Principios de análisis instrumental

768 Capítulo 29 Cromatografía y extracción con fluidos supercríticos ((( HPLC CFS 2 2 o 2 4 6 o 2 Tiempo de retención, Tiempo de retención , min min FIGURA 29.4 Comparación entre los cromatogramas obtenidos por cromatografía de reparto ordinaria (HPLC) y cromatografía de flui– dos supercríticos (CFS). Columna: 20 cm X 4.6 mm rellena con una fase inversa enlazada químicamente de 10 IJm . Analitos: 1) bifenilo, 2) terfenilo. Para la HPLC: fase móvil 65% de CH 3 0H y 35% de H 2 0; tasa de flujo, 4 ml/ min; velocidad lineal, 0.55 cmjs; tamaño de la muestra, 10 IJL. Para la CFS: fase móvil, C0 2 ; tasa de flujo, 5.4 ml/ min; velocidad lineal, 0.76/s; tamaño de la muestra, 3 IJL. (Adap– tada de D. R. Gere, Science, 1983, 222, p. 253.) con C0 2 como constituyente principal. La elución por gradiente se lleva a cabo con fases estacionarias relativamente no polares. La CFS tiene varias ventajas sobre el HPLC en fase reversa. 7 La menor viscosidad del co2 supercrítico en comparación con las fases móviles del HPLC significa que se pueden utilizar velocidades de flujo más altas, lo cual lleva a que se consigan separaciones más rápidas. Los costos de operación para la CFS son menores que para el HPLC debido a que el consumo de disolvente es menor, más aún, la CFS es más amigable con el medio ambiente que la HPLC. En las figuras 29.3 y 29.4 se comparan las características de desempeño de una columna empaquetada cuando la elución se desarrolla con dióxido de carbono supercrítico y una fase móvil líquida ordinaria. En la figura 29.3 puede verse que a una velocidad lineal de la fase móvil de 0.6 cm/s, la columna supercrítica da una altura de plato de 0.013 mm en tanto que la altura de plato con un eluyente líquido es tres veces mayor, es decir, 0.039 mm. Por consiguiente, con la CFS debería obtenerse una reducción de la anchura de pico por un factor de {3. Por otra parte, la velocidad lineal se incrementa por un factor de 4 en la altura de plato correspondiente al mínimo de la curva en HPLC; esta ganancia tendría como resultado una reduc– ción de los tiempos de análisis a la cuarta parte. Estas ventajas se reflejan en los cromatogramas que se muestran en la figura 29.4. La fase móvil desempeña papeles diferentes en cromatogra– fía de gases, de líquidos y de fluidos supercríticos. Por lo regular, en la cromatografía de gases, la fase móvil sirve a un único propósito, a saber, el desplazamiento de zona. Como se explica en el capítulo 28, en la cromatografía de líquidos la fase móvil sirve no solo para el transporte de los solutos, sino que también interacciona con ellos. Con lo cual, influye en los factores de selectividad (valores de a). Cuando una molécula se disuelve en un medio supercrítico, el pro- 7 L. Taylor, Anal. Chem., 2010, 82, p. 4925, DO!: 10.1021/aclO II 94x. ceso se parece a la volatilización, pero como si ésta se llevara a cabo a una temperatura mucho más baja de la que normalmente se utilizaría en cromatografía de gases. Por consiguiente, a una temperatura dada la presión de vapor de una molécula grande en un fluido supercrí– tico puede ser 10 10 veces mayor que en ausencia de este fluido. Por tanto, los compuestos de elevada masa molecular, especies térmica– mente inestables, polímeros y moléculas grandes de interés bioló– gico pueden ser eluidas de la columna a temperaturas relativamente bajas. Puede haber interacciones entre las moléculas del soluto y las moléculas de un fluido supercrítico, lo cual explica la solubilidad de aquéllas en estos medios. Por tanto, el poder disolvente es una fun– ción de la composición química y de la densidad del fluido. Enton– ces, a diferencia de lo que sucede en la cromatografía de gases, existen posibilidades de modificar los valores de a al cambiar la fase móvil. Cuando se compara el campo de aplicación de la croma– tografía de fluidos supercríticos con la cromatografía de gases, la cromatografía de líquidos (CL) y la cromatografía de exclu– sión por tamaño (CET). Observe que tanto la cromatografía de líquidos como la de fluido s supercríticos son aplicables a masas moleculares de varios órdenes de magnitud mayores que las que se manejan en la cromatografía de gases. Como ya se ha señalado antes, la cromatografía de exclusión por tamaño se aplica a mo– léculas aún más grandes. 298.3 Aplicaciones La cromatografía de fluidos supercríticos se ha aplicado a la separación de un amplio conjunto de sustancias, entre los que se cuentan: productos naturales, fármacos, alimentos, plaguicidas y herbicidas, tensoactivos, polímeros, aditivos de polímeros, com– bustibles fósiles, explosivos y propelentes. Una de las aplicacio– nes más importantes de esta técnica es la separación quiral, sobre todo en la industria farmacéutica. 8 Las mayores velocidades de difusión en la cromatografía de fluidos supercríticos respecto a los eluyentes de la cromatografía de líquidos ocasionan una reso– lución mayor y picos más definidos para conseguir mediciones exactas de la pureza de enantiómeros. En la figura 29.5 se mues– tra la separación de los enantiómeros del metoprolol, un fármaco bloqueador beta, mediante HPLC y CFS. Ambos métodos logran una resolución completa de los enantiómeros, pero la separación requiere solo 6 minutos en la cromatografía de fluidos super– críticos en comparación con los 22 minutos que necesita la cro– matografía de líquidos de alta resolución. Asimismo, observe la resolución superior y los picos más simétricos que se obtienen con la cromatografía de fluidos supercríticos. Además de esta resolu– ción más alta, el tiempo requerido para aplicar el método también puede disminuir con la cromatografía de fluidos supercríticos en comparación con los métodos de la HPLC, porque la resolución deseable en el caso de los enantiómeros se logra sin investigar tantas fases estacionarias y móviles como en la cromatografía de líquidos de alta resolución. En los casos en que una sola columna es insuficiente para obtener la separación deseada, la menor caída de presión en cromatografía de fluidos supercríticos facilita aco- 8 V. Desfontaine, D. Guillarme, E. Francotte y L. Nováková, f. Pharm. Biomed. Anal., 2015, 113, p. 56, DO!: 10.1016/j.jpba.2015.03.007; K. Kalíková, T. Slech· tová, ). Vozka, E. Tesafová, Anal. Chim . Acta, 2014, 821, p. 1, DO!: 10.1016/j. aca.20 14.02.036.