Mathematical functions for the representation of chromatographic peaks

About ninety empirical functions for the representation of chromatographic peaks have been collected and tabulated. The table, based on almost 200 references, reports for every function: 1) the most used name; 2) the most convenient equation, with the existence intervals for the adjustable parameters and for the independent variable; 3) the applications; 4) the mathematical properties, in relation to the possible applications. The list includes also equations originally proposed to represent peaks obtained in other analytical techniques (e.g. in spectroscopy), which in many instances have proved useful in representing chromatographic peaks as well; the built-in functions employed in some commercial peak-fitting software packages were included, too. Some of the most important chromatographic functions, i.e. the Exponentially Modified Gaussian, the Poisson, the Log-normal, the Edgeworth/Cram\ue9r series and the Gram/Charlier series, have been reviewed and commented in more detail

Ion chromatografic determination of borate in aqueous samples together with other common anions.

The conversion of boric acid (pK(a) approximate to 9) in a more acidic complex, using mannitol or sorbitol as ligands, has been exploited to obtain a sensitive and accurate method for the determination of boric acid by ion chromatography. Both separation and detection conditions have been selected on the basis of available thermodynamic data on the relevant equilibria, and then experimentally optimised on a conventional ion cromatograph equipped with a suppressed conductivity detector. The performances of the method are practically identical for the two eluent solutions adopted, containing mannitol or sorbitol: the detection limit is about 1 mu mol dm(-3), the linear response range extends up to 200 mu mol dm(-3), the repeatability is better than 5% and the analysis time is less than 6 min. Moreover, other common anions (i.e., acetate, fluoride, and chloride) can be determined together with borate. The comparison of results with those obtained by conventional analytical techniques applied to real samples at known concentration of borate allows the estimation of a negligible bias for the ion chromatographic method

Potenziali farmaci chelanti per Fe(III) e Al(III): studio termodinamico

L\u2019eccessivo assorbimento di ferro(III) e alluminio(III) da parte dell\u2019organismo umano \ue8 in relazione con l\u2019insorgenza di patologie [1\u20134], la cui terapia pu\uf2 consistere nella somministrazione di un opportuno chelante che sia in grado di legare selettivamente il metallo e quindi di rimuoverlo dall\u2019organismo malato. I chelanti attualmente pi\uf9 promettenti sono il Desferal (un peptide estratto dal Streptomyces Pilosus) e il deferiprone (1,2-dimetil-3-idrossi-4-piridinone); tuttavia essi presentano alcuni importanti svantaggi [2], tali da rendere necessaria la ricerca di molecole chelanti alternative [3,4]. Queste vengono dapprima scelte in base alla stabilit\ue0 dei complessi da esse formati col metallo di interesse, e successivamente sperimentate in vitro ed in vivo per valutarne le propriet\ue0 farmacologiche. Alcuni isomeri degli acidi idrossi-piridincarbossilici presentano i requisiti strutturali per formare complessi particolarmente stabili col ferro(III) e con l\u2019alluminio(III). Inoltre essi possiedono alcune propriet\ue0 farmacologiche note, ed una classe di loro derivati viene utilizzata da tempo come principio attivo in farmaci antibatterici [5,6]. Ciononostante, gli acidi idrossi-piridincarbossilici non sono stati mai presi in considerazione per un\u2019eventuale sperimentazione farmacologica come chelanti selettivi, probabilmente per l\u2019assenza in letteratura di dati di speciazione riguardanti i complessi da essi formati con i metalli pi\uf9 interessanti. Per tale motivo, si \ue8 deciso di condurre un accurato studio termodinamico sulla formazione di complessi tra questi leganti e gli ioni Fe(III) e Al(III). Vengono qui presentati i risultati ottenuti nel caso del ferro(III) e degli acidi 2-idrossinicotinico e 3-idrossipicolinico (H2L). I dati sperimentali sono stati ottenuti a 25 \ub0C in un ambiente di forza ionica 0.6 m. Le tecniche utilizzate sono state la potenziometria e spettrofotometria UV. Per entrambi i leganti \ue8 stata osservata la formazione di un elevato numero di complessi di stechiometria generale FeHnLm (m=1,2,3, n<=m), a causa della relativa facilit\ue0 con cui il ferro(III) idrolizza. In prospettiva, sar\ue0 necessario integrare i dati potenziometrici e spettrofotometrici con dati di tecniche differenti, quali l\u2019NMR e la spettrometria di massa con ionizzazione ad electrospray, in modo da confermare il complicato quadro di speciazione trovato. D\u2019altra parte, la forza complessante dei leganti esaminati suggerisce l\u2019esecuzione di prove in vitro per verificarne l\u2019efficacia come chelanti selettivi per il ferro(III) e per l\u2019alluminio(III). Queste prove sono attualmente in corso presso i laboratori del prof. R. Yokel (Lexington University, Kentucky, U.S.A.). Riferimenti 1)G.J. Kontoghiorghes, Toxic. letters, 80, 1 (1995) 2)R.A. Yokel, P. Ackrill, E. Burgess, J.P. Day, J.L. Domingo, T.P. Flaten, J. Savory, J. Toxicol. Environ. Health, 48, 667 (1996) 3)L. Graff, G. Muller, D. Burnel, Vet. Human Toxic., 37, 455 (1995) 4)G. Faa, G. Crisponi, Coord. Chem. Rev. 184, 291 (1999) 5)R. Gleckman, S. Alvares, D.W. Joubert, S.J. Matthews, Am. J. Hosp. Pharm., 36, 1071 (1979) 6)K. Spear, C. Johnson, H.W. Gschwend, PCT Int. Appl. WO 94 20, 527 (1993

Applicazione della spettrometria di massa con ionizzazione ad elettrospray (ES-MS) allo studio degli equilibri di complessamento metallo-legante in soluzione

Lo studio degli equilibri di complessamento metallo-legante in soluzione acquosa rappresenta una tematica di ricerca di fondamentale importanza in ambito ambientale, industriale e fisiologico. In tali studi, la potenziometria \ue8 la tecnica che in assoluto fornisce i pi\uf9 accurati dati quantitativi (i valori delle costanti di equilibrio); la sua pi\uf9 importante limitazione consiste nel fatto che i dati qualitativi, ovvero il numero dei complessi che si formano e la loro stechiometria, sono desumibili solo in maniera indiretta, valutando l\u2019accordo tra le curve di titolazione sperimentali e quelle calcolate, e confrontando i risultati ottenuti per diverse ipotesi di speciazione. Questa limitazione diviene particolarmente pesante per sistemi metallo-legante complicati, per i quali l\u2019identificazione univoca delle specie risulta difficile e talvolta impossibile. Per tale motivo si ritiene in genere opportuno, se non indispensabile, affiancare alla potenziometria altre tecniche indipendenti, che permettano di ottenere dati qualitativi pi\uf9 diretti, quali le spettroscopie NMR, IR ed UV, e la cristallografia a raggi X. Ciascuna di esse possiede delle limitazioni intrinseche, che non permettono un loro utilizzo generale. Inoltre, le informazioni ottenute su sistemi complicati sono spesso ancora insufficienti per una completa definizione del quadro di speciazione. Emerge quindi la necessit\ue0 di disporre di altre tecniche nello studio degli equilibri di complessamento in soluzione. La spettrometria di massa con ionizzazione ad elettrospray (ES-MS) \ue8 una tecnica relativamente nuova che consente lo studio diretto di sistemi in soluzione acquosa. Grazie a questa propriet\ue0, nonch\ue9 alla \u201cdelicatezza\u201d del metodo di ionizzazione (che limita la frammentazione delle specie e ne consente una pi\uf9 facile identificazione), le applicazioni dell\u2019ES-MS in chimica inorganica e metallorganica sono rapidamente aumentate negli ultimi anni. Anche nel campo della chimica di coordinazione l\u2019ES-MS si presenta come una tecnica qualitativa (e forse quantitativa) molto promettente. Nella presente comunicazione, saranno riassunti e discussi i vantaggi e le limitazioni di tale tecnica nello studio degli equilibri di complessamento metallo-legante. Verranno inoltre illustrati alcuni esempi di applicazione della tecnica, e saranno mostrati alcuni tra i risultati pi\uf9 significativi ottenuti, sia in letteratura sia presso i nostri laboratori

Studio della formazione di complessi tra alluminio e 3-idrossi-2(1H)-piridinone

L\u2019alluminio \ue8 un metallo tossico1, responsabile di importanti effetti ambientali e di alcune patologie umane che colpiscono soggetti uremici sottoposti a dialisi, quali l\u2019anemia microcitica, la demenza dialitica e l\u2019osteomalacia. Nella terapia di queste malattie \ue8 prevista la somministrazione di un chelante in grado di fissare selettivamente l\u2019alluminio presente in eccesso nell\u2019organismo malato, e quindi di impedire che il metallo esplichi la sua azione tossica. Il chelante pi\uf9 largamente utilizzato \ue8 il desferal (desferriossammina mesilata), che tuttavia presenta notevoli inconvenienti ed effetti tossici secondari. La ricerca biomedica \ue8 molto attiva nella sperimentazione di chelanti alternativi al desferal2-4, e va necessariamente affiancata da studi chimici, volti a determinare il comportamento termodinamico e cinetico nei confronti dell\u2019alluminio dei composti considerati nelle particolari condizioni in cui essi devono operare nell\u2019ambiente fisiologico. I derivati degli idrossi-piridinoni sono stati ampiamente studiati, e talvolta anche utilizzati, come alternative al desferal3,4. Il nostro gruppo di ricerca ha intrapreso uno studio su un legante di questa classe, il 3-idrossi-2(1H)-piridinone, HL, per determinare i complessi che questo forma con l\u2019alluminio(III) ai vari pH e le relative costanti di formazione. Lo studio \ue8 stato condotto mediante tecnica potenziometrica, eseguendo le titolazioni con due elettrodi di vetro in un intervallo di pH sufficientemente ampio (compreso fra 2 e 10), in ambiente di forza ionica costante (NaCl 0.6 m) e ad una temperatura di 25 \ub1 0.1 \ub0C. \uc8 stata riscontrata la presenza di quattro diversi complessi di cui sono stati ricavati i valori delle costanti di formazione: HL = H+ + L\u2013 pKa = 8.5895 \ub1 0.0084 Al3+ + L\u2013 = AlL2+ log B1,1,0 = 8.590 \ub1 0.011 Al3+ + 2L\u2013 = AlL2+ log B2,1,0 = 16.345 \ub1 0.027 Al3+ + 3L\u2013 = AlL3 log B3,1,0 = 23.113 \ub1 0.048 Al3+ + 3L\u2013 \u2013 H+ = AlL3H-1\u2013 log B3,1,-1 = 13.850 \ub1 0.044 Il sistema alluminio(III)-legante \ue8 stato studiato anche mediante spettroscopia UV e 1H-NMR, che hanno confermato i risultati ottenuti potenziometricamente. BIBLIOGRAFIA 1.Zatta P., Zambenedetti P., Le Scienze 1995, 325, 28-35 2.Graff L., Muller G., Burnel D., Vet. Human Toxicol. 1995, 37, 455-461 3.Kontoghiorghes, G.J., Tox. Letters 1995, 80, 1-18 4.Kontoghiorghes, G.J., Analyst 1995, 120, 845-85

Formazione di complessi tra alluminio e acido 2-idrossinicotinico: un approccio multimetodologico

L’eccessivo assorbimento di uno ione metallico da parte dell’organismo umano è generalmente in relazione con l’insorgenza di patologie [1], più o meno gravi, la cui terapia può consistere nella somministrazione di un opportuno chelante che sia in grado di legare selettivamente il metallo e quindi di rimuoverlo dall’organismo malato [2]. Per quanto riguarda gli ioni alluminio(III) e ferro(III), i chelanti attualmente più promettenti sono il Desferal (quello maggiormente utilizzato) e alcuni derivati del 3-idrossi-4-piridinone; tuttavia essi presentano alcuni importanti svantaggi [3], tali da rendere necessaria la ricerca di molecole chelanti alternative [4]. Queste vengono dapprima scelte in base alla forza dei complessi da loro formati col metallo, e successivamente sperimentate in vitro ed in vivo per valutarne le proprietà farmacologiche. L’acido 2-idrossinicotinico (H2L) presenta i requisiti strutturali per formare complessi particolarmente stabili con l’alluminio e col ferro. Inoltre esso possiede alcune proprietà farmacologiche note, ed una classe di suoi derivati viene utilizzata da tempo come principio attivo in farmaci antibatterici [5,6]. Ciononostante, tale molecola non è stata mai presa in considerazione per un’eventuale sperimentazione farmacologica come chelante selettivo, probabilmente per l’assenza in letteratura di dati di speciazione riguardanti i complessi da essa formati con i metalli più interessanti. Per tale motivo, si è deciso di condurre un accurato studio termodinamico sulla formazione di complessi tra H2L e gli ioni Al(III) e Fe(III). Inizialmente è stato considerato il caso dell’alluminio; le stechiometrie dei complessi presenti e le loro costanti di formazione sono state ottenute principalmente mediante titolazioni potenziometriche, alla temperatura di 25 °C e in ambiente acquoso di cloruro di sodio 0.6 m. I risultati sono riassunti in tabella 1. Tale sistema è stato esaminato anche mediante l’utilizzo di altre tecniche completamente indipendenti dalla potenziometria, vale a dire la spettroscopia 1H NMR, la spettrofotometria UV e la spettrometria di massa a ionizzazione ad electrospray (queste ultime utilizzate assai di rado per l’alluminio). L’accordo che è stato riscontrato tra i dati ottenuti da tecniche differenti rappresenta una importante conferma della loro accuratezza. Tabella 1: stechiometria e costanti di formazione dei complessi alluminio/H2L a 25 °C in NaCl 0.6 m acquoso (reazioni: m Al3+ + l L2– + h H+ = AlmLlHh3m–2l+h); pKa (H2L HL–) = 4.889 +/- 0.001, pKa (HL– L2–) = 11.79 +/- 0.01 m,l,h 1,1,1 1,1,0 1,2,2 1,2,1 1,3,3 1,3,2 log 18.02+/-0.02 12.48+/-0.03 34.73+/-0.01 28.48+/-0.08 49.92+/-0.02 43.0+/-0.1 In conclusione, l’alluminio forma complessi ad elevata stabilità con H2L, tanto che viene impedita la precipitazione dell’idrossido del metallo, per lo meno a pH acidi e neutri. Pertanto tale legante può essere preso in considerazione, attraverso una sperimentazione farmacologica, come possibile chelante selettivo per l’alluminio. Per quanto riguarda il ferro, sono per ora disponibili solo alcuni dati preliminari. Essi sembrano indicare che tale metallo formi con H2L un numero di complessi alquanto maggiore che non l’alluminio, a causa della presenza di molte idrosso-specie, e che l’intervallo di stabilità dei complessi comprenda anche valori di pH molto acidi (fino a pH = 0). Riferimenti 1) E.J. Underwood, Trace Elements in Human and Animal Nutrition, AP, New York, 1977 2) G.J. Kontoghiorghes, Toxic. letters, 80, 1 (1995) 3) R.A. Yokel, P. Ackrill, E. Burgess, J.P. Day, J.L. Domingo, T.P. Flaten, J. Savory, J. Toxicol. Environ. Health, 48, 667 (1996) 4) L. Graff, G. Muller, D. Burnel, Vet. Human Toxic., 37, 455 (1995) 5) R. Gleckman, S. Alvares, D.W. Joubert, S.J. Matthews, Am. J. Hosp. Pharm., 36, 1071 (1979) 6) K. Spear, C. Johnson, H.W. Gschwend, PCT Int. Appl. WO 94 20, 527 (1993

New possible chelating agents of clinical interest for iron(III): 2-hydroxynicotinic acid and 3-hydroxypicolinic acid. A thermodynamic study

The formation of complexes between iron(III) and two ligands of possible relevance to chelation therapy, 2-hydroxynicotinic acid and 3-hydroxypicolinic acid, in aqueous 0.6 m (Na)Cl at 25 \ub0C, has been investigated by means of potentiometric titrations and UV measurements. In both cases several mononuclear complexes and their deprotonation products are formed

Complex formation between aluminium(III) and two hydroxy-aromatic ligands: 2-hydroyphenylethanone and 2-hydroxybenzeneacetic acid.

The formation of complexes between aluminium(III) and two hydroxy-aromatic ligands of possible environmental and biological relevance, 2-hydroxy-phenylethanone (HPE) and 2-hydroxybenzeneacetic acid (HBA), in aqueous 0.6 m (Na)Cl at 25 \ub0C has been investigated by means of potentiometric titrations. In both systems, the formation of two complexes, AlL and AlLH\u20131, has been observed, and the following stability constants have been evaluated: for HPE (pKa = 10.027 \ub1 0.004), log (beta)AlL = 7.34 \ub1 0.01 and log (beta)AlLH\u20131 = 1.97 \ub1 0.04; for HBA (pKa1 = 4.116 \ub1 0.004 and pKa2 = 10.507 \ub1 0.008), log (beta)AlL = 8.06 \ub1 0.03 and log (beta)AlLH\u20131 = 3.11 \ub1 0.07. The qualitative and quantitative results obtained have been partially confirmed by UV-spectrophotometry and 1H NMR spectroscopy