U の尿素の内転によって分岐、環状化合物の除去k'37 Paleothermometry

Earth Science

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Overview

ソース: ジェフ Salacup - マサチューセッツ大学アマースト校講座

以前の動画と有機溶媒抽出、製品に記載されている総脂質抽出物 (TLE) は多くの場合、さまざまな化合物の何千人もいない場合、何百もの複雑な混合物。研究者は頻繁にただ化合物の一握りに興味があります。私たちの 2 つの有機 paleothermometers の場合 (Uk'37と MBT/CBT)、関心は (2 アルケノンフラックスおよび 4 isoprenoidal グリセロール ジアルキル グリセロール tetraethers) のみ 6 化合物で。このシリーズの前の 2 つのビデオで説明したように、分析サンプル中の化合物の数を削減するために浄化技術を適用できます。これらの技術が化学的に不要なコンポーネント (鹸化) を変更、異なる化合物の化学的性質 (クロマトグラフィー) の活用または異なった形および分子のサイズを使用して、または解析 (尿素転) から特定のコンポーネントを除外します。異なる化学物質の原子構造をリードする狭い長いを形成するいくつかの有機化合物、直鎖 (n-アルカンおよびアルケノン) 複雑な繰返し構造を形成する、他の高分岐構造を形成、その他の有機化合物とまだ他は両方の繰返しを形成して分岐構造 (GDGTs) (図 1)。異なった形およびサイズのサンプル中の化合物は、コイン選別機を分けるさまざまな宗派 (サイズ) の硬貨とほぼ同じ方法で、互いからそれらを分離する使用ことができます。

Figure 1
図 1。異なる化学構造体の比較します。デカン、直鎖アルカン (A; から http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry から)、シクロヘキサン、環状アルカン (B; http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry から)、ステロイド、多環炭化水素 (C; www.wikiwand.com から)、および 2, 2-ジメチル ブタン、枝分かれしたアルカン (D; www.wikimedia.com)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 地球科学の本質. U の尿素の内転によって分岐、環状化合物の除去k'37 Paleothermometry. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

尿素の内転は、ストレート チェーンまたはほとんど分岐構造を切り離す高度分岐環状構造サイズ排除手法です。これは尿素 (図 2) の特別な結晶構造のため発生します。とき尿素の結晶形は、個々 の結晶の間に小さなスペースを作成します。細長い 5 オングストローム (5 × 10-10 m) の平均直径は空白です。これらのスペースは高度分岐環状構造には小さすぎますが、結晶格子に直鎖または分岐のほとんどの化合物を含めるのに十分な大きさです。したがって、後者の構造は除外されます。結晶を洗浄しすることができます、高度分岐または繰返し構造をサンプルから削除できます。結晶の解散のリリースから彼らを抽出、分析、ソリューションに戻る直線連鎖し、ほとんど分岐化合物。

Figure 1

図 2。尿素の化学・結晶構造の描写。(www.imgkid.com) からこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

尿素の内転は、高度分岐環状化合物からまっすぐ鎖アルケノンを分離する手法です。

尿素は、多孔質結晶構造を形成する有機化合物です。水晶は形作る抱合体の生成、他構造内に収まることはできません、特定の分子をトラップできます。

尿素の内転は、異なるサイズと計数機コインが小銭の jar ファイルをソートする方法に似ています-それらを分離する化合物の形状を利用しています。

このビデオは、脂質の抽出・精製・分析堆積物からのシリーズの一部です。それはアルケノン paleothermometry のサンプルのサイズ排除浄化を実行する尿素内転の使用を説明します。

尿素の内転は、サイズ排除に基づく浄化方法です。それは高度分岐や繰り返しをあるものから n-アルカンおよびアルケノン - など-ストレート チェーンや分岐をほとんどの化合物を分離します。

これは尿素の特殊な結晶構造により可能です。尿素の結晶形、個々 の分子の小さなスペースが作成されます。これらのスペースは、長い、狭い - だから直鎖または高度分岐環状化合物が大きすぎて、ほとんど分岐の化合物は結晶格子に合うことができます。

尿素の結晶が含まれてのリニアなものから除外された分子を分離、極冠溶媒で洗浄します。洗浄分子を抽出し、結晶は、最初のソリューションに戻る線形化合物を解放する水に溶解する必要がありますしながら直接、分析することができます。別の極冠溶媒は、水から必要な化合物を抽出する使用されます。

インクルードとエクスクルードの両方の分子は、貴重な情報を提供できます。たとえば、海氷珪藻によって生成される高度分岐のテルぺノイドは高緯度での季節海氷存在のプロキシをすることができます。環状化合物は、過去の火災の存在を反映可能性があります。直鎖アルカン アルケノン、生態系の構造と海の表面温度の一般的なプロキシです。

精製尿素の内転によって提供される必要はありません常に、不変の抽出された有機サンプルから直接興味のいくつかの化合物を分析できます。堆積物中の産業センター近くの河口のような高度汚染地域から購入したような極端な場合の尿素の内転が分析中に coelute 未知の化合物を削除する必要にあります。

尿素の内転を理解すると、処理を開始する準備が整いました。

まず、乾燥の全脂質抽出物 – または TLE-サンプルから抽出されており、鹸化とカラムクロマトグラフィーで精製を取得します。

次に、テキスト プロトコルで説明されているように、尿素に、内転のソリューションを準備します。すべてのコンポーネントに純粋で炭化水素の無料を確認します。

DCM/ヘキサン溶液 1.5 mL のサンプルを中断します。5 分追加 1.5 mL の尿素とメタノール溶液の超音波照射、TLE が完全に溶解しない場合この信号は尿素の結晶作成と白い沈殿物の形成を監視します。次に、穏やかな熱を使用して窒素下で尿素の結晶を乾燥させます。必ずすべての溶媒を蒸発させる。一度結晶を完全に乾燥、3 回約 1 mL のヘキサンでそれらをすすいでください。ガラス ピペットを使用して各リンス間ヘキサンを削除するし、それを新鮮なバイアルに転送します。これは、標識は、「付加物」。次に、2 mL の純粋な水の結晶を溶解します。完全な分解を確実に振る。

1 mL を追加追加の水から、バイオ マーカーを抽出するヘキサンのキャップと軽く振る 5 s。

ヘキサンと水が完全に分離されるまで残りの部分にソリューションを許可します。ガラス ピペットを使用して、ヘキサンの約 75% を削除し、新しい瓶にそれを転送します。これは、標識は、「付加物」。

この抽出プロセス、二度たびに 1 mL のヘキサンを追加するを繰り返します。結合 3 つは 1 つのバイアルに付加します。適切な廃棄容器に水と尿素溶液の廃棄します。サンプルは、分析の準備が整いました。

尿素内転が分離、有機分子の精製で複数のアプリケーションです。

同位体は中性子量とは異なる、従ってその原子質量の異なる化学要素の変形です。要素には、それぞれ異なる質量を持っているいくつかの同位体があります。同位体の同位体がある特定のサンプルを調べることが重要にするために、お互いに異なる化学的および分子の特性を持つことができますも。この例では、植物の代謝経路に関する情報を収集するために葉のワックスの炭素・水素同位体比を測定しました。非常に大量の素材は同位体比を決定するために必要な大量を分析するときに低濃度と同様の検出を有する化合物が重なる可能性があります

したがって、尿素内転は、任意の干渉の化合物から関心の n アルカンを分離する使用されました。これらの不要な物質を決定する正確な同位体比の許可を削除します。

石油はそれぞれユニークな性質と用途を持つ炭化水素の複雑な混合物です。石油からのこれらの化合物の分離、化学業界で非常に重要な - アルキル化プロセスで直鎖アルカンが主に使用されて、分岐鎖アルカン、軽潤滑剤として使用されます。この例では尿素の内転は灯油からアルカンを分離する使用されました。尿素 adductions の連続を使用すると、これらのアルカンは 99% 純度で灯油から分かれていた。

ただ尿素転を介して複雑な有機性混合物の浄化にゼウスの導入を見た。今サイズ排除、正確なコンポーネントの測定、および尿素内転のサンプルを浄化の重要性を理解する必要があります。

見てくれてありがとう!

Procedure

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1. セットアップと材料の準備

  1. 総脂質抽出物 (TLE) を溶媒抽出法 (超音波、ソックスレー、または加速溶媒抽出 (ASE)) を使用してを取得します。
  2. 任意の化学の小売業者から以下の材料を購入: 燃焼ホウケイ酸ガラス ピペットおよび球根;純粋な水ヘキサンジクロロ メタン (DCM);メタノール;尿素。
    1. 試薬は、純粋で炭化水素から自由にする必要があります。また、純粋な水は、水の浄化システムを使用してラボで可能です。
  3. PTFE ライニング キャップ 4 mL ホウケイ酸ガラス瓶を入手します。

2. 方法

  1. 2:1 DCM:Hexane: (v) の混合物を作る。
    1. エルレンマイヤー フラスコ 200 mL DCM、ヘキサン 100 mL を混ぜます。
  2. メタノール (100 mg/mL) の尿素の混合物を作る。
    1. メタノール 300 mL を三角フラスコに注ぐ。
    2. 尿素の 300 mg を追加します。
    3. 尿素が完全に溶解するまで、自動攪拌板でかき混ぜます。
  3. 4 mL バイアルで乾燥のサンプルを開始します。
  4. DCM:Hexane (v: v) の 2:1 の混合物の 1.5 mL のサンプルを中断します。
    1. 試料が完全に溶解しない場合は、5 分間超音波します。
  5. この混合物にメタノール尿素の 1.5 mL を追加します。
    1. この付加の後で形成する白色の沈殿物を監視します。これは尿素の結晶作成を通知します。
  6. 穏やかな熱を使用して窒素下で結晶を乾燥させます。次のステップに進む前にすべての溶剤が蒸発したことを確認します。
  7. 結晶 3 をすすぎ約 1 ml のヘキサンの x。ヘキサンというラベルの付いた小瓶に転送するガラス ピペットを使用して各リンスの間「非-付加体"を削除
  8. 2 mL の純粋な水の結晶を溶解します。完全な分解を確実に振る。
  9. 1 mL を追加し、軽く 5 の揺れによってヘキサンと水相を抽出 s。
  10. ヘキサンと水に、ヘキサンの約 75% を削除する前に完全に独立したガラス ピペットを使用してとバイアルのラベルにそれを転送する「付加体」を許可します。
  11. 2.10 の手順を 2 回繰り返します。
  12. 適切な廃棄容器に水と尿素溶液の廃棄します。

Results

この精製技術を生成する 2 つの異なるバイアルラベルが付加物, ストレート連鎖し、ほとんど分岐の化合物を含むとラベル別非付加物、高度分岐環状化合物を含みます。この手順は、計測器で分析するサンプルの複雑さ大幅に減った。この複雑さの減少は、ターゲット化合物の正確な分析することが重要されます。たとえば、沿岸およそ 1850 年後の設定でアルケノンは共同表向きは汚染物質産業革命の後に導入されたカラム ・ クロマトグラフィまたは単独で鹸化を使用して削除されません厄介な化合物を溶出します。どうやら、汚染物質が循環尿素内転は、サンプルから削除されるため、分岐や。上 160 年これらの堆積物のアーカイブのいくつかの自信を持って分析できる U のk'37尿素内転のアプリケーションのためにだけ。

Applications and Summary

尿素内転は、同位体比分析前に共同溶化合物を除去するために葉のワックスの一般的な成分 n-アルカンの浄化で使用されます。植物の葉のワックスの炭素・水素同位体比には、代謝経路と植物が使用され、それぞれ住んでいた環境条件に関する情報が含まれています。同位体比を決定するために GC に化合物の非常に大きな量を読み込む必要があります。など大量低濃度の溶出が共同で互いに近くに溶出する化合物があります。多くの場合、共同アルカンと溶出性化合物はそのアルカンの分岐や繰り返しの部分は、したがって、尿素の内転を使用して削除することができます。

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1. セットアップと材料の準備

  1. 総脂質抽出物 (TLE) を溶媒抽出法 (超音波、ソックスレー、または加速溶媒抽出 (ASE)) を使用してを取得します。
  2. 任意の化学の小売業者から以下の材料を購入: 燃焼ホウケイ酸ガラス ピペットおよび球根;純粋な水ヘキサンジクロロ メタン (DCM);メタノール;尿素。
    1. 試薬は、純粋で炭化水素から自由にする必要があります。また、純粋な水は、水の浄化システムを使用してラボで可能です。
  3. PTFE ライニング キャップ 4 mL ホウケイ酸ガラス瓶を入手します。

2. 方法

  1. 2:1 DCM:Hexane: (v) の混合物を作る。
    1. エルレンマイヤー フラスコ 200 mL DCM、ヘキサン 100 mL を混ぜます。
  2. メタノール (100 mg/mL) の尿素の混合物を作る。
    1. メタノール 300 mL を三角フラスコに注ぐ。
    2. 尿素の 300 mg を追加します。
    3. 尿素が完全に溶解するまで、自動攪拌板でかき混ぜます。
  3. 4 mL バイアルで乾燥のサンプルを開始します。
  4. DCM:Hexane (v: v) の 2:1 の混合物の 1.5 mL のサンプルを中断します。
    1. 試料が完全に溶解しない場合は、5 分間超音波します。
  5. この混合物にメタノール尿素の 1.5 mL を追加します。
    1. この付加の後で形成する白色の沈殿物を監視します。これは尿素の結晶作成を通知します。
  6. 穏やかな熱を使用して窒素下で結晶を乾燥させます。次のステップに進む前にすべての溶剤が蒸発したことを確認します。
  7. 結晶 3 をすすぎ約 1 ml のヘキサンの x。ヘキサンというラベルの付いた小瓶に転送するガラス ピペットを使用して各リンスの間「非-付加体"を削除
  8. 2 mL の純粋な水の結晶を溶解します。完全な分解を確実に振る。
  9. 1 mL を追加し、軽く 5 の揺れによってヘキサンと水相を抽出 s。
  10. ヘキサンと水に、ヘキサンの約 75% を削除する前に完全に独立したガラス ピペットを使用してとバイアルのラベルにそれを転送する「付加体」を許可します。
  11. 2.10 の手順を 2 回繰り返します。
  12. 適切な廃棄容器に水と尿素溶液の廃棄します。

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