Overview
מקור: המעבדה של ג'ף סלקופ - אוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט
כפי שהוזכר בסרטונים קודמים, המוצר של מיצוי ממס אורגני, תמצית שומנים מוחלטת (TLE), הוא לעתים קרובות תערובת מורכבת של מאות, אם לא אלפים, של תרכובות שונות. החוקר מעוניין לעתים קרובות רק קומץ של תרכובות. במקרה של שני פליאותרמיים אורגניים שלנו (Uk '37 ו MBT / CBT), העניין הוא רק 6 תרכובות (2 אלקנונים ו 4 דיאלקר גליצרול איזופרנואידלי טליצרי. כפי שנדון בשני הסרטונים הקודמים בסדרה זו, ניתן ליישם טכניקות טיהור על מנת לצמצם את מספר התרכובות במדגם מנותח. טכניקות אלה עשויות לשנות כימית את הרכיבים הלא רצויים (saponification), לנצל את הכימיות המורכבות השונות (כרומטוגרפיה עמודה), או להשתמש בצורות וגדלים שונים של המולקולות כדי לכלול או לא לכלול רכיבים מסוימים מהניתוח (תוספת אוריאה). המבנה האטומי של כימיקלים שונים מוביל כמה תרכובות אורגניות ליצור שרשראות ארוכות, צרות וישרות (n-alkanes ו alkenones), תרכובות אורגניות אחרות כדי ליצור מבנים מחזוריים מורכבים, אחרים ליצור מבנים מסועפים מאוד, ואחרים היוצרים מבנים מחזוריים והסועפים (GDGTs) (איור 1). ניתן להשתמש בצורות ובגדלים השונים של התרכובות במדגם כדי להפריד אותם זה מזה, בדומה לממיין מטבעות המפריד מטבעות של זרמים שונים (גדלים).
איור 1. השוואה של מבנים כימיים שונים. דקאן, אלקין ישר כבול (A; מ-http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry), ציקלוהקסאן, אלקין מחזורי (B; מ-http://www.bpc.edu/mathscience/chemistry), סטרואידים, פחמימן פולי-מחזורי (C; www.wikiwand.com) ו-2,2-דימתילבוטן, אלקין מסועעף (D; www.wikimedia.com). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Principles
הוספת אוריאה היא טכניקת אי-הכללת גודל המפרידה בין מבנים ישרים או לעתים רחוקות מסועפים ממבנים בעלי מסועפים ומחזוריים. זה קורה בגלל מבנה הגביש המיוחד של אוריאה (איור 2). כאשר נוצר גביש אוריאה, הוא יוצר רווחים זעירים בין הגבישים הבודדים. החללים ארוכים וצרים עם קוטר ממוצע של חמישה אנגסטרום (5 x 10-10 מ '). חללים אלה גדולים מספיק כדי לכלול תרכובות ישרות או לעתים רחוקות מסועפות לתוך סריג הגביש, אבל קטן מדי עבור מבנים מסועפים מאוד או מחזוריים. לכן, המבנים האחרונים אינם נכללים. לאחר מכן ניתן לשטוף את הגבישים, ואת המבנים מסועפים מאוד או מחזורי ניתן להסיר מן המדגם. פירוק לאחר מכן של הגביש משחרר את התרכובות ישר כבול לעתים רחוקות מסתעף בחזרה לתוך הפתרון, שממנו הם יכולים להיות מופקים וניתוח.
איור 2. תיאור המבנה הכימי והגבישי של אוריאה. (www.imgkid.com) אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
תוספת אוריאה היא טכניקה המפרידה אלקנון ישר שרשרת מתרכובות מסועפות מאוד מחזוריות.
אוריאה היא תרכובת אורגנית היוצרת מבנה גבישי נקבובי. הגביש יכול ללכוד מולקולות מסוימות, ויוצר תוסף, בעוד שאחרים לא יכולים להתאים למבנה.
תוספת אוריאה מנצלת את הגדלים והצורות השונות של תרכובות כדי להפריד ביניהן - בדומה לאופן שבו מכונת ספירת מטבעות תמין צנצנת של שינוי רופף.
וידאו זה הוא חלק מסדרה על מיצוי שומנים בדם, טיהור, וניתוח משקעים. זה ימחיש את השימוש של תוספת אוריאה כדי לבצע טיהור אי הכללת גודל על מדגם עבור פליאותרמיה אלקנה.
תוספת אוריאה היא שיטת טיהור המבוססת על אי-הכללת גודל. הוא מפריד בין תרכובות ישרות או לעתים רחוקות להסתעף - כגון n-alkanes ו alkenones - מאלה כי הם מאוד מסועפים ו / או מחזורי.
זה אפשרי בגלל המבנה הגבישי המיוחד של אוריאה. כאשר נוצר גביש אוריאה, נוצרים רווחים זעירים בין המולקולות הבודדות. חללים אלה ארוכים וצרים - כך שתרכובות ישרות או לעתים רחוקות מסועפות יכולות להתאים לסריג הגביש, בעוד תרכובות מסועפות ומחזוריות גדולות מדי.
גבישי אוריאה נשטפים לאחר מכן עם ממס קוטבי, המפריד בין המולקולות שלא נכללו לאלה הליניאריות הכלולות. ניתן לחלץ ולנתח את המולקולות השטופים ישירות, בעוד הגבישים חייבים להיות מומסים במים כדי לשחרר את התרכובות הליניאריות בחזרה לתמיסה תחילה. ממס קוטבי נוסף משמש לאחר מכן כדי לחלץ את התרכובות הרצויות מהמים.
הן המולקולות הכלולות והן המולקולות המוחרגות יכולות לספק מידע רב ערך. לדוגמה, איזופרנואידים מסועפים מאוד, המיוצרים על ידי הצורניות של קרח הים, יכולים להיות פרוקסי לקיומו של קרח ים עונתי בקווי רוחב גבוהים. תרכובות מחזוריות עשויות לשקף את נוכחותן של שריפות עבר. אלקנים ואלקנונים משורשרים ישרים הם שלוחות נפוצות למבנה המערכת האקולוגית וטמפרטורת פני הים.
הטיהור המסופק על ידי תוספת אוריאה אינו תמיד הכרחי, כמו כמה תרכובות עניין ניתן לנתח ישירות מן המדגם האורגני שחולץ ללא שינוי. במקרים קיצוניים - כגון משקעים שנרכשו מאזורים מזוהמים מאוד, כמו שפכים ליד מרכזי תעשייה - ייתכן שיהיה צורך בהוספת אוריאה כדי להסיר תרכובות לא ידועות המשתלבות במהלך הניתוח.
עכשיו שאתה מבין את התוספת אוריאה, אתה מוכן להתחיל את ההליך.
כדי להתחיל, לרכוש תמצית שומנים סה"כ מיובש – או TLE – כי כבר מופק מן המדגם מטוהר עם saponification ו כרומטוגרפיה עמודה.
לאחר מכן, הכן את פתרונות ההרחבה של אוריאה כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט. ודא כי כל הרכיבים טהורים וללא פחמימנים.
השהה את המדגם ב- 1.5 מ"ל של פתרון DCM/hexane. אם TLE אינו מתמוסס לחלוטין, sonicate במשך 5 דקות. להוסיף 1.5 מ"ל של תמיסת אוריאה ומתנול. שים לב להיווצרות של משקעים לבנים, כמו זה מסמן את היצירה של גבישי אוריאה. לאחר מכן, יבש בעדינות את גבישי אוריאה תחת חנקן, תוך שימוש בחום עדין. הקפד לאדות את כל הממס. לאחר הגבישים מיובשים לחלוטין, לשטוף אותם 3 פעמים עם כ 1 מ"ל של hexane. השתמש פיפטה זכוכית כדי להסיר את ההקסאן בין כל שטיפה, ולהעביר אותו בקבוקון טרי. זה נקרא "לא להוסיף". לאחר מכן, להמיס את הגבישים ב 2 מ"ל של מים טהורים. יש לנער כדי להבטיח פירוק מלא.
כדי לחלץ את הסמנים הביולוגיים מהמים הנוספים, הוסיפו מ"ל אחד של הקסאן, כובע, ולנער בעדינות במשך 5 s.
אפשר לפתרון לנוח עד שההקסאן והמים נפרדים לחלוטין. לאחר מכן, באמצעות פיפטה זכוכית, להסיר כ 75% של הקסאן ולהעביר אותו לתוך בקבוקון חדש. זה נקרא "adduct".
חזור על תהליך החילוץ הזה פעמיים, הוספת 1 מ"ל של הקסאן בכל פעם. מערבבים את שלושת התוספות לחקירה אחת. יש להיפטר מפתרון המים והאוריאה במיכל פסולת מתאים. המדגם מוכן כעת לניתוח.
תוספת אוריאה יש מספר יישומים ההפרדה והטיהור של מולקולות אורגניות.
איזוטופ הוא גרסה של יסוד כימי השונה בכמות הנויטרונים, ולכן שונה במסה האטומית שלו. אלמנט עשוי להיות מספר איזוטופים, כל אחד יש מסה שונה. איזוטופים יכולים להיות גם תכונות כימיות ומולקולריות שונות זו מזו, ולכן זה יכול להיות חשוב לקבוע אילו איזוטופים נמצאים במדגם מסוים. בדוגמה זו נמדדו יחסי איזוטופ פחמן ומימן בשעווה עלים על מנת לאסוף מידע על המסלולים המטבוליים של הצמח. כמויות גדולות מאוד של חומר נדרשים כדי לקבוע יחסי איזוטופ, ותרכובות שיש להם זיהויים דומים בריכוזים נמוכים עשויים לחפוף כאשר כמויות גדולות מנותחות.
לכן, תוספת אוריאה שימשה כדי להפריד את n-alkanes של עניין מכל תרכובות מפריעות. הסרת חומרים לא רצויים אלה אפשרה לקבוע יחס איזוטופ מדויק.
נפט הוא תערובת מורכבת של פחמימנים, כל אחד עם תכונות ושימושים ייחודיים. ההפרדה של תרכובות אלה מנפט חשובה מאוד בתעשייה הכימית - אלקנסות בעלי שרשרת מסועפת משמשים לעתים קרובות כחיוני סיכה קלים, ואילו אלקנסות בעלי שרשרת ישרה משמשים בעיקר בתהליכי אלקילציה. בדוגמה זו, תוספת אוריאה שימשה להפרדת אלקאנים מנפט. באמצעות סדרה רצופה של תוספות אוריאה, אלקאנים אלה הופרדו מנפט בטוהר של 99 אחוזים.
הרגע צפיתם בהקדמה של JoVE לטיהור תערובות אורגניות מורכבות באמצעות תוספת אוריאה. עכשיו אתה צריך להבין את אי הכללת גודל, את החשיבות של טיהור דגימות למדידת רכיבים מדויקת, ותוספת אוריאה.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Procedure
1. התקנה והכנת חומרים
- להשיג תמצית שומנים הכוללת (TLE) באמצעות שיטת מיצוי ממס (Sonication, Soxhlet, או מיצוי ממס מואץ (ASE)).
- לרכוש את החומרים הבאים מכל קמעונאי כימי: צינורות זכוכית בורוסיליקט בעירה ונורות; מים טהורים; הקסאן; דיכלורומטן (DCM); מתנול; אוריאה.
- ריאגנטים צריכים להיות טהורים וחופשיים מפחמימנים. לחלופין, מים טהורים יכולים להתבצע במעבדה באמצעות מערכת טיהור מים.
- להשיג בקבוקוני זכוכית בורוסיליקט 4 מ"ל עם כובעים מרופדים PTFE.
2. שיטות
- הפוך תערובת של 2:1 DCM:Hexane (v:v).
- בבקבוק ארלנמאייר, מערבבים 200 מ"ל של DCM ו-100 מ"ל של הקסאן.
- הפוך תערובת של אוריאה מתנול (100 מ"ג / מ"ל).
- יוצקים 300 מ"ל של מתנול לתוך בקבוק ארלנמייר.
- מוסיפים 300 מ"ג אוריאה.
- מערבבים על צלחת ערבוב אוטומטית עד שהאוריאה מתמוססת לחלוטין.
- התחל עם הדגימה היבשה בוויאל 4 מ"ל.
- להשעות את המדגם ב 1.5 מ"ל של תערובת 2:1 של DCM:Hexane (v:v).
- אם המדגם אינו מתמוסס לחלוטין, sonicate במשך 5 דקות.
- לתערובת זו, מוסיפים 1.5 מ"ל של אוריאה במתנול.
- לאחר תוספת זו, לצפות מזרז לבן להיווצר. זה מסמן את היצירה של גבישי אוריאה.
- יבש בעדינות את הגבישים מתחת לחנקן, תוך שימוש בחום עדין. ודא שכל הממס התאדה לפני שתמשיך לשלב הבא.
- לשטוף את הגבישים 3x עם כ 1 מ"ל של הקסאן. הסר את ההקסאן בין כל שטיפה באמצעות פיפטה זכוכית כדי להעביר אותו לתוך בקבוקון שכותרתו "לא להוסיף".
- ממיסים את הגבישים ב 2 מ"ל של מים טהורים. יש לנער כדי להבטיח פירוק מלא.
- לחלץ את השלב מימי עם hexane על ידי הוספת 1 מ"ל ורעד בעדינות עבור 5 s.
- אפשרו להקסאן והמים להיפרד לחלוטין לפני הסרת כ-75% מההקסאן באמצעות פיפטה מזכוכית והעברתו ל בקבוקון שכותרתו "adduct".
- חזור על שלב 2.10 פעמיים.
- יש להיפטר מפתרון המים והאוריאה במיכל פסולת מתאים.
תוספת אוריאה היא טכניקה המפרידה אלקנון ישר שרשרת מתרכובות מסועפות מאוד מחזוריות.
אוריאה היא תרכובת אורגנית היוצרת מבנה גבישי נקבובי. הגביש יכול ללכוד מולקולות מסוימות, ויוצר תוסף, בעוד שאחרים לא יכולים להתאים למבנה.
תוספת אוריאה מנצלת את הגדלים והצורות השונות של תרכובות כדי להפריד ביניהן - בדומה לאופן שבו מכונת ספירת מטבעות תמין צנצנת של שינוי רופף.
וידאו זה הוא חלק מסדרה על מיצוי שומנים בדם, טיהור, וניתוח משקעים. זה ימחיש את השימוש של תוספת אוריאה כדי לבצע טיהור אי הכללת גודל על מדגם עבור פליאותרמיה אלקנה.
תוספת אוריאה היא שיטת טיהור המבוססת על אי-הכללת גודל. הוא מפריד בין תרכובות ישרות או לעתים רחוקות להסתעף - כגון n-alkanes ו alkenones - מאלה כי הם מאוד מסועפים ו / או מחזורי.
זה אפשרי בגלל המבנה הגבישי המיוחד של אוריאה. כאשר נוצר גביש אוריאה, נוצרים רווחים זעירים בין המולקולות הבודדות. חללים אלה ארוכים וצרים - כך שתרכובות ישרות או לעתים רחוקות מסועפות יכולות להתאים לסריג הגביש, בעוד תרכובות מסועפות ומחזוריות גדולות מדי.
גבישי אוריאה נשטפים לאחר מכן עם ממס קוטבי, המפריד בין המולקולות שלא נכללו לאלה הליניאריות הכלולות. ניתן לחלץ ולנתח את המולקולות השטופים ישירות, בעוד הגבישים חייבים להיות מומסים במים כדי לשחרר את התרכובות הליניאריות בחזרה לתמיסה תחילה. ממס קוטבי נוסף משמש לאחר מכן כדי לחלץ את התרכובות הרצויות מהמים.
הן המולקולות הכלולות והן המולקולות המוחרגות יכולות לספק מידע רב ערך. לדוגמה, איזופרנואידים מסועפים מאוד, המיוצרים על ידי הצורניות של קרח הים, יכולים להיות פרוקסי לקיומו של קרח ים עונתי בקווי רוחב גבוהים. תרכובות מחזוריות עשויות לשקף את נוכחותן של שריפות עבר. אלקנים ואלקנונים משורשרים ישרים הם שלוחות נפוצות למבנה המערכת האקולוגית וטמפרטורת פני הים.
הטיהור המסופק על ידי תוספת אוריאה אינו תמיד הכרחי, כמו כמה תרכובות עניין ניתן לנתח ישירות מן המדגם האורגני שחולץ ללא שינוי. במקרים קיצוניים - כגון משקעים שנרכשו מאזורים מזוהמים מאוד, כמו שפכים ליד מרכזי תעשייה - ייתכן שיהיה צורך בהוספת אוריאה כדי להסיר תרכובות לא ידועות המשתלבות במהלך הניתוח.
עכשיו שאתה מבין את התוספת אוריאה, אתה מוכן להתחיל את ההליך.
כדי להתחיל, לרכוש תמצית שומנים סה"כ מיובש – או TLE – כי כבר מופק מן המדגם מטוהר עם saponification ו כרומטוגרפיה עמודה.
לאחר מכן, הכן את פתרונות ההרחבה של אוריאה כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט. ודא כי כל הרכיבים טהורים וללא פחמימנים.
השהה את המדגם ב- 1.5 מ"ל של פתרון DCM/hexane. אם TLE אינו מתמוסס לחלוטין, sonicate במשך 5 דקות. להוסיף 1.5 מ"ל של תמיסת אוריאה ומתנול. שים לב להיווצרות של משקעים לבנים, כמו זה מסמן את היצירה של גבישי אוריאה. לאחר מכן, יבש בעדינות את גבישי אוריאה תחת חנקן, תוך שימוש בחום עדין. הקפד לאדות את כל הממס. לאחר הגבישים מיובשים לחלוטין, לשטוף אותם 3 פעמים עם כ 1 מ"ל של hexane. השתמש פיפטה זכוכית כדי להסיר את ההקסאן בין כל שטיפה, ולהעביר אותו בקבוקון טרי. זה נקרא "לא להוסיף". לאחר מכן, להמיס את הגבישים ב 2 מ"ל של מים טהורים. יש לנער כדי להבטיח פירוק מלא.
כדי לחלץ את הסמנים הביולוגיים מהמים הנוספים, הוסיפו מ"ל אחד של הקסאן, כובע, ולנער בעדינות במשך 5 s.
אפשר לפתרון לנוח עד שההקסאן והמים נפרדים לחלוטין. לאחר מכן, באמצעות פיפטה זכוכית, להסיר כ 75% של הקסאן ולהעביר אותו לתוך בקבוקון חדש. זה נקרא "adduct".
חזור על תהליך החילוץ הזה פעמיים, הוספת 1 מ"ל של הקסאן בכל פעם. מערבבים את שלושת התוספות לחקירה אחת. יש להיפטר מפתרון המים והאוריאה במיכל פסולת מתאים. המדגם מוכן כעת לניתוח.
תוספת אוריאה יש מספר יישומים ההפרדה והטיהור של מולקולות אורגניות.
איזוטופ הוא גרסה של יסוד כימי השונה בכמות הנויטרונים, ולכן שונה במסה האטומית שלו. אלמנט עשוי להיות מספר איזוטופים, כל אחד יש מסה שונה. איזוטופים יכולים להיות גם תכונות כימיות ומולקולריות שונות זו מזו, ולכן זה יכול להיות חשוב לקבוע אילו איזוטופים נמצאים במדגם מסוים. בדוגמה זו נמדדו יחסי איזוטופ פחמן ומימן בשעווה עלים על מנת לאסוף מידע על המסלולים המטבוליים של הצמח. כמויות גדולות מאוד של חומר נדרשים כדי לקבוע יחסי איזוטופ, ותרכובות שיש להם זיהויים דומים בריכוזים נמוכים עשויים לחפוף כאשר כמויות גדולות מנותחות.
לכן, תוספת אוריאה שימשה כדי להפריד את n-alkanes של עניין מכל תרכובות מפריעות. הסרת חומרים לא רצויים אלה אפשרה לקבוע יחס איזוטופ מדויק.
נפט הוא תערובת מורכבת של פחמימנים, כל אחד עם תכונות ושימושים ייחודיים. ההפרדה של תרכובות אלה מנפט חשובה מאוד בתעשייה הכימית - אלקנסות בעלי שרשרת מסועפת משמשים לעתים קרובות כחיוני סיכה קלים, ואילו אלקנסות בעלי שרשרת ישרה משמשים בעיקר בתהליכי אלקילציה. בדוגמה זו, תוספת אוריאה שימשה להפרדת אלקאנים מנפט. באמצעות סדרה רצופה של תוספות אוריאה, אלקאנים אלה הופרדו מנפט בטוהר של 99 אחוזים.
הרגע צפיתם בהקדמה של JoVE לטיהור תערובות אורגניות מורכבות באמצעות תוספת אוריאה. עכשיו אתה צריך להבין את אי הכללת גודל, את החשיבות של טיהור דגימות למדידת רכיבים מדויקת, ותוספת אוריאה.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
טכניקת טיהור זו מייצרת שני בקבוקונים שונים; תוסף אחד שכותרתו, המכיל תרכובות ישרות ומסתעפות לעתים רחוקות, ואחר שכותרתו לא-תוספת, המכילה תרכובות מסועפות ומחזוריות. הליך זה הפחית במידה ניכרת את המורכבות של כל מדגם שיש לנתח במכשיר. ירידה זו במורכבות היא לעתים קרובות חיונית לניתוח מדויק של תרכובות היעד. לדוגמה, בהגדרות הקרובות לאחר 1850 בקירוב, אלקנונים משחזרים עם תרכובות בעייתיות, לכאורה מזהמים שהוצגו לאחר המהפכה התעשייתית, שאינם מוסרים באמצעות כרומטוגרפיה של עמודות או סאפוניפיקציה בלבד. ככל הנראה, המזהמים הם מחזוריים או מסועף כי תוספת אוריאה מסיר אותם מן המדגם. 160 השנים המובילות של חלק מארכיוני משקעים אלה ניתן לנתח בביטחון עבור Uk '37 רק בגלל היישום של תוספת אוריאה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
תוספת אוריאה משמשת לעתים קרובות בטיהור של n-alkanes, מרכיבים נפוצים של שעוות עלים, על מנת להסיר תרכובות שיתוף eluting לפני ניתוח איזוטופ. יחסי איזוטופ פחמן ומימן של שעוות עלים בצמחים מכילים מידע על המסלולים המטבוליים והתנאים הסביבתיים שהצמח השתמש בהם וחי בהם, בהתאמה. על מנת לקבוע את יחסי איזוטופ, כמויות גדולות מאוד של תרכובת חייב להיות טעון על GC. כמויות גדולות כאלה לעתים קרובות לגרום תרכובות לחמוק קרוב אחד לשני בריכוזים נמוכים יותר כדי co-elute. לעתים קרובות, תרכובות co-eluting עם alkanes הם מסועף או רכיכה מחזורית של אלקן זה ולכן ניתן להסיר באמצעות תוספת אוריאה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
