Kromatografinin tarihi - History of chromatography

kromatografi tarihi 19. yüzyılın ortalarından 21. yüzyıla kadar uzanır. Kromatografi, kelimenin tam anlamıyla "renkli yazı",[1] 20. yüzyılın ilk on yılında, öncelikle bitkilerin ayrılması için kullanıldı ve adlandırıldı pigmentler gibi klorofil (yeşil olan) ve karotenoidler (turuncu ve sarı). 1930'larda ve 1940'larda geliştirilen yeni kromatografi formları, tekniği geniş bir yelpazede yararlı hale getirdi. ayırma süreçleri ve kimyasal analiz görevler, özellikle biyokimya.

Öncüler

En erken kromatografi kullanımı - çözelti bileşenlerinin diferansiyele dayalı olarak ayrılmasını sağlamak için bir karışımı inert bir malzemeden geçirmek adsorpsiyon —Bazen Alman kimyagerine atfedilir Friedlieb Ferdinand Runge, 1855'te analiz etmek için kağıt kullanımını tanımlayan boyalar. Runge, farklı inorganik kimyasalların lekelerini, halihazırda başka bir kimyasalla emprenye edilmiş filtre kağıdı çemberlerine bıraktı ve farklı kimyasallar arasındaki reaksiyonlar, benzersiz renk desenleri yarattı.[2] Tarihsel analizine göre L. S. Ettre ancak, Runge'nin çalışmasının "kromatografi ile ilgisi yok" (ve bunun yerine kimyasalların öncüsü olarak düşünülmelidir. nokta testleri benzeri Schiff testi ).[3]

1860'larda Christian Friedrich Schönbein ve onun öğrencisi Friedrich Goppelsroeder farklı maddelerin filtre kağıdında hareket ettiği farklı hızları incelemeye yönelik ilk girişimleri yayınladı.[4][5][6] Schönbein, düşünen kılcal etki (adsorpsiyon yerine) hareketten sorumluydu, bu teknik kılcal analiz ve Goppelsroeder, kariyerinin çoğunu çok çeşitli maddelerin hareket oranlarını test etmek için kapiler analiz kullanarak geçirdi. Modern kağıt kromatografisinin aksine, kapiler analiz analiz edilen maddenin rezervuarlarını kullandı ve ayrı noktalar veya bantlar yerine çözelti bileşenlerinin örtüşen bölgelerini oluşturdu.[7][8]

Kılcal damar analizi üzerine çalışmalar, çok fazla teknik gelişme olmadan 20. yüzyıla kadar devam etti. Goppelsroeder'in yöntemlerine göre ilk önemli gelişmeler, Raphael E. Liesegang: 1927'de, filtre şeritlerini çözücülerle doyurulmuş atmosferlere sahip kapalı kaplara yerleştirdi ve 1943'te, ayırma sağlamak için saf çözücüye batırılmış filtre kağıdına emdirilmiş ayrı numune noktaları kullanmaya başladı.[9][10][11] Esasen modern kağıt kromatografisiyle aynı olan bu yöntem, bağımsız ve çok daha etkili olan çalışmalarından hemen önce yayınlandı. Okçu Martin ve kağıt kromatografinin yaygın kullanımını başlatan ortakları.[12]

1897'de, ABD Jeoloji Araştırmasında görev yapan Amerikalı kimyager David Talbot Day (1859–1915), ham petrolün ince bölünmüş kil veya kireçtaşından yukarı doğru sızarken renk bantları ürettiğini gözlemledi.[13] 1900'de bulgularını Paris'teki Birinci Uluslararası Petrol Kongresi'nde bildirdi ve burada bir sansasyon yarattı.[14][15]

Tsvet ve kolon kromatografisi

Bir bitki özütünün renkli bileşenlerini ayırmak için ince katman kromatografisi kullanılır

İlk gerçek kromatografi genellikle Rus-İtalyan botanikçiye atfedilir. Mikhail Tsvet. Tsvet, gözlemlerini filtre kağıdı çıkarımı ile yeni sütun yöntemlerine uyguladı fraksiyonlama 1890'larda bileşenlerini ayırmak için geliştirilmiş olan petrol. İçeren bir sıvı adsorpsiyon sütunu kullandı. kalsiyum karbonat sarı, turuncu ve yeşil bitkileri ayırmak için pigmentler (bugün olarak bilinenler ksantofiller, karotenler, ve klorofiller, sırasıyla). Yöntem 30 Aralık 1901'de 11. Doğa Bilimleri ve Doktorlar Kongresi'nde (XI съезд естествоиспытателей и врачей) Saint Petersburg. İlk basılı açıklama 1903'te Proceedings of the Varşova Doğa Bilimleri Derneği, biyoloji bölümü. İlk önce terimi kullandı kromatografi 1906'da Alman botanik dergisinde klorofil hakkındaki iki makalesinde basılmış, Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. 1907'de kromatografını Alman Botanik Topluluğu için gösterdi. Mikhail'in soyadı "Цвет" Rusça'da "renk" anlamına gelir, bu nedenle prosedür kromatografisini (kelimenin tam anlamıyla "renkli yazı") adlandırması, Çarlık Rusya'sında sıradan bir kişi olan kendisinin ölümsüzleştirilebileceğinden emin olmanın bir yolu olabilir. .

1903'te yayınlanan bir konferansta (1905'te yayınlandı), Tsvet bitki pigmentleri üzerindeki deneylerinde yaşayan bitki liflerinin özelliklerini yaklaşık olarak tahmin etmek için filtre kağıdı kullanmayı da anlattı. kağıt kromatografisi. Portakal gibi bazı pigmentleri çıkarabileceğini buldu. karotenler ve sarı ksantofiller ) yapraklardan polar olmayan çözücüler, ancak diğerleri (örneğin klorofil ) gereklidir polar çözücüler. Klorofilin bitki dokusunda tutulduğunu düşündü. adsorpsiyon ve adsorpsiyonun üstesinden gelmek için daha güçlü çözücüler gerekliydi. Bunu test etmek için, çözünmüş pigmentleri filtre kağıdına uyguladı, çözücünün buharlaşmasına izin verdi, ardından pigmentleri filtre kağıdından hangisinin çıkarabileceğini görmek için farklı çözücüler uyguladı. Yaprak ekstraksiyonları ile aynı modeli buldu: karoten, polar olmayan çözücüler kullanılarak filtre kağıdından çıkarılabilir, ancak klorofil, polar çözücüler gerektirdi.[16]

Tsvet'in çalışmaları 1930'lara kadar pek işe yaramadı.[17]

Martin ve Synge ve bölüm kromatografisi

Kromatografi yöntemleri, Tsvet'in çalışmalarından sonra, 20. yüzyılın ortalarında yeni tekniklerdeki araştırmaların patlamasına kadar, özellikle de Okçu John Porter Martin ve Richard Laurence Millington Synge. "İki tekniğin, kromatografinin ve karşı akım çözücü ekstraksiyonunun birleştirilmesi" ile,[18] Martin ve Synge geliştirildi bölüm kromatografisi kimyasalları yalnızca küçük farklılıklar ile ayırmak bölme katsayıları iki sıvı çözücü arasında.[19] Daha önce vitamin kimyasında çalışan Martin (arındırma girişimleri dahil) E vitamini ), 1938'de Synge ile işbirliğine başladı, ekipman tasarımı konusundaki deneyimini Synge'nin ayırma projesine getirdi amino asitler. Karmaşık ile başarısız deneylerden sonra karşı akım çıkarma sıvıların zıt yönlerde hareket ettiği makineler ve sıvı-sıvı kromatografi yöntemleri,[20] Martin, sütundan organik bir çözücü akarken suyu sabit tutmak için sütunlarda silika jel kullanma fikrini kullandı. Martin ve Synge, sütunda işaretlenen amino asitleri ekleyerek ayırarak yöntemlerin potansiyelini gösterdiler. metil kırmızısı.[21] 1941'de başlayan bir dizi yayında, amino asitleri ve diğer organik kimyasalları ayırmanın giderek daha güçlü yöntemlerini tanımladılar.[22]

Martin ve Synge, peptitlerin amino asit bileşenlerini daha iyi ve daha kolay tanımlamanın peşinde diğer kromatografi ortamlarına da yöneldi. 1943'te kısa bir özet ve ardından 1944'te ayrıntılı bir makale, amino asitler üzerinde kromatografi gerçekleştirmek için sabit faz olarak filtre kağıdının kullanımını açıkladı: kağıt kromatografisi.[23] 1947'ye gelindiğinde Martin, Synge ve işbirlikçileri bu yöntemi uyguladılar ( Fred Sanger'in reaktifi tanımlamak için N terminali kalıntıları) pentapeptid dizisini belirlemek için Gramicidin S. Bunlar ve ilgili kağıt kromatografi yöntemleri de temeldir. Fred Sanger belirleme çabası amino asit dizisi nın-nin insülin.[24]

Teknikleri geliştirmek

Martin ile işbirliği içinde Anthony T. James geliştirmeye devam etti gaz kromatografisi[25] (Martin ve Synge'nin 1941 tarihli dönüm noktası niteliğindeki makalesinde öngördüğü ilkeler) 1949'dan başlayarak. 1952'de, Nobel Kimya Ödülü (önceki kromatografi çalışmaları için Synge ile paylaştı) Martin, çok çeşitli doğal bileşiklerin gaz kromatografisiyle başarılı bir şekilde ayrıldığını duyurdu. Önceden, Erika Cremer 1944'te GC'nin teorik temelini oluşturdu ve Avusturyalı kimyager Fritz Prior, Erika Cremer yönetiminde 1947'de gaz kromatografının ilk prototipini yaptı[26] ve ayırmayı başardı oksijen ve karbon dioksit, 1947'de Ph.D. Araştırma.[27]

Organik kimyasalları ayırmak için gaz kromatografisinin kolaylığı ve verimliliği, yöntemin hızlı bir şekilde benimsenmesini ve çıktıyı analiz etmek için yeni tespit yöntemlerinin hızlı gelişimini teşvik etti. termal iletkenlik detektörü 1954'te N.H.Ray tarafından açıklanan, diğer birkaç yöntemin temelini oluşturdu: alev iyonizasyon dedektörü J.Harley, W. Nel ve V. Pretorius tarafından 1958'de tanımlanmıştır,[28] ve James Lovelock tanıttı elektron yakalama detektörü o yıl da. Diğerleri tanıtıldı kütle spektrometreleri 1950'lerin sonlarında gaz kromatografisine.[29]

Martin ve Synge'nin çalışmaları da yüksek performanslı sıvı kromatografisi, küçük emici parçacıkların ve basıncın hızlı sıvı kromatografi teknikleri üretebileceğini düşündürmektedir. Bu, 1960'ların sonunda oldukça pratik hale geldi (ve yöntem, 1960'ların başlarında amino asitleri ayırmak için kullanıldı).[30]

İnce tabaka kromatografisi

İlk gelişmeler ince tabaka kromatografisi 1940'larda meydana geldi ve teknikler, nispeten büyük plakaların ve nispeten stabil malzemelerin piyasaya sürülmesinden sonra 1950'lerde hızla gelişti. sorbent katmanlar.[31]

Daha sonraki gelişmeler

1987 yılında Pedro Cuatrecasas ve Meir Wilchek ödüllendirildi Tıpta Kurt Ödülü icadı ve gelişimi için Afinite kromatografisi ve biyomedikal bilimlere uygulamaları.

Referanslar

  1. ^ "kromatografi". Çevrimiçi Etimoloji Sözlüğü.
  2. ^ Runge, kurutma kağıdına reaktif solüsyon damlalarını koydu ve ardından ilk damlanın üzerine ikinci bir reaktan solüsyonundan bir damla ekledi. Çözümler, kurutma kağıdına yayılırken tepki verir ve genellikle renkli desenler üretir. Sonuçları iki kitapta yayınlandı:
    • Runge, F.F (1850) Farbenchemie. Musterbilder für Freunde des Schönen und zum Gebrauch für Zeichner, Maler, Verzierer und Zeugdrucker, dargestellt durch chemische Wechselwirkung [Renk kimyası. Güzel dostlar için ve kimyasal etkileşimle hazırlanmış skeçler, ressamlar, dekoratörler ve matbaacılar tarafından kullanılmak üzere örnek görüntüler]. Berlin, Almanya, kendi yayınladı.
    • Runge, F.F (1855) Der Bildungstrieb der Stoffe, selbstständig gewachsenen'deki veranschaulicht Bilder [Özerk olarak geliştirilmiş görüntülerle gösterilen maddelerin biçimlendirici eğilimi]. Oranienburg, Almanya, kendi yayınladı.
  3. ^ Ettre, s. 410. L.S. Ettre (1922–2010), bir Macar-Amerikalı kimyagerdi ve kromatografi tarihi üzerine çeşitli yayınların yazarıdır.
  4. ^ Schönbein, Christian (1861). "Ueber einige durch die Haarröhrchenanziehung des Papiers hervorgebrachten Trennungswirkungen" [Kağıdın kılcal çekimiyle üretilen bazı ayırma etkilerinde]. Verhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft zu Basel. 3 (2): 249–255.
  5. ^ Goppelsröder, Friedrich (1861). "Ueber ein Verfahren, farbstoffe ihren'de öl Gemischen zu erkennen" [Karışımlarındaki renklenmeleri tespit etme yönteminde]. Verhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft zu Basel. 3 (2): 268–275.
  6. ^ Goppelsroeder, Friedrich (1901) Capillaranalyse beruhend auf Capillaritäts- und Adsorptionserscheinungen … [Kapilerite ve adsorpsiyon fenomenine dayalı kapiler analiz…] Basel, İsviçre: Emil Birkhäuser.
  7. ^ Ettre, sayfa 411–412.
  8. ^ Ancak kitabında Kılcal analiz… (1901), Goppelsroeder, 1880'den beri bitki renklendiricilerini ayırdığını ve bu renklendiricilerin tamamen ayrılmasını sağladığını belirtti (s. 168). S. 166:
    "Bietet sich dem Auch dem Auge bei Betrachtung der verschiedenen Pflanzenorgane eine wunderbare Mannigfaltigkeit der Farben und Farbenabstufungen dar, so bleibt ihm doch die wichtige Thatsache verborgen, dass meist nicäht nur einziger Farbstoff, dass meist nicährine nebomander neborne nebomander nebomander nebne nebne nebnen eine wunderbare Färbung erkennt und wir desshalb glauben, dass dieselbe einem bestimmten einzelnen Farbstoff angehöre, lässt uns die Capillaranalyse meist mehrere verschieden gefärbte Das Zonen auf den Capillarstreifenn in bestimmer, sehron oft von farblosen den Capillarstreifen. grünen, sonder auch in anders gefärbten Organen, beispielsweise verdeckt durch die rote Färbung des Zellsafts in Blättern der Blutbuche neben dem roten Anthokyan, sowie neben roten Phycoerythrin in den Rotalgenan, den Florideen Phycoerythrin in den Rotalgenan, den Florideen Faremechi Auszügen, ohne irgend welche sonstige Trennungsmanipulationen nebeneinander nachweisen. Zonen getrennt, dann genügt deren spectroscopische und chemische Prüfung zur endgiltigen Feststellung ihrer Natur'da Sind sie capillarisch. "
    (Farklı bitki organlarına bakıldığında göze harika bir renk ve renk geçişi çeşitliliği sunuyorsa, yine de önemli olan gizli kalır: genellikle sadece tek bir renklendirici değil, aynı organlarda birkaçı yan yana meydana gelir. Göz yalnızca bir rengi algılar ve bu nedenle belirli bir renklendiriciye ait olduğuna inanırken, kapiler analiz [yani kağıt kromatografisi], genellikle çok sık olarak belirli dizilerde kapiler şeritler üzerindeki birkaç farklı renkli bölgeyi tespit etmemize olanak tanır. renksiz bölgelerle kesintiye uğrar.Örneğin, klorofil veya yaprak yeşili, yalnızca yeşilde değil, aynı zamanda farklı renkli organlarda da bulunur; örneğin, kırmızı antosiyanin ile birlikte bakır kayın yapraklarındaki protoplazmanın kırmızı rengiyle örtülmüştür. kırmızı alglerdeki kırmızı fikoeritrin ile birlikte Florideae. Bu çeşitli renklendiriciler, başka herhangi bir eşzamanlı ayırma işlemi olmaksızın kombinasyon halinde mevcut oldukları özütlerde kılcal analiz ile tespit edilebilir. Kılcallık ile bölgelere ayrılırlarsa, doğalarının kesin olarak belirlenmesi için spektroskopik ve kimyasal incelemeleri yeterlidir.)
  9. ^ Liesegang, R.E. (1943). "Kapileranaliz" [Kapiler analiz]. Zeitschrift für Analytische Chemie. 126 (5): 172–177. doi:10.1007 / BF01391549.
  10. ^ Liesegang, R.E. (1943). "Kapiller Analiz II" [Kapiler analiz II]. Zeitschrift für Analytische Chemie. 126 (9): 334–336. doi:10.1007 / BF01461120. S2CID  93590051.
  11. ^ Liesegang, R.E. (1943). "Kreuz-Kapillaranalyse" [Çapraz kılcal analiz]. Naturwissenschaften. 31 (29): 348. Bibcode:1943NW ..... 31..348L. doi:10.1007 / BF01475425.
  12. ^ Ettre, s. 412.
  13. ^ Gün, David T. (1897). "Pennsylvania petrolünün kökenine ilişkin bir öneri". American Philosophical Society'nin Bildirileri. 36 (154): 112–115. JSTOR  983464. s. 115… deneysel çalışmayla Trenton kireçtaşı gibi bir kireç taşını o kayaya özgü yağlarla doyurup üzerine hafif bir basınç uygularsak, ince bölünmüş kilden yukarı doğru akabilmesi için kolayca gösterilebilir. rengini değiştir ...
  14. ^ Day, David Talbot (1900) "La variation des caracteres des huiles brutes de Pensylvanie et de l'Ohio" (Pennsylvania ve Ohio'dan ham petrol karakterinin varyasyonu), Congrès international du pétrole, prömiyer oturumu, Paris, 1900. Notlar, mémoires ve belgeler , Paris, 1 : 52–56. Yeniden basıldı: Day, David F. (Kasım 1901). "La variation des caracteres des huiles brutes de Pensylvanie et de l'Ohio" [Pennsylvania ve Ohio'dan ham petrolün karakterinin değişimi]. Revue de Chimie Industrielle. 12 (143): 308–310. İngilizce olarak yeniden basıldı Gün, David T. (1900). "Pennsylvania ve Ohio ham petrollerinin karakterindeki değişim". Petrol İncelemesi. 3 destek: 9–10.
  15. ^ David T. Day'in keşfinden kısa bir süre sonra, diğer araştırmacılar petrolün ince bir şekilde bölünmüş topraklardan difüzyonunu araştırdılar; yani Alman organik kimyager Karl Engler Karlsruhe Teknik Üniversitesi'nden (1842–1925) ve Johns Hopkins Üniversitesi'nden Amerikalı kimyager Joseph Elliot Gilpin (1866–1924):
  16. ^ Ettre, sayfa 412–413.
  17. ^ Martin, s. 359
  18. ^ Martin
  19. ^ Ettre, C. (2001). "Kromatografide Dönüm Noktaları: Bölme Kromatografisinin Doğuşu" (PDF). LCGC. 19 (5): 506–512. Alındı 2016-02-26.
  20. ^ Martin, A J P; Synge, Sağ Sol M (1941). "Karşı akımlı sıvı-sıvı ekstraksiyonu ile yüksek monoamino asitlerin ayrılması: yünün amino asit bileşimi". Biyokimyasal Dergisi. 35 (1–2): 91–121. doi:10.1042 / bj0350091. ISSN  0264-6021. PMC  1265473. PMID  16747393.
  21. ^ Martin, s. 362–366
  22. ^ Martin, A J P; Synge, Sağ Sol M (1941). "İki sıvı fazı kullanan yeni bir kromatogram formu Bir kromatografi teorisi. 2. Proteinlerdeki daha yüksek monoamino-asitlerin mikro tayinine uygulama". Biyokimyasal Dergisi. 35 (12): 1358–1368. doi:10.1042 / bj0351358. PMC  1265645. PMID  16747422.
  23. ^ Whelan, W. J. (1995). "Kağıt kromatografisinin ortaya çıkışı". FASEB Dergisi. 9 (2): 287–288. doi:10.1096 / fasebj.9.2.7781933. PMID  7781933. S2CID  20183786.
  24. ^ Sanger, Frederick (1988). "Diziler, Diziler ve Diziler". Biyokimyanın Yıllık Değerlendirmesi. 57: 1–28 (9). doi:10.1146 / annurev.bi.57.070188.000245. PMID  2460023.
  25. ^ Jones, Mark. "Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi". Amerikan Kimya Derneği. Alındı 19 Kasım 2019.
  26. ^ Poole, Colin; Jennings, Walter (2012). "Gaz Kromatografisinin Geliştirilmesindeki Kilometre Taşları". Gaz Kromatografisi. Elsevier. s. 2. ISBN  9780123855404.
  27. ^ Lesney, Mark S. (1998). "Merkezi Bir Bilim Yaratmak: Kısa bir 'renkli yazı tarihi'". Bugünün Kimyacısı İş Başında. 7 (8): 71–72. Arşivlenen orijinal 2005-09-03 tarihinde.
  28. ^ Ettre, L.S. (2008). "Bölüm 17. Alev İyonizasyon Dedektörünün Buluşu, Geliştirilmesi ve Zaferi" (PDF). John V Hinshaw'da (ed.). Kromatografinin Evrimindeki Bölümler. Imperial College Press. s. 171–180. doi:10.1142 / p529. ISBN  9781860949432.
  29. ^ Mihenk taşı, s. 1650
  30. ^ Mihenk taşı, s. 1655–1656
  31. ^ Mihenk taşı, s. 1651–1652

Alıntılanan kaynaklar