Extrao lquido-lquido e Cromatografia contracorrente

Abril/2012

Extrao lquido-lquido

Extrao lquido-lquido

Conceito

Transferncia de solutos entre duas fases que formam um sistema heterogneo contato intensivo .Mais utilizados: Solventes: ter etlico, hexano, ter de imiscveis e formam duas petrleo e diclorometano. fases separadas.

Extrao lquido-lquido Objetivos Melhorar a seletividadede uma Elevar a sensibilidade de uma tcnica de deteco

Extrao lquido-lquido Emprego Alternativa

a outros processos de separao, quando estes no so recomendveis ou no so viveis. Ex:

destilao de componentes com volatilidades relativas muito prximas da unidade (=1) e destilao de componentes termossensveis.

Extrao lquido-lquido Descrio da Soluto:

tcnica

substncia dissolvida.

Carga:

mistura inicial entre as substncias dissolvidas em um solvente.

Extrao lquido-lquido Descrio da

tcnica

agitao vigorosa

Extrao lquido-lquido Descrio da Extrato: rica

tcnica

no solvente 2 e contendo parte do soluto de interesse (A por exemplo). Rafinado:

restante da carga (contendo parte do soluto de interesse) e solvente 1.

Extrao lquido-lquido Descrio da

tcnica

Extrao lquido-lquido Descrio da Fase Fase

tcnica

superior no interior do funil (menos densa). inferior (mais densa).

gua

+ solvente orgnico: normalmente a fase inferior a gua.

Extrao lquido-lquido Descrio da Coeficiente

tcnica

de partio: razo entre sua solubilidade na fase superior e na fase inferior.

Constante No

a uma dada temperatura.

afetada pela concentrao da substncia ou pela presena de outras substncias.

Extrao lquido-lquido

Vantagens:

Extrao lquido-lquido

Desvantagens:

Extrao lquido-lquido

Desvantagens:

Extrao lquido-lquido

Equipamentos:

Funil de separao (extrao descontnua)

Condensador de refluxo (extrao contnua).

Ex: contatores centrfugos, extratores de Equipamentos que camada fina, colocam as duas colunas spray, fases lquidas em colunas pulsadas, contato uma com a colunas outra empacotadas e misturadoresdecantadores

Extrao lquido-lquidoEquipamentos:

Extrao lquido-lquidoEquipamentos:

Extrao lquido-lquido

Equipamentos de Escala Industrial:

Extrao lquido-lquido

Uso industrialAplicao em larga escala comeou a ocorrer no incio do sculo; Diversos setores: extrao de metais nobres, extrao de produtos naturais, obteno de leos essenciais, purificao de medicamentos e outros.

Extrao lquido-lquido

Exemplos de seu uso em produtos vegetais:uso em terapia farmacolgica como antioxidante, antitumoral, anti-viral, ao fortificadora das artrias, entre outros

uso como flavorizantes, perfumaria e aromaterapia

Cromatografia em contracorrente

Cromatografia em contracorrente Princpio da tcnica:

Consiste na utilizao de duas fases lquidas e A cromatografia contracorrente (CCC) uma tcnica cromatogrfica de partio lquidoimiscveis, onde a fase mvel e fase estacionria o uso de adsorvente para a lquido sem so colocadas em fluxo em separao de compostos orgnicos. sentidos opostos

Cromatografia em contracorrente

Desvantagens: - Processos lentos de separaes. - Pouca reteno da FE - Baixa resoluo. - Alto consumo de solventes.

Movimento Planetrio

Cromatografia em contracorrente Descrio da tcnica:

Cromatografia em contracorrente

Cromatografia em contracorrenteDCCC: cromatografia contracorrente de gotas Consiste na passagem de gotas da fase mvel atravs da fase estacionria lquida, levando partio do soluto entre as duas fases imiscveis.FM pode ser introduzida no modo ascendente ou descendente, conforme sua densidade em relao FE

Cromatografia em contracorrenteDCCC:

O equipamento de DCCC geralmente constitudo por 200-600 colunas de vidro verticais, conectadas em srie por tubos de teflon.

Cromatografia em contracorrente DCCC:Separao de Produtos naturais PolaresApolaresFlavonides glicosilados, saponinas, alcalodes.

Desvantagens

Taxas de fluxo extremamente baixas ; Limitao: utiliza apenas sistema bifsicos; Pobre mistura de fases - baixa eficincia.

Cromatografia em contracorrente RLCC:Cromatografia contracorrente locular rotacional

realizada em um equipamentoe a velocidade de O ngulo de inclinao constitudo por 16 colunas de vidro, compostas de 16 variados rotao podem ser compartimentos cada, posicionadas em torno de um eixo rotacional

Cromatografia em contracorrenteRLCC:Cromatografia contracorrente locular rotacional

Cromatografia em contracorrente CCC centrfuga de partio

CCC mais utilizada no isolamento de produtos naturais;FE: mantida no equipamento atravs da fora centrfuga FM: bombeada em alta velocidade

Cartucho: Espiral:

Cromatografia em contracorrenteCCC centrfuga de partio

Nos equipamentos de DCCC e RLCC, a FE mantida pela fora gravitacional. Vantagens

Diminuio do tempo de anlise sem perda de resoluo Utilizao de quantidades menores de solventes

Sistema de SolventeAA corretatem que obedecer algunssolventes crucial escolha escolha dos sistemas de pr-requisitos para para o xito das separaes no CCC. que a separao seja eficiente:

o As misturas tm que formar sistemas imiscveis; o O sistema de solvente tem que solubilizar a amostra; o As duas fases tm que se separar rapidamente aps agitao (< 30 seg.); o Se possvel, formar volume igual de fase superior e inferior; o Proporcionar uma constante de distribuio prxima de 1; o No formar emulso; o Formar mistura pouco viscosa; o Apresentar pequena diferena de densidade entre a fase aquosa e a fase orgnica.

Exemplos de sistemas de solventes usados em CCC para as separaes de produtos naturais e outras amostras, transcritas segundo as literaturas: Ito, 2005; Hostettmann et al. , 2001; Conway, 1989.

Sistema de SolventeEstratgias: Dados na literatura

Sistema de SolventesEtapas para a determinao da constante de distribuio de uma amostra no sistema de solvente escolhido (Conway, 1989).

Estratgias:

CCD

A constante de eluio obtida comparando-se as propores das substncias em cada fase.(KA)S = [S] FO/ [S] FA

A situao ideal obter um (KA)S igual ou prximo de 1 para cada substncia.

Sistema de SolventesEscolha da FASE MVEL Rf < 0,5Rf > 0,5

FASE MVEL APOLARFASE MVEL POLAR

Rf 0,40 a 0,60

FASE MVEL POLARIDADE INTERMEDIRIA DIFERENTE SISTEMA DE SOLVENTE DEVER SER CONSIDERADO

Rf < 0,20-0,30 ou Rf > 0,70-0,80

Vantagens

Versatilidade; No adsoro da amostra; Rapidez; Economia; Previsibilidade e reprodutibilidade.

Formao de emulses no interior da coluna; Dificuldade na concentrao das amostras eludas em fase mvel aquosa.

Desvantagens

Nutracutico Produtos Naturais

Farmacutico

AplicaoBiomedicina Biotecnologia

Industrialleos/gorduras Fermentao Qumica fina

Vantagens de HSCCC/CPCHPLC HSCCC/CPC

Yao et al., 2012

CPC - AplicaesVolume Rotor 100 mL 200 mL 1000 mL 5.000 mL 200 g 10.000 mL 400 g Escala Screening analtico Preparao analtica Escala Piloto Escala Produo Escala Produo Amostra mg mg 5 g mg 40 g 100 g 200 g

Berthod et al., 2009

Cromatografia em contracorrente EECCC (Alain Berthod, Uni. Lyon, Frana)Volumes de reteno de solutos tornam-se demasiado elevado

Inverso das fases

Fase estacionria torna-se a fase mvel

Solutos iro eluir rapidamente no meio que era anteriormente a fase estacionria

Berthod, et al., 2007

EECCC

COLUNA

ESTGIOS

d a b c e

I Eluio clssicad

a b

c

e

II Eluio varredurad

a b

c e

III Extruso

Adaptado de Pauli et al., 2008

Produtos NaturaisTaxol (paclitaxel)Taxus chinesis (500 mg) n-hexano-acetato de etilametanol-gua (2:5:2:5) FM = fase inferior Frao contendo 10DAB Segunda CCC n-hexanoclorofrmiometanol-gua

98% pureza

Produtos NaturaisSilybum marianum (12 g) Extrao com MeOH Lavagem com HEX e CHCl3 Extrao com AcOEt HSCCC n-hexanoacetato de etilametanol-gua (1:4:3:4)

Silimarina

V Simpsio Iberoamericano de Plantas Medicinais Itaja - SC - Out/2010

RefernciasBAIRD, M. H. I.; Solvent Extraction The Challenges of a Mature Technology. Can. J. Chem. Eng., v. 69, p. 1287-1301, 1991. BERTHOD, A.; FRIESEN, J. B.; INUI, T.; PAULI, G. F. Elution-extrusion countercurrent chromatography: theory and concepts in metabolic analysis. Analytical Chemistry, v. 79, p. 3371-3382, 2007. BERTHOD, A.; MARYUTINA, T.; SPIVAKOV2, B.; SHPIGUN, O.; SUTHERLAND, A. A. Countercurrent chromatography in analytical chemistry (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem., v. 81, p. 355387, 2009. BLASS, E.; GOLDMANN, G.; HIRSCHMANN, K.; MIKAILOWITSCH, P.; PIETZSCH, W. Progress in Liquid/Liquid Extraction. Ger. Chem. Eng., v. 9, p. 222-238, 1986. CONWAY, W. D. Countercurrent chromatography, apparatus theory & applications. VCH PublishersInc. New York, 1989. GARASHI, L. Extrao de biomolculas em sistemas de duas fases aquosas convencionais e com polimeros termossensiveis. Tese de doutorado; UNICAMP: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica. HOSTETTMANN, K.; HOSTETTMANN, M.; MARSTON, A. Tcnicas de cromatografia preparativa. Springer-Verlag Ibrica. Barcelona, 2001. ITO, Y. Golden rules and pitfalls in selecting optimum conditions for high-speed counter currentchromatography. Journal of Chromatography A., v. 1065, p. 145-168, 2005. LEITE, A. C. Isolamento do alcalide ricinina das folhas de Ricinus communis (Euphorbiaceae) atravs de cromatografias em contracorrente. Qumica Nova, v. 28, 2005.

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OBRIGADO!

Dbora Martins Karla Carvalho Mayara Rodrigues Raquel Teixeira Tlio Pessoa

Questo 1 Explique, de forma sucinta, o fundamento da extrao lquido-lquido e, relacione-o com o coeficiente de partio.

Questo 2 A escolha de um sistema de solventes apropriado para a amostra a ser separada o passo mais importante na CCC, intimamente relacionado ao sucesso da separao. Quais so as principais consideraes acerca da escolha do sistema de solventes?

Questo 3 Cite algumas vantagens da cromatografia contracorrente (CCC) quando comparada aos mtodos de cromatografia slido-lquido.