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Cromatografia em Camada Delgada Discentes: Daniely de Godoy Silva Germano Blaquez Junior Gislaine Ap. da Cunha Docentes: Profº. Drº José Eduardo de Oliveira Profª Amanda Coelho Danuello Histórico da Cromatografia em Camada Delgada BEYERINCK em 1889 usou sólidos em camada delgada sobre vidro, para o desenvolvimento circular de misturas de sais inorgânicos. Em 1938 IZMAILOV e SCHRAIBER reintroduziram a Cromatografia em Camada Delgada, para análise de produtos farmacêuticos, mas não foi muito usada até o desenvolvimento, por KIRCHNER do método de aderir os sólidos ao suporte. Em 1956 atingiu grande desenvolvimento, pelo método de preparar as placas com reprodutibilidade por STAHL. Cromatografia : Método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição destes componentes entre duas fases, que estão em contato íntimo.Uma das fases permanece estacionária enquanto a outra move-se através dela. Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária, os componentes da mistura são distribuídos entre as duas fases, de tal forma que cada um dos componentes é seletivamente retido pela fase estacionária, resultando em migrações diferenciais destes componentes. Cromatografia Planar Coluna Líquido LíquidoGás Líquido Fase ligada Sólido Líquido LíquidoSólido Fase ligada CP CCD CCD CGL CGS CGFL CLL Sólido CLS CE Fase ligada CLFLCTI CB Critério de classificação Técnica Fase Móvel Fase Estacionária Tipo de cromatografia Cromatografia GasosaCromatografia Gasosa (CG): (aplicada a compostos orgânicos voláteis). •A fase móvel é um gás •A fase estacionária é frequentemente um líquido de alto p.e. sobre um suporte sólido ou um adsorvente sólido Métodos cromatográficos Cromatografia Líquida em Coluna Clássica Cromatografia Líquida em coluna clássica (CCC) (utilizada para separar analitos em solução, incluindo íons) metálicos e compostos orgânicos). •A fase móvel é um solvente •A fase estacionária é um líquido sobre um suporte sólido, um sólido ou uma resina de troca iônica, etc. Algodão Disco de papel filtro Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Cromatografia Líquida de Alta Eficiência CLAE) (uma variação da cromatografia líquida que utiliza bombas de alta pressão para aumentar a eficiência das separações) . SOLVENTES BOMBA INJETOR COLUNA DETETOR COLETOR DESCARTE Outra Classificação Fase Normal Polaridade: FE > FM FE utilizada : Sílica G Fase Reversa Polaridade: FE < FM FE utilizada: Sílica C18 CromatografiaCromatografia emem CamadaCamada DelgadaDelgada Consiste na separação de uma mistura através da migração de seus componentes sobre uma camada delgada de adsorvente (fase estacionária) retido sobre uma superfície plana, geralmente placas de vidro. Isso acontece devido a processos de adsorção. Após ocorrido o processo, a placa passa a se chamar cromatograma. Fase Estacionária (FE): Contém o adsorvente Fase Móvel (FM): Contém o solvente Mecanismos Adsorção Partição Exclusão Líquido/gás sólido Líquido sólido + + + - - Líquido/gás líquido Líquido/gás gel/sólido INTERAÇÕES INTERMOLECULARES Iônicas Ponte de Hidrogênio van der Waals Keeson (dipolo/dipolo) Debye (dipolo/dipolo induzido) London (dipolo induzido/dipolo induzido) Troca Iônica Aplicações: 9 Identificação de compostos orgânicos com pontos de fusão próximos; 9Estudos preliminares da complexidade dos componentes de um extrato orgânico; 9Investigação de: Casos de envenenamento; ingestão de estimulantes por atletas; 9 Estudos de reações : presença de intermediários estáveis; 9Análise da pureza de compostos; 9Análise da eficiência de: destilação e cristalização Vantagens da Cromatografia em Camada Delgada a. Maior rapidez; b. Menor trajeto da fase móvel ; c. Boa resolução; d. Alta sensibilidade; e. Manchas em geral menos difusas; f. Possibilidade, quase sempre, de emprego de reagentes de detecção corrosivos; g. Baixo custo; h. Facilidade de raspar a camada, com espátula fina ou com uma lâmina para microscopia, para recuperar, por eluição o conteúdo de uma mancha ou de uma banda; ADSORVENTES UTILIZADOS EM CCD Adsorvente: termo geral para Fase Estacionária Atividade dos adsorventes varia em função da quantidade de água presentes no mesmos. Quanto menor o teor de água, maior será a sua atividade, isto é, maior sua afinidade para com as substâncias a separar. A atividade depende, pois, da temperatura e do tempo de aquecimento a que é submetido o adsorvente. Na prática, as cromatoplacas, após sua ativação, devem ser utilizadas logo a seguir, ou então conservadas em dessecadores de dimensões apropriadas, para que não tenham seu grau de atividade diminuído, por adsorção de água do ambiente. Exemplos de adsorventes: ¾Sílica-Gel ou àcido Silícico; ¾Óxido de alumínio ou alumina; ¾Celulose; ¾Kieselgur; ¾Poliamida; Sílica gel ou Ácido silícico Mecanismo de adsorção: -Si-OH: Interações polares por ponte de hidrogênio, como doador ou aceptor de H. -Si-OH e –Si-O-Si-: dipolo/dipolo ou dipolo/dipolo induzido SiO O Si O O O O OH Mais usada na CCD Substância porosa e amorfa. Apresenta caráter ácido. Possui característica polar, devido à presença de grupos hidroxilas denominados silanóis. Deve apresentar número de hidroxilas razoável para ser seletivo na separação de substâncias de diferentes polaridades Tratamento térmico→ eliminação de água ( temperatura recomendada para a sua ativação de 105 a 110ºC) Caracterização do tipo básico de sílica gel : G: adição de sulfato de cálcio, gipsita, (aglutinante); H: indica ausência de aglutinante; F: indica adição de substâncias fluorescentes; P: indica adsorvente para uso preparativo; R: indica adsorvente de alto grau de pureza; Preparação: 30g de sílica com 60-70 mLde água = 5 placas de 20x20cm com espessura de 0,3 mm CUIDADO! A aspiração da sílica causa silicose, um tipo de inflamação pulmonar crônica! Alumina ou Óxido de Alumínio Segundo adsorvente mais empregado em CCD; Há três grupos deste adsorvente: A ativação da alumina faz-se,após secagem ao ar durante cerca de 2 h, pelo aquecimento em estufa a 120ºC por 60 min. A alumina é caracterizada pelo diâmetro dos poros dos grânulos. Tipo E: apresenta superfície específica de 120 – 180 m2. g-1. Tipo T: apresenta superfície específica de 60 – 90 m2. g-1. Preparação: 5 placas de 20x20 cm e espessura de 0,3 mm, recomenda-se a utilização de uma suspensão de 30 g de alumina em 40 mL de água destilada. O Al AlO ClAlCH3 Cl CH3 Cl ÁCIDA pH 4,0 O Al AlO ONaAlCH3 ONa CH3 ONa BÁSICA pH 9,0 O Al 2+ AlO AlCH3 O NEUTRA pH 7,0 Mecanismo de adsorção: Al3+: campo positivo favorece interação com moléculas polarizáveis ( sistemas conjugados) O2-: sítios básicos favorecem a interação com doadores de H+ Celulose Existem dois tipos de celulose empregadas em CCD: a nativa ( celulose fibrosa) e a celulose microcristalina. Existem ainda as celuloses quimicamente tratadas aplicadas na CCD: Tipos: CM-celulose ( carboximetilcelulose) → trocador iônico fraco; DEAE-celulose (dietilaminoetilcelulose) → trocador aniônico básico forte; ECTEOLA-celulose (mistura alcalina, trietanolamina e epicloridrina→ trocador aniônico básico fraco; PEI-celulose (polietilenimina) → trocador iônico básico forte; Celulose fosforilada→ trocador catiônico forte; Celulose microcristalina constitui-se em excelente material para separação de substânciasorgânicas hidrofílicas. Mecanismo: Partição ou troca iônica. Preparação: 5 placas de 20 x 20 cm, mistura-se 25 g de celulose com 90 mL de água destilada, agitando-se por 2 min, antes de colocar na placa de vidro. Kieselgur ou terra de diatomáceas É um tipo de ácido silícico oriundo de carapaças de diatomáceas fósseis. Comparado a sílica e alumina é menos adsorvente e com menor poder de resolução. Pode ser adicionado à sílica para diminuir seu poder adsorvente. Apresenta baixa atividade Tipos: Com aglutinantes; Sem aglutinantes; Mecanismo: Partição Preparação: 30g do adsorvente com 60-70 mLde água = 5 placas de 20x20cm com espessura de 0,3 mm Poliamida Separação de fenóis e ácidos carboxílicos A separação depende da intesindade das forças decorrentes das ligações de hidrogênio com o analito. Baixa aderência ao vidro: dificuldade de preparação da placas Tipos: 11 – ácido poliaminoundecanóico (Nylon 11) 6 – aminopolicaprolactama (Perlon) 6.6 – poli-hexametildiaminamonoadipato Poliamida acetilada Preparação: 15g em 60 mL de metanol = 5 placas (20 x 20 x 0,03 cm) Técnica Geral Escolha da fase estacionária; Preparação das placas cromatográficas; Ativação das placas cromatográficas; Seleção da fase móvel; Aplicação das amostras nas cromatoplacas; Preparação da cuba cromatográfica e desenvolvimento do cromatograma; Revelação dos cromatogramas; Documentação; Calculo do fator de retenção Rf; Escolha da fase estacionária Liofilicidade e liofobicidade Interação com os componentes (polaridade) Necessidade de aditivos Aglutinantes Substâncias fluorescentes Capacidade adsorvedora Preparação da placas As placas devem ser: resistentes, inertes aos reagentes e solventes, resistentes à temperatura e uniformes. Procedimentos para a preparação das placas Limpeza da placa de vidro→ detergente e água corrente (eliminação de gordura); Secagem→ em estufa Preparação das camadas finas dos adsorventes: Utilização de espalhadores ( mais empregada); Submersão, aspersão ou vertendo-se sobre as placas suspensão do adsorvente apropriado. Dificuldades: Obtenção de solução com viscosidade adequada. Placas pré fabricadas: Dispensam a fase de preparação; são mais uniformes e homogêneas, melhorando a separação e tornando os valores de Rf mais reprodutíveis. Riscar as placas, determinando a altura de ínicio e fim da cromatografia Ativação das placas Objetivo: retirar substâncias interferentes e eliminar água Metodologia : Varia de uma adsorvente para outro. Exemplo : Sílica e alumina ⇒ estufa 105 – 110 ºC por 30 – 60 min; Celulose ⇒ estufa 105ºC por 10 min; Seleção da fase móvel Depende: natureza química das substâncias a serem separadas e polaridade da fase móvel. Seleção da fase móvel em um sistema cromatográfico por adsorção: levar em conta a natureza da fase móvel, da fase estacionária e do soluto. Assim, para solutos muito polares deve-se utilizar um adsorvente de baixa atividade e uma fase móvel de grande poder eluente. Seleção da fase móvel em um sistema cromatográfico por partição: Realizada com os adsorventes celulose microcristalina e kieselgur, constitui um processo de separação que depende das diferenças de solubilidade dos componentes das amostras, nas fases estacionária e móvel e na imiscibilidade dessas fases. Aplicação das amostras A amostra A amostra éé aplicada na forma de soluaplicada na forma de soluçção 0,1 ão 0,1 –– 1%,dependendo 1%,dependendo da sensibilidade do revelador, usando solventes mais volda sensibilidade do revelador, usando solventes mais volááteis teis posspossííveis.veis. AplicaAplica--se a amostra com micropipetas, microsseringas ou tubos se a amostra com micropipetas, microsseringas ou tubos capilares.capilares. As amostras devem estar a mais ou menos 2,0 cm da parte As amostras devem estar a mais ou menos 2,0 cm da parte inferior da placa, afim de que essas não entrem em contato diretinferior da placa, afim de que essas não entrem em contato direto o com o solvente durante o desenvolvimento do com o solvente durante o desenvolvimento do cromatogramacromatograma.. Alinhamento horizontal uniforme.Alinhamento horizontal uniforme. Preparação da cuba A placa deve ser colocada, rapidamente ( para evitar A placa deve ser colocada, rapidamente ( para evitar evaporaevaporaçção) e verticalmente, apão) e verticalmente, apóós aplicadas as amostras, numa s aplicadas as amostras, numa cuba de vidro contendo a fase mcuba de vidro contendo a fase móóvel desejada. A cuba deve estar vel desejada. A cuba deve estar saturada com vapor de fase msaturada com vapor de fase móóvel para que o cromatograma se vel para que o cromatograma se desenvolva regularmente. Para isso, colocadesenvolva regularmente. Para isso, coloca--se papel de filtro na se papel de filtro na cuba, que ajuda na evaporacuba, que ajuda na evaporaçção e na conseqão e na conseqüüente saturaente saturaçção. A ão. A cuba deve ser dotada tampa esmeriladas de forma a vedcuba deve ser dotada tampa esmeriladas de forma a vedáá--la la hermeticamente, garantindo uma boa saturahermeticamente, garantindo uma boa saturaçção da atmosfera ão da atmosfera interna.interna. Desenvolvimento de um cromatograma numa cuba Procedimentos químicos, físicos, ou biológicos aplicados ao cromatograma para tornar visível as manchas das substâncias separadas por cromatografia. AA-- ProcedimentosProcedimentos FFíísicossicos: Luz ultravioleta (aromáticos ou dupla ligação conjugada). CC-- ProcedimentosProcedimentos BiolBiolóógicosgicos e e EnzimEnzimááticosticos: Antibióticos, Enzimas e Substratos. DD-- ProcedimentosProcedimentos QuQuíímicosmicos: Aplicação de um reativo químico para formar um derivado colorido ou fluorescente. Revelação dos cromatogramas Reveladores Físicos RadiaRadiaçção ultravioleta para compostos fluorescentes.ão ultravioleta para compostos fluorescentes. Ex: clorofila.Ex: clorofila. Reveladores Químicos Consiste em utilizar reveladores quConsiste em utilizar reveladores quíímicos que, em contato com micos que, em contato com as substâncias da amostra, as tornam coloridas e visas substâncias da amostra, as tornam coloridas e visííveis.veis. Tipos de reveladores quTipos de reveladores quíímicos micos AlcalAlcalóóides:ides: DragendorffDragendorff, , iodoplatinatoiodoplatinato FlavonFlavonóóidesides:: NPNP--PEGPEG Anti-oxidantes: ββ--carotenocaroteno SaponinasSaponinas, terpenos e , terpenos e esteresteróóidesides:: anisaldeanisaldeíídodo sulfsulfúúricorico AntraquinonasAntraquinonas e e cumarinascumarinas:: vapor de amôniavapor de amônia FenFenóólicos, licos, saponinassaponinas e e terpenterpenóóidesides:: vapor de iodo e soluvapor de iodo e soluçção de ão de CeSOCeSO44 Compostos fenCompostos fenóólicos:licos: FeClFeCl33 Reveladores Biológicos UtilizaUtiliza--se rease reaçções enzimões enzimááticas ou bacterianas para ticas ou bacterianas para tornar a mancha vistornar a mancha visíível.vel. Ex.: para testar se uma amostra contEx.: para testar se uma amostra contéém substância m substância antianti-- ffúúngicangica, revela, revela--se o se o cromatogramacromatograma com esporos de com esporos de fungos. Os fungos não crescerão onde houver essas fungos. Os fungos não crescerão onde houver essas substâncias.substâncias. Fator de Retenção Rf (Relation front ou Rate factor) Rf = distância percorrida pela substância / distância percorrida pela fase móvel. Os valores Rf variam entre 0 e 1 e são dados com dois algarismos após a vírgula. d r 1 d m d r 2 Ws1 Linha de chegada da FM Profundidade da FM Ponto de partida da amostra Ws2 •• FartorFartor de de RetenRetenççãoão ((RRff):): • • Rf = dr / dm ••• ResoluResoluççãoão ((RRss):): • • Rs = 2(dr1 – dr2) / (Ws1 + Ws2) • •• EficiênciaEficiência:: • • n = 16 (dr – Ws)2 ParâmetrosParâmetros UtilizadosUtilizados nana CromatografiaCromatografia PlanarPlanar Desvantagens da CCD DifDifíícil reprodutibilidade:cil reprodutibilidade: quantidade de amostra aplicada quantidade de amostra aplicada obtenobtençção de ão de cromatoplacascromatoplacas com caractercom caracteríísticas idênticas.sticas idênticas. Baixa sensibilidade:Baixa sensibilidade: detecdetecçção ão difusão da amostradifusão da amostra DifDifíícil determinacil determinaçção exata do ão exata do RfRf.. Constantes Físicas Bibliografia ••COLLINS, Carol H. COLLINS, Carol H. etet al, introdual, introduçção a mão a méétodos cromatogrtodos cromatográáficos, 6ficos, 6ªª eded, ed. , ed. Unicamp,Campinas,1995.Unicamp,Campinas,1995. ••NETTO, J. Z., CAZETTA, J. O. Cromatografia Plana, NETTO, J. Z., CAZETTA, J. O. Cromatografia Plana, FunepFunep, Jaboticabal, 2005 , Jaboticabal, 2005 ••THE MERCK INDEX, 13th, ed. THE MERCK INDEX, 13th, ed. MerckMerck & CO., Inc., Usa, 2001.& CO., Inc., Usa, 2001. Tabela de constantes físicas e Toxicidade Substância Densidade/ g.mL-1 p.f/ºC p.e./ºC M.M/ g.mol-1 Fórmula molecular Toxicidade Etanol 0,789 -114,1 78,4 46,07 C2H5OH Causa náusea, vômito e depressão Ácido acético 1,049 16,7 118 60,05 C2H4O2 Se ingerido causa vômito, diarréia e colapso circulatório Diclorometano 1,326 -25 39,75 84,93 CH2Cl2 Causa fadiga, náusea, irritação nos olhos e cabeça 1,2 - dicloroetano 1,257 -40 83-84 98,96 C2H4Cl2 Depressão do sistema nervoso central Aspirina 1,40 135 - 180,16 C9H8O4 Náusea, vomito e irritação Acetaminofenol 1,293 170,5 - 151,16 C8H9NO2 [Anti-térmico] Cafeína 1,23 238 - 194,19 C8H10N4O2 Estimulante do sistema nervoso central Acetato de Etila 0,902 -83 77 88,10 C4H8O2 Irritação nos olhos, pele, nariz e garganta. Ácido Acetilsalicílico - 152 - 300,26 C16H12O6 [Anti-térmico] Metanol 0,7866 -97,8 64,7 32,04 CH4O Dermatite, dor de cabeça, náusea, vômitos, anorexia Fluxograma Análise Cromatográfica em Camada Delgada Determinação dos Rf dos padrões: - Transferir a solução para uma cuba cromatográfica até atingir 1,5 cm de altura - Colocar uma folha de papel de filtro da altura da cuba e deixar saturar até que toda a folha esteja umedecida com a fase móvel Aplicar cada solução no centro de cada coluna (a 2 cm da base) - Colocar dentro da cuba e esperar a fase móvel atingir o limite traçado - Revelar com UV - Revelar numa cuba com vapores de iodo Solução de 1,2 dicloroetano e ácido acético 12:1 ó Cuba Saturada 0,1g de cafeína 0,1g de ácido acetilsalicílico 0,1g de acetoaminofen - Adicionar em cada tubo de ensaio 5,0 mL de etanol e diclorometano (1:1) - Aquecer rapidamente em banho- maria, evitando a perda de solvente Soluções Padrão Mistura de referência - Num outro tubo de ensaio pipetar 1 mL de cada solução padrão - Agitar bem e homogeneizar a solução Placa de vidro (com sílica) Placa riscada - Riscar a placa em 4 colunas - Ativar a placa em estufa a 110ºC por 10 Placa ativada Placa aplicada Cromatograma padrão revelado Cromatograma padrão Cálculo dos fatores de retenção dos padrões Análise de Analgésicos - Triturar - Transferir para 3 béqueres de 10 mL - Adicionar 5 mL de etanol/diclorometano 1:1 - Dissolver [banho-maria] - Aplicar cada solução em cada coluna da placa juntamente com a MISTURA PADRÃO - Eluir na cuba - Revelar em UV e em iodo - Medir Rf 3 comprimidos (Amostras) Soluções das amostras Placa aplicada Cromatograma Cromatograma revelado Determinação das amostras Apresentação cromatografia camada delgada Tabela de constantes físicas e Toxicidade Fluxograma