Entwicklung von neuen stationären Phasen auf der Basis von organisch/anorganischen Hybridmaterialien - Spektroskopische Charakterisierung und Anwendung in der Chromatographie

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche stationäre Trennphasen dargestellt, mit spektroskopischen Methoden (NMR, SEM, TEM, IR) charakterisiert und in der HPLC zur Anwendung gebracht. Dabei wurde die Darstellung des Grundkieselgels über den Sol-Gel-Prozeß untersucht. Einheitlich sphärische Kieselgelpartikel mit verschiedenen Durchmessern lassen sich durch Hydrolyse von Tetraethoxysilan in der Gegenwart von Ammoniumhydroxid im alkoholischen Medium unter streng definierten Konzentrationsverhältnissen der eingesetzten Edukte darstellen. Zusätzlich wurden geordnete mesoporöse Hybrid-Materialien über Hexadecylamin als Templatmolekül dargestellt. Die nach dem oben beschriebenen Stöber-Prozeß synthetisierten Kieselgele lassen sich nun in einem weiteren Reaktionsschritt mit dem organischen Divinylbenzol (DVB) ummanteln. Weitere stationäre Phasen wurden durch Immobilisierung von Polyalkylvinylethern auf methacrylat- oder vinylmodifizierten Kieselgelen erhalten. Zudem wurde das Coating von Polymethyloctylsiloxanen auf reinen Kieselgelphasen aber auch auf titanisierten und zirkonisierten Kieselgelen untersucht. Anschließende Immobilisierungsarten wie Gamma-Bestrahlung oder Hitzebehandlung wurden in ihrer strukturellen Auswirkung ebenfalls aufgeklärt.

Molekular geprägte Polymere kamen als stationäre Phasen in der HPLC zur Anwendung und wurden eingehend mittels der NMR-Spektroskopie charakterisiert. Die Aufnahme von 13C- und 29Si-NMR-Spektren führte zu einer eingehenden Charakterisierung und Struktur-aufklärung aller dargestellter Phasen. Suspensions-NMR-Messungen und die Einführung neuer NMR-Pulssequenzen führte zu einem tieferen Verständnis der Wechselwirkungs-vorgänge innerhalb der stationären Phasen.

The efficient extraction, seperation and identification of essential bioactive compounds is one of the biggest challenges in the field of life sciences. To meet these demands, tailored stationary phases for selective extraction and separation purposes have to be developed. One approach is the chemical modification of silica with long alkyl chains, alicyclic or aromatic ligands. Therefore the preparation of silica employing the sol-gel process was investigated. Uniform spherical silica particles of different diameters were synthesized by hydrolysis of tetraethyl ortho-silicate in the presence of water and ammonia solution in an alcoholic medium. Additionally, the preparation of ordered mesoporous hybrid materials containing long alkyl chains was carried out by neutral amine templating route in water with ethanol as a co-solvent. Another approach is the synthesis of coated inorganic phases with divinylbenzene as well as of hybrid materials by immobilizing polyalkylvinylethers on methacrylate and vinyl bonded silica. Stationary phases for reversed phase HPLC can also be prepared by depositing a poly(methyloctylsiloxane) layer onto the pore surface of silica support particles. Furthermore, the sorption of polysiloxanes into titanized and zirconized silica followed by gamma-irradiation or heat treatment was investigated.

Molecularly imprinted polymers were characterized by NMR spectroscopy. The MIPS´s were imprinted with 9-ethyladenine.

An extensive structural characterization of new phases is performed by the use of 13C as well as 29Si solid-state NMR spectroscopy, which reveals valuable information on variety and quantity of the surface species.