирует небольшую эффективность насадочных колонок. Получены фундаментальные результаты по развитию теоретических методов прогнозирования удерживания молекул сложного состава и строения на базисной грани графита из газовой и жидкой фаз. Развита молекулярно-статистическая теория адсорбции применительно к описанию состояния объёмных молекул в поле адсорбционных сил плоской поверхности, а также молекул, содержащих в своём составе сильно полярные функциональные группы. Это позволило обнаружить необычные для считающегося неполярным графита новые свойства, связанные с поляризацией его поверхности под действием сильного поляризующего действия полярных молекул адсорбатов (эффект полярного удерживания из газовой фазы). Показано, что благодаря реализации этого эффекта интервал структурной селективности поверхности графитоподобных адсорбентов может быть существенно расширен. Совместное использование результатов молекулярно-статистических расчётов с данными хроматографического эксперимента позволило предложить методики бесстандартной идентификации производных адамантана, азолов и азинов и других в смесях синтетического и природного происхождения. Вызывают большой теоретический интерес и имеют практическое значение данные об изучении комплексообразования производных карбо- и гетероциклических соединений с молекулами циклодекстринов. Показано, что использование бинарных сорбентов со смешанным типом структурной селективности (2D- и 3D-) в большинстве случаев приводит к синергетическому эффекту, обусловленному существенным ростом интервала общей и структурной селективности в отношении молекул различного состава и геометрии. Востребованными являются впервые полученные в рамках проекта сведения о стабильности комплексов включения «каркасная молекула – b-циклодекстрин», которые представляют интерес для специалистов в области разделения и концентрирования, а также могут быть использованы для решения ряда прикладных фармацевтических и нанотехнологических задач. Важным результатом являются данные о применении углеродных адсорбентов в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Впервые выполнены систематические исследования по определению оптимальных режимов ВЭЖХ на колонках с двумерным (Hypercarb) и трехмерным (Cyclobond) типами структурной селективности. Наряду с решением аналитических прикладных задач по эффективному разделению сложных смесей близких по свойствам изомерных производных каркасных и гетероциклических соединений решены фундаментальные проблемы по определению элюотропного ряда растворителей для графита в ВЭЖХ, ряд методических проблем по определению термодинамических характеристик удерживания из водно-органических элюентов на поверхности графитоподобных адсорбентов, применение методов молекулярной статистики для априорного предсказания удерживания в условиях ВЭЖХ, установление механизма сорбции на поверхности 2D-(графит) и 3D-(циклодекстрины) адсорбентов. Новыми являются данные об использовании циклодекстринов в качестве модификаторов элюентов в ВЭЖХ производных адамантана, образующих одни из самых прочных комплексов включения с молекулами этих макроциклов.