529-1041-00 G HS2008 Analytische Chemie für Biologie, Pharmazie, Bewegungswissenschaften und Sport Spektroskopische Methoden freitags, 8:45 Martin Badertscher HCI G339 / Tel 22904 Chromatographische Trennverfahren mittwochs, 12:45 Xiangyang Zhang HCI E337 / Tel 24512 xiangyang.zhang@org.chem.ethz.ch http://www.analytik.ethz.ch/vorlesungen/biopharm.html September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 1 September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 2
Trennung und Identifizierung Qualitätskontrolle durch Firma Ausgangs -material In situ Reaktionsablaufkontrolle durch TLC oder GC-MS / NMR Trennung und Reinigung (GC, HPLC und EP) Produkte Reinigungen: Destillation, Sublimation, Rekristallisierung Chromatographie Reaktor Identifizierung und Charakterisierung MS, NMR, IR, UV September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 3 1981 Kapillarelektrophorese 1906 Chromatographie 1966 Isoelektrische Fokusierung 1930 Elektrophorese 1897 Mass Spektroskopie 1941 Verteilungschromatographie 1946 NMR-Spektroskopie 1953 Gaschromatographie Historische Betrachtung September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 4
Nobelpreis für Analytische Chemie? Inorganic chemists, organic chemists and biochemists develop analytical methods as part of their regular research. It is consequently natural Fritz that not Pregl many Nobel Prizes have been awarded for contributions specifically in analytical chemistry. One such prize was, however, that Mikroanalyse, 1923 to Fritz Pregl from Graz in 1923 for his development of organic microanalysis. The medical biochemist from Uppsala, Olof Hammarsten, who gave the presentation speech as Chairman of the Nobel Committee for Chemistry, stressed that Pregl's Svedberg, work constituted 1926 an improvement rather than a discovery, in accord with Nobel's will. Ultrazentrifugieren Pregl modified existing methods for quantitative elemental analysis of organic substances to handle very small quantities, which saved time, labor and expense. Another prize in analytical chemistry was given to Jaroslav Jaroslav Heyrovsky Heyrovsky from Prague in 1959 for his development of polarographic methods of analysis. In these a dropping mercury electrode is employed Polarographie, to determine current-voltage 1959 curves for electrolytes. A given ion reacts at a specific voltage, and the current is a measure of the concentration of this ion. Tiselius, The analysis of 1948 macromolecular constituents in living organisms requires specialized methods of separation. One such method is ultracentrifugation, developed by The Svedberg from Uppsala a Elektrophorese few years before he was awarded the Nobel Prize for Chemistry in 1926 "for his work on disperse systems". Svedberg's student, Arne Tiselius, studied the migration of protein molecules in an electric field, and with this method, named electrophoresis, he demonstrated the complex nature of blood proteins. Tiselius also refined adsorption analysis, a method first Archer J.P. Martin used by the Russian botanist, Michail Tswett, for the separation of plant pigments and named chromatography Richard by L.M. him. In Synge 1948 Tiselius was given the prize for these achievements. A few years later (1952) Archer J.P. Martin from London and Richard L.M. Synge from Bucksburn (Scotland) Chromatographie, shared the prize "for their 1952 invention of partition chromatography", and this method was a major tool in many biochemical investigations later awarded with Nobel Prizes. DIE ANALYTISCHE CHEMIE HAT EINE SCHRITTMACHERFUNKTION IN DER NATURWISSENSCHAFTLICHEN UND MEDIZINISCHEN FORSCHUNG September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 5 Nobelpreis Chemie in 2002 Neue Analysenmethoden zum Studium von biologischen Makromolekülen John B. Fenn Koichi Tanaka Kurt Wüthrich ESI MS MALDI MS NMR für ihre Entwicklung von weichen Desorption / Ionisation Methoden zur massenspektrometrischen Analyse von biologischen Makromolekülen für seine Entwicklung der NMR zur Bestimmung der 3D Struktur von biologischen Makromolekülen in Lösung September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 6
Was ist Analytische Chemie? Die Art (qualitativ) und Anzahl (quantitativ) der Atome allein (Elementanalytik) oder zusammen mit ihrer Anordnung oder Verbindung untereinander als Molekül (Molekülanalytik) im 3 -dimensionalen Raum (Strukturanalytik), die alle die Eigenschaften eines Stoffes bestimmen" Was liegt vor?" Welche Anordnung oder Form liegt vor?" Qualitative Analyse! Strukturanalyse" Wo befindet sich der Analyt?" Verteilungs- oder " Oberflächenanalyse" Wieviel davon liegt vor?" Quantitative Analyse! September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 7 Modern Instrumentelle Analytik!! Chromatographische Methoden!! Spektroskopische Methoden Analysenverfahren Analysenmethode Analysentechnik Fragestellung Probenahme Probe- Vorbereitung Messung Auswertung Statistik Report Analytischer Prozess Bewertung September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 8
Trennverfahren Traditionell Filtration / Zentrifugieren Kristallisieren Destillation "! Rektifikation "! Wasserdampfdestillation "! Azotrope Destillation Sublimation Extraktion / Verteilung Chromatographie (DC, Säulen, Papier-) Adsorption Instrumentell Gaschromatographie Flüssigchromatographie "! Adsorptions- "! Verteilungs- "! Ionenaustausch- "! Ionenpaar- "! Gelpermeations Electrophorese "! Kapillarzonenelektrophorese "! Isoelektrische Fokussierung "! Isotachophorese September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 9 In dieser Vorlesung Probenvorbereitung Flüssigchromatographie Theorie Chromatographie Elektrophorese Gaschromatographie Zusammenfassung Bücher!! K. Cammann, Instrumentelle Analytische Chemie, Verfahren, Anwendungen, Qualitätssicherung, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2001"!! D. A. Skoog, J. J. Leary, Instrumentelle Analytik, Grundlagen, Geräte, Anwendungen, Springer, Berlin, 1996 "!! R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, H. M. Widmer, Analytical Chemistry, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 1998 "!! K. Robards, P. R.Haddad, P. E. Jackson, Principles and practice of modern chromatographic methods, Academic Press, London, 1994 " "... und viele mehr, siehe u.a. Chemie Bibliothek! " September 17, 2008 Zhang, Xiangyang 10