Z. anorg. allg. Chem. 396, 212-216 (1973) J. -4. Barth, Leipzig

Molekulargewichtsbestimmung durch Gelchromato- graphie von Oligoimidophosphorsaureamiden

Von MANFRED W OLKE l) WERNER TOPELMANN und HANS-ALBERT LEHMANN

Mit 3 dbbildungen

I n h a l t s u b e r s i c h t . Oligoimidophosphorsaureamide wurden yon Sephadex LH-20- Gel-Slulen mit entionisiertem Wasser eluiert. Ihr gemessener Verteilungskoeffizient ist uon der Konzentration der aufgegebenen Probe und vom pH des Eluenten unabhgngig. Die Gleichung r o n AVDREWS z, w-ird befolgt : es besteht ein h e a r e r Zusammenhang zw-ischen dem Elntionsvolumen und dem Logarithmus des Molelrulargewichts sowohl fur cyclische als auch acyclische Oligoimidophosphorsiiurcamide.

D e t e r m i n a t i o n of M o l e c u l a r W e i g h t s by Gel C h r o m a t o g r a p h y of Ol igoimido- a m i d c s of P h o s p h o r i c Acid

A b s t r a c t . Oligoimidoamides of phosphoric acid were eluted with nonionic water on a Sephadex LH-20 column. The measured distribution cosfficient of the oligoimidoamides of phosphoric acid was independent of sample concentration and pH of the eluent. Ax- D R E W - ~ 2 ) equation was obeyed: a linear relation exist between elution volume and loga- rithm of molecular weight both cyclic and acyclic oligoimidoamides of phosphoric acid.

Einleitung

Die Trennung der bisher schon mehrfach untersuchten Oligophosphate an Sephadex-Gelen 3-6) beruht im wesentlichen auf der Molsiebwirkung. Da die Molekeln je nach ihrer GroBe mehr oder weniger in die Poren des Gels eindringen, hangt ihre Elution davon ab ; vorausgesetzt die Porenweite liegt in der GroBenordnung der zu trennenden Molekeln.

I ) M. WOLKE, Dissertation. Tcchnische TTniversitat Dresden, Sektion Chemie, 1972. z, P. AVDREWS, Riochem. J. 96. 595 (1!>65). %) S. CHASHI, N. POZA u. k’. UENO, J. Chromatogr. [Amsterdam] 94, 300 (1966). 4, P. A. SEDDERMETER u. I>. B. ROGERS, Analytic. Chem. 41, 94 (1969). ?) V. V. PE~KOVSBIJ, A. S. S L L ’ M A ~ , 31. I. KUZ’MLXKOV u. G . CH. CERBES, Izvest.

Akad. Nauk SSSR, Ser. neorgan. Matcr. (Naohr. Akad. Wiss. CdSSR, Ser. anorpan. Stoffe) 6, 1984 (1970).

6 ) Y. ~ E X O . S. Yoza 11. S. OHASHT, J. Chromatogr. [Amsterdam] 59, 469 ( I Y i O ) .

N.. W ~ L K E u. a,, Molekulargewichtsbestimmung yon Oligoimidophosphorsiiureamiden 213

Das gelchromatographische Vcrhalten der Oligophosphate wird ent - scheidend durch die Elektrolytkonzentration des Eluenten beeinfluI3t 4)6).

Die Ursachcn fur die in waflriger, salzfreier Losung gefundenen extrem niedrigen Werte der Verteilungskoeffizienten (Kd) sind nach UENO und Mitarbeiterne) daher sowohl die elektrostatische AbstolJung der oligomeren Phosphatanionen als auch ihre groRe Hydrathulle. Mit steigonden Konzen- trationen des Eluenten an Salz und der Proben an oligomeren Phosphat- anionen nehmen die Verteilungskoeffizienten zu, allerdings werden die Elutionskurven unsymmetrischer 6 ) .

Fur das gelchromatographische Verhalten von oligomeren Imidophos- phorsaureamiden fanden wir in der Literatur noch keine Angaben. Ihre Trennung an Gelen erschien aussichtsreich, zumal sie in wSiBriger Losung nicht als Ionen vorliegen.

Die gelchromatographische Trennung Von ausgezeichneter Wirksamkeit crwies sich das Gel 8ephadex LH-20 in einer Korn-

grdl3e von 25- 100 pm. Suf den Kopf der Saule von 147 cni . 1,70 emz wurde jeweils 1 cmS Probelosung mit einer Konzentration von 0,Ol- 0,l mg Phosphorjcm3 aufgegeben.

R i n g e s e t z t w u r d e n d i e n a c h s t e h e n d e n V c r b i n d u n g e n :

acyclisch cyclisch Phosphoroxidtriamid (TAP) Triphosphazatrienhexamid (tPNA) Imidodiphosphorsaure- Tetraphosphazatetraenoctamid (tePNA) tetramid (IDPTeA) Diirnidotriphosphorsiiure- pentarnid (DITPPeB) Triimidotetraphosphorsiiure- hexamid (TITePHeA)

Die Elution geschah mit entionisiertem bzw. bidestilliertcm Wasser, das zur Unter- druckung des Bakterien- und Algenwachstums am Dextrangel mit Chloroform gesiittigt werden muDte (pH 5,7).

Die Substanzkonzentration in den eluierten Fraktionen wurde nach 16minutiger Hy- drolyse in siedender -2,6 N HClO, photometrisch als Phosphormolybd&nblau?) ermittelt.

Das Losungsmittelvolumen zwischen den Gelpartikeln, V,, wurde mit Hilfe von KuRRor.schem bzw. GRAHAIvIschem 6alz bestimmt. Das Losungsmittelvolumen Vi innerhalb der Gelpartikel worde mit Tri t ium-Was~er~) , T,O, nach der Beziehung V,(,,") = Vi + V, erhalten. Damit vollzieht sich die gesamte gelchromatographische Trennung innerhalb von V, und V, + Vl. Die Verteilungskoeffizienten folgen a m

7, J. MURPHY u. J. P. RILEY, Bnalytica chim. Acta [Amsterdam] 27, 31 (1962). 8, Wir danken an dieser Stelle Herrn DipLChem. ELIGAR RICHTER fur die Messungen

mit T,O.

2 14 Zeitschrift fur anorganischc und allgemeine Chemie. Band 396. 1973

Ergebnisse und Diskussion

Fur alle , ,nichtionogenen" Oligoimidophosphorsiiureamide waren die Elutionskurven im Gcgensatz zu den Befunden bei Oligophopshaten6) symmetrisch und ihre Lage unabhiingig von der Phosphatkonzentration der Probe sowie dcr Salzkonzentration des Eluenten (Abb. 1). Die acyclischcn

Abb. 1. Elutionskurven von IDPTeA, DITPPeA, TITePHeA und TAP (ausgezogene Kurven; (. . . .) Kurvenmit 1/10 der P-Konzentration in der Probe) sowie der cyclischen Phosphazene tPNA und t e PNA (- --), PP = KnxxoLsches bzw. GRaHaMsches+) Salz

oligomeren Imidophosphorsiiureamide bis Kondensationsgrad 3 lassen sich unter den angegebenen Bedingungen trennen. Etwa auftretendc Hydrolyse- produkte dcr untersuchtcn Verbindungen zeigten in entionisiertem Wasscr; sobald z. B. eine NH,- durch cine OH-Gruppe ersctzt war, ebenfalls extrem niedrige K,-Werte, wic sie bei den Oligophosphatcn festgestellt wurden.

T a b e l l e 1 Ka-Werte (gemll3 Gl. (1) und nach V, aus Abh. 1)

' TAP : IDPTeA i DITPPeA I TITePHcA 1 tPNA 1 tePNA ~

K, 1 0,70 I 0,59 1 0,60 1 0,44 0,57 0 ,G

Fur niedermolekulare acyclische Verbindungen sollte die homologe Reihe der Oligoimidophosphorsaureamide der nach SQUIRE 9) modifizierten Beziehung lo)

-log K,j = - &I + c0, ( 2)

9 ) P. G. SQUIRE, Arch. Biochem. Biophysics 107, 471 (196-1). l o ) S. HJERTBN, J. Chromatogr. [Amsterdam] 60, 189 (1970).

31. W ~ L H F : u. a, , Molekulargewichtsbestimmung van Oligoimidophosphorsiureamiden 215

wobei c1 und co Konstanton darstellen, gehorchen. Durch Abtragen der Werte fiir das Molekulargewicht der Oligoimidophosphorsaureamide gegen die Werte des negativen dekadischen Logarithmus ihrer Verteilungskoeffi- zienten wurde cine lineare Abhangigkeit erhalten (Abb. 2). K,-Wert und Elutionsvolumen sind proportional ; deshalb sollt'e die Gleichung von AXDREW-S 2,

V, = k Ig M (k = konst.) (3)

ebenfalls erfiillt sein. In eiiifacher Weise kann nach dieser Beziehung das Molekulargewicht M der Oligoimidopliosphors~ureamide aus den Elutions- volumina ermittelt (Abb. 3 ) oder die Lage der Elutioiisvolumina hoherer homologer Kondensationsprodukte bei ungestorten Elutionskurven vor- ausgesagt werden. Mit Hilfe des aus dem Elut ionsvolumen V, erhaltenen Molekulargewichts M (Abb. 3 ) laat sich andererseits sofort aus Abb. 2 der K,-Wert des kett,enformigen Phosphorsaureamids ablesen.

2 9

03 I

I , . J 700 200 300 M

07

Abb. 2

I I I

730 740 750 7606kfi

Abb. 3

7

Abb. 2. Zusammenhaiig von Molekulargewicht &I uiid den] negativen dekadischen Loga- rithmus des Verteilungskoeffizienterl Kd der Oligoimidophosphorsiiureamide (Kd-Werte &us Tab. 1)

Abb. 3. Darstellung des Logarithmus des Molekulargewichts von IDPTeA, DITPPeA, TITePHeA und TAP SOWE tPNA und tePNA in abhangigkeit yon ihren Elntionsmaxima

2.16 Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie. Band 396. 1973

Die bereits papierchromatographisch nachgewiesenen oligomeren Imido- phosphorsaureamide l1) in Hydrolyseprodukten wurden mit der angegebenen Hethode bestiitigt. Die hauptsachlich als Modellsubstanzen verwendeten Oligoimidophosphorsaureamide unterliegen wiihrend der gelohromatogra- phischen Trennung in wafiriger Losung bei Zimmertcmpcratur nur gering- fiigig der EIydrolyse. Cyclische Phosphazene (tPNA, tePiTA in Abb. 3) zeigen an Sephadex LH-20-Gel cin von den kettenformigen Imidophosphorsgure- amiden abweichendes Verhalten. K-alkylierte Oligophosphorsaureamide sowie Alkylesteramide, N-alkylierte Amide und Alkylester der Mono- phosphorsaure zeigen eine zusatzliche Wechsclwirkung mit dem Sephadex LH-20-Gel in wagriger Losung.

Dresden, Technische Universitat, Sektion Chemie.

Bei der Redaktion eingegangen am 13. Juli 1972.

Snschr. d. Verf.: Dip1.-Chem. &!I. WOLKE, Dr. W. T~PELMANN u. Prof. Dr. H.-A. ZEHMANN Sektion Chemie d. TC Dresden DDR-8027 Dresden, Mommsenstr. 13

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11) L. RIESEL, E. HERRMIX’R, H. PATZICANN, R. SOMIESKI, H. KROSCHWITZ, D. SCHRO- TER u. H.-8. LEHMANN, Z. Chem. 10, 466 (1970).