Cromatografia de adsorção

O princípio da separação cromatográfica por cromatografia de adsorção é a partição dos solutos entre uma fase estacionária sólida e uma fase móvel líquida, através de um processo puramente físico. Os fatores que determinam a separação não ocorrem através da formação de ligações químicas covalentes, mas através do estabelecimento de forças fracas de interação entre o soluto e a fase estacionária:

A.         Ligações Hidrogênio

B.         Forças de Van de Waals

C.         Interações dipolo-dipolo

D.        Ácido-Base

E.         Complexação

F.         Transferência de carga

A retenção observada é resultante da combinação simultânea de várias dessas interações, que devem ser reversíveis. A escolha de fases adsorptivas inapropriadas leva à adsorção irreversível dos solutos na fase estacionária, resultando em uma pequena recuperação da amostra submetida à separação.

Diferentes tipos de fases estacionárias podem ser utilizadas nas separações por cromatografia de adsorção. Dentre muitas, a silica-gel é a mais comumente utilizada.

Sílica-gel é um polímero tridimensional de unidades tetraédricas de óxido de silício [SiO₂.H₂O]. É um material poroso, de grande área superficial (100 – 800 m²/g), com tamanho de partículas entre 40 a 200 μm e tamanho dos poros entre 40 a 300 Å. A natureza química da superfície da sílica-gel é constituída por grupos silanóis expostos, que são sítios ativos que podem formar fortes ligações hidrogênio, principalmente com grupos polares (ácidos carboxílicos, aminas, amidas).

Consequentemente, na cromatografia de adsorção em sílica-gel a separação se estabelece em função da polaridade dos solutos e da fase móvel (eluente). Neste tipo de separação, compostos polares apresentam interações adsorptivas fortes e requerem eluentes polares. Exemplos de classes de compostos que apresentam interações adsorptivas fortes são derivados de ácidos carboxílicos, aminas e amidas, tais como: aminoácidos, guanidinas, purinas, nucleosídeos, alcalóides, aminas terciárias, sais orgânicos, polióis, poliácidos, poliaminas, polifenóis.

Já compostos apolares irão apresentar interações fracas na cromatografia de adsorção em sílica-gel, e requerem eluentes apolares. Compostos apolares são, em geral, derivados alifáticos pouco funcionalizados, tais como: terpenos, acetogeninas, esteróis, esteróides, polipeptídeos com aminoácidos lipofílicos (valina, leucina, isoleucina, fenilalanina).

Ilustração do livro “Natural Products Isolation”, editado por Richard J. P. Cannell, Humana Press, 1998 (p. 112).

Um estudo realizado com os artigos publicados na revista Journal of Natural Products publicados entre janeiro de 1990 e dezembro de 1991 demonstrou que 90% dos trabalhos de isolamento de produtos naturais utilizaram de cromatografia de adsorção em sílica-gel como método de escolha para o isolamento. Provavelmente esta estatística não deve ter mudado muito até hoje.

A separação com sílica-gel é, de longe, a mais utilizada para o isolamento de produtos naturais. Porquê?

1. É a mais barata

2. É rápida (se realizada no modo “Flash”, ou em média pressão)

3. Fornece excelentes resultados no caso de se utilizar para a separação de compostos sujeitos à pouca ou nenhuma adsorção irreversível.

A principal desvantagem em se utilizar sílica-gel é a ocorrência de adsorção irreversível, no caso da separação de compostos muito polares. Uma possível solução para este problema é desativar a sílica, impregnando-a com solvente misturado com água (MeOH, MeCN, etc.) antes de se realizar a cromatografia. Deve-se realizar este tratamento antes de se condicionar a fase estacionária com um eluente mais apolar.

Pode-se utilizar sílica-gel das mais variadas granulações e porosidades, segundo uma necessidade específica. Por exemplo: no fracionamento de extratos brutos, é preferível se utilizar sílica-gel de maior granulometria e maior porosidade, para se evitar ao máximo a ocorrência de adsorção irreversível. Nas etapas subsequentes de separação de frações enriquecidas utiliza-se sílica-gel de menor granulometria e porosidade, com o intuito de se separar com melhor resolução compostos estruturalmente semelhantes.

Alguns exemplos de utilização de cromatografia de adsorção em sílica-gel são indicados a seguir.

Categorias:química

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