Hidrofilik etkileşim kromatografisi için moleküler zincir içeren kolon materyallerinin sentezi ve nükleotid ayırımında kullanımı
The synthesis of column materials with molecular brushes for hydrophilic interaction chromatography and their use for nucleotide separation
Yazar: TUĞBA ARABACI
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL ; PROF. DR. SÜLEYMAN PATIR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Tez çalışmasında, Hidrofilik etkileşim kromatografisi (Hydrophilic Interaction Chormatography, HILIC) modunda, polar analitlerin ayırımında kullanılmak üzere, polimerik ligand içeren partikül bazlı, polar kolon materyalinin sentezi amaçlanmıştır.Sentezin ilk basmağında 5.9 ?m boyutuna sahip monodispers-gözenekli poli(glisidilmetakrilat-co-etilen dimetakrilat) bazlı partiküller ?çok basamaklı mikrosüspansiyon polimerizasyonu? ile sentezlenmiştir. Partiküller, üzerlerindeki epoksi gruplarının asidik hidrolizi ile poli(2,3-dihidroksipropil metakrilat-co-etilen dimetakrilat) formuna dönüştürülmüştür.Çalışmanın ikinci basamağında farklı yöntemler kullanılarak, polar özelliğe sahip gözenekli partikül yüzeyinde moleküler fırça formunda zwitteriyonik ligandların oluşturulması sağlanmıştır. Bu amaçla sentez yöntemi olarak termal başlatıcılı radikal polimerizasyonu ve atom transfer radikal polimerizasyonu kullanılmıştır.Termal başlatıcılı radikal polimerizasyonunda, hidrolizli partiküller vinil gruplu bir monomer olan trimetoksisilil-propil metakrilat (TMSPM) ile etkileştirilerek partikül yüzeyine polimerize edilebilir vinil gruplarının oluşumu sağlanmıştır.Daha sonra; 2-(Metakriloksi)etildimetil-(3-sülfopropil)amonyumhidroksit (MESH) monomeri termal başlatıcılı radikal polimerizasyonu ile polimerize edilerek, partikül yüzeyinde zwitteriyonik ligand zincirlerinin oluşması sağlanmıştır.Atom transfer radikal polimerizasyonunda, 3-(2-bromoizobütiramido)propil(trietoksi)silan (BIBAPTES) molekülü başlatıcı olarak kullanılmıştır. BIBAPTES molekülü üzerindeki trietoksisilan gruplarının, poli(DHPM-co-EDM) partikülleri üzerindeki hidroksil grupları ile etkileştirilmesi sonucunda, BIBAPTES molekülü partiküle immobilize edilmiştir. Daha sonra BIBAPTES molekülünün diğer ucunda bulunan Br başlatıcı olarak kullanılarak, MESH monomeri polimerize edilmiş ve partikül yüzeyinde zwitteriyonik ligand zincirlerinin oluşması sağlanmıştır.Farklı polimerizasyon koşulları ile elde edilmiş olan partiküller HPLC kolonlarına doldurularak, hidrofilik etkileşim kromatografisi modunda izokratik koşullarda polar analitler için kullanılmıştır. Çalışmalarda, kromatografik koşullar (akış hızı, mobil faz bileşimi, mobil faz pH değeri) değiştirilerek, kolonların bu değişimlere verdiği cevaplar belirlenmiştir.ATRP yöntemiyle ve potasyumpersülfatı (KPS) başlatıcı olarak kullanarak termal başlatıcılı polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiş kolonlar ile Toluen, Akrilamid, Timin, Tioüre, Adenin, Sitozin içeren örnek karışımının ayırımı yapılarak incelenmiştir.4,4-azobis-4-siyanovalerikasit (ACVA)'yı başlatıcı olarak kullanarak, termal başlatıcılı polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiş kolon ile Timin, Urasil, Adenin, Sitozin örnek karışımının ayırımı yapılarak incelenmiştir.Elde edilen kromatogramlar değerlendirildiğinde, tüm kolonların mevcut ticari kolonlar ile yarışabilir kromatografik performansları olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Hidrofilik Etkileşim Kromatografisi (HILIC), Zwitteriyonik, Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi, Monodispers partikül, Mikrosüspansiyon Polimerizasyonu, Atom Transfer Radikal Polimerizasyonu (ATRP)

Abstract:
In thesis, it was aimed to synthesize particle-based polar column materials for the separation of polar analytes in Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC) mode.In the first stage of the synthesis, the monodisperse-porous poly(glycidyl methacrylate-co-ethylene dimethacrylate) (Poly(GMA-co-EDM)) particles 5.9 ?m in size were synthesized by ?multistage microsuspension polymerization?. The poly(GMA-co-EDM) particles were then converted into poly(2-3,dihydroxypropyl methacrylate-co-ethylene dimethacrylate) (poly(DHPM-EDM)) form by acidic hydrolysis of the epoxide groups on their surfaces.In the second stage of the study, by using different methods, zwitterionic ligands in the form of molecular-brush were synthesized on the porous particle surface. For this purpose, ?Atom Transfer Radical Polymerization? and ?Thermally Initiated Radical Polymerization? methods were used.In the thermally initiated radical polymerization, Poly(DHPM-EDM) particles were interacted with a vinyl carriying monomer trimethoxysilylpropylmethacrylate (TMSPM), to obtain vinyl groups on these particles.After generation of vinyl groups, monomer [2-(methacryloxy)ethyldimethyl-(3-sulfopropyl)ammoniumhydroxide] (MESH) was polymerized by thermally initiated radical polymerization and the zwitterionic ligand chains were generated on the particle surface.In the ATRP, 3-(2-bromoisobutyramido)propyl(triethoxy)silane (BIBAPTES) was used as the initiator. BIPAPTES was immobilized onto the particle surface by interaction between hydroxyl groups on the poly(DHPM-EDM) surface and triethoxysilane groups on BIBAPTES. By using brom as the initiator, MESH monomer was polymerized and the zwitterionic ligand chains were obtained on the particle surface.Functionalized particles synthesized by different polymerization methods, were packed into the HPLC columns and used as packing materials for the separation of polar analytes in HILIC mode, under isocratic conditions. The chromatographic performance of the columns was tested by changing mobile phase flow rate, mobil phase composition and pH .Colums, synthesized by ATRP and Thermally Initiated Radical Polymerization by using potssiumpersulphate (KPS) as the initiator, were tested in the HPLC system by using a sample mixture, containing Toluene, Acrylamide, Thymine, Tiourea, Adenine, Cytosine.The column, synthesized by thermally initiated radical polymerization by using 4,4-azobis-4-cyanovalericacid (ACVA) as the initiator, was tested in the HPLC system by using a sample mixture, containing Thymine, Urasil, Adenine, Cytosine.The columns developed in this study exhibited chromatographic performances comparable to the commercial HILIC columns.Keywords: Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC), Zwitterionic, High Performance Liquid Chromatography (HPLC), monodisperse particles, Microsuspension polymerization, Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP),