Sejarah kromatografi

Sejarah kromatografi membentang sejak pertengahan abad ke-19 hingga abad ke-21. Kromatografi, secara harafiah berarti "tulisan berwarna", digunakan—dan dinamai— pada dekade pertama abad ke-20, utamanya bagi pemisahan pigmen tumbuhan seperti klorofil (yang berwarna hijau) dan karotenoid (yang berwarna jingga dan kuning). Bentuk baru kromatografi dikembangkan pada tahun 1930-an dan 1940-an membuat teknik ini berguna bagi proses pemisahan dan analisis kimia, khususnya dalam bidang biokimia.

Latar belakang

Penggunaan awal kromatografi—melewatkan campuran melalui bahan inert untuk memisahkan komponen larutan berdasarkan perbedaan adsorpsi—terkadang dikaitkan dengan kimiawan Jerman Friedlieb Ferdinand Runge, yang pada tahun 1855 menggambarkan penggunaan kertas untuk menganalisis pewarna. Runge meneteskan bahan kimia anorganik yang berbeda ke lingkaran kertas saring yang sudah diresapi dengan bahan kimia lain, dan reaksi antara bahan kimia yang berbeda menciptakan pola warna yang unik. Menurut analisis historis L. S. Ettre, namun, karya Runge "tidak ada hubungannya dengan kromatografi" (dan sebaliknya harus dianggap sebagai prekursor kimia bagi uji bintik seperti uji Schiff).
Pada tahun 1860-an, Christian Friedrich Schönbein dan muridnya Friedrich Goppelsroeder menerbitkan upaya pertama untuk mempelajari tingkat yang berbeda di mana zat yang berbeda bergerak melalui kertas saring. Schönbein, yang berpikir aksi kapiler (dan bukan adsorpsi) bertanggung jawab atas gerakan tersebut, yang disebut teknik analisis kapiler, dan Goppelsroeder menghabiskan sebagian besar kariernya menggunakan analisis kapiler untuk menguji laju pergerakan berbagai variasi zat. Tidak seperti kromatografi kertas modern, analisis kapiler menggunakan reservoir zat yang dianalisis, menciptakan zona yang tumpang tindih dari komponen larutannya daripada titik atau pita yang terpisah.
Analisis kapiler terus berlanjut, tetapi tanpa banyak pengembangan teknis, hingga abad ke-20. Kemajuan signifikan pertama atas metode Goppelsroeder datang dengan karya Raphael E. Liesegang: pada tahun 1927, ia menempatkan strip filter dalam wadah tertutup dengan atmosfer yang jenuh oleh pelarut, dan pada tahun 1943 ia mulai menggunakan bintik-bintik diskrit dari sampel yang diserap untuk disaring. kertas, dicelupkan ke dalam pelarut murni untuk mencapai pemisahan. Metode ini, pada dasarnya identik dengan kromatografi kertas modern, diterbitkan tepat sebelum karya Archer Martin dan rekan-rekannya yang independen—dan jauh lebih berpengaruh—yang meresmikan penggunaan kromatografi kertas secara luas.
Pada tahun 1897, kimiawan Amerika David Talbot Day (1859–1915), kemudian melayani dengan Survei Geologi Amerika Serikat, mengamati bahwa minyak mentah menghasilkan pita warna ketika meresap ke atas melalui tanah liat atau batu kapur yang terbelah halus. Pada tahun 1900, ia melaporkan temuannya pada Kongres Minyak Internasional Pertama di Paris, yang kemudian menimbulkan sensasi.

Abad ke-20: Martin dan Synge

Metode kromatografi berubah sedikit setelah karya Tsvet sampai ledakan penelitian abad ke-20 dalam teknik baru, terutama berkat karya Archer John Porter Martin dan Richard Laurence Millington Synge. Dengan "menggabungkan dua teknik, yaitu kromatografi dan ekstraksi pelarut berlawanan", Martin dan Synge mengembangkan kromatografi partisi untuk memisahkan bahan kimia dengan hanya sedikit perbedaan dalam koefisien partisi antara dua pelarut cair. Martin, yang sebelumnya bekerja dalam kimia vitamin (termasuk upaya untuk memurnikan vitamin E), mulai berkolaborasi dengan Synge pada tahun 1938, membawa pengalamannya dengan desain peralatan ke proyek Synge tentang pemisahan asam amino. Setelah percobaan yang tidak berhasil dengan mesin ekstraksi arus balik yang kompleks dan metode kromatografi cair-cair di mana cairan bergerak ke arah yang berlawanan, Martin mendapat ide menggunakan gel silika dalam kolom untuk menahan air yang diam sementara pelarut organik mengalir melalui kolom. Martin dan Synge menunjukkan potensi metode dengan memisahkan asam amino yang ditandai dalam kolom dengan penambahan metil merah. Dalam serangkaian publikasi yang dimulai pada tahun 1941, mereka menggambarkan metode yang semakin kuat untuk memisahkan asam amino dan bahan kimia organik lainnya.
Dalam mengejar metode yang lebih baik dan lebih mudah untuk mengidentifikasi unsur peptida dalam asam amino, Martin dan Synge juga beralih ke media kromatografi lainnya. Sebuah abstrak singkat pada tahun 1943 diikuti oleh artikel rinci pada tahun 1944 menggambarkan penggunaan kertas saring sebagai fase diam untuk melakukan kromatografi pada asam amino: kromatografi kertas. Pada 1947, Martin, Synge dan kolaborator mereka telah menerapkan metode ini (bersama dengan pereaksi Fred Sanger untuk mengidentifikasi residu N-terminal) untuk menentukan urutan pentapeptida dari Gramisidin S. Pereaksi ini dan metode kromatografi kertas yang terkait juga merupakan dasar bagi Fred Sanger upaya untuk menentukan urutan asam amino dari insulin.

Pertengahan abad ke-20: Penyempurnaan metode

Martin, bekerja sama dengan Anthony T. James, kemudian mengembangkan kromatografi gas (prinsip-prinsip yang diprediksi Martin dan Synge dalam makalahnya tahun 1941) yang dimulai pada tahun 1949. Pada tahun 1952, selama kuliahnya untuk Hadiah Nobel Kimia (dibagikan dengan Synge, untuk pekerjaan kromatografi mereka sebelumnya) Martin mengumumkan keberhasilan pemisahan berbagai senyawa alami dengan kromatografi gas. Sebelumnya, Erika Cremer telah meletakkan dasar teori GC pada tahun 1944 dan ahli kimia Austria Fritz Prior, di bawah arahan Erika Cremer membangun prototipe pertama kromatografi gas pada tahun 1947 dan berhasil memisahkan oksigen dan karbon dioksida, pada tahun 1947 selama penelitian doktoralnya.
Perkembangan pertama dalam kromatografi lapis tipis terjadi pada 1940-an, dan teknik ini berkembang pesat pada tahun 1950-an setelah pengenalan pelat yang relatif besar serta material lapisan sorben yang relatif stabil.
Kemudahan dan efisiensi kromatografi gas untuk memisahkan bahan kimia organik memacu adopsi metode yang cepat, serta pengembangan metode deteksi baru yang cepat untuk menganalisis output. Detektor konduktivitas termal, dijelaskan pada tahun 1954 oleh N. H. Ray, adalah dasar untuk beberapa metode lain: detektor ionisasi nyala dijelaskan oleh J. Harley, W. Nel, dan V. Pretorius pada tahun 1958, dan James Lovelock memperkenalkan detektor penangkap elektron di tahun yang sama. Yang lain memperkenalkan spektrometer massa pada kromatografi gas pada akhir 1950-an.
Karya Martin dan Synge juga memberi jalan bagi lahirnya kromatografi cair kinerja tinggi, menunjukkan bahwa partikel sorben kecil dan tekanan dapat menghasilkan teknik kromatografi cair yang cepat. Kromatografi ini menjadi sangat praktis pada akhir 1960-an (dan metode ini digunakan untuk memisahkan asam amino sedini tahun 1960).

Abad ke-21: Perkembangan selanjutnya

Pada tahun 1987 Pedro Cuatrecasas dan Meir Wilchek dianugerahi Hadiah Wolf dalam Kedokteran untuk penemuan dan pengembangan kromatografi afinitas dan penerapannya pada ilmu biomedis.