Analytická derivatizace látek

Mgr. Jana NÁDVORNÍKOVÁ

Doctoral thesis

Derivatization in chemical analysis

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na optimalizaci a vývoj plynově-chromatografických metod pro látky zejména lipidové povahy. Pozornost byla upřena na vhodné derivatizační reakce, bez kterých by byly analýzy takových sloučenin těžko proveditelné, ne-li nemožné. Přehled nejpoužívanějších a nejznámějších typů derivatizačních reakcí je uveden v teoretické části. Ta rovněž pojednává o látkách, které byly v práci analyzovány, včetně nejběžnějších analytických metod určených pro jejich stanovení. Jednalo se o steroidní látky jako je cholesterol, jeho prekurzory a produkty jeho přeměn, žlučové kyseliny, dále pak mastné kyseliny a sacharidy. Experimentální část je rozdělena na čtyři části, přičemž každá z nich se věnuje analýze jiného typu látek z různorodých matric. Za prvé se podařilo vyvinout jednoduchou GC-MS metodu pro rozlišení mezi vnitřně a venkovně ustájeným skotem, která je založena na obsahu 7-dehydrocholesterolu normalizovaného na obsah cholesterolu, a která byla úspěšně aplikována na deset vzorků kravského mléka se známým způsobem ustájení. Dále byla metoda GC-MS optimalizována pro analýzu produktů chemické dehydratace a elektrochemické oxidace chenodeoxycholové kyseliny, kdy se ve spolupráci s jinými analytickými technikami podařilo identifikovat majoritní dehydratační a oxidační produkt. Třetí oblastí, kde byla metoda GC-MS spolu s vhodným derivatizačním postupem použita, byly analýzy vzorků kulturního dědictví. Nejprve byl postup optimalizován na referenčních vzorcích nástěnných maleb a následně aplikován na historické vzorky pocházející z období středověku. Kombinace GC-MS spolu s PCA analýzou zahrnující mnoho důležitých parametrů, jako jsou vybrané poměry mastných kyselin, jejich suma a přítomnost produktů oxidace cholesterolu, se ukázala jako vhodné řešení pro určení konkrétního lipidového pojiva použitého v nástěnné malbě. Poslední část práce je věnována vývoji GC-MS metody pro společnou analýzu polárních i nepolárních látek z jednoho mikrovzorku osemení hrachu setého dvou různých genotypů lišících se svojí dormancí. Optimalizován byl zejména postup pro analýzu nepolárních látek, kde se jako ideální jevilo zmýdelnění následované extrakcí látek a jejich derivatizace silylačním činidlem. Při společné analýze pak bylo identifikováno více než padesát sloučenin v polární frakci a podobné množství látek, zejména mastných kyselin, ve frakci nepolární.

Abstract:

The dissertation thesis "Derivatization in chemical analysis" focuses on the optimization and development of gas chromatographic methods for substances, particularly of a lipid nature. Attention is directed towards suitable derivatization reactions, without which analyses of such compounds would be hardly feasible if not impossible. An overview of the most commonly used and well-known types of derivatization reactions is provided in the theoretical part. This section also discusses the substances analyzed in the thesis, including the most common analytical methods used for their determination. These substances include steroid compounds such as cholesterol and its precursors, bile acids, fatty acids, and carbohydrates. The experimental part is divided into four sections, each dedicated to the determination of different types of substances from diverse matrices. Firstly, a simple GC-MS method was developed to differentiate between internally and externally housed cattle, based on the content of 7-dehydrocholesterol normalized to the cholesterol content. This method was successfully applied to ten samples of cow's milk with known type of housing. Furthermore, the GC-MS method was optimized for the determination of products of chemical dehydration and electrochemical oxidation of chenodeoxycholic acid. Thanks to cooperation with other analytical techniques, the major dehydration and oxidation products were identified. The third area where the GC-MS method, along with a suitable derivatization procedure, was used, involved analyses of cultural heritage samples. Initially, the procedure was optimized on reference samples of wall paintings and then applied to historical samples from the medieval period. The combination of GC-MS with PCA analysis, including many important parameters such as selected fatty acid ratios, sum of selected fatty acids, and the presence of cholesterol oxidation products, proved to be a suitable solution for determining the specific lipid binder used in wall paintings. The last part of the thesis is devoted to the development of a GC-MS method for the simultaneous determination of polar and non-polar substances from a microsample of seeds of two different genotypes of field peas differing in their dormancy. The procedure was optimized, especially for the determination of non-polar substances, where saponification followed by extraction of the substances and their silylation proved to be ideal. In simultaneous determination, over fifty compounds were identified in the polar fraction and a similar number of substances, particularly fatty acids, in the non-polar fraction.

Keywords

chemická derivatizace, hmotnostní spektrometrie, mastné kyseliny, plynová chromatografie, sacharidy, silylace, steroidní sloučeniny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 6. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Petr Barták, Ph.D., prof. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Analytical Chemistry / Analytical Chemistry