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ResumoResumoResumoResumoResumo
Fases estacionárias reversas para Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE-FR) foram obtidas pela imobilização térmica de polissiloxanos com cadeias laterais variadas (C1, C8 e C14) sobre a superfície de sílica porosa. A importância da porcentagem de carga e do tamanho da cadeia lateral do polímero nas fases estacionárias foi estudada.
Palavras-chave: CLAE, fases estacionárias, polissiloxano, imobilização
SummarySummarySummarySummarySummary
Reversed phases for high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) were obtained by thermal immobilization into HPLC silica particle of polysiloxanes having different length chains (C1, C8 and C14). The importance of percent loading and the length of the lateral chain of the polymer in the stationary phases was studied.
Keywords: HPLC, reversed phase, polysiloxane, immobilization
FASES ESTACIONÁRIAS PARA CROMATOGRAFIA
LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE)
BASEADAS EM POLISSILOXANOS COM CADEIAS
LATERAIS C1, C8 E C14 IMOBILIZADOS SOBRE
PARTÍCULAS DE SÍLICA POROSA
Edivan Tonhi*, Kenneth Elmer Collins, Carol Hollingworth Collins
Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas
*Autor para correspondência: Instituto de Química Universidade Estadual de Campinas Caixa Postal 6154 CEP 13084-971. Campinas. SP Fone: (19) 9196- E-mail: [email protected]
IntroduçãoIntroduçãoIntroduçãoIntroduçãoIntrodução
Nas últimas décadas, recobrimentos de suportes óxidos com polímeros têm se tornado um método de grande importância na preparação de fases estacionárias para CLAE-FR. As principais vantagens das fases com polímeros sobre as quimicamente ligadas são: maior recobrimento dos sítios ativos do suporte e a possibilidade de maior seletividade da fase estacionária pela escolha do polímero apropriado. Existem várias formas de promover a imobilização de polímeros sobre suportes de óxidos metálicos. Os mais utilizados e citados na literatura são: tratamento térmico com ou sem a presença de agentes geradores de radicais (1-3), uso de radiação de alta energia (gama) (1,3-5) ou uso de reagentes químicos específicos indutores de ligações cruzadas (1,3). Além destas, existem outras possibilidades, como microondas (6,7) e auto-imobilização (8,9). Os primeiros trabalhos citando o uso do tratamento térmico para imobilizar polímeros em um suporte cromatográfico utilizavam o aquecimento na presença de agentes geradores de radicais, como azo-t-butóxido, dicumilperóxido ou alilmetacrilato, para produzir ligações cruzadas e, conseqüentemente, imobilização do polímero (3,10,11). O uso da imobilização térmica de polímeros sobre suportes cromatográficos sem a presença dos geradores de radicais
também foi mostrado por alguns autores. Entre os estudos pode- se citar o de Schomburg et al. (1), que imobilizaram polissiloxanos sobre sílica pelo aquecimento a 180 o^ C, e em um estudo mais recente (8), foram estudadas temperaturas de 20o^ C até 280 o^ C e foi mostrado que as fases preparadas com temperatura de imobilização até 120 o^ C promovem a formação de uma monocamada sobre o suporte e estas fases produzem colunas eficientes para CLAE. Já as fases imobilizadas a temperaturas maiores que 180 o^ C promovem a formação de bicamadas sobre a superfície do suporte, mas as colunas obtidas com estas fases não se mostraram apropriadas para o uso cromatográfico. Neste trabalho é mostrado a obtenção de fases estacionárias baseadas em polisiloxanos com cadeias laterais variadas, imobilizados por tratamento térmico sobre partículas de sílica porosa.
ExperimentalExperimentalExperimentalExperimentalExperimental
MateriaisMateriaisMateriais MateriaisMateriais
O suporte cromatográfico utilizado para preparar as fases estacionárias foi a sílica Kromasil esférica (Akzo Nobel) com
ARTIGO
tamanho médio de partícula de 5μm, volume de poro específico de 0,89mL g -1^ e área de superfície específica de 330m 2 g -1^. Os polímeros utilizados como fase estacionária líquida e obtidos da Petrarch/Hüls America foram: Poli(dimetilsiloxano) (PDMS) com massa molar média de 28.000Da e densidade de 0,97g mL - (cadeia lateral C1); Poli(metiloctilsiloxano) (PMOS) com massa molar média de 6.200Da e densidade de 0,91g mL -1^ (cadeia lateral C8); e Poli(metiltetradecilsiloxano) (PMTDS) com massa molar média de 9.400Da e densidade de 0,89g mL -1^ (cadeia lateral C14). As estruturas químicas dos polissiloxanos utilizados neste trabalho estão mostradas na Figura 1. Os solventes utilizados foram metanol (Omnisolv), clorofórmio (LiChrosolv) e hexano (Merck) (todos grau HPLC), e água destilada e deionizada (Milli-Q Plus). As substâncias testes foram uracila (Aldrich), fenol (Labsynth), N,N-dimetilanilina (Fluka), naftaleno (Vetec), etilbenzeno (Merck) e acenafteno (Aldrich) (todos grau P.A.).
PPPPPreparação das fases estacionáriasreparação das fases estacionáriasreparação das fases estacionáriasreparação das fases estacionáriasreparação das fases estacionárias
Antes da preparação da fase estacionária SiO 2 (polissiloxano) a sílica foi ativada por tratamento térmico a 150 o^ C por 17 horas. Logo após, a fase estacionária sorvida foi preparada utilizando o método de evaporação do solvente. Primeiramente preparou-se uma solução de polissiloxano em hexano na concentração de 10% (m/v) em um béquer e posteriormente adicionou-se lentamente a sílica na solução, obtendo a proporção de 1,30g de PDMS, 1,22g de PMOS e 1,20g de PMTDS por grama de sílica, respectivamente. Todo este procedimento foi feito sob agitação e temperatura controlada de 40oC. A agitação foi mantida até a evaporação de 2/3 do hexano. O restante do solvente foi evaporado da solução a temperatura ambiente. As fases estacionárias sorvidas foram então submetidas ao tratamento térmico de 120 o^ C por 16 horas para imobilização do polissiloxano no suporte de sílica. Após o procedimento de imobilização, o excesso de polímero não imobilizado foi extraído das fases estacionárias passando sequencialmente hexano e metanol (0.5mL min-1^ por 4 horas a temperatura ambiente) com auxílio de uma bomba cromatográfica. Posteriormente, as fases foram secas a 40 o^ C por 12 horas e utilizadas para rechear as colunas cromatográficas.
Caracterização das fases estacionáriasCaracterização das fases estacionáriasCaracterização das fases estacionáriasCaracterização das fases estacionáriasCaracterização das fases estacionárias
A porcentagem de carbono de cada fase estacionária SiO 2 (polisiloxano) foi obtida através de análise elementar utilizando um analisador Perkin Elmer CHN modelo 2400. A área superficial específica das fases estacionárias foi obtida utilizando o método BET (Brunauer, Emmett and Teller) em um equipamento Micromeritics modelo FlowSorb 2300.
PPPPPreparação das colunas cromatográficasreparação das colunas cromatográficasreparação das colunas cromatográficasreparação das colunas cromatográficasreparação das colunas cromatográficas
As colunas cromatográficas (50 x 4mm), confeccionadas a partir de tubos de aço inoxidável 316 com as paredes internas
FiguraFiguraFigura FiguraFigura 1.1.1.1.1. Estrutura química dos polissiloxanos: 1) poli(dimetilsiloxano) (C1); 2) poli(metiloctilsiloxano) (C8); e 3) poli(metiltetradecilsiloxano) (C14)
Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3. Fator de separação ente os picos adjacentes para os compostos da mistura teste para as colunas recheadas com as fases estacionárias SiO 2 (PDMS), SiO 2 (PMOS) e SiO 2 (PMTDS) imobilizadas por tratamento a 120 o^ C por 16 horas. Condições: colunas de 50 x 4 mm, fase móvel metanol:água 7:3 (v/v), fluxo 0.5 mL min -
Fator de separacão (Fator de separacão (Fator de separacão (Fator de separacão (Fator de separacão (ααααα))))) Fenol -Fenol -Fenol -Fenol -Fenol - N,N-DMAN,N-DMAN,N-DMAN,N-DMAN,N-DMA 9, 11, 9,
N,N-DMA -N,N-DMA -N,N-DMA -N,N-DMA -N,N-DMA -
NaftalenoNaftalenoNaftalenoNaftalenoNaftaleno 1, 2, 2,
Naftaleno -Naftaleno -Naftaleno -Naftaleno -Naftaleno - EtilbenzenoEtilbenzenoEtilbenzenoEtilbenzenoEtilbenzeno 1, 1, 1,
Etilbenzeno -Etilbenzeno -Etilbenzeno -Etilbenzeno -Etilbenzeno - AcenaftenoAcenaftenoAcenaftenoAcenaftenoAcenafteno 1, 1, 2,
SiO 2 (PDMS) SiO 2 (PMOS) SiO 2 (PMTDS)
massa molar, tamanho da cadeia lateral e outras. As fases baseadas em PDMS e PMTDS apresentaram áreas superficiais similares e a fase baseada em PMOS apresentou baixa área superficial (Tabela 1). Na Figura 2 estão apresentados os cromatogramas das colunas recheadas com as fases estacionárias SiO 2 (Polissiloxano) imobilizadas-extraídas. As fases estacionárias baseadas em PMOS e PMTDS apresentaram separações bastante similares, apesar da fase estacionária SiO 2 (PMOS) ter apresentado 7,4% a mais de recobrimento polimérico. Isto se deve ao tamanho da cadeia lateral dos polímeros, ou seja, é necessário uma fase com maior quantidade de polímero contendo grupos C8 para promover uma separação similar a uma fase com menor quantidade de polímero contendo grupos C14. Todas as fases apresentaram boa separação para os picos dos compostos da mistura teste, exceto a fase SiO 2 (PDMS) que não separou o pico do etilbenzeno do pico do acenafteno. Isto está relacionado com a pequena cadeia lateral do PDMS (C1) que não favorece a retenção dos compostos apolares como as cadeias maiores dos polímeros PMOS (C8) e PMTDS (C14). Para ocorrer esta separação, deve-se utilizar solventes na fase móvel que proporcionem seletividade distinta entre estes compostos.
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Os parâmetros cromatográficos (fator de retenção, fator de assimetria e eficiência) obtidos para o pico do naftaleno estão mostrados na Tabela 2 e o fator de separação dos picos adjacentes estão mostrados na Tabela 3. O fator de retenção do naftaleno foi distinto para as fases baseadas em diferentes polímeros. Os valores do fator de assimetria indicam que as fases estacionárias SiO 2 (PDMS) e SiO 2 (PMTDS) apresentaram o pico do naftaleno mais simétrico que a fase SiO 2 (PMOS). Também pode ser notado que a coluna recheada com a fase SiO 2 (PMOS) foi menos eficiente que as demais, provavelmente devido a menor área superficial (Figura 1). A seletividade distinta entre as fases estacionárias baseadas em polímeros com diferentes cadeias laterais pode ser confirmada pelo fator de separação entre os picos separados nos cromatogramas (Tabela 3).
ConclusõesConclusõesConclusõesConclusõesConclusões
Neste trabalho foi mostrado um procedimento simples e eficiente de obtenção de fases estacionárias reversas com cadeias laterais distintas (C1, C8 e C18) para Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Foi mostrado também que estas fases apresentam excelente desempenho cromatográfico na separação de compostos de variadas naturezas. Comparando-se as fases estacionárias baseadas em diferentes polímeros ficou evidente que as cadeias laterais dos polímeros promovem seletividades distintas para compostos ácidos, básicos e neutros. O tratamento térmico é um procedimento eficiente de imobilização de polisiloxanos sobre a superfície de sílica e a porcentagem de carga resultante do tratamento térmico é dependente do tipo do polímero a ser imobilizado.
AgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentosAgradecimentos
Os autores agradecem ao Sr. Domingo Sánchez da Akzo Nobel pela doação da sílica e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo suporte financeiro.
Collins KE, Sá ALA, Bottoli CBG, Collins CH, ChromatographiaChromatographiaChromatographia 53, 661, 2001.ChromatographiaChromatographia Collins KE, Bottoli CBG, Vigna CRM, Bachmann S, Albert K, Collins CH, J. ChromatogrChromatogrChromatogrChromatogrChromatogr..... A 43, 1020, 2004. Schomburg G, Köhler J, Figge H, Deege A, Bien-Vogelsang U, ChromatographiaChromatographiaChromatographiaChromatographia 18, 265, 1984.Chromatographia Ohmacht R, Kele M, Matus Z, ChromatographiaChromatographiaChromatographiaChromatographiaChromatographia, 28, 19,
Collins KE, Franchon AC, Jardim ICSF, Radovanovic E, Gonçalves MC, LC-GC 18, 106, 2000.
