Imidazólium-alapú ionfolyadékok szerepe az analitikai kémiai elválasztások hatékonyságában

Abstract

"Az ionfolyadékok (ILs) a kémiai sokoldalúság és fenntarthatóság ideális kombinációi (Walden, 1927.)."  nyilatkozta Paul Walden német származású kémikus és vezető szakértő az ionfolyadékok területén, amellyel kiválóan összefoglalta ezen anyagok széleskörű alkalmazhatóságának lehetőségét. Ezek a szobahőmérsékleten folyékony halmazállapotú, ionos összetételű anyagok rendkívül változatos szerkezeti egységekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az eltérő karakterű, akár poláris, apoláris, amfifil, vagy ionos molekulákkal való kölcsönhatás kialakítását (Schröder, 2017.). Jellemzően egy szerves kationból (mint az ammónium, imidazólium, piridinium, piperidinium vagy pirrolidinium) és egy halogenidből, vagy más szervetlen (esetleg fluorozott), vagy szerves anionból állnak. Manapság az egyik legáltalánosabban használt és tanulmányozott ionfolyadékok családját az imidazólium-alapú ionfolyadékok alkotják. Egyedülálló tulajdonságaik  mint az alacsony olvadáspont, elhanyagolható gőznyomás, nagy hőstabilitás, valamint jó oldékonyság  vonzó reagensekké teszik őket a kémia számos területén. Ily módon jelentős figyelem övezi alkalmazásukat az analitikai kémiai eljárásokban, azáltal, hogy lehetővé teszik az egyes vegyületek hatékonyabb elválasztását (Kowalski, Olędzka, Plenis, Roszkowska, & Bączek, 2023.). A modern analitikai kémia egyik legnagyobb kihívása a komplex biológiai minták hatékony és megbízható elválasztása. Disszertációm célja az imidazólium-alapú ionfolyadékok felhasználásának bemutatása két jelentős kémiai elválasztási technikában: kapilláris zónaelektroforézisben (CZE) fehérjék elválasztása céljából és gázkromatográfiástömegspektrometriás (GC-MS) elemzésekben bakteriális eredetű zsírsavak tanulmányozására. Munkánk során nagy hangsúlyt fektetünk az egyes technikákban az ionfolyadékok alkalmazásával elérhető hatékonyságnövelés szemléltetésére. Az ionfolyadékok használata ugyanis több előnyt is kínál. Egyrészt, puffer komponensként alkalmazva és a kapilláris dinamikus bevonata által megakadályozhatják a komponensek kitapadását a kapilláris belső felületére és növelhetik az elektroforetikus elválasztások hatékonyságát. Másrészt, gázkromatográfiás állófázisként lehetővé teszik az oszlopok polaritásának és hatékonyságának szabályozását. Elképzeléseink alapján az ionfolyadékokkal kialakuló specifikus kölcsönhatások kulcsszerepet játszanak az analitikai kémiai eljárások hatékonyságának javításában. Munkánk során ezen folyamatok mélyebb megértésére tettünk kísérletet.