Regularities of retention of alcohols, ketones and sugars on a sulphonic acid cation-exchanger in H+-, Ca2+- and La3+-forms

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The chromatographic retention of alcohols, ketones, alditols and carbohydrates on a cation exchange column (200 × 4.6 mm I.D., Sevko AA) packed with sulfonated poly(styrene-divinylbenzene) with a crosslinking degree of 10 % and a particle diameter of 7 μm saturated with various counterions (H+, Ca2+ and La3+) is studied in the ligand exchange chromatography variant. The sorbent in the Ca2+ form shows higher retention times and selectivity in the separation of carbohydrates and ethylene glycols. The sorbent in the La3+ form provides strong retention and better selectivity for the separation of alditols. The possibility of using this column for determining carbohydrates in food products (juice, honey) using refractometric detection is shown.

About the authors

A. Y. Laptev

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

S. S. Balashova

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

N. B. Rozhmanova

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

A. V. Sevko

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

V. D. Kazakova

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

P. N. Nesterenko

Lomonosov Moscow State University, Department of Chemistry

Email: p.nesterenko@phys.chem.msu.ru
Leninskie Gory 1/3, Moscow, Russia

References

  1. Даванков В.A., Навратил Дж., Уолтон Х. Лигандообменная хроматография. М.: Мир, 1989. 294 с.
  2. Magwaza L.S., Opara U.L. Analytical methods for determination of sugars and sweetness of horticultural products-a review // Sci. Hortic. 2015. V. 184. P. 179.
  3. Yan X. Ch. 14. Carbohydrate analysis by high-performance liquid chromatography (HPLC) with evaporative light-scattering detection (ELSD) / Carbohydrate Analysis by Modern Liquid Phase Separation Techniques. 2nd Ed. / Ed. El Rassi Z. Elsevier, 2021. P. 631
  4. Rainer M., Huck C. W., Huber C. G., Bonn G. K. Ch. 3. HPLC of carbohydrates with cation-exchange silica and resin-based stationary phases / Carbohydrate Analysis by Modern Liquid Phase Separation Techniques (Second Edition) / Ed. El Rassi Z. Elsevier, 2021. P. 125.
  5. Laptev A.Y., Rozhmanova N.B., Nesterenko P.N. Retention behavior of carbohydrates on metal loaded chelating stationary phase under conditions of hydrophilic interaction liquid chromatography // J. Chromatogr. A. 2024. V. 1714. Article 464551.
  6. Лаптев А.Ю., Рожманова Н.Б., Нестеpенко П.Н. Определение сукралозы в комбинированных подсластителях на комплексообразующем сорбенте в условиях гидрофильной хроматографии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2025. Т.66. № 6. С.493. (Laptev A.Y., Rozhmanova N.B., Nesterenko P.N. Determination of sucralose in combined sweeteners on a complexing sorbent under conditions of hydrophilic interaction liquid chromatography // Moscow Univ. Chem. Bull. 2025. V.80. № 6.)
  7. Нестеpенко П.Н., Кебец П.А. Oпределение молочной кислоты методом ионоэксклюзионной хроматографии на сульфированном сверхсшитом полистиролe // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2002. Т. 43. № 1. С. 34.
  8. Нестеренко П.Н., Кебец П.А., Сочилина К.О. Применение микросферического сульфированного сверхсшитого полистирола в ионной хроматографии // Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. № 5. С. 523. (Nesterenko P.N., Kebets P.A., Sochilina K.O. Use of microspherical sulphonated hypercrosslinked polystyrene in ion chromatography // J. Anal. Chem. 2003. V. 58. № 5. P. 467.)
  9. Ng K.L., Dicinoski G.W., Haddad P.R. Effects of stationary phase cross-linking and ion-exchange capacity on the retention of carboxylic acids in ion-exclusion chromatography using sulfonated resins // Anal. Sci. 2001. V. 17. P. 1117.
  10. Лаптев А.Ю., Рожманова Н.Б., Севко А.В., Нестеренко П.Н. Применение сульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола с различной степенью сшивки для ионоэксклюзионной хроматографии // Журн. аналит. химии. 2025. Т. 80. С. 95. (Laptev A.Yu., Rozhmanova N.B., Sevko A.V., Nesterenko P.N. Application of sulphonated styrene and divinylbenzene copolymers with various degrees of crosslinking to ion exclusion chromatography // J. Anal. Chem. 2025. V. 80. P. 134.)
  11. Caruel H., Rigal L., Gaset A. Carbohydrate separation by ligand-exchange liquid chromatography. Correlation between the formation of sugar-cation complexes and the elution order // J. Chromatogr. A. 1991. V. 558. P. 89.
  12. Angyal S.J. Complexes of carbohydrates with metal cations. XIX. The effect of the size of the cation and of the inter-oxygen distances // Aust. J. Chem. 2000. V. 53. № 7. P. 567.
  13. Petruš L., Blik V., Kuniak L’, Stankovič L’. Chromatographic-separation of alditols on a cation-exchange resin in the lanthanum form // Chem. Zvesti. 1980. V. 34. P. 530.
  14. Tiihonen J., Markkanen I., Paatero E. Complex stability of sugars and sugar alcohols with Na+, Ca2+, and La3+ in chromatographic separations using poly(styrene-co-divinylbenzene) resins and aqueous organic eluents // Chem. Eng. Commun. 2002. V. 189. № 7. P. 995.
  15. Vidal-valverde C., Olmedilla B., Martin-villa C. Reliable separation of xylitol from some carbohydrates and polyols by high performance liquid chromatography // J. Liq. Chromatogr. 1984. V. 7. № 10. P. 2003.
  16. Angyal S.J., Bethell G.S., Beveridge R.J. The separation of sugars and of polyols on cation-exchange resins in the calcium form // Carbohydr. Res. 1979. V. 73. № 1. P. 9.
  17. Nesterenko P.N. Ch. 3. Stationary phases for ion separations / Ion-Exchange Chromatography and Related Techniques / Eds. Nesterenko P.N., Poole C.F., Sun Y. Elsevier, 2024. P. 49.
  18. Hemström P., Irgum K. Hydrophilic interaction chromatography // J. Sep. Sci. 2006. V. 29. P. 1784.
  19. Нестеpенко П.Н., Савельев В.И. Высокоэффективная жидкостная хроматография смеси моно-, ди- и трисахаридов с использованием в качестве подвижной фазы смеси ацетон-этилацетат-вода // Журн. аналит. химии. 1990. V. 45. № 6. P. 1134. (Nesterenko P.N., Savel’ev V.I. High performance liquid chromatorgaphy of a mixture of mono-, di- and tri-saccarides using acetone-ethyl acetate-water mobile phase // J. Anal. Chem. 1990. V. 45. № 6. P. 819.)
  20. Hutchinson J.P., Remenyi T., Nesterenko P., Farrell W., Groeber E., Szucs R., Dicinoski G., Haddad P.R. Investigation of polar organic solvents compatible with corona charged aerosol detection and their use for the determination of sugars by hydrophilic interaction liquid chromatography // Anal. Chim. Acta. 2012. V. 750. P. 199.
  21. Herbreteau B. Review and state of sugar analysis by high performance liquid chromatography // Analusis. 1992. V. 20. № 7. P. 355.
  22. Angyal S.J. Chromatography on cation columns: A much-neglected method of separation // Aust. J. Chem. 2002. V. 55. № 2. P. 79.
  23. Angyal S.J. Complexes of metal cations with carbohydrates in solution // Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1989. V. 47. P. 1.
  24. Angyal S.J., Craig D.C. Complex formation between polyols and rare earth cations. The crystal structure of galactitol 2PrCl3·14 H2O // Carbohydr. Res. 1993. V. 241. P. 1.
  25. Israëli Y., Morel J.-P., Morel-Desrosiers N. Complexation of trivalent lanthanide cations by sugars and alditols in water: Chromatography calorimetry comparison // Carbohydr. Res. 1994. V. 263. № 1. P. 25.
  26. Bonn G.K. High-performance liquid chromatographic elution behaviour of oligosaccharides, monosaccharides and sugar degradation products on series-connected ion-exchange resin columns using water as the mobile phase // J. Chromatogr. A. 1985. V. 322. P. 411.
  27. O’Conner C., Odell A., Bailey A. Mutarotation of D(+)-glucose. I. Evidence of electrophilic attack by hydrated monomeric and dimeric copper(II) species // Aust. J. Chem. 1982. V. 35. № 5. P. 951.
  28. Bobbio P.A., Bobbio F. O., Rodrigues L. R., Reyes F. G. R. Mutarotation I – effect of Cu2+ and Ca2+ on the mutarotation of glucose // An. Acad. Bras. Cienc. 1978. № 50. P. 225.
  29. Baker J.O., Himmel M.E. Separation of sugar anomers by aqueous chromatography on calcium- and lead-form ion-exchange columns. Application to anomeric analysis of enzyme reaction products // J. Chromatogr. A. 1986. V. 357. P. 161.
  30. Angyal S., Greeves D., Mills J. Complexes of carbohydrates with metal cations. III. Conformations of alditols in aqueous solution // Aust. J. Chem. 1974. V. 27. № 7. P. 1447.
  31. Angyal S., Pickles V. Equilibria between pyranoses and furanoses. II. Aldoses // Aust. J. Chem. 1972. V. 25. № 8. P. 1695.
  32. Que L. Jr., Gray G.R. Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectra and the tautomeric equilibriums of ketohexoses in solution // Biochemistry. 1974. V. 13. № 1. P. 146.
  33. Wilbur D.J., Williams C., Allerhand A. Detection of the furanose anomers of D-mannose in aqueous solution. Application of carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy at 68 MHz // J. Am. Chem. Soc. 1977. V. 99. № 16. P. 5450.
  34. Mori M. Ch. 8. Ion-exclusion chromatography / Ion-Exchange Chromatography and Related Techniques / Eds. Nesterenko P.N., Poole C.F., Sun Y. Elsevier, 2024. P. 163.
  35. Rudrum M., Shaw D.F. 10. The structure and conformation of some monosaccharides in solution. // J. Chem. Soc. (Resumed). 1965. P. 52.
  36. Bates F.J. Polarimetry, saccharimetry and the sugars / Circular of the National Bureau of Standards. 1942. № 440.
  37. ГОСТ 19792- 2017. Мед натуральный. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 20 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».