Métodos de Separación en Farmacognosia: Unidad 2 - 2017, Apuntes de Biología

¡Descarga Métodos de Separación en Farmacognosia: Unidad 2 - 2017 y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! Farmacognosia 2017 – FCN UNPSJB – Unidad 2 – Técnicas separativas – Dra. María Luján Flores - 1 www. fcn.unp.edu.ar/sitio/farmacognosia/ UNIDAD 2 - MÉTODOS DE SEPARACIÓN – COMPLEMENTO 2017 Los Métodos de Separación se basan en diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla, tales como: punto de ebullición, densidad, presión de vapor, punto de fusión, solubilidad, entre otros. Tales mezclas pueden estar constituidas por sustancias sólidas (o ser mezclas líquidas) de distinta naturaleza, pueden ser extractos crudos o brutos, totales o parciales. En algunos casos los componentes de un extracto inicial crudo, total o parcial pueden ser reextraídos a fin de separar grupos de constituyente, en este caso la Extracción será también un método de separación. Los Métodos más conocidos son:  Filtración  Decantación  Evaporación  Cristalización  Sublimación  Destilación  Extracción (considerando el proceso como una forma de fraccionar o purificar)  Cromatografía Filtración El procedimiento de Filtración consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras (papel por ejemplo), material poroso o un relleno sólido, vidrio sinterizado. En el caso de las extracciones, mediante filtración se separa el extracto del marco correspondiente. Decantación El procedimiento de Decantación consiste en separar componentes que contienen diferentes fases (por ejemplo, 2 líquidos que no se mezclan; un sólido y un líquido) siempre y cuando exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases. Puede acelerarse mediante la fuerza centrífuga utilizando una Centrifugación, por ejemplo para separar un extracto del marco cuando no puede aplicarse filtración. Evaporación El procedimiento de Evaporación consiste en separar los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso. Puede efectuarse mediante presión reducida de tal forma de bajar el punto de ebullición por ejemplo del solvente que se quiere separar de un extracto, en este caso se utilizan evaporadores rotatorios y permite reciclar el solvente. Farmacognosia 2017 – FCN UNPSJB – Unidad 2 – Técnicas separativas – Dra. María Luján Flores - 2 También se pueden utilizar estufas de vació. En el caso de extractos acuosos, se puede aplicar la liofilización o crioevaporación (sublimación del agua en vacío). Cristalización Una Solución consta de dos componentes: el solvente y el soluto. Las soluciones pueden ser no saturadas, saturadas y sobre saturadas. Las no saturadas tienen una concentración de soluto menor que las soluciones saturadas, y éstas a su vez tienen una concentración de soluto menor que una sobresaturada. Por ejemplo supóngase que se agregan unos cuantos cristales de sal común a un vaso de agua: esta será una solución no saturada. Si se sigue añadiendo sal con agitación se llegará hasta un punto en el cual los cristales ya no se disuelven: esta será una solución sobre saturada. Si esta solución se deja reposar y se remueven los cristales que no se disolvieron, se obtendrá una solución saturada que contendrá la cantidad máxima de soluto que se puede disolver a la temperatura actual que llamaremos inicial (Ver Solubilidad). Si enfriamos la solución saturada, con el tiempo se formarán cristales de sal, esto se debe a que la solubilidad de la sal en el agua depende de la Temperatura y por lo tanto lo que fue una solución saturada a la temperatura inicial, es ahora una solución sobre saturada a la temperatura final. Es importante recalcar que una solución sobre saturada es un sistema metaestable y que tenderá a estabilizarse, mientras que una solución saturada es un sistema estable. Para efectuar la Cristalización de un sólido hay que partir de una solución sobre saturada. Existen varias formas de sobre saturar una solución, una de ellas es el enfriamiento de la solución (mentol a partir de un aceite volátil, sacarosa a partir del jugo azucarado de la caña o de la remolacha azucarera), otra consiste en eliminar parte del solvente (por ejemplo por evaporación) a fin de aumentar la concentración del soluto, otra forma consiste en añadir un tercer componente que tenga una mayor solubilidad que el componente que se desea cristalizar. La rapidez del enfriamiento definirá el tamaño de los cristales resultantes. Un enfriamiento rápido producirá cristales pequeños, mientras que un enfriamiento lento producirá cristales grandes. Unidades de Concentración: g/ml = gramos por mililitro g/l = gramos por litro ppm = partes por millón = mg/l, mg/kg, ml/l % P = (gramos de soluto) / (100 gramos de Solución) % V = (ml de soluto) / (100 ml de Solución) % P/V = (gramos de soluto) / (100 ml de Solución) M = Molaridad = moles/l N = Normalidad = # equivalentes/l X = Fracción Mol = moles de soluto / moles totales Farmacognosia 2017 – FCN UNPSJB – Unidad 2 – Técnicas separativas – Dra. María Luján Flores - 5 una mezcla pueden presentar una diferente tendencia a permanecer en cualquiera de las fases involucradas. Mientras más veces los componentes interaccionen entre una fase y la otra, se obtendrá una mejor separación. Algunas características generales (ver además teóricos, complementos de la cátedra y de asignaturas previas, libros de texto): Cromatografía en Columna convencional de laboratorio En este caso se utilizan columnas de vidrio (soporte inactivo) rellenas de sustancias polares (fase estacionaria) tales como Alúmina (Al2O3), Sílica, Oxido de Magnesio, celulosa. También puede cambiarse la polaridad usando fases modificadas (en ese caso se llamarán de fase reversa), pueden utilizarse fases estacionarias constituidas por geles para cromatografía de permeación o de filtración por geles (según peso y forma molecular); pueden utilizarse como fases estacionarias resinas catiónicas o aniónicas. Cromatografía en Capa Fina En este caso se utiliza una placa de vidrio o una placa de plástico (soportes inactivos denominados cromatoplacas) o un trozo de aluminio (cromatofolios), en cualquier de los casos mencionados recubierta con fase estacionaria (generalmente del tipo descrito en la Cromatografía en Columna con algunas variantes, especialmente el menor tamaño de partícula para este caso) manteniendo un pequeño espesor constante a lo largo de la placa. Esta se coloca en una cuba cromatográfica, la cual debe encontrarse saturada con el eluente (Fase Móvil líquida). El eluente transcurrirá por la placa y arrastrará los componentes a lo largo de ésta produciendo “manchas” o “bandas” o “zonas” de los componentes puros o mezclados si el sistema no logra su correcta separación. Esas zonas se observarán una vez finalizado el proceso, mediante el revelado que podrá efectuarse a la luz natural (si son sustancias coloreadas al visible), a la luz UV o si los componentes no son coloreados, se requerirán técnicas químicas de revelado (adición de Ninhidrina para aminogrupos, ácido sulfúrico para carbonizar compuestos orgánicos, Dragendorff para alcaloides, Kedde para cardenólidos, vapores de yodo como revelador universal no destructivo, entre otros). Cromatografía en Papel El sistema es semejante, solo que se usan tiras de papel calidad cromatográfica en la cuba cromatográfica. El soporte es activo. El fenómeno principal es el de partición. La polaridad del papel puede disminuirse por ejemplo embebiéndolo en parafina o siliconas (papel de fase reversa). Cromatografía de Líquidos de Alta Eficiencia (HPLC) Es parecida a la Cromatografía en Columna, sólo que se aplica el flujo a presión (entre 1500 a 2200 psi), el tamaño de partícula es entre 3 y 10 micras, la longitud de la columna es entre 5 y 25 cm y requiere de equipo sofisticado. Farmacognosia 2017 – FCN UNPSJB – Unidad 2 – Técnicas separativas – Dra. María Luján Flores - 6 - Fase Común La fase estacionaria es polar (generalmente Sílica). La fase móvil puede variarse desde menor hacia mayor polaridad. - Fase Normal La fase estacionaria es de mayor polaridad que la común (generalmente Sílica con agregado de grupos aminos, ciano). La fase móvil puede variarse desde menor hacia mayor polaridad. - Fase Reversa La fase estacionaria es no polar (generalmente Sílica modificada mediante el agregado de cadenas hidrocarbonadas de 4, 8, 12 y 18 átomos de Carbón (C4, C8, C12 y C18, respectivamente). En este caso la fase móvil puede variarse desde mayor hacia menor polaridad. - Intercambio Iónico La fase estacionaria es una resina de Intercambio Iónico y tiene la propiedad de separar especies ionizadas (Cationes o Aniones). La fase móvil es generalmente una Solución Amortiguadora de pH. - Exclusión La fase estacionaria está constituida de partículas altamente porosas que permiten la separación de los componentes en función del tamaño y forma de las moléculas. A la fase estacionaria se le llama también malla molecular. El Cromatograma obtenido representa la distribución de pesos (y forma) moleculares. Cromatografía de Gases (CG) La fase móvil es un gas (llamado Gas Portador o Gas Carrier) por ejemplo He, N2, Ar. La fase estacionaria puede ser un sólido (Cromatografía Gas-Sólido), o un líquido (generalmente Polietilén-Glicol o Silicón) de alto punto de ebullición embebido en un material inerte llamado sorbente (por ejemplo tierra de diatomeas) (Cromatografía Gas- Líquido). Los compuestos que se pueden separar por cromatografía de gases deben ser Volátiles (ya sea naturalmente como algunos terpenos, alcaloides o bien posibles de ser transformados en volátiles por derivatizaciones, por ejemplo hidratos de carbono, fenoles) y deben ser térmicamente estables. Farmacognosia 2017 – FCN UNPSJB – Unidad 2 – Técnicas separativas – Dra. María Luján Flores - 7 ALGUNOS GRAFICOS PARA RECORDAR LOS CONCEPTOS REPASADOS