Analiza Poluanților Chirali prin Electrocinetică Micelară

1. Introducere

Cromatografia lichidă de înaltă performanţă (HPLC) este una din cele mai populare tehnologii din domeniul ştiinţei analitice, multe modificări şi progrese au fost făcute, acest lucru a dus la noi tipuri de tehnici cromatografice.

Cele mai importante, recent dezvoltate modalităţi sunt cromatografia electrocinetică micelară (MEKC), electrocromatografia capilară (CEC) şi cromatografia fluidelor super-critice (SFC). Aceste metode cromatografice au cu siguranţă avantaje peste cromatografia lichidă de înaltă performanţă şi au o mare importanţă. Viteza lor ridicată, costuri reduse de funcţionare şi reproductibilitate bună sunt doar câteva din caracteristicile de bază. Recent, unele rapoarte au fost publicate pe baza utilizării acestor tehnici, în separările chirale de droguri şi produse farmaceutice. Utilizarea lor în analiza poluanţilor chirali este încă limitată dar este în curs de desfăşurare şi ei vor înlocui cu siguranţă alte tehnici cromatografice în separările chirale ale poluanţilor de mediu.

Ca şi în cazul cromatografiei lichide de înaltă performanţă, sunt utilizate două abordări în analizele chirale. Prima abordare este una indirectă, care implică derivarea poluanţilor racemici urmată de separarea diastereoizomerilor care s-au format. Cealaltă abordare este de a folosi selectoare chirale, fie ca faze staţionare chirale (CSPS), fie ca faze mobile de aditivi chirali (CMPAS), în funcţie de cerinţele tehnicii. Abordarea indirectă nu este folositoare din mai multe motive, în timp ce abordarea directă este mai cunoscută. Avantajele şi dezavantajele acestor abordări au fost deja discutate în capitolul anterior.

Având în vedere interesul tot mai mare pentru aceste metode cromatografice recent dezvoltate, au fost făcute încercări pentru a descrie analiza poluanţilor chirali folosind electrocinetica micelară, electrocromatografia capilară şi tehnica cromatografică a fluidelor super-critice. Din moment ce separarea chirală a poluanţilor de mediu folosind cromatografia în strat subţire nu a fost discutată în această carte, vom descrie, de asemenea, capacităţile tehnicii cromatografice lichide în analiza chirală a poluanţilor de mediu.

2. Selectori chirali

Ca şi în cazul cromatografiei lichide de înaltă performanţă, selectoarele chirale sunt necesare pentru analizele chirale ale poluanţilor prin modalităţile cromatografiei lichide menţionate mai sus. Toţi compuşii chirali utilizaţi ca selectoare chirale în cromatografia lichidă de înaltă performanţă pot fi utilizate în aceste tehnici. Mulţi compuşi chirali au fost folosiţi ca şi selectoari chirale în aceste modalităţi, cele mai importante clase fiind polizaharidele, ciclodextrinele, antibioticele, glicopeptidele macrociclice, proteinele, eterii, schimbătorii de ligand şi tipurile de compuşi Pirkle. Structurile şi proprietăţile acestor selectori chirali nu au fost incluse în acest document. Cu toate acestea structurile şi proprietăţile ciclodextrinelor şi derivaţii lor au fost discutate în capitolul 6. Aceste selectoare chirale sunt folosite ca faze staţionare chirale CSPS sau ca faze mobile de aditivi chirali CMPAS, în funcţie de tipul şi natura tehnicii cromatografice de lichid. Diverse companii au preparat CSPS comerciale pentru aceste tehnologii, care pot fi folosite cu succes pentru analiza chirală a multor racemi, inclusiv droguri, produse farmaceutice, agrochimicale şi alţi poluanţi. Pentru detalii cu privire la structura şi proprietăţile acestor CSPS, cititorii ar trebui să consulte cartea de Aboul-Enein şi Ali.

3. Cromatografia electrocinetică micelară (MEKC)

Uneori, o moleculă de agent tensioactiv (la o concentraţie apropiată de concentraţia critică micelară) este adăugată pentru optimizarea rezoluţiei chirale analizate de către cromatografia electrocinetică micelară, electrocromatografia capilară, cromatografia de lichide în strat subţire şi tehnica cromatografică lichidă 275, în electroforeza capilară (CE), precum şi mecanismul de enantioseparare este deplasat faţă de principiile cromatografice.

Prin urmare, tehnica este numită cromatografia electrocinetică micelară (MEKC). Această tehnică a fost introdusă de Terabe şi alţii în 1984. Îmbunătăţirea în separarea chirală apare din cauza formării unei faze micelare. Practic, un tensioactiv este o moleculă care posedă două zone cu polarităţi diferite, care arată caracteristici speciale în soluţie. Agenţii tensioactivi sunt împărţiţi în trei categorii : ionici (cationici şi anionici), neionici şi zwitterionici.

Moleculele de agent tensioactiv formează micele şi partiţia complexelor diastereomerice apare între aceste micele şi faza mobilă. Moleculele de agent tensioactiv conţin lanţuri alchil lungi (grupul hidrofob) şi capuri încărcate sau neutre (grupul polar) agregate în soluţii apoase peste concentraţia lor critică micelară (CMC) şi forma micelelor aşa cum arată figura 1.

Aceste tipuri de agregate sunt de formă sferică cu grupuri polare şi hidrofobe în regiunile exterioare şi interioare. Micelele funcţionează ca o fază pseudo-staţionară, în timp ce faza apoasă acţionează ca fază mobilă în cromatografia lichidă de înaltă performanţă.

Distribuţia analiţilor apare între faza micelară şi apoasă. Interacţiunile soluţie şi micelă sunt de trei tipuri: (i) soluţia este adsorbită pe suprafaţa micelelor de interacţiunile electrostatice sau dipol; (ii) soluţia se comportă ca un co-agent tensioactiv prin participarea la formarea micelei; (iii) soluţia este încorporată în miezul micelei.