Inverse size exclusion chromatography (ISEC)

In this work, an improved protocol for inverse size-exclusion chromatography (ISEC) was established to assess important pore structural data of porous silicas as stationary phases in packed chromatographic columns. After the validity of the values generated by ISEC was checked by comparison with data obtained from traditional methods like nitrogen sorption at 77 K (Study A), the method could be successfully employed as valuable tool at the development of bonded poly(methacrylate)-coated silicas, while traditional methods generate partially incorrect pore structural information (Study B). Study A: Different mesoporous silicas were converted by a pseudomorphical transition into ordered MCM-41-type silica while maintaining the particle-size and -shape. The essential parameters like specific surface area, average pore diameter and specific pore volume, the pore connectivity from ISEC remained nearly the same which was reflected by the same course of the theoretical plate height vs. linear velocity curves. Study B: In the development of bonded poly(methacrylate)-coated silicas for the reversed phase separation of biopolymers, ISEC was the only method to generate valid pore structural information of the polymer-coated materials. Synthesis procedures were developed to obtain reproducibly covalently bonded poly(methacrylate) coatings with good thermal stability on different base materials, employing as well particulate and monolithic materials.

In der Arbeit wurde die hochaufgelöste inverse Größenausschlußchromatographie (ISEC) als wichtiges Werkzeug zur Charakterisierung des Porensystems von porösen Kiselgelen in gepackten Säulen für die Verwendung als stationäre Phasen in der HPLC weiterentwickelt. Die Validierung der Methode erfolgte durch Abgleich mit Porenstrukturdaten die mittels traditioneller Methoden wie der Stickstoffsorption bei 77 K gewonnen wurden (Studie A). Die Methode konnte dann erfolgreich angewandt werden als wichtiges Instrument bei der Entwicklung von chemisorbierten Polymehacrylat-Beschichtungen auf Kieselgelen, wobei die traditionellen Methoden teilweise irreführende Porenstrukturdaten liefern (Studie B) Studie A: verschiedene mesoporöse Kieselgele wurden mittels pseudomorpher Transformation unter Erhalt der Teilchenform und -größe in geordnete Kieselgelspezies vom Typ MCM-41 umgewandelt. Während wichtige Parameter wie die spezifische Oberfläche, der Porendurchmesser und das spezifische Porenvolumen stark zunahmen, blieb einzig die Porenkonnektivität aus ISEC-Messungen gleich, was durch einen fast identischen Verlauf der chromatographischen Performance widergespiegelt wurde. Studie B: bei der Entwicklung von chemisorbierten Polymethacrylatbeschichteten Kieselgelen für die Separation von Biopolymeren lieferte die ISEC als einzige Methode Porenstrukturdaten, die die experimentellen Befunde der chromatographischen Tests erklärten. Es wurde eine Synthese entwickelt und vorgestellt, die es ermöglicht kovalent gebundene Polymerbeschichtungen auf verschiedenen Baismaterialien von hoher Reproduzierbarkeit und thermischer Stabilität zu erzeugen. Sowohl partikuläre als auch monolithische Kieselgele wurden beschichtet.