На основании анализа литературных данных выбрано соединение (диглицилглицин – ГГГ), способное повысить селективность разделения этилендиаминтетраацетатных комплексов ионов тяжелых металлов методом капиллярного зонного электрофореза (КЗЭ). Показано, что трипептид глицина, взаимодействуя с комплексами Ме-ЭДТА в капилляре, может выступать в роли комплекс-селектора.

Влияние ГГГ на электрофоретическое разделение комплексов десяти металлов (Cr(III), Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II) и Bi(III)) исследовано в кислой среде, при отрицательной полярности источника напряжения, с использованием трех вариантов осуществления внутрикапиллярного комплексообразования. Добавление реагента в состав фосфатного ведущего электролита приводит к изменению собственных подвижностей комплексов Ме‑ЭДТА и позволяет отделить комплексы Cr(III) от Zn(II), а Ni(II) и Co(II) – от Cd(II) и Mn(II). Возможно селективное определение комплексов Fe(III) и Bi(III) в присутствии других переходных металлов.

Разделение ионов тяжелых металлов при вводе отдельных зон комплексообразующих реагентов и пробы оказывается недостаточно селективным. При вводе отдельных зон ГГГ и комплексов Ме-ЭДТА достигается разделение комплексов Cu(II) и Pb(II). Таким образом, становится возможным одновременное определение ионов четырех металлов (Cu(II), Pb(II), Fe(III) и Bi(III)) при 260 нм.

В оптимальных условиях анализа градуировочные графики линейны в диапазоне 5·10^-6 ÷ 5·10^‑3 моль/дм³, величины пределов обнаружения составляют от 0.05 мг/дм³ для Pb(II) до 0.72 мг/дм³ для Bi(III). Разработанный способ применен для анализа образцов отходов металлургического производства, печного шлака, сложного оксида, а также зеленого чая. Результаты анализа хорошо соотносятся с результатами, полученными методами атомно-абсорбционной и атомно-эмиссионной спектроскопии.

Ключевые слова: капиллярный зонный электрофорез, медь, свинец, железо, висмут, ЭДТА, диглицилглицин

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.4.013

ЛИТЕРАТУРА

1. Vogt C., Klunder G.L. Separation of metal ions by capillary electrophoresis–diversity, advantages, and drawbacks of detection methods // Fresen. J. Anal. Chem. 2001. V. 370, № 4. P. 316-331.

2. Timerbaev A.R. Strategies for selectivity control in capillary electrophoresis of metal species // J. Chrom. A. 1997. V. 792, № 12. P. 495-518.

3. Chiari M. Enhancement of selectivity in capillary electrophoretic separations of metals and ligands through complex formation // J. Chrom. A. 1998. V. 805, № 1-2. P. 1-15.

4. Fukushi K., Hiiro K. Determination of magnesium and calcium ions in seawater by capillary zone electrophoresis // Fresen. J. Anal. Chem. 1996. V. 356, № 2. P. 150-154.

5. Malik A.K., Seidel B.S., Faubel W. Capillary electrophoretic determination of ferric dimethyldithiocarbamate as iron(III) chelate of EDTA // J. Chrom. A. 1999. V. 857, № 1-2. P. 365-368.

6. Kubán P., Kubán P., Kubán V. Simultaneous capillary electrophoretic separation of small anions and cations after complexation with ethylenediaminetetraacetic acid // J. Chrom. A. 1999. V. 836, № 1. P. 75-80.

7. Chen Z., Naidu R. On-column complexation and simultaneous separation of vanadium(IV) and vanadium(V) by capillary electrophoresis with direct UV detection // Anal. Bioanal. Chem. 2002. V. 374, № 3. P. 520-525.

8. Simultaneous determination of Cr(III), Fe(III), Cu(II) and Pb(II) as UV-absorbing EDTA complexes by capillary zone electrophoresis / B. Baraj [et al.] // J. Chrom. A. 1995. V. 695, № 1. P. 103-111.

9. Pozdniakova S., Padarauskas A. Speciation of metals in different oxidation states by capillary electrophoresis using pre-capillary complexation with complexones // Analyst. 1998. V. 123, № 7. P. 1497-1500.

10. Неудачина Л.К., Лакиза Н.В., Лебедева Е.Л. Электрофоретическое определение содержания ионов меди(II) в водах после комплексообразования с этилендиаминтетрауксусной кислотой // Зав. лаб. 2011. Т. 77, № 1. С. 8-13.

11. Лебедева Е.Л., Неудачина Л.К. Совместное определение ионов тяжёлых металлов методом капиллярного зонного электрофореза // Мат. II Всерос. конф. «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез». Краснодар, 2013. С. 58.

12. Capillary electrophoretic separation of metal ions using complex forming equilibria of different stabilities /S. Conradi[et al.] // J. Chrom. A. 1996. V. 745, № 1-2. P. 103-109.

13.HaumannI., Bächmann K. On-column chelation of metal ions in capillary zone electrophoresis // J. Chrom. A. 1995. V. 717, № 1-2. P. 385-391.

14. Tsioupi D.A., Stefan-vanStaden R.-I., Kapnissi-Christodoulou C.P. Chiral selectors in CE: Recent developments and applications // Electrophoresis. 2013. V. 34, № 1. P. 178-204.

15. Карцова Л.А., Комарова Н.В. Влияние α- и β-циклодекстринов на разделение позиционных изомеров нитро-, амино-, хлор-, гидроксипроизводных бензойной кислоты с использованием капиллярного электрофореза // Журн. аналит. химии. 2003. V. 58, № 10. P. 1085-1092.

16. Использование циклодекстринов для разделения энантиомеров / О.A. Шпигун [и др.] // Успехи химии. 2003. V. 72, № 12. P. 1167-1189.

17. Application of charged single isomer derivatives of cyclodextrins in capillary electrophoresis for chiral analysis / V. Cucinotta [et al.] // J. Chrom. A. 2010. V. 1217, № 7. P. 953-967.

18. Kuhn R., Stoecklin F., Erni F. Chiral separations by host-guest complexation with cyclodextrin and crown ether in capillary zone electrophoresis // Chromatographia. 1992. V. 33, № 1-2. P. 32-36.

19. Detection and separation of free amino acid enantiomers by capillary electrophoresis with a chiral crown ether and indirect photometric detection / Y. Kuwahara [et al.] // Chromatographia. 2005. V. 62, № 9-10. P. 505-510.

20. Threeprom J., Som-aum W., Lin J. Capillary electrophoresis for the simultaneous determination of metals by using ethylenediamine tetraacetic acid as complexing agent and vancomycin as complex selector // Chinese J. Chem. 2006. V. 24, № 12. P. 1747-1753.

21. Threeprom J., Som-Aum W., Lin J.-M. Determination of Pb(II), Cu(II) and Fe(III) with capillary electrophoresis using ethylenediaminetetraacetic acid as a complexing agent and vancomycin as a complex selector // Anal. Sci. 2006. V. 22, № 9. P. 1179-1184.

22. Unusual binding ability of vancomycin towards Cu2+ ions / M. Świątek [et al.] //DaltonT. 2005. № 23. P. 3808-3813.

23. Structural features of the Cu(2+)-vancomycin complex / M. Kucharczyk [et al.] // J. Inorg. Biochem. 2008. V. 102, № 4. P. 936-942.

24. Carnegie P.R., Synge R.L.M. Filter-Paper ionophoresis of cupric complexes of neutral amino acids and oligopeptides // Biochem. J. 1961. V. 78, № 4. P. 692-696.

25. Talukdar H., Rudra S., Kundu K.K. Thermodynamics of transfer of glycine, diglycine, and triglycine from water to aqueous solutions of urea, glycerol, and sodium nitrate // Can. J. Chem. 1988. V. 66, № 3. P. 461-468.

26. Stiasny E., Scotti H. Das Säure- und Alkali-Bindungsvermögen von Peptiden // Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1930. V. 63, № 11. P. 2977-2983.

27. Toroz D., van Mourik T. Structure of the gas-phase glycine tripeptide // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12, № 14. P. 3463-3473.

28. Dobbie H., Kermack W.O. Complex-formation between polypeptides and metals. 3. The reaction between cupric ions and diglycylglycine // Biochem. J. 1955. V. 59, № 2. P. 257-264.

29. Murphy C.B., Martell A.E. Metal chelates of glycine and glycine peptides // J. Biol. Chem. 1957. V. 226, № 1. P. 037-050.

30. Equilibrium and structural studies on copper(II) complexes of tetra-, penta- and hexa-peptides containing histidyl residues at the C-termini / K. Várnagy [et al.] // J. Chem. Soc. Dalton. 2000. № 4. P. 467-472.

31. The IUPAC Stability Constants Database, SC-Database and Mini-SCDatabase // Academic Software. [Электронный ресурс]: http://www.acadsoft.co.uk/scdbase/scdbase.htm (дата обращения: 17.06.2014)

32. HySS2009. Hyperquad Simulation and Speciation // Protonic Software. [Электронный ресурс]: http://www.hyperquad.co.uk/hyss.htm (дата обращения: 17.06.2014)

33. Неудачина Л.К., Лебедева Е.Л., Кузнецов А.О. Применение капиллярного зонного электрофореза для определения содержания меди в чае // Химия раст. сырья. 2011. № 4. С. 161-167.