Choosing the appropriate cation-exchange column for quaternary amine determinations

Význam tématu

Analýza kvaternárních amoniových sloučenin (QAC) je klíčová v chemické, farmaceutické a potravinářské praxi z hlediska jejich širokého využití i potenciální toxicity. QAC se vyskytují jako dezinfekční prostředky, herbicidy či farmaka (bethanechol, methacholin) a vyžadují citlivé a selektivní analytické metody k monitorování jejich přítomnosti v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem textu bylo porovnat čtyři typy sloupců pro kationtovou výměnnou chromatografii (Thermo Scientific Dionex IonPac CS17, CS19-4 µm, CS20 a CS21-4 µm) při stanovení deseti QAC. Použita byla technika reagent-free IC s generovaným methansulfonátovým elučním roztokem a potlačenou vodivostní detekcí.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala:

• Přípravu standardních roztoků QAC v koncentracích 10 a 100 mg/L.
• Isokratickou eluci s MSA v rozsahu 2,5 – 50 mM, teplota kolony 40 °C, průtok 0,3 mL/min.
• Detekci potlačenou vodivostí pomocí suppressoru CDRS 600.

Použitá instrumentace:

• Dionex ICS-5000 RFIC systém (DP pumpa, DC detektor).
• Autosampler AS-AP s chlazeným dávkovačem.
• Eluent Generator Cartridge EGC 500 MSA.
• Kolony IonPac CS17, CS19-4 µm, CS20, CS21-4 µm a adekvátní guard kolony.

Hlavní výsledky a diskuse

Retenční časy na porovnávaných sloupcích se lišily maximálně o ±0,5 min pro většinu složek, u pozdně eluujících QAC až o 1,6 min. Nejlepší asymetrii špiček vykázaly kolony CS17 a CS21-4 µm, nejvyšší účinnost špiček (počet teoretických destiček) pak CS21-4 µm díky menšímu průměru částic.

Přínosy a praktické využití metody

Výběr optimální kolony podle účinnosti a tvaru špiček zjednodušuje kvantitativní analýzu QAC v různých matricích (potraviny, voda, farmaceutické formulace). CS21-4 µm je obecně nejvhodnější pro vysokou separační účinnost, CS17 může být použit tam, kde není kritická separace diquatu a paraquatu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se nárůst aplikací kombinující IC s hmotnostní spektrometrií (IC-MS/MS) pro vyšší selektivitu a citlivost. Dále se rozvíjejí mikrochromatografické systémy s nižšími spotřebami eluentu a rychlejší analýzou. Pokračuje vývoj speciálních stacionárních fází pro zlepšení rozlišení strukturálně podobných QAC.

Závěr

Porovnání čtyř kationtových výměnných kolon ukázalo, že nejlepší asymetrii špiček a účinnost poskytují CS17 a CS21-4 µm; obecně se jako preferovaná jeví CS21-4 µm. Výsledky usnadní výběr vhodné kolony pro konkrétní aplikace stanovení QAC.

Reference

1. Mulder I. et al. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2018, 17, 159–185.
2. Thermo Fisher Sci. Application Note 148: Determination of bethanechol by IC.
3. Sterk P.J. et al. Eur. Respir. J. 1993, 6(Suppl 16), 53–83.
4. Thermo Fisher Sci. App. Note 72908: IC-HRAM MS QAC in fruits/vegetables.
5. US EPA Pesticide Chemical Search; Ecotoxicity Database; EU MRL Database.
6. Boethling R. Water Res. 1984, 18, 1061–1076.
7. Levsen K. et al. Fresenius J. Anal. Chem. 1993, 346, 732–737.
8. Thermo Fisher Sci. App. Note 249: RFIC method for methacholine chloride.
9. Thermo Fisher Sci. App. Note 72649: IC method for choline in USP succinylcholine monograph.
10. Thermo Fisher Sci. App. Note 194: IC method for carbachol in ophthalmic solutions.
11. Thermo Fisher Sci. App. Note 001166: IC-MS polar pesticides in food/beverages.
12. Pizzutti I.R. et al. Food Chem. 2016, 209, 248–255.
13. Thermo Fisher Sci. App. Note 73990: IC-MS/MS QAC in food and beverage samples.