DÜNNSCHICHTCHROMATOPRAPHIE-PLATTE, VERFAHREN ZURHERSTELLUNG EINER SOLCHEN PLATTE, SOWIE VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG EINER DÜNNSCHICHTCHROMATOGRAPHISCHEN TRENNUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dünnschichtchromatographieplatte, bei der der Binder zugleich funktionelle Gruppen trägt sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Das Prinzip der Dünnschichtchromatographie ist dem Fachmann bekannt. Typischerweise werden kleine Volumina von verschiedenen Lösungen mit den aufzutrennenden Substanzgemischen an einer Startlinie punktförmig auf die poröse Dünnschicht aufgetragen. Der Rand der Trägerplatten unterhalb der Startlinie wird dann mit einem flüssigen Laufmittel in Kontakt gebracht, wobei das kapillare Aufsteigen des Laufmittels in der porösen Dünnschicht die einzelnen Substanzen mitnimmt. Durch verschiedene Adsorptions- oder Verteilungskoeffizienten werden die Substanzen verschieden schnell transportiert und somit getrennt. Sie befinden sich nach Herausnehmen und Trocknen der Trägerplatten über die Platte als Substanz-Zonen verteilt auf Bahnen, die jeweils im Startpunkt der
Gemische beginnen und hinter der Fließmittelfront herlaufen. Es können so beispielsweise zehn bis dreißig Gemische auf einer Trägerplatte
gleichzeitig getrennt werden.
Für sehr komplizierte Gemische ist auch eine zweidimensionale
Dünnschichtchromatographie bekannt. Die in der Dünnschichtchromatographie typischerweise verwendeten Sorbenzien oder Trägermaterialien, z.B. Kieselgel oder Aluminiumoxid, haben nur geringe Adhäsionseigenschaften, so dass die aus ihnen hergestellten Trennschichten mechanisch wenig widerstandsfähig sind. Aus diesem Grund wird den Sorbenzien ein Bindemittel, auch Binder genannt, zugesetzt, das die Stabilität und Abriebfestigkeit der
Trennschichten erhöht. Typischerweise handelt es sich bei diesen
Bindemitteln um organische Polymere, wie beispielsweise in CH 528081 oder DE 598382 offenbart.
Insbesondere die Verwendung von organischen Bindemitteln (z.B.
hochmolekulare Polyacrylsäuren) hat sich für die industrielle Herstellung von Dünnschicht-Platten, auch TLC-Platten genannt, durchgesetzt. Diese Schichten sind im Vergleich zu reinen Sorbensschichten sehr stabil und können dadurch problemlos hergestellt und verpackt werden. Ein großer Nachteil bei der Verwendung von Bindemitteln ist jedoch, dass sie die Trenneigenschaften der TLC-Platte beeinträchtigen können, z.B. indem sie die Oberfläche der Sorbensteilchen belegen, so dass diese nicht mehr ausreichend zugänglich sind. Zudem werden manche Bindemittel bei der Verwendung bestimmter Laufmittel gelöst.
Daher wurde in der Dünnschicht-Chromatographie bislang versucht, möglichst inerte Bindemittel zu finden, die möglichst wenig Einfluss auf das Trennverhalten des TLC-Platte nehmen. Es wurde nun gefunden, dass im Gegensatz zu den bisherigen möglichst inerten Materialien Bindemittel mit großem Erfolg in der
Dünnschichtchromatographie eingesetzt werden können, die kovalent binden und funktionelle Gruppen aufweisen, mit denen sie Einfluss auf die Trenneigenschaften der TLC-Platte nehmen können. Die beim Einsatz dieser Bindemittel erhaltene TLC-Platte weist dadurch eine Trennschicht auf, die neben dem eigentlichen Sorbens, wie z.B. funktionalisiertem Kieselgel, eine weitere Sorbens-Komponente aufweist. Diese weitere Sorbens-Komponente wirkt einerseits als Bindemittel, indem sie wie die herkömmlichen Bindemittel die mechanische Stabilität der Trennschicht erhöht, und andererseits zusätzlich als Sorbens, da sie funktionelle
Gruppen aufweist, die die Auftrennung der Probensubstanzen
beeinflussen. Es wurde gefunden, dass Oligo- oder Polysiloxan-Derivate für diese Zwecke besonders geeignet sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Dünnschichtplatte zumindest bestehend aus einem Träger und einer Sorbensschicht, wobei die Sorbensschicht zumindest ein Siloxan Oligomer enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Sorbensschicht zusätzlich anorganische und/oder organische Partikel, wie SiO2 z.B. in Form von Kieselgel oder Kieselgur, AI2O3, TiO2, Acryl- Methacryl basierte Polymere (z.B. GM/CGDMA Glycidylmethacrylat/ethlenglycoldimethacrylat oder HEMA Hydroxyethylmetacrylat), Polysaccharide (z.B. Cellulose, Agarose), hydrophile Polyvinylether (z.B. BDMVE Butandiolmonovinylether oder DVH Divinylethlenharnstoff) Partikel, bevorzugt S1O2 Partikel.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Siloxan Oligomer C1 bis C18 Alkyl-Gruppen und/oder Amino-Gruppen auf. Bevorzugt ist eine Sorbensschicht, die zumindest ein Siloxan Oligomer mit C1 bis C18 Alkyl- Gruppen und/oder Amino-Gruppen sowie anorganische und/oder organische Partikel enthält.
In einer Ausführungsform ist das Siloxan Oligomer ein Co- Kondensat aus mindestens zwei verschiedenen Silanen, bevorzugt einem wasserlöslichen und einem wasserunlöslichen Silan, wie beispielsweise einem Aminosilan und einem Alkylsilan. Bevorzugt ist eine Sorbensschicht, die zumindest ein Siloxan Oligomer enthält, das ein Co- Kondensat aus mindestens zwei verschiedenen Silanen, bevorzugt einem wasserlöslichen und einem wasserunlöslichen Silan, ist, sowie anorganische und/oder organische Partikel.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke der Sorbensschicht zwischen 10 μητι und 500 pm.
In einer Ausführungsform ist die Dünnschichtplatte herstellbar durch a) Herstellung einer Mischung zumindest enthaltend ein Siloxan Oligomer und ein Lösungsmittel, bevorzugt Wasser
b) Aufbringen der Mischung aus Schritt b) auf einen Träger
c) Wärmebehandlung bzw. Temperaturbehandlung der Dünnschichtplatte
In einer Ausführungsform kann die Mischung aus Schritt a) auch noch organische und/oder anorganische Partikel enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt a) durch
a1) Herstellung einer Suspension von anorganischen und/oder organischen
Partikeln in einem Lösungsmittel, bevorzugt Wasser
a2) Mischen der Suspension aus Schritt a) mit einem Siloxan Oligomer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur
Herstellung von Dünnschichtplatten durch
a) Bereitstellen einer Mischung, die zumindest ein Siloxan-Oligomer und ein Lösungsmittel enthält
b) Aufbringen der Mischung aus Schritt a) auf einen Träger
c) Temperaturbehandlung
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Temperaturbehandlung mittels eines Temperaturgradienten, bei dem über einen Zeitraum zwischen 30 und 200 Minuten die Temperatur kontinuierlich oder stufenweise typischerweise von Raumtemperatur auf eine Temperatur zwischen 50 und 200°C erhöht wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur
Durchführung einer dünnschichtchromatographischen Trennung mit folgenden Verfahrensschritten
a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Dünnschichtplatte
b) Auftragen der Proben auf die Dünnschichtplatte
c) Entwicklung der Dünnschichtplatte mit einem Laufmittel
d) Entfernung des Laufmittels
e) Auswertung der Dünnschichtplatte
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Auswertung der
Dünnschichtplatte durch Inkontaktbringen eines auszuwertenden Bereichs der Sorbensschicht mit einem Eluenten und Zuführung des Eluats in eine Auswerteeinrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung ein Massenspektrometer.
Figur 1 zeigt zwei entwickelte Dünnschichtplatten. Dünnschichtplatte A wurde nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt, Platte B ist eine Merck Millipore HPTLC Si60 NH2 Platte. Weitere Einzelheiten zu Figur 1 finden sich in Beispiel 3.
Figur 2 zeigt die Aufnahme einer Dünnschichtplatte bei UV 254 nm.
Figur 3 zeigt das MS Spektrum Hydrocortison (untere Bande).
Einzelheiten zu den Figuren 2 und 3 finden sich in Beispiel 4.
Eine Dünnschichtplatte ist dem Fachmann bekannt. In der Regel besteht sie aus einem Träger, beispielsweise in Form einer Glasplatte, Plastikfolie oder Aluminiumfolie, und einer Sorbensschicht.
Eine Sorbensschicht ist der Teil der Dünnschichtplatte, in dem die chromatographische Auftrennung der Probe erfolgt. Eine Sorbensschicht kann ein oder mehrere Sorbenzien enthalten. Typische Sorbenzien sind S1O2, Aluminiumoxid, Kieselgur, Kieselgel, Cellulose oder Ti02. Bevorzugt enthält die Sorbensschicht der erfindungsgemäßen Dünnschichtplatte SiO2 beispielsweise in Form von Kieselgur oder Kieselgel.
Die Sorbenzien können nicht funktionalisiert oder funktionalisiert vorliegen. Die Funktionalisierung des Sorbens dient zur Einstellung bestimmter Trenneigenschaften durch Einführung bestimmter funktioneller Gruppen. Eine funktionelle Gruppe, die auch zur Einführung weiterer funktioneller Gruppen dienen kann, ist eine OH-Gruppe. Geeignete
Funktionalisierungen, die die Trenneigenschaften beeinflussen, auch Separationseffektoren genannt, sind dem Fachmann bekannt. Beispiele sind ionische Gruppen für die lonenaustauschchromatographie oder hydrophobe Gruppen für die reversed-phase-Chromatographie. Geeignete Derivatisierungsverfahren und geeignete Separationseffektoren sind dem Fachmann bekannt und in Handbüchern wie Packings and Stationary Phases in Chromatographie Techniques (K.K: Unger ed.; Marcel Dekker, New York und Basel (1990)) oder Porous Silica (K.K. Unger ed.; Elsevier, Amsterdam, Oxford, New York (1979)) beschrieben. Für Trennmittel für die Dünnschichtchromatographie sind insbesondere Derivatisierungsverfahren geeignet, wie sie in DE 27 12 113 und DE 28 09 137 offenbart sind.
Bevorzugte Separationseffektoren sind
- Aminogruppen
- Aminofunktionelle Gruppen
- Alkylgruppen, insbesondere C8 und C18 Gruppen
- Diol
- Cyano
- Phenyl
" Kationentauscher wie z.B. SO3 2"
Aminofunktionelle Gruppen sind Alkylgruppen, die zumindest eine
Aminogruppe tragen, beispielsweise Aminopropyl.
Ein Siioxan Oligomer ist erfindungsgemäß ein Siioxan Oligomer, das zumindest Silanolgruppen aufweist. Derartige Siioxan Oligomere entstehen durch Ko-Kondensation von Silanen.
Oligomere haben typischerweise 2 bis 200 Siloxan-Einheiten. Bevorzugt enthalten die Siloxan-Oligomere neben den Silanolgruppen auch weitere funktionelle Gruppen oder Separationseffektoren wie Aminogruppen, Alkylgruppen etc..
Derartige Siloxan Oligomere sind aus EP 0 675 128, EP 0 716 127 und EP 0 716 128 bekannt.
Geeignete Siloxan Oligomere sind lineare Oligomere wie solche der Formel X
Rx 3Si-[O-SiRx 2]n-O-SiRx 3 X oder verzweigte Siloxan-Oligomere, bei denen ein oder mehrere Si- Einheiten eine Verzweigungsstelle bilden. Das Beispiel einer einfach verzweigten Verbindung zeigt Formel XX
wobei in den Formeln X und XX
Rx jeweils unabhängig voneinander
H,
OH,
geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1-20 C-Atomen,
geradkettiges oder verzweigtes Alkenyl mit 2-20 C-Atomen und einer oder mehreren Doppelbindungen,
geradkettiges oder verzweigtes Alkinyl mit 2-20 C-Atomen und einer oder mehreren Dreifachbindungen,
gesättigtes, teilweise oder vollständig ungesättigtes Cycloalkyl mit 3-7 C- Atomen, das mit Alkylgruppen mit 1-6 C-Atomen substituiert sein kann, bedeutet, wobei ein oder mehrere Rx teilweise oder vollständig mit
Halogenen, insbesondere -F und/oder -Cl, oder teilweise mit -OH, -OR', - CN, -C(O)OH, -C(O)NR'2, -SO2NR'2) -C(O)X, -SO2OH, -SO2X, -NO2, -NR'2 substituiert sein können, und wobei ein oder zwei nicht benachbarte und nicht α-ständige Kohlenstoffatome des Rx, durch Atome und/oder
Atomgruppierungen ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, - SO2O-, -C(O)-, -C(O)O-, -N+R'2-, -P(O)R'O-, -C(O)NR'-, -SO2NR'-, - OP(O)R'O-, -P(O)(NR'2)NR'-, -PR'2=N- oder -P(O)R'- ersetzt sein können mit R' = H, C bis C6-Alkyl, C3- bis C7-Cycloalkyl, unsubstituiertes oder substituiertes Phenyl und X =Halogen sein kann und wobei 1<=n<=200, 1<= p+q<=200 und wobei
mindestens ein R = OH ist.
Erfindungsgemäß geeignete Siloxan Oligomere sind herstellbar durch Kondensation und zumindest partielle Hydrolyse von Silanen der Formel la
wobei
X unabhängig voneinander bevorzugt sein können
- ORa
- Halogen, insbesondere Cl, Br, I
- Imidazol
- N(R°)2
worin Ra ein C1 bis C8 Alkyl Rest ist, insbesondere methyl, ethyl oder isopropyl und
R° methyl, ethyl oder isopropyl ist.
Weitere geeignete Siloxan Oligomere sind herstellbar durch Mischen wasserlöslicher Aminoalkylalkoxysilane der allgemeinen Formel I
vorzugsweise Aminopropyltnethoxysilan, Aminopropylmethyldiethoxysilan, Aminopropyltrimethoxysilan oder Aminopropylmethyldimethoxysilan, mit nicht wasserlöslichen Alkyltrialkoxysiianen der allgemeinen Formel IIa R
2 - Si (OR
*)
3 Ha vorzugsweise Propyltrimethoxysilan, Propyltriethoxysilan,
Methyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan,
Ethyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan oder Isobutyltriethoxysilan, und/oder nicht wasserlöslichen Dialkyldialkoxysilanen der allgemeinen Formel III
AA" - Si (OR1"*)2 III vorzugsweise Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan,
Methylpropyldimethoxysilan oder Methylpropyldiethoxysilan, und/oder Mischungen aus nicht wasserlöslichen Alkyltrialkoxysiianen und Dialkyldialkoxysilanen der allgemeinen Formeln Ha und III, wobei R eine aminofunktionelle organische Gruppe ist,
R1 , R *, R1** und R "* einen Methyl- oder Ethyl-Rest,
R2 einen linearen oder cyclischen oder verzweigten Alkyl-Rest mit 1 bis 18 C-Atomen,
A einen unverzweigten oder verzweigten Alkyl-Rest mit 1 bis 3 C-Atomen und
A' einen unverzweigten oder verzweigten Alkyl-Rest mit 1 bis 3 C-Atomen darstellen und 0 <= y <= 1 ist,
Versetzen des Gemisches mit Wasser und Einstellen des pH-Wertes der Reaktionsmischung auf einen Wert zwischen 1 und 8 und Entfernen des bereits vorhandenen und/oder bei der Umsetzung entstandenen Alkohols.
Siloxan Oligomere sind weiterhin herstellbar durch
Mischen von Q Molen wasserlöslicher Aminoalkylalkoxysilane der allgemeinen Formel I
vorzugsweise Aminopropyltriethoxysilan, Aminopropylmethyldiethoxysilan, Aminopropyltrimethoxysilan oder Aminopropylmethyldimethoxysilan, mit M Molen nicht wasserlöslicher Alkylalkoxysilane der allgemeinen Formel IIb
R3 - Si (OR1")3 IIb
wobei R eine aminofunktionelle organische Gruppe ist,
R1 , R1* und R1** einen Methyl- oder Ethyl-Rest und
R3 einen Iinearen-oder cyclischen oder verzweigten Aikylrest mit 1 bis 6 C-
Atomen oder eine Ureido-Alkylgruppe der allgemeinen Formel IV
NH2 - CO - NH - (CH2)b IV mit 1 <= b <= 6, vorzugsweise b = 3,
darstellt und
0 <= y <= 1 ist,
in dem molaren Verhältnis 0 < M/Q <= 2,
Versetzen des Gemisches mit Wasser, Einstellen des pH-Wertes der Reaktionsmischung auf einen Wert zwischen 1 und 8 und Entfernen des bereits vorhandenen und/oder bei der Umsetzung entstandenen Alkohols.
Ferner sind Siloxan-Oligomere erhältlich durch Mischen wasserlöslicher Organosilane der allgemeinen Formel V
H2N(CH2)f (NH)g (CH2)i - Si(CH3)h(OR°)3-h V worin 0 <= f <= 6, g = 0 falls f = 0, g = 1 falls f > ,0 <= i <= 6, 0 <= h <= 1 und R° eine Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropyl-Gruppe sind, vorzugsweise Aminopropyltriethoxysilan,
mit wasserlöslichen, jedoch in wässrigem Medium nicht stabilen
Organosilanen der allgemeine Formel VI
worin 0 <= h <= 1 ist und R° einen Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropyl- Rest darstellt,
vorzugsweise Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, und/oder der allgemeinen Formel VII
H2C=CR'-COO(CH2)3 - Si(CH3)h (OR°)3-h VII worin 0 <= h <= 1 ist, Ru einen Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropyl-Rest und R' einen Methyl- oder Wasserstoff-Rest darstellen,
vorzugsweise Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
und ein nicht wasserlösliches Organosilan der allgemeinen Formel VIII
R" -Si (CH3)h (OR°)3-h VIII worin 0 <= h <= 1 ist, R° einen Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropyl-Rest und R" einen linearen, verzweigten oder cyclischen Kohlenwasserstoff-Rest mit 1 bis 18 C-Atomen darstellen,
vorzugsweise Propyltrimethoxysilan,
in dem molaren Verhältnis M = a / (b + c + d),
wobei a die Summe der Molzahlen der Organosilane gemäß Formel V, b die Summe der Molzahlen der Organosilane gemäß Formel VI sowie c die Summe der Molzahlen der Organosilane gemäß Formel VII und d die Summe der Molzahlen der Organosilane gemäß Formel VIII sind, mit 0 <= M <= 3, insbesondere für M gleich 0 mit a gleich 0 und/oder c gleich d gleich 0 und b >= 1 sowie vorzugsweise 0,5 <= M <= 3,
Versetzen des Gemisches mit einem Wasser/Säure-Gemisch,
Einstellen des pH-Wertes der Reaktionsmischung auf einen Wert zwischen 1 und 8 und Entfernen des bereits vorhandenen und/oder bei der
Umsetzung entstandenen Alkohols.
Bevorzugt gibt man während der destillativen Abtrennung des Alkohols Wasser in dem Maße zu, wie Alkohol bzw. Alkohol/Wasser-Gemisch aus dem Reaktionsmedium entfernt wird. Zum Einstellen des pH-Wertes sind einbasige Säuren besonders geeignet. So hergestellte Produkte setzen auch bei Verdünnen mit Wasser keine weiteren Alkohole durch Hydrolyse frei und weisen einen Flammpunkt von deutlich mehr als 70 °C auf.
Ein Siloxan-Oligomer, das auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt werden kann, ist beispielsweise Dynasylan® HS 2909, ein oligomeres Siloxan der Firma Evonik.
Eine erfindungsgemäße Dünnschichtplatte besteht zumindest aus einer Trägerplatte und einer Sorbensschicht, wobei die Sorbensschicht zumindest ein Siloxan Oligomer enthält. Sofern die Sorbensschicht keine weiteren Bestandteile enthält, die Auswirkungen auf die
Trenneigenschaften haben, so werden die Trenneigenschaften allein von den Trenneigenschaften der Siloxan-Oligomere bestimmt. Diese können beispielsweise Alkylgruppen aufweisen, Aminogruppen, ionische Gruppen etc. Es ist auch möglich, dass sie zwei oder mehrere verschiedene Arten von funktionellen Gruppen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Sorbensschicht zusätzlich anorganische und/oder organische Partikel. Beispielsweise können die Partikel aus den folgenden Materialien bestehen:
- SiO2, z.B. in Form von Kieselgel oder Kieselgur
- Aluminiumoxid
- Ti02
- Acryl- Methacryl basierte Polymere, z.B. GM/CGDMA
glycidylmethacrylat/ethlenglycoldimethacrylat oder HEMA
hydroxyethylmetacrylat
- Polysaccharide, z.B. Cellulose, Agarose
- hydrophile Polyvinylether, z.B. BDMVE butandiolmonovinylether oder DVH divinylethlenharnstoff
Bevorzugt enthält die Sorbensschicht der erfindungsgemäßen
Dünnschichtplatte Si02, beispielsweise in Form von Kieselgur oder besonders bevorzugt in Form von Kieselgel.
Die Partikel haben typischerweise mittlere Teilchengrößeri zwischen 2 pm und 100 pm. Bevorzugt liegt der mittlere Teilchendurchmesser zwischen 2 und 40 pm, besonders bevorzugt zwischen 2 und 15 pm. Die Partikel können sphärisch, unregelmäßig geformt oder gebrochen sein. Geeignete Partikel haben beispielsweise Durchmesser zwischen 4 und 8 pm oder
zwischen 5 und 20 μιη. Beispiele für geeignete Partikel sind Kieselgel 60 (4-8 μιη) oder Kieselgel60 (5-20 m) der Firma Merck KGaA, Deutschland.
Weiterhin kann die Sorbensschicht weitere Bestandteile wie Indikatoren oder Reflexionsverstärker enthalten. Ein häufig eingesetzter Indikator ist ein Fluoreszenzindikator, vorzugsweise das bei 254 nm im UV absorbierende Magnesiumwolframat (DE 28 16 574).
Auch die Partikel können mit Separationseffektoren funktionalisiert sein. In diesem Fall werden die Trenneigenschaften der Sorbensschicht sowohl von den Trenneigenschaften der Siloxan-Oligomere wie auch der Partikel bestimmt.
Die Dicke der Sorbensschicht liegt typischerweise zwischen 1 μιτι und 5 mm, bevorzugt zwischen 10 m und 500 m.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dünnschichtplatte erfolgt, indem zunächst eine Mischung hergestellt wird, die zumindest das Siloxan- Oligomer und ein Lösungsmittel enthält. Geeignete Lösungsmittel sind solche, die das Siloxan-Oligomer zumindest teilweise lösen und zudem bei Temperaturen unter 200°C wieder vollständig entfernt werden können. Die Wahl des Lösungsmittels hängt von der Löslichkeit des Siloxan-Oligomers ab. Beispiele geeigneter Lösungsmittel sind Wasser, Alkohole, wie Ethanol oder Methanol, Toluol und n-Heptan oder Mischungen von zwei oder mehreren Lösungsmitteln. Bevorzugt wird als Lösungsmittel Wasser eingesetzt, wenn das Siloxan-Oligomer darin zumindest teilweise löslich ist.
Typischerweise enthalten die Mischungen zwischen 1 und 50 Gewichts% Feststoffanteil, bevorzugt zwischen 10 und 40 Gewichts% Feststoffanteil. Der Feststoffanteil sind alle Bestandteile der Mischung außer dem
Lösungsmittel. Bei dem Feststoffanteil kann es sich um reines Siloxan- Oligomer oder Mischungen zwei oder mehrerer Siloxan-Oligomere handeln
oder um Mischungen, die zusätzlich zu mindestens einem Siloxan- Oligomer noch Partikel und/oder Indikatoren enthalten. Der Anteil der Siloxan-Oligomere am Feststoffanteil beträgt zwischen 0,1 und 100%, bevorzugt zwischen 1 und 40% (Gewichts%).
Sofern der Sorbensschicht noch weitere Komponenten wie zum Beispiel Partikel, Indikatoren oder andere Stoffe zugesetzt werden sollen, können diese der Mischung, die zumindest das Siloxan-Oligomer und ein
Lösungsmittel enthält, zugefügt werden.
Da es jedoch je nach Reaktivität der Siloxan-Oligomere direkt zur Reaktion mit den z.B. Partikeln kommen kann, werden in diesem Fall bevorzugt zwei Vor-Mischungen hergestellt. Eine Vor-Mischung , die zumindest das
Siloxan-Oligomer und ein Lösungsmittel enthält und eine Vor-Mischung, die die weiteren Komponenten, z.B. die Partikel in einem Lösungsmittel enthält. Beide Vor-Mischungen werden dann zu der endgültigen Mischung vereint und diese dann auf den Träger aufgebracht. Alternativ werden zunächst alle Komponenten außer dem Siloxan-Oligomer gemischt und dieses erst kurz vor der Auftragung auf den Träger zu der Mischung zugegeben. Dem Fachmann sind Methoden zur Auftragung einer Sorbensschicht auf Träger zur Herstellung von Dünnschichtplatten bekannt. Geeignete
Verfahren sind beispielsweise:
- die Mischung enthaltend Siloxan-Oligomer und ein Lösungsmittel sowie weitere optionale Komponenten wird in die Mitte des Trägers
aufgebracht; anschließend wird der Träger um die Achse, die durch die Auftragsstelle geht, und die senkrecht zur Fläche des Trägers
ausgerichtet ist, gedreht, sodass ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm entsteht. Diese Auftragung wird auch Spin-Coating genannt.
- die Mischung enthaltend Organosiloxan-Oligomer und ein Lösungsmittel sowie weitere optionale Komponenten wird auf den Basisträger aufgesprüht.
- Die Auftragung erfolgt mit einer siebdruckähnlichen Technik
- Die Auftragung erfolgt mittels eines Rakels
- Rollenbeschichtung
- Vorhangbeschichtung
- Tauchen
- Druck/Dispenserverfahren wie beispielsweise Inkjet
Weitere Informationen zu Beschichtungsverfahren finden sich in Liquid Film Coating, S.F. Kistler, P.M. Schweizer (Herausgeber), Chapman&Hall, London, 1997 oder Modern Coating and Drying Technology, E.D. Cohen, E.B. Gutoff (Herausgeber), VCH, Weinheim 1992.
Nach der Auftragung wird der beschichtete Träger bevorzugt einer
Temperaturbehandlung unterzogen. Dabei wird er typischerweise über einen Zeitraum zwischen 30 und 200 Minuten bei einer Temperatur zwischen 50 und 200 °C gelagert. Diese Temperaturbehandlung kann eingesetzt werden, um eine weitere Vernetzung der Siloxan-Oligomere untereinander oder mit anderen Komponenten, beispielsweise mit den Partikeln zu bewirken. Zudem wird die Dünnschichtplatte dabei getrocknet. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Temperaturbehandlung mittels eines Temperaturgradienten, bei dem über einen Zeitraum von 30 bis 200 Minuten die Temperatur kontinuierlich oder stufenweise auf eine Temperatur zwischen 50 und 200°C, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 100 und 170°C erhöht wird.
Ein beispielhafter Ablauf der Herstellung ist wie folgt:
1. Ansetzen einer Kieselgelsuspension in Wasser mit oder ohne Indikator
2. Evakuieren, um Luftblasen zu entfernen, die bei der Beschichtung Fehlstellen bewirken würden
3. Zugabe des Siloxan-Oligomeren, z.B. Dynasilan (Typ2909 / amino alkyl)
4. Beschichtung
5. Temperaturbehandlung zur Vernetzung und Trocknung
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass zumeist auf organische Lösungsmittel verzichtet werden kann, so dass eine
explosionsgeschützte Umgebung nicht notwendig ist.
Die Siloxan-Oligomere vernetzen durch Bildung von kovalenten Bindungen. Sofern Partikel mit geeigneten funktionellen Gruppen zugegeben werden, wie beispielsweise Silica-Partikel mit Si-OH Gruppen, wird auch mit diesen Partikeln eine kovalente Vernetzung über Siloxanbrücken / Si-O-Si erzeugt. Dadurch können auch extrem stabile Schichten hergestellt werden, wie auch in Beispiel 2 verdeutlicht wird.
Die erfindungsgemäßen Dünnschichtplatten können weiterhin nachträglich mit Separationseffektoren funktionalisiert werden. Methoden zum Einführen von Separationseffektoren sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann dies über entsprechend funktionalisierte Silane oder Siloxan
Oligomere erfolgen.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Dünnschichtplatten sehr breit modulierbare Trenneigenschaften aufweisen. Zum einen können die Trenneigenschaften durch die funktionellen Gruppen der Siloxan Oligomere beeinflusst werden, wobei auch parallel mehrere verschiedene funktionelle Gruppen vorhanden sein können, die je nach Fließmittel unterschiedliche Trennwirkungen haben können. Sind zusätzlich noch Partikel, wie z.B. Silica-Partikel, vorhanden, können diese weitere Funktionalitäten
aufweisen, die die Trenneigenschaften beeinflussen.
Beispielsweise kann insbesondere bei der Verwendung von Siloxan- Oligomeren in Kombination mit porösen Partikeln eine spezielle
Funktionalisierung erzeugt werden. Verwendet man Siloxan Oligomere, die größer sind als der mittlere Porendurchmesser der Poren der Partikel, so
werden die Poren größtenteils nicht mit Siloxan-Oligomeren belegt. Nur um die Partikel herum bildet sich ein Netzwerk aus Siloxan-Oligomeren, welches die funktionellen Gruppen der Siloxan Oligomere trägt. Die Poren der Partikel dagegen haben eine andere Funktionalisierung.
Beispielsweise ist es auf diese Weise unter Verwendung von reinen nicht funktionalisierten S1O2 Partikeln und zumindest alkyl, z.B. amino/alkyl funktionalisierten Siloxan-Polymeren möglich, dass bei Verwendung eines unpolaren Fließmittels (Adsorptionssystem / z.B. Toluol) vergleichbare Selektivitäten wie auf reinen Si Schichten erhalten werden aber die
Schichtoberfläche stark hydrophoben Charakter hat. Wässrige Tropfen benetzen die Schicht nicht, sondern bleiben als Tropfen darauf stehen. Beispiele für Siloxan-Oligomere, die zur Herstellung von Platten für diese Anwendung geeignet sind, sind solche, die C1 bis C20 Alkylgruppen, wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl und/oder Butyl tragen sowie optional
beispielsweise aminofuntkionelle Gruppen.
Die Durchführung einer dünnschichtchromatographischen Trennung einer Probe auf einer erfindungsgemäßen Dünnschichtplatte, das heißt die Entwicklung der Dünnschichtplatte, erfolgt unter bekannten Bedingungen. Geeignete Fließmittel, beispielsweise Acetonitril, Gemische aus Acetonitril und Dichlormethan oder Gemische aus Ethylacetat, Methanol und
Ammoniak, sind dem Fachmann bekannt. Der Fachmann ist weiterhin in der Lage, die Fließmittel dem jeweiligen Trennproblem anzupassen.
Nach der Entwicklung wird die Dünnschichtplatte sorgfältig getrocknet, um Rückstände des Fließmittels zu entfernen. Anschließend wird die entwickelte Platte ausgewertet.
Die Auswertung kann mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise optisch oder durch chemische Derivatisierung erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Auswertung der
Dünnschichtplatte durch Inkontaktbringen eines auszuwertenden Bereichs der Sorbensschicht mit einem Eluenten und Zuführung des Eluats in eine Auswerteeinrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aus Wertevorrichtung ein Massenspektrometer.
In einer bevorzugte Ausführungsform, wenn die Trennschicht hydrophob ist, wird ein Elutionsmittel mit ausreichend hohem Wasseranteil verwendet, so dass das Elutionsmittel mit der Pipettenspitze mit der Trennschicht in Kontakt gebracht wird und dort als Tropfen verweilt. Durch den Kontakt mit der Trennschicht wird Probensubstanz aus der Trennschicht gelöst. Nach einer Einwirkzeit von typischerweise 1 bis 10 Sekunden wird das
Elutionsmittel mit der darin gelösten Probe wieder von der Pipettenspitze aufgenommen und kann in eine Auswerteeinheit transportiert werden. Das Eluat kann beispielsweise einem Massenspektrometer zugeführt werden, um eine äußerst präzise Auswertung des Dünnschichtchromatogramms zu ermöglichen.
Herkömmliche Si-Schichten können mit der oben beschriebenen wässrigen Elution nicht ausgewertet werden, da wässrige Lösungsmittel-Tropfen direkt in die Sorbensschicht eindringen würden. Dagegen verbleiben bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dünnschichtplatten, die nicht funktionalisierte Silica-Partikel und Siloxan-Oligomere enthalten, die zumindest Alkylgruppen tragen, Tropfen wässriger Lösungsmittel auf der Sorbensschicht, so dass eine Elution möglich ist.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Dünnschichtplatten daher für einen Einsatz im LESA® Modus von Advion geeignet.
Die erfindungsgemäßen Dünnschichtplatten enthaltend Siloxan-Oligomere haben somit folgende Vorteile:
- Durch die Siloxan-Oligomere, die verschiedene und unterschiedlich kombinierbare funktionelle Gruppen tragen, können die
Trenneigenschaften sehr variabel und gegebenenfalls je nach
Fließmittel modulierbar eingestellt werden.
- Es werden durch die kovalente Vernetzung sehr stabile Schichten
erhalten.
- Durch die Kombination der Partikel mit den Siloxan-Oligomeren können Schichten mit maßgeschneiderter Funktionalisierung erzeugt werden, beispielsweise hydrophile Eigenschaften in den Poren bei hydrophober Schichtoberfläche z.B. für die Anwendung im LESA®-Modus.
Die meisten der üblich eingesetzten Binder (z.B. Polyacrylsäuren) sind wasserlöslich, was zu Problemen bei Verwendung von wässrigen
Fließmittlen oder Derivatisierungsreagenzien führen kann. Die
erfindungsgemäßen Schichten sind wasserstabil und durch die kovalente Vernetzung nicht eluierbar.
DC-Schichten, die als Binder wasserlösliche organische Polymere
(Acrylsäure-Polymere) aufweisen, können bei Anwendungen, bei denen hohe Wassermenge bzw. lange Einwirkzeiten notwendig sind, nur eingeschränkt eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Schichten dagegen haben diese Einschränkung nicht. Ein Beispiel ist die
bioautographische Detektion auf TLC-Platten [Journal of Chromatography A, 1218 (2011) 2684 - 2691]. Dabei wird eine Bakterienkultur auf der TLC Platte gezüchtet, welche auf bestimmte Substanzen reagiert und über Hemmhöfe eine Detektion ermöglicht (z.B. bacillus subitlis zur Detektion von antibiotisch wirkenden Substanzen). Die während der Inkubationszeit notwendige hohe Feuchte führt dabei leicht zu Schichtablösungen bei herkömmlichen Platten mit Polymerbinder. In Beispiel 8 wird gezeigt, wie
nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Platten, absolute
Wasserstabilität bei voller Wasserbenetzbarkeit aufweisen.
Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die obige Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende
Offenbarung aufzufassen.
Die vollständige Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen, Patente und Veröffentlichungen, insbesondere der korrespondierenden Anmeldung 13002009.2, eingereicht am 17.04.2013, ist durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt.
Beispiele
Beispiel 1: Herstellung von TLC Platten nach dem beschriebenen
Verfahren mit 30% (Gew%) organofunktionalisiertem Siloxan bezogen auf die Kieselgelmenge
120 g Wasser werden in einem Becherglas vorgelegt. Unter Rühren werden 67 g Kieselgel 60, 5 - 20 μηη und 1,3 g manganaktiviertes
Zinksilicat zugegeben. Es wird 20 min nachgerührt und anschließend 40 min unter stetigem Schütteln Vakuum angelegt. Es werden 30 ml organofunktionalisiertes Siloxan (Evonik Dynasilan HS2909 / 60% in Wasser) zugegeben und 15 min gerührt. Die Suspension wird mit einem Rakel auf Glasplatten beschichtet und 30 min bei 80°C gefolgt von 30 min 140°C Temperatur behandelt.
Beispiel 2: Schichtstabilität
Aufgrund kovalenter Bindungen können im Vergleich zum Stand der Technik deutlich stabilere Schichten hergestellt werden. Die
Schichtstabilität von Platten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Vergleich zu einer handelsüblichen Platte, mit organischem Binder gemessen. Dazu wird ein mit einem Motor betriebenen Bohrer, der mit einem definierten Anpressdruck auf die Platte gesetzt wird in die Schicht gebohrt, und die Zeit gemessen bis der Bohrer die Glasoberfläche der Trägerplatte erreicht.
Merck Millipore TLC KG 60 F254 Glasplatte mit 250 pm Schichtdicke: 115 s
Platte nach dem beschriebenem Verfahren mit 30 %
organofunktionalisiertem Siloxan (Evonik Dynasilan HS2909) mit 230 pm Schichtdicke: 1200s
Beispiel 3: Direkte Derivatisierung von Zuckern
Auf einer Platte, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit 6 % organofunktionalisiertem Siloxan Evonik Dynasylan HS2909 / Amino- Alkyl-Funktionalisierung) wird ein Gemisch von Zuckern aufgetrennt.
Anschließend werden die Zucker durch 5 min Erhitzten auf 150°C auf der Platte mit den Aminogruppen zu fluoreszierenden Verbindungen umgesetzt und damit sichtbar gemacht bzw. derivatisiert (R. Klaus, W. Fischer, and H.E. Hauck, LC-GC, Vol. 13, Num. 10, 816 - 823).
Figur 1 zeigt die entwickelten Dünnschichtplatten. Dünnschichtplatte A wurde nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt, Platte B ist eine Merck Millipore HPTLC Si60 NH2 Platte
Auftragevolmen: 2 pl
Fließmittel: Entwicklung 1 : Wasser / ACN (30/70) ; Entwicklung 2:
Ethylsacetat / Pyridin / Wasser / Essigsäure / Propionsäure (50/50/10/5/5) Substanzen:
Bahn Substanz Konzentration Lösemittel
D(+)- Galaktose 0,5 mg/ml Wasser
Maltose0,5 mg/ml Wasser
monohydrat
D(+)- Arabinose 0,5 mg/ml Wasser
D(+)- Glucose 0,5 mg/ml Wasser
D(-)- Fructose 0,5 mg/ml Wasser 1 D(-)- Ribose 0,5 mg/ml Wasser ,4,6,8,10,12 Mischung 0,5 mg/ml Wasser
Beispiel:
Die Tatsache, dass nach der Modellvorstellung eine Funktionalisierung möglich ist, die außen hydrophobe und in den Partikeln hydrophile Eigenschaften ergibt, schafft eine hervorragende Eignung für LESA® (liquid extraction surface analysis).
Trennung von Steroiden auf einer nach dem beschriebenen Verfahren hergestellter Platte mit dem Laufmittel Ethylacetat / Toiuol (95:5). LESA® Extraktion mit dem NanoMate® von Advion auf der hydrophoben
Oberfläche mit Methanol/Wasser (50:50 + 0,1% Ameisensäure) und anschließende Zuführung und Auswertung mit dem Massenspektrometer (Bruker Maxis™ high resolution mass spectormeter).
Substanzen: Methyltestosteron (obere Bande), Hydrocortison (untere Bande) und Reichstein S (mittlere Bande) in Methanol
Konzentration: 0,2 mg / ml
Auftragevolumen: 500 nl Figur 2 zeigt eine Aufnahme der Dünnschichtplatte bei UV 254 nm Figur 3 zeigt das MS Spektrum Hydrocortison (untere Bande)
Beispiel 5:
Anhand der Auftrennung einer Mischung aus drei lipophilen Farbstoffen, entwickelt mit Toluol zeigen wir folgenden Unterschied in der Trennzahl
(anhand der Peakbreite in halber Peakhöhe ermittelte theoretisch maximal mögliche Anzahl auftrennbarer Substanzen)
Merck Millipore TLC KG 60 F254 Glasplatte: Trennzahl 11,2
Platte nach dem beschriebenem Verfahren mit 6 %
organofunktionalisiertem Siloxan Oligomer in Wasser (Evonik Dynasilan
HS2909): Trennzahl 12,4.
Dies zeigt, dass die erfindungsgemäße DC-Platte eine bessere
Trennleistung hat.
Beispiel 6: Herstellung eines organofunktionalisierten Siloxans zur
Herstellung wasserbenetzbarer Schichten.
221 g Aminopropyltriethoxysilan (1 mol) werden vorgelegt und 148,4 g Methyltriethoxysilan (0,8 mol) sowie 54 g Wasser unter Rühren zugetropft und 30 min gerührt. Danach werden weitere 126 g Wasser unter Rühren zugegeben und 15 min gerührt. Anschließend werden 114 g HCl (32%) unter Rühren zugegeben. Nach beendeter Zugabe wird das
Reaktionsgemisch mit einem Ölbad (75°C Ölbadtemperatur) erhitzt und bei einem Druck von 135 mbar destilliert bis die Kopftemperatur der
Destillationsanlage über 50°C ansteigt. Die bis dahin abdestillierten ca. 250 ml_ werden als frisches Wasser wieder dem Gemisch zugeführt und weiterdestilliert. Dies wird noch einmal wiederholt und nachdem ca. 220 g abdestilliert sind, wird noch mal die entsprechende Menge frisches Wasser zugegeben und anschließend die Destillation beendet. Die Ausbeute beträgt 695 g.das entspricht einer Konzentration an organofuktionalisiertem Siloxan von 2,9 mol/Liter bzw. 31 % (Gew%).
Beipiel 7: Herstellung von wasserbenetzbaren Schichten
Herstellung von TLC Platten nach dem beschriebenen Verfahren mit 12% (Gew%) organofunktionalisiertem Siloxan bezogen auf die Kieselgelmenge. 125 g Wasser werden in einem Becherglas vorgelegt. Unter Rühren werden 67 g Kieselgel 60, 5 - 20 pm und 1 ,3 g manganaktiviertes
Zinksilicat zugegeben. Es wird 30 min nachgerührt und anschließend 45 min unter stetigem Schütteln Vakuum angelegt. Es werden 24 ml organofunktionalisiert.es Siloxan (aus Beispiel 6) zugegeben und 15 min gerührt. Die Suspension wird mit einem Rakel auf Glasplatten beschichtet und mit einem Temperaturprogramm von 60°C bis 160°C 120 min behandelt.
Beispiel 8: Wasserstabilität Um die Wasserstabilität zu testen werden die TLC Platten vollständig in ein mit Wasser gefülltes Gefäß gegeben und gemessen, wann sich die Schicht beginnt abzulösen. Zum Vergleich wird eine handelsübliche TLC KG60 F254 Platte von Merck Millipore mit gemessen:
Merck Millipore TLC KG 60 F254 Glasplatte: Schichtablösung nach 20 Minuten
Platte hergestellt nach dem beschriebenen Verfahren (aus Beispiel 7): Nach 2 Wochen keine Schichtablösung erkennbar, Versuch wurde nicht weiter fortgeführt.