# name
Caracterització de sistemes de cromatografia de líquids d’interacció hidròfila

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química i Química Analítica

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] La cromatografia de líquids d’interacció hidròfila (HILIC) està esdevenint cada
vegada més popular per a la separació de soluts polars i iònics en l’anàlisi de
mostres d'interès biològic, mediambiental i farmacèutic. Aquest tipus de soluts
no es troben suficientment retinguts en cromatografia de líquids en fase
invertida (RPLC) i en cromatografia de líquids en fase normal (NPLC) solen
presentar una baixa solubilitat en la fase mòbil. HILIC utilitza una fase mòbil
que consisteix en una mescla d’aigua amb un solvent orgànic miscible,
generalment acetonitril, permetent la retenció i separació d’aquet tipus de
soluts.
La retenció en HILIC és generalment atribuïda a la partició dels soluts entre
la fase mòbil i unes capes de transició enriquides en aigua adsorbides sobre la
fase enllaçada i/o el suport cromatogràfic, que actuen com a fase estacionària.
Tot i això, els mecanismes de retenció són molt complexos i encara es troben
en fase d’estudi. A l’hora de caracteritzar sistemes cromatogràfics i modelar la
seva retenció, la determinació precisa del volum de demora és crucial però es
complica a causa de la presència d’aquestes capes de transició de volum
variable.
S’ha aplicat el mètode de les sèries homòlogues per determinar el volum de
demora, especialment adequat per a HILIC. A més, s’ha observat que soluts
amb un alt volum molecular, baixa dipolaritat i poca capacitat de formar ponts
d’hidrogen també poden servir per aquest propòsit.
Per aprofundir en el comportament cromatogràfic de sistemes HILIC, s’ha
proposat una metodologia per estimar els diferents volums de solvent a
l’interior de la columna. La fase enllaçada influeix en la formació de les capes
de transició, les quals depenen del contingut d’aigua de l’eluent. Les columnes
HILIC poden exhibir comportament HILIC, RPLC o mixt segons la composició de
la fase mòbil. La combinació de mètodes picnomètrics i retenció de sèries
homòlogues ha permès estimar el volum i la composició mitjana de les capes
de transició.
El model de paràmetres de solvatació d’Abraham s’ha utilitzat per
caracteritzar sistemes RPLC i HILIC, destacant la basicitat per ponts d’hidrogen
i el volum molecular com a propietats rellevants. Tot i això, l’impacte en la
retenció ha estat justament l’oposat.
Un nou mètode de caracterització, basat en la selectivitat de parelles de
soluts, s’ha desenvolupat a partir del model proposat per Abraham, oferint
eficiència i sostenibilitat ambiental. Aquest mètode redueix el nombre de
mesures convertint-lo en un mètode més eficient, sostenible i respectuós amb
el medi ambient.
Finalment, mitjançant la teoria del medi efectiu, s’ha analitzat la distribució
dels diferents volums de solvent a l’interior dels mesoporus de les partícules
de sílice i el seu efecte en la difusió dels soluts en sistemes HILIC. S’ha observat
que tant la difusió molecular com l’efectiva depenen de la viscositat de la fase
mòbil, especialment del seu contingut d’aigua. La difusió intrapartícula és
mínima quan el gruix de les capes de transició és màxim, posant de manifest el
poder d’elució de l’aigua en sistemes HILIC.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] Hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) has emerged as a
valuable technique for separating polar and ionic solutes in biological,
environmental, and pharmaceutical sample analyses. It addresses challenges
faced by these solutes in reversed-phase liquid chromatography (RPLC) and
normal-phase liquid chromatography (NPLC), providing proper retention
without sacrificing solubility. HILIC utilizes a polar bonded phase similar to
NPLC, combined with a mobile phase resembling RPL, comprising water and a
high-content organic solvent like acetonitrile. This unique combination
facilitates the retention and separation of polar and ionic solutes.
The retention mechanisms in HILIC involve partitioning between the mobile
phase and water-rich transition layers adsorbed onto the bonded phase or
chromatographic support. Determining the retention factor accurately is
crucial for system characterization and retention modeling. Estimating hold-up
volume in HILIC poses challenges due to variable water-rich transition layers,
but the homologous series approach proves most accurate. Solutes with
specific properties can also serve as effective hold-up volume markers.
To delve into HILIC system behavior, a methodology estimating different
solvent volumes within the column has been proposed. The role of the bonded
phase in forming water-rich transition layers has been assessed, showing a
dependence on eluent water content. HILIC columns can exhibit varied
behaviors (HILIC, RPLC, or mixed) based on eluent composition. Pycnometric
methods combined with retention data estimate the volume and mean
composition of water-rich transition layers acting as the stationary phase.
Several RPLC and HILIC systems has been characterized by means of the
Abraham’s solvation parameter model, highlighting hydrogen bond basicity
and molecular volume as key solute properties influencing retention across
modes. A new characterization method based on this model, focusing on
solute pair selectivity, has been developed significantly reducing the number
of injections and enhancing efficiency and sustainability.
Effective medium theory has been applied to analyze solvent volume
distribution within silica particle mesopores during HILIC. Results emphasize
the impact of mobile phase viscosity, especially water content, on effective
and molecular diffusion. Minimal intraparticle diffusion occurs with maximum
water-rich transition layer thickness, underscoring water's elution potency in
HILIC systems.

# metadata.dc.rights[].value
cc by-nc-nd (c) Redón Martos, Lídia, 2024

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Enginyeria Química i Química Analítica

# metadata.dc.title[].value
Caracterització de sistemes de cromatografia de líquids d’interacció hidròfila