ORGÂNICA EXPERIMENTAL CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA. Introdução. Entre os métodos modernos de análise, a cromatografia ocupa um lugar de destaque devido a sua facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas, por si mesma ou em conjunto com outras técnicas instrumentais de análise, como, por exemplo, a espectrofotometria ou a espectrometria de massas. A cromatografia ("chrom"/cor e "graphe"/escrever) é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição destes componentes entre duas fases, que estão em contacto íntimo. Uma das fases permanece estacionária enquanto a outra move-se através dela. A cromatografia em camada delgada (CCD) consiste na separação dos componentes de uma mistura através da migração diferencial sobre uma camada delgada de adsorvente retido sobre uma superfície plana. O processo de separação está fundamentado, principalmente no fenômeno de adsorção. O grande desenvolvimento desta técnica é consequência natural das múltiplas vantagens que ela oferece, tais como: fácil compreensão e execução, separações em breve espaço de tempo, versatilidade, grande reprodutibilidade e baixo custo. Pode ser de aplicação analítica ou preparativa, cuja escala está na dependência da espessura da camada de adsorvente e da amostra em análise. Na CCD uma fina camada de adsorvente é espalhada sobre uma placa (em geral de vidro, mas outros materiais podem ser usados). Na extremidade desta placa recoberta pelo adsorvente e seca, chamada cromatoplaca a amostra é aplicada repetidas vezes com o auxílio de um capilar, obtendo-se pequenas manchas. A placa é transferida para uma cuba cromatográfica contendo o solvente, que ascende pela cromatoplaca. Durante este processo, chamado desenvolvimento do cromatograma, os vários componentes da mistura são separados. A separação é baseada em muitos equilíbrios dos solutos entre as fases móvel e estacionária e resulta das diferenças de velocidade, nas quais os componentes individuais da mistura migram pela placa. Desenvolvido o cromatograma, a placa é removida da cuba e deixada para secar, até que esteja livre do solvente. Se os componentes da amostra forem coloridos, manchas dispostas verticalmente na placa serão visíveis. Se os componentes da amostra não forem coloridos, deve-se empregar um método de visualização como por ex.: luz ultra-violeta e vapor de iôdo. As condições experimentais da CCD incluem: - sistema de solvente - adsorvente - espessura da camada do adsorvente - quantidade relativa do material aplicado
Sob condições bem estabelecidas, um dado composto percorre sempre uma distância fixa em relação à distância percorrida pelo solvente. Esta relação é chamada valor do Rf e expressa como: Rf = distância percorrida pela substância distância percorrida pelo solvente Quando os parâmetros experimentais são especificados, o valor do Rf é uma constante, para um dado composto. E ele pode ser usado para auxiliar a identificação de uma substância. Muitos compostos têm o mesmo Rf, assim como diferentes compostos tem p.f. iguais. Aplicações da CCD em Química Orgânica A CCD pode ser usada em Química Orgânica para: - estabelecer a identidade de dois compostos; - determinar o número de componentes de uma mistura; - determinar o solvente apropriado para uma separação por cromatografia em coluna; - monitorar uma separação realizada por cromatografia em coluna; - checar a eficiência de uma separação; - monitorar o andamento de uma reação. amostras. Em todas estas aplicações, a CCD tem a vantagem de utilizar pequenas quantidades de Técnica Geral: Estão apresentadas a seguir as etapas principais da técnica da CCD. a. Preparação das placas cromatográficas: espalhamento e placas pré-fabricadas (adsorventes mais usados: sílica gel G e alumina G). b. Ativação das placas cromatográficas: tempo e temperatura, dependem do adsorvente usado e da atividade desejada. c. Seleção da fase móvel: o solvente ou mistura de solventes devem ser cuidadosamente selecionados, pois terão papel fundamental na separação de misturas. d. Aplicação das amostras nas cromatoplacas: empregar solventes voláteis na preparação das soluções, para que possam ser facilmente eliminados após a aplicação. e. Preparação da cuba cromatográfica e desenvolvimento do cromatograma. f. Revelação dos cromatogramas: a visualização pode ser feita através de métodos físicos, químicos ou biológicos (no caso de reações enzimáticas ou bacterianas).
g. Documentação: desenhar as placas, delinear as placas sobre papel de seda, xerocar, fotografar. Os adsorventes. É disponível no mercado uma grande variedade de tipos de adsorventes para fins cromatográficos,entre os adsorventes mais utilizados em CCD estão a sílica e a alumina. Sílica. Ácido silíco amorfo,altamente poroso,é seguramente um dos adsorventes mais utilizados em cromatográfia.apresenta caráter fracamente ácido,que pode ser aumentado pela presença de impurezas ácidas. Em geral,a sílica é empregada na separação de compostos lipofílicos como aldeídos,cetonas fenóis,ácidos graxos,aminoácidos,alcaloídes. Na preparação de placas,mistura-se cerca de 30g de sílica com 60-70 ml de água destilada.esta quantidade de suspensão é suficiente para preparar cinco placas de 20x20 cm,com espessura da camada ao redor de 0,3 mm. Alumina. A alumina é,depois da sílica,o adsorvente mais utilizado.tem características alcalinas,embora possa também ser preparada para apresentar características neutra ou ácida.deve ser sempre considerada a possibilidade da alumina catalizar diversas reações orgânicas. A alumina é geralmente empregada na separação de compostos lipofilícos e,pelo fato de poder ser preparada com características ácidas,neutra ou alcalina,é bastante útil na separação de substâncias que apresentam variações destas características. Para preparação de cinco placas de 20x20 cm e espessura de 0,3 mm,recomenda-se a utilização de uma suspensão de 30g de alumina em 40 ml de água destilada.
Constantes Físicas. Substância Densidade P.e P.f ºC P.M Form.molecular Toxidade Solubilidade ºC Etanol 0.789 78.4-114.1 46.07 C2H5OH Causa Solúvel em água e em naúsea,vômito e solventes orgânicos depressão Ácido acético 1.050 118-60.5 C2H4O2 Se ingerido Água,alcool,eter,tetra causa cloreto de carbono vômito,diarréia e colapso circulatório Diclorometano 1.325 39.75-84.94 Narccótico em altas concentrações 1,2 Dicloroetano 1.280 55-96.95 C2H4Cl2 Causa irritação,naúsea,vômitos,depres são,dermatites. Solúvel em cerca de 120 partes de água,miscível com álcool,clorofórmio, éter Aspirina 1.40-135 180.16 C9H8O4 1 g dissolve em 300 ml de água a 25ºC,100 ml de água a 37ºC,em 5 ml de álcool,17 ml de clorofórmio,10-15 ml de éter. Acetaminofen 1.293-170.5 151.17 C8H9NO2 Pouco solúvel em água fria,mais solúvel em água quente,solúvel em metanol,etanol, acetona Cafeína 1.23-238 194.19 C8H10N4O2 Usado como estimulante,tam bém como estimulante cardíaco e respiratório e diurético. 1 g dissolve em 46 ml de água,5.5 ml de água a 80ºC,1.5 ml em água fervendo,66 ml de álcool,50 ml de acetona,5.5 ml de clorofórmio,530 ml de éter,100 ml de benzeno.
ROTEIRO DO EXPERIMENTO Determinação das medidas dos padrões. 1-Colocar a solução de 1,2 dicloroetano/ácido acético na proporçào 12:1 (fase móvel) uma cuba cromatográfica até atingir 1,5 cm de altura 2-Colocar na cuba uma folha de papel de filtro com dimensões de 5x20 cm, deixar saturar até que toda folha fique umedecida com a fase móvel 3-Preparar a placa e riscar esta,dividindo-a em 4 colunas,para a aplição das soluções padrões (cafeína,ácido acetil salicílico e acetominofen) e a mistura de referência 4 - Aplicar com um capilar cada solução no centro de cada coluna a cerca de 2 cm da base 5 - Colocar dentro da cuba cromatográfica e esperar até toda a fase móvel atingir o limite, delimitado por um risco traçado anteriormente 6 - Aguardar a evaporação do solvente,e com o auxílio da luz ultravioleta e exposição a vapores de iodo,marcar as manchas com o riscador 7 - Medir as distâncias das manchas para a realização dos cálculos
Análise dos Analgésicos. 1 - Triturar um comprimido de cada um dos analgésicos a ser analisado 2 - Adicionar ao pó 5 ml de solução de etanol/diclorometano ( 1:1 ) a cada comprimido triturado 3 - Aquecer rapidamente em banho-maria 4 - Preparar a placa e riscar esta,dividindo em 3 colunas,para aplicação das soluções obtidas de cada comprimido e a mistura de referência 5 - Aplicar com um capilar cada solução no centro de cada coluna a cerca de 2 cm da base 6 - Colocar dentro da cuba cromatográfica e esperar até toda a fase móvel atingir o limite, delimitado por um risco traçado anteriormente 7 - Aguardar a evaporação do solvente,e com o auxílio da luz ultravioleta e exposição a vapores de iodo,marcar as manchas com o riscador 8 - Medir as distâncias das manchas para a realização dos cálculos 9 - Determinar a composição de cada analgésico
Determinação das medidas dos padrões. 1-Colocar a solução de 1,2 dicloroetano/ácido acético na proporçào 12:1 (fase móvel) uma cuba cromatográfica até atingir 1,5 cm de altura 2-Colocar na cuba uma folha de papel de filtro com dimensões de 5x20 cm, deixar saturar até que toda folha fique umedecida com a fase móvel 3-Preparar a placa e riscar esta,dividindo-a em 4 colunas,para a aplição das soluções padrões (cafeína,ácido acetil salicílico e acetominofen) e a mistura de referência 4 - Aplicar com um capilar cada solução no centro de cada coluna a cerca de 2 cm da base 5 - Colocar dentro da cuba cromatográfica e esperar até toda a fase móvel atingir o limite, delimitado por um risco traçado anteriormente 6 - Aguardar a evaporação do solvente,e com o auxílio da luz ultravioleta e exposição a vapores de iodo,marcar as manchas com o riscador 7 - Medir as distâncias das manchas para a realização dos cálculos
Análise dos Analgésicos. 1 - Triturar um comprimido de cada um dos analgésicos a ser analisado 2 - Adicionar ao pó 5 ml de solução de etanol/diclorometano ( 1:1 ) a cada comprimido triturado 3 - Aquecer rapidamente em banho-maria 4 - Preparar a placa e riscar esta,dividindo em 3 colunas,para aplicação das soluções obtidas de cada comprimido e a mistura de referência 5 - Aplicar com um capilar cada solução no centro de cada coluna a cerca de 2 cm da base 6 - Colocar dentro da cuba cromatográfica e esperar até toda a fase móvel atingir o limite, delimitado por um risco traçado anteriormente 7 - Aguardar a evaporação do solvente,e com o auxílio da luz ultravioleta e exposição a vapores de iodo,marcar as manchas com o riscador 8 - Medir as distâncias das manchas para a realização dos cálculos 9 - Determinar a composição de cada analgésico