mÉtodos cromatogrÁficos (cromatografia de papel, cromatografia de camada delgada, cromatografia de...

Universidade Federal do ParáInstituto de Ciências da Saúde

Faculdade de Farmácia Química Farmacêutica Experimental II

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

Amanda de AlmeidaCíntia Quaresma

Eunice OliveiraJuliana Hernandez

Tammy ReymãoThiago Paixão

Cromatografia:

É um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição desses componentes em duas fases. Uma das fases permanece estacionária, enquanto outra se move através dela.

Durante a passagem da fase móvel sobre a estacionária, os componentes da mistura são distribuídos pelas duas fase de tal forma que cada um deles é seletivamente retido pela fase estacionária, resultando em migrações diferenciais desses compostos.

Introdução

Thiago

Cromatografia:

Chrom = cor + graphe = escrever

O processo não é totalmente dependente da cor, mas em alguns casos pode basear a identificação dos constituintes separados.

Separação Identificação

Quantificação

Introdução

Thiago

Cromatografia – Breve Histórico

O botânico russo Mikhael Tswett em 1906 utilizou o termo cromatografia pela primeira vez, para descrever a separação de um extrato vegetal, utilizando colunas de vidro recheadas com partículas sólidas, arrastando os componentes com éter de petróleo.

A época moderna da cromatografia iniciou em 1930, quando Kuhn e Lederer, aperfeiçoaram as experiências do botânico russo, separando e identificando as xantófitas da gema do ovo, usando coluna preenchida com carbonato de cálcio pulverizado com fase estacionária e éter de petróleo com fase móvel.

Introdução

Thiago


1938 – Izmailov e Schraiber reintroduziram a CCD em análises de produtos farmacêuticos, contudo permaneceu subutilizada, até o desenvolvimento do método de aderir sólido ao suporte, atribuido a Kirchner, e do método de preparar placas, descrito por Stahl.

1941 - Martin e Synge desenvolveram a cromatografia por partição (líquido-líquido), que fundamentou o surgimento da CLAE e CG. Eles receberam em 1962 prêmio Nobel de química pelo método desenvolvido.

1941 – Hesse e colaboradores desenvolveram a cromatografia gás-sólido, a partir da separação de dois ácidos graxos sob valor de 100 °C, arrastando sobre a sílica com dióxido de carbono.

Introdução

Thiago


1952- Martin e James descreveram a cromatografia gás líquido;

1954 – Ray desenvolve o detector por condutividade térmica;

1958 – Pretorius e colaborares, juntamente com McWilliams e Dewar, desenvolveram o detector de ionização em chama;

1958 – Golay introdiziu as colunas capilares em análises por cromatografia de alta eficiência;

“Estes avanços ampliaram o poder analítico da cromatografia, tornando-a o método analítico de separação e determinação mais usado do mundo”

Introdução

Thiago

Classificações da Cromatografia:

1. Quanto a forma física:

1.1. Fase estacionária depositada em uma superfície planar

1.2.1 Cromatografia planar

1.2. Fase estacionária depositada em um tubo cilíndrico

1.1.1. Cromatografia em coluna

Tipos Tamanho

Preparativa 6-50 mm

Analíticas 2-6 mm

Microdiâmetro 1-2 mm

Capilares < 1 mm

Introdução

Thiago


2. Quanto a fase móvel: 2.1. Gás inerte: cromatografia gasosa

2.2. Líquido: cromatografia líquida

2.3. Vapor pressurizado: cromatografia supercrítica

2.2.1. Cromatográfica líquida em coluna

Clássica: em colunas de vidro, onde a fase móvel e deslocada sobre a fase estacionaria pela força da gravidade;

Alta eficiência: em colunas metálicas, onde a fase móvel é deslocada por pressões elevadas, obtidas com auxilio de uma bomba de alta pressão.

Introdução

Thiago


3. Quanto a polaridade das fases:

3.1. Cromatografia gasosa: fase móvel inerte, separação ocorre devido às interações das molécula da amostra com a fase estacionária;

3.2. Cromatografia líquida (planar e coluna);

3.2.1. Cromatografia de fase normal: fase estacionária é mais polar do que a fase móvel

3.2.2. Cromatografia de fase reversa: fase móvel é mais polar do que a fase estacionária.

Introdução

Thiago

Mecanismo de interação:

Adsorção: CDD, CGS, CLS, CSS

Interação entre o sólido e fase móvel, devido a presença de grupos ativos em sua superfície. A dessorção do soluto ocorre por volatilidade (CG) ou solubilidade na fase móvel (CL ou CSS)

Introdução

Thiago


Absorção: CP, CGL, CLL

Fase estacionária é um líquido ocorre por absorção ou partição e baseia-se nas diferentes solubilidades dos componente da amostra na fase estacionária. A volta dos componentes a fase móvel depende de sua volatilidade (fase móvel gasosa) ou de sua solubilidade (fase móvel líquida)

Introdução

Thiago


Troca iônica:

A fase estacionária é constituída por um suporte onde são adicionados grupos ionizáveis: Grupos carregados positivamente, retendo ânions e grupos carregados negativamente retendo cátion. A fase móvel é uma solução iônica com propriedades tamponantes compatível.

Introdução

Thiago


Bioafinidade:

Grupos com especificidade biológica, quimicamente ligados ao suporte. Podem ser antígenos, substratos ou lectinas, que retiram da fase móvel somente os componente complementares, os anticorpos, enzimas ou açúcares, respectivamente.

Introdução

Thiago


Exclusão:

Introdução

Thiago

Cromatografia de Papel

Cintia

Técnica simples;

Pequena quantidade de amostra;

Boa capacidade de resolução,

Separação e identificação de compostos polares, como antibióticos hidrossolúveis, ácidos orgânicos e íons metálicos.


Cintia

É classificada como de partição líquido-líquido;

Separação e distribuição depende da solubilidade;

Geralmente água é utilizada como fase móvel e papel (celulose) como fase estacionária.


Cintia

A forma mais simples de CP é a cromatografia ascendente (por capilaridade).


Cintia


Cintia

Mistura de componentes coloridos;

Misturas incolores.


Cintia

Procedimento


Cintia

A análise qualitativa de uma substância realiza-se através da cor da mancha e de seu fator de retardamento, Rf, determinado através da expressão:

Rf = da/ds

Rf= fator de retenção;

da= distância (cm, mm) percorrida pela substância;

ds= distância (cm, mm) percorrida pela fase móvel.


Cintia

Cromatografia em Camada Delgada (CCD)

Tammy

Histórico

1889, Beyerinck - sólidos em camada delgada sobre vidro;

1938, Izmailov e Schraiber - análise de produtos farmacêuticos;

1956, Stahl – preparação de placas com reprodutibilidade.

Definição:

Método físico-químico de separação dos componentes de

uma mistura através da distribuição destes entre duas

fases (móvel e estacionária).

Cromatografia em Camada Delgada -CCD

Tammy

Fase estacionária sólida e fase móvel líquida;

A fase estacionária é constituída de sílica G (fase normal) ou sílica C18 (fase reversa);

A fase móvel é constituída de solventes polares, apolares ou mistura de ambos (ex: água, etanol, metanol, clorofórmio, diclorometano, hexano, etc.)

Fase Normal: polaridade da FE >

FMFase Reversa:

polaridade da FE< FM


Tammy

As placas utilizadas podem ser de folha de alumínio

(manufaturadas na indústria) ou de vidro (preparadas no

próprio laboratório);

É necessário ativá-las em estufa antes da aplicação, afim de

remover água e interferentes.

Vantagens:• Uniformes e homogêneas;• Promovem

melhor separação dos componentes.

Vantagens:• Baixo custo;• Fácil preparo.


Tammy

Como ocorre:

Durante a corrida, os componentes da mistura são distribuídos entre a FM e a FE e cada um deles é retido seletivamente pela FE, conforme a velocidade com que passam pela mesma. Isso resulta em alturas diferentes para cada componente.

A cuba deve estar saturada com vapores da fase móvel, para que ocorra boa migração dos componentes da mistura.


Tammy

Fator de retenção (Rf):

Partindo do princípio de que um composto percorre sempre a mesma distância em relação a frente do solvente, o fator de retenção é a razão entre estes deslocamentos.

É utilizado para auxiliar a identificação de substâncias, comparando o Rf obtido com o Rf padrão.


Tammy

Revelação do cromatograma:

É necessário proceder esta etapa quando os componentes migrados são incolores. Para tal, utiliza-se alguns reagentes para torná-los visíveis.

Podem ser utilizados reveladores físicos, químicos ou biológicos.

Físicos:Luz UV

Químicos:Dragendorff (alcalóides)

NP-PEG (flavonóides)FeCL3 (comp

fenólicos)Rev. Universal (vapor de iodo)

Biológicos:Enzimas,

Antibióticos e Substratos.


Tammy

Exemplos:


Tammy

Aplicações:

Estudos preliminares dos componentes de um extrato orgânico;

Investigação de casos de envenenamento e ingestão de estimulantes por atletas;

Estudos de reações químicas quanto à presença de intermediários estáveis;

Análise da pureza de compostos;

Análise da eficiência de processos de destilação e cristalização.


Tammy

Vantagens:

Fácil execução;

Rapidez;

Menor trajeto da fase móvel ;

Baixo custo;

Versatilidade.

Desvantagens:

Difícil reprodutibilidade;

Difícil determinação precisa do Rf.


Tammy

Cromatografia de coluna

Eunice

Cromatografia em coluna• Citada como o mais

antigo procedimento cromatográfico

• Utilizada para Isolamento de produtos naturais

• Purificação de produtos de reações químicas

• Fundamenta-se basicamente na polaridade relativa das moléculas envolvidas.

Cromatografia líquida clássica • Consiste em uma coluna de

vidro, metal ou plástico, de diâmetros variados;

• possuem uma torneira em sua extremidade inferior.

• Esses cilindros são preenchidos por um adsorvente

• colocado na coluna diretamente ou suspendido em um solvente adequado.

Adsorventes mais utilizados

Sílica e alumina

Suporte para fase estacionária líquida

Líquida: separação por adsorçãoSólida: separação por partição

Cromatografia em Coluna

• A fase estacionária é mantida em um tubo estreito e a fase móvel, forçada através do tubo sob pressão ou por gravidade.

• A substância a ser separada ou analisada é colocada na coluna parte superior e o eluente é vertido após.

• A adição de sílica deve ser feita com a torneira semi-aberta.

• O adsorvente é adicionado lentamente à coluna fixada na posição vertical de modo a se obter uma compactação uniforme.

Cromatografia de Coluna• A velocidade na qual um

composto passa pela coluna depende da polaridade da fase estacionária

• solvente utilizado como eluente.

• Se o composto é mais atraído pela fase estacionária do que pelo solvente, ele migrará mais lentamente da coluna.

• composto tiver maior afinidade pelo solvente ele migrará mais rapidamente da coluna

O êxito da cromatografia de coluna• solvente adequado

• É possível visualizar a separação dos componentes de uma mistura observando o desenvolvimento de manchas diferentes na coluna

• Através da luz ultravioleta

• necessário o acompanhamento da separação dos componentes pela técnica de cromatografia em coluna delgada (CCD).

Cromatografia Gasosa

Amanda

AplicabilidadeQuais misturas podem ser separadas por CG?

Para uma substância qualquer poder ser “arrastada” por um fluxo de um gás ela deve ser dissolver pelo menos

parcialmente nesse gás.

Misturas cujos volumes sejam voláteis e termicamente estável.


Amanda

Cromatógrafo a gás


Amanda

InstrumentaçãoGás de arraste

Fase Móvel em CG: NÃO interage com a amostra apenas a carrega através da coluna.

Requisitos:

INERTE - Não deve reagir com a amostra, fase estacionária ou superfícies do instrumento.

PURO - Deve ser isento de impurezas que possam degradar a fase estacionária.

Impurezas típicas em gases e seus efeitos:

H2O, O2 (oxida / hidrolisa algumas FE; incompatíveis com DCE)

Hidrocarbonetos (ruído no sinal de DIC)


Amanda

InstrumentaçãoInjetores

Parte do cromatógrafo a gás onde a amostra é introduzida― Vaporiza amostra (solvente + compostos alvo)

― Mistura vapor com fase móvel (gás de arraste)

― Transfere vapor para dentro da coluna

Dispositivos de Injeção― Injetores para colunas empacotadas

― Injetores capilares

― Válvulas de amostragem de gás


Amanda

InstrumentaçãoInjetores

1. Septo (silicone)

2. Alimentação de gás de arraste

3. Bloco metálico aquecido

4. Ponta da coluna cromatográfica


Amanda

Colunas: Definições básicas

A coluna é a essência do sistema cromatográfico,

pois é nela que ocorrerá a separação dos

componentes da amostra.

Fase estacionária (suporte sólido e fase líquida)

Tubo (material, comprimento e diâmetro)

Colunas empacotadas e capilares


Amanda



Amanda


Vantagens Desvantagens

Empacotadas

• Mais econômica

• Maior capacidade de carga

• Maior quantidade de amostra

• Se o material de enchimento não for colocado na coluna de forma compacta e uniforme, os espaços vazios resultantes funcionarão como câmaras de diluição da amostra.

• Menor eficiência

• Análise mais lenta

Capilares

• Maior comprimento => maior eficiência

• Separação de misturas complexas

• Análise mais rápida

• Maior separação

• Capacidade de processamento da amostra inferior. Satura rapidamente.

• Menor quantidade de amostra


Amanda

Temperatura da coluna

Analises isotérmicas

Amostras com PE elevado não eluem

Primeiros picos: agudos, pouco resolvidos

Posteriores: baixos, largos, muito resolvidos


Amanda

Temperatura da coluna

Analises com Programação de Temperatura

Determinação das condições de analise, inclusive isotérmicas

Tempo de analise reduzido

Limite de detecção e precisão da medida do pico são melhorados

Velocidade de injeção não precisa ser tão rápida

Transformações químicas dos componentes instáveis são minimizadas


Amanda

Principais detectores utilizados em CG

1. Detector de condutividade térmica (TCD): universal

Medida baseada na condutividade térmica de um filamento de W

― Não é destrutivo

― Não compatível com gases oxidantes

― Menos sensível

― Importante para substâncias que não geram sinal em outros

detectores, como CO2


Amanda

Principais detectores utilizados em CG2. Detector por ionização em chama (FID): seletivo – universal

Medida baseada na variação de uma corrente devido à influência de íons e elétrons formados numa chama de H2/ar

― Destrutivo

― Resposta apenas a compostos orgânicos


Amanda

Principais detectores utilizados em CG

3. Detector de captura eletrônica (ECD): seletivo

― Não destrutivo

― Medida baseada na variação de uma corrente de “elétrons lentos” devido à afinidade dos organohalogenados por elétrons.

Provenientes da interação de uma fonte radioativa com o gás carregador (3H ou 63Ni)

Elétrons são capturados pelos sítios halogenados

- APLICAÇÃO IMPORTANTE: determinação de resíduos de pesticidas


Amanda

Análise Qualitativa

Aplicações qualitativas

Fontes de Informações Qualitativas

Retenção – uso de dados de retenção para sua identificação

Detecção – detectores que fornecem informações estruturais sobre as substâncias eluidas.

Identificação individual das espécies contidas na

amostra

Determinação da identidade da amostra

propriamente dita


Amanda

CG: Considerações

CG - TÉCNICA RELATIVAMENTE SIMPLES MAS:

• Exige escolha cuidadosa da configuração instrumental (injetor, coluna, detector);

• Condições instrumentais devem ser otimizadas (vazão do gás, temperatura, ...).

USANDO DETECTORES NÃO DESTRUTIVOS:

• O eluato ainda pode ser reanalisado

• acopla-se à saída do detector um outro instrumento

• Ex: GC-MS (Espectrômetro de massas como “detector”)

• Medida baseada na razão massa-carga das substâncias que saem da coluna → confirmação de resultados e aumento da sensibilidade.


Amanda

Cromatografia Líquida deAlta Eficiência (CLAE)

Do inglês: High Performance/Pressure Liquide

Chromatography (HPLC)


É uma técnica utilizada para separar e determinar espécies em uma grande variedade de materiais orgânicos, inorgânicos e biológicos.

Como funciona?

É um tipo de cromatografia líquida que emprega pequenas colunas, recheadas de materiais especialmente preparados e uma fase móvel (solvente) que é eluída sobre altas pressões.

O que é?

“Ela tem a capacidade de realizar separações e análises quantitativas de uma grande quantidade de compostos

presentes em vários tipos de amostras, com alta resolução, eficiência e sensibilidade”.

Juliana


APLICAÇÕES

Química Forense (metabólitos de drogas)

Bioquímica (proteínas, aminoácidos, esteroides)

Ciências ambientais

Alimentos (corantes artificiais, aflatoxicinas, aditivos, antioxidantes)

Farmacologia (fármacos)

Toxicologia (pesticidas)

Juliana


F.E. é constituída de partículas sólidas empacotadas em uma coluna, a qual é atravessada pela fase móvel por alta pressão.

Mecanismo Requer somente que a amostra seja solúvel na F.M.

Juliana


FASE MÓVEL

F.E

Esquema do CLAE

Juliana

F. E. (poder de retenção): sílica > amino > diol > ciano


Coluna (Fase estacionária)

-Aço inoxidável 316 tratado;

-Na CLAE emprega-se um coluna fechada, reaproveitável; portanto, até centenas de separações individuais podem ser realizadas com a mesma coluna.

-O comprimento das colunas variam de 10-30 cm;

Colunas curtas e com paredes espessas a fim de evitar deformidades com a alta P

Juliana


Coluna (Fase estacionária)Classificação pela polaridade:

Cromatografia em

FASE NORMAL:

A fase estacionária é muito polar.

Cromatografia emFASE

REVERSA:

A fase estacionária é de baixa polaridade

Sílica gel

Sílica ligada a C18Juliana


Cromatografia em FASE NORMAL:

Polaridade

Juliana


Pré-coluna (Guard column)

Instalada entre o injetor e a coluna;

(Devem ser substituídas regularmente)

Função:

-Remover partículas;

-Remover substâncias que teriam forte interação com a

coluna;

-Remover substâncias que possam precipitar quando em

contato com a F.M. e F.E.;

De forma geral, AUMENTAM A VIDA ÚTIL DAS COLUNAS.

Juliana


Cuidados com a coluna (F.E.)

Manter a coluna sempre tampada;

Evitar choques de pressão, térmicos e mecânicos;

Usar pré-coluna (guard column);

Usar solventes ultrafiltrados;

Pré-tratamento das amostras deve considerar eliminação

de partículas e impurezas que possam ser adsorvidos;

Obedecer faixa de pH em que a F.E. é estável;

Eliminar sais, tampões e aditivos de F.M. antes de

armazenar a coluna.

Juliana


Bombas de alta pressãoPermitem vencer a resistência à passagem da F.M. exercida pelas partículas da F.E.

‐ Função: proporcionar fluxo constante e reprodutível de F.M. a todo o sistema.

CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS:

‐ Fluxo precisos e exatos, vazão contínua e livre de pulsações;

‐ Resposta rápida a alterações no fluxo e composição da F.M.

‐ Pressão máxima: 700 atm (6.000 psi - libras/polegadas quadradas)

‐ Maior parte construída em aço inox 316; outros materiais: titânio,

peek, teflon

‐ Inércia química a solventes comuns, resistência a corrosão;

‐ manutenção simples.

Juliana


Solventes (Fase móvel)

Juliana


EluiçãoIsocrática: Mesma composição de fase móvel durante a eluição. Único solvente na F.M.

Ex: Metanol/água 80:20 (v/v)

Gradiente: Composição da fase móvel varia durante a eluição. É uma mistura de solventes ou a mudança de solvente com o tempo.

Utilizado na separação de misturas complexas com diferentes funções químicas ou na padronização.

Juliana


Sistemas de Introdução de Amostras (INJETORES)O método mais empregado de introdução da amostra em cromatografia líquida é baseado em um sistema com alça de amostragem.

Frequentemente as alças intercambiáveis estão disponíveis para permitir a escolha do volume da amostra de 5 a 500 µL.

válvula de 6 pórticos (orifícios)

Juliana


Detectores

O detector deve ser pequeno e

compatível com a vazão de líquido. O detector a ser empregado vai depender da natureza da

amostra.

Função do detector: identificar a presença de substâncias de interesse que estejam eluindo da coluna cromatográfica, proporcionando uma identificação e quantificação continua dos componentes da amostra.

Característica desejáveis:- alta sensibilidade e baixo limite de detecção- ampla faixa de linearidade- confiável e reprodutível-fácil de operar e manter-informação qualitativa e quantitativa-não destruição do soluto-insensibilidade a mudanças na FM e de T- resposta rápida e cte a alterações das [ ] dos solutos-baixo nível de ruído

Juliana


Tipos de detectores -Detectores baseados na absorção de luz UV/VIS (mais amplamente

empregados - radiação ultravioleta (190 - 400 nm) ou visível (400 - 800 nm);

-Detector no UV/VIS com arranjo de fotodiodos (DAD) (a bsorbância de uma amostra pode ser determinada em todos os λ de modo Simultâneo)

-Detectores baseados na fluorescência (> sensibilidade UV )

-Detectores baseados no espalhamento da luz

-Detectores baseados no índice de refração

-Detectores eletroquímicos (+utilizado para fluídos corpóreos e produtos naturais)

-Espectrômetro de massas (HPLC‐MS/MS)

Juliana


Tipos de CLAE

Cromatografia de alta eficiência por partição (a fase estacionária é um segundo líquido que é imiscível com o líquido da fase móvel)

Cromatografia líquido-líquido

Cromatografia líquida com fase ligada Diferença entre as duas está na forma com a qual a fase

estacionáriaé imobilizada nas

partículas de suporte do recheio

O líquido é imobilizado por adsorção física

Retido por meio de ligações químicas

Cromatografia de alta eficiência por adsorção

A fase estacionária, nesse caso, é a superfície de um sólido polar finamente dividido.

Juliana


Tipos de CLAE

Cromatografia por troca iônica

Cromatografia por exclusão e por tamanho

Cromatografia por afinidade

Cromatografia quiral

Juliana

F.E. é utilizada várias vezes

Versatilidade

Tempo reduzido de análise

Alta resolução

Análise qualitativa

Resultados quantitativos

Detectabilidade

Automação

Alto Custo do equipamento

Alto custo de manutenção

do equipamento

Necessita de experiência do

operador


Vantagens x Desvantagens

Juliana

mÉtodos cromatogrÁficos (cromatografia de papel, cromatografia de camada delgada, cromatografia de...

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