img082 2

ną

powie

S0₃H

ora/

i media nic/,n.|, du/;j i wybiórczy /.dolnosi wymicnmi oraz silnie rozwinięty ./ier/chnię sorpcji dzięki obecności wewnętrznych porów, kapilar i ultrakapilai o różnych średnicach. Stanowią one twarde, bezpostaciowe, nierozpuszczalne żele o usieciowancj porowatej strukturze wynikającej / samych warunków syntezy. Matrycę tych żywic otrzymuje się przez polikondensację lub polimeryzację, pr/y czym czynnikiem usieciowującym (tworzącym mostki) jest zwykle w polikondensacji formaldehyd, a w polimeryzacji — diwinylobenzen lub diwinyl. Sieć przestrzenna jonitu jest hetcrokapilarna, lecz w stopniu bez porównania mniejszym niż np. węgla aktywowanego. Oczka sieci nie przekraczają na ogół 1,5-2,0 nm, a więc mają wymiary rzędu cząsteczek prostych substancji organicznych. W strukturę matryc jonitowych wprowadza się grupy kwasowe lub zasadowe, z którymi związane są ruchome przeciwjony, zdolne do wymiany.

Charakter silnie kwasowy nadają grupy funkcyjne —S0₃H. Do kationitów o mocy średnich kwasów zalicza się wymieniacze z grupami czynnymi —COOH, do słabych zaś — z grupami —OH lub —SH. Syntetyczne kationity organiczne mają przeważnie charakter chemiczny mieszany (wielofunkcyjny), tzn. obok grup —S0₃H występują w nich także ugrupowania —COOH i —OH.    A

Grupami funkcyjnymi anionitów są aminy I-, II-, III- i IV-rzędowe. Najsłabszy charakter zasadowy wykazuje anionit z grupą aminową pierwszorzędową, a najsilniejszy — anionit z aminą czwartorzędową w charakterze grupy czynnej.

Spośród syntetycznych żywic jonowymiennych na pierwsze miejsce wysuwają się pochodne polistyrenu — produkty polimeryzacji. Ugrupowania polarne są umocowane na produkcie już kompletnie usieciowanym, będącym pochodną styrenu. Dla otrzymania sieci niezbędne jest wprowadzenie czynnika sieciującego. Najczęściej jest nim diwinylobenzen. Stopień usieciowania mierzy się procentową zawartością diwi-nylobcnzenu wprowadzonego do mieszaniny styrenu i diwinylobenzenu przed polimeryzacją (rys. 4.5). W praktyce tworzenie jonitu polistyrenowego jest dwuetapowe:

I) łańcuchy termoplastyczne polistyrenu ulegają sieciowaniu za pomocą diwinylo-

----CH₂- CH- CH₂- CH - CH₂- CH - CH₂— •

CH=CH₂

diwinylobenzen

S0₃H

sulfonowany kationit polistyrenowy

Ryn. 4.5. Sulfonowany kationit polisterynowy. jako wynik polimeryzacji styrenu i diwinylobenzenu sulfonowania utworzonego polimeru łKmzenu w obecności katalizatora (przeważnie nadtlenku organicznego)* 2) w sieć polistyreno-diwinylobenzenową wprowadza się ugrupowaniu polarne dla wymiany amonów lub kationów, np. —S0₃H.

Żywice jonowymienne produkuje się najczęściej w postaci drobnych, kulistych ziaren. Stopień rozdrobnienia żywicy określa się podając średnicę ziarna wyrażoną w milimetrach, mikrometrach lub za pomocą tzw. miary sitowej. Jednostka tej miary, mesh odpowiada liczbie otworów o ściśle określonej średnicy, mieszczących się na 1 cm² powierzchni sita. Wraz ze wzrostem tej liczby zmniejsza się średnica otworów sita. W tabeli 4.3 podano, jakiej średnicy cząstek przechodzących przez sita, wyrażonej w milimetrach, odpowiada liczba mesh.

Tabela 43. Zamiana mesh na mm (wg: E. Ledcrer i

M. Lederer 1957: Chromatografia. EIscvicr, Amsterdam.

s. 76)    _

Mesh	Średnica cząstek (mm)
20-50	0,840 0,297
50-100	0,297-0,149
100 200	0,149-0,074
200 400	0,074-0,038

Opis chromatografii jonowymiennej aminokwasów. Używa się w tym celu kationitu polistyrenowego z grupami —S0₃“H⁴ (Dowex 50x4 lub Ambcrlitc IR-120).

Żywicę przechowuje się w 0,2 M roztworze NaOH w naczyniach polietylenowych w temp. 4 (' Przed wypełnieniem kolumny przemywa się ją w lejku Buchnera 4 M roztworem HC1 (w celu usunięcia jonów metali alkalicznych) i wodą, następnie 2 M roztworem NaOH do silnie zasadowej reakcji w przesączu, ponownie wodą. a wreszcie buforem cytrynianowym o pH 3,1 (nic zawierającym detergentu. t| Brij 25 ani ditioglikolu), aż pH cieczy z przemywania osiągnie wartość 3,1.

Celem ostatecznego usunięcia drobnych cząstek żywicę zawiesza się w 6 8 objętościach roztworu buforowego i pozwala osiąść cząstkom w ciągu 1 1,5 godz. Tak przygotowaną zawiesinę żywicy w buforze cytrynianowym wprowadza się bardzo starannie w kilku porcjach do kolumn o średnicy 9 mm. Kolumny o wymiarach 9x1500 mm służą do rozdziału aminokwasów kwasowych i obojętnych, u kolumny 9x 150 mm — do rozdziału aminokwasów zasadowych. Wąskie złoże jonitu znajduje się w rurce szklanej zaopatrzonej w zewnętrzny płaszcz, przez który stale przepływa woda z ultratcrmostatu o ściśle określonej temperaturze, sprzężonego z motorem zapewniającym cyrkulację wody wokół złoża.

Przemycie kolumny roztworem buforowym zawierającym kation sodowy (Na * A ) doprowadza do /obojętnienia wszystkich grup —S0₃" kationami Na^f (kationit —S0₃~Na^f). Na tak przygotowaną żywicę w postaci soli sodowej wprowadza się 1-2 mg zhydrolizowanego białka w 2 ml 0,2 M roztworu buforowego o pH 2,2. Cząsteczki aminokwasów w tych warunkach są kationami zobojętnionymi przez aniony buforu (HOOC—R—NH₃⁺A~). Kationy aminokwasowc penetrują w głąb gąbczastego rusztowania żywicy, podstawiają ruchome kationy sodowe i zostają z różną siłą zaadsorbowanc na wymieniaczu (kationit—S0₃ —NH₃^ł—R—COOH). Przemywanie kolumny roztworami buforowymi o rosnących w sposób ciągły wartościach pH i o podwyższonej temperaturze powoduje odrywanie się poszczególnych aminokwasów w postaci jonów obojnaczych (NH₃*— R—COO") od powierzchni katio-nitu i pojawianie się ich w oddzielnych 1-mililitrowych frakcjach wyciekających u wylotu kolumny. Aminokwasy wypływają w określonej kolejności, doskonale oddzielone jeden od drugiego. Stężenie aminokwasów oznacza się fotometrycznic po przeprowadzeniu reakcji z odczynnikiem ninhydrynowym.

Aminokwasy: Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala i Cys przechodzą kolejno do buforu o pH 3,4 w temp. 37,5°C. Aby wyeluować Val, Met, Ile i Ixru, trzeba podwyższyć wartość pH buforu do 4,25 oraz temperaturę do 50°C. Wymycie Tyr i Phc wymaga zwiększenia temperatury tego buforu do 75 C

108

109