Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química Fundamental
Dissertação de Mestrado
Desenvolvimento de Fases Estacionárias Quirais
para Cromatografia Líquida de Alta Eficiência a
partir de Polipirróis e Politiofenos Contendo
Centros Estereogênicos
Jéssica Maria Monteiro Dias
Recife-PE Brasil
Abril 2011
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química Fundamental
Dissertação de Mestrado
Desenvolvimento de Fases Estacionárias Quirais para
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência a partir de
Polipirróis e Politiofenos Contendo Centros Estereogênicos
Dissertação submetida ao Departamento de Química Fundamental
como pré-requisito para a obtenção do título de Mestre em Química pela
Universidade Federal de Pernambuco
Jéssica Maria Monteiro Dias
Orientador: Prof. Dr. Marcelo Navarro
Recife-PE Brasil
Abril 2011
Catalogação na fonte
Bibliotecária Vimário C. da Silva, CRB 4-1204
Dias, Jéssica Maria Monteiro.
Desenvolvimento de fases estacionárias quirais para cromatografia líquida de alta
eficiência a partir de polipirróis e politiofenos contendo centros estereogênicos. / Jéssica
Maria Monteiro Dias. - Recife: A Autora, 2011.
xviii, 97 f.: fig. tab.
Orientador: Marcelo Navarro
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Pernambuco. CCEN. Química
Fundamental, 2011.
Inclui bibliografia, apêndice e anexo.
1. Cromatografia. 2. Sílica. 3. Pirrol. 4.Tiofeno. I. Na-varro, Marcelo (orientador). II.
Título.
543.8
(22.ed.)
FQ 2011-032
Ao meu marido e a minha família
por todo o carinho.
"Há coisas que são conhecidas
E coisas que são desconhecidas
E entre elas, há portas”.
William Blake
Agradecimentos
Ao longo da nossa vida contamos com o apoio de pessoas especiais que
contribuem muito a cada conquista, a todas elas meus sinceros agradecimentos.
Agradeço ao meu orientador prof. Marcelo Navarro por todo o apoio, paciência e atenção
sempre e por toda a sua contribuição na minha formação desde a graduação.
À FACEPE pelo apóio financeiro.
Ao pessoal do LESO, por todo o companheirismo, Rogério, Aderivaldo, Ronny, André,
Elaine, Jadson, Juliane, Denilson, Wellington, Pedro, Talita, Mariana, Sol e Márcio.
Ao pessoal da central analítica, Eliete, Elaine, Ceça, “Seu” Lúcio, Abene e Elias por toda a
ajuda e disponibilidade sempre, em especial a minha conterrânea Eliete.
Ao Prof. Ricardo (tricolor infelizmente) por toda a disponibilidade, amizade e ajuda nas
análises de ressonância.
Ao pessoal do LOA e LOM por todo a ajuda sempre.
A Elaine do Laboratório do professor Petrus pelas análises de TGA.
Ao meu marido Diego por tudo, absolutamente tudo, companheirismo, amor, carinho,
compreensão...não tenho palavras para agradecer.
A minha família, meu porto seguro em todos os momentos, mãe, marcos, Jene, Bis e
também vovó, Clé, padrinho, neidinha e todos os outros.
A minha segunda família, Dayvson, Ester, Fausthon, Lucy, Rogério e Vanja,
principalmente pelo apóio e amizade.
Aos velhos e novos amigos Kaline, Zohio, Waleska, Tiba, Trank, Dianinha, Jadson, ceça,
Denílson, Juliane, Antônio, Mariana, Túlio, Tálita, Pedro, Jeiley...entre tantos outros.
A todos os outros que não são citados por falta de espaço, meus agradecimentos por
todo carinho.
Sumário
Resumo
X
Abstract
XI
Lista de abreviaturas e símbolos usados
XII
Lista de Figuras
XIV
Lista de Esquemas
XVI
Lista de Tabelas
XVIII
1-Introdução
01
1.1- Estereoquímica em compostos orgânicos
01
1.2- Fases estacionárias quirais
03
1.3 - Fases estacionárias quirais poliméricas
09
1.3.1- Polímeros condutores quirais
11
1.3.2 - Polipirróis e politiofenos quirais
13
1.4-Suporte para fases estacionárias
17
1.4.1 – Sílica: estrutura, propriedades e aplicações.
18
1.4.2 – Agentes sililantes
21
2-Objetivos
26
3-Parte Experimental
27
3.1 - Equipamentos e materiais utilizados
27
3.2 - Técnicas gerais
28
3.3 - Síntese dos monômeros opticamente ativos
29
3.4 - Modificação da superfície de sílica
36
3.4.1- Reação de sililação
36
3.4.2- Imobilização dos monômeros âncora pirrol (SMPy) e
37
tiofeno (SMT) na Superfície da Sílica
3.5 – Preparação das fases estacionárias quirais
4 - Resultados e Discussão
38
40
4.1- Síntese dos monômeros opticamente ativos
41
4.2 – Modificação da superfície da sílica
45
4.2.1 - Reação de sililação
46
4.2.2 - Imobilização dos monômeros âncora, pirrol (SMPy) e
57
tiofeno (SMT) na Superfície da Sílica
4.3-Preparação e caracterização das fases estacionárias quirais
4.3.1 - Preparação do copolímero obtido através do monômero
64
66
âncora SMPy e o monômero R-(-)DNBP [FEQPy]
4.3.2 - Preparação do copolímero obtido através do monômero
70
âncora SMT e o monômero R-(-)DNBT [FEQ-T]
5- Aplicação das FEQ’s Poliméricas
73
5.1- Empacotamento das colunas
74
5.2- Avaliação das colunas cromatográficas
74
6 – Conclusões
79
7 – Perspectivas
81
8- Referências Bibliográficas
82
9- Anexos (RMN 1H)
93
Resumo
Desenvolvimento de Fases Estacionárias Quirais para Cromatografia Líquida de
Alta Eficiência a partir de Polipirróis e Politiofenos Contendo Centros
Estereogênicos
Por Jéssica Maria Monteiro Dias
A utilização de polímeros condutores, polipirrol e politiofeno, foi investigada na
preparação de fases estacionárias quirais aplicadas à cromatografia líquida de alta eficiência. O
seletor do tipo “Pirkle”, R-(-)-N-(3’’,5’’-dinitrobenzoil)-α-fenilglicina, já descrito na literatura
para resolução de uma grande variedade de compostos, foi utilizado na preparação dos
monômeros de pirrol e tiofeno, R-(-)-N-(3’’,5’’-dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 3-(1’pirrolil)propila e R-(-)-N-(3,5-Dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 2’-(3”-tienil)etila com
rendimentos de 60 e 68%, respectivamente.
Através de uma rota heterogênea, o agente sililante N-β-aminoetil-γ-amino-propiltrimetoxissilano foi ligado covalentemente à sílica de forma bidentada e posteriormente
modificada com os grupos 1-(3’-iodopropil)pirrol e 2-(3’-iodoetil)tiofeno, que funcionaram
como âncora entre a sílica e os respectivos polímeros (polipirrol e politiofeno).
As fases estacionárias foram obtidas a partir da copolimerização entre os
monômeros preparados e a sílica modificada, em suspensão de cloreto férrico e clorofórmio. Os
copolímeros de pirrol e tiofeno obtidos foram caracterizados por análise elementar, análise
termogravimétrica, espectroscopia no infravermelho e ressonância magnética nuclear em
estado sólido, onde se pode estudar a estrutura do copolímero e da superfície da sílica.
A aplicação da fase estacionária quiral sintetizada foi realizada a partir do
empacotamento das colunas e ensaios cromatográficos em colaboração com o grupo da
Professora Quézia B. Cass do laboratório de Síntese Orgânica e CLAE - Departamento de
Química- UFSCar. As colunas cromatográficas sintetizadas não apresentaram atividade na
separação enantioseletiva de algumas misturas racêmicas testadas, mesmo na presença de
diferentes fases móveis. Nós suspeitamos que esta inatividade quiral é devido à forte interação
entre os grupos seletores causada por sua proximidade.
Palavras-Chave: Fase estacionária quiral, pirrol, tiofeno, copolímeros e sílica.
X
Abstract
Development of Chiral Stationary Phases for High Performance Liquid
Chromatography from Polypyrroles and Polythiophene Containing Stereogenic
Centers
by Jéssica Maria Monteiro Dias
The use of conductive polymers, polypyrrole and polythiophene, was investigated in
the preparation of chiral stationary phases for high performance liquid chromatography.
A
“Pirkle" type selector, R-(-)-N-(3’’,5’’-dinitrobenzoyl)-α-phenylglycine, which already have
been described in the literature for resolution of a wide variety of compounds, was used in the
preparation of the monomers of pyrrole and thiophene, R-(-)-3'-(1 "-pyrrolyl) propyl N-(3’’,5’’dinitrobenzoyl)-α-phenylglycinate and R-(-)-2-(3’-tienyl)ethyl N-(3’’,5’’-dinitrobenzoyl)-αphenylglycinate, in 60 and 68% yields, respectively.
Using a heterogeneous route, the silylating agent N-β-aminoethyl-γ-amino-propyltrimethoxysilane, was covalently bounded to silica in a divalent structure and subsequently
modified with the groups 1-(3'-iodopropyl)pyrrole and 2-(3'-iodoethyl)thiophene, which work
as anchors between silica and the respective polymers (polypyrrole and polythiophene).
The stationary phases were obtained from the copolymerization between
monomers and the modified silica, prepared in a chloroform ferric chloride suspension. The
copolymers of pyrrole and thiophene were characterized by elemental analysis,
thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and solid state nuclear magnetic resonance,
given an insight about the copolymer and silica surface structure.
The synthesized chiral stationary phases application was carried out by packaging
the columns followed by chromatographic essays, in collaboration with Professor Quezia B.
Cass’ team, in the laboratory of Organic Synthesis and HPLC, Department of Chemistry, UFSCar.
The chromatographic essays showed no activity on the enantioselective separation of some
racemic mixtures tested, even in the presence of different mobile phases. We suspect that this
chiral inactivity is due to the crowd of the selector groups caused by their closeness.
Keywords: Chiral stationary phase, pyrrole, thiophene, copolymers and silica
XI
Lista de abreviaturas e símbolos usados
CLAE
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
CLAE-FEQ
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Fase Estacionária Quiral
FM
Fase Móvel
FE
Fase Estacionária
TGA
Análise Termogravimétrica
RMN
Ressonância magnética Nuclear
DMSO-d6
Dimetilsulfóxido deuterado
CDCl3
Clorofórmio deuterado
CD3OD
Metanol deuterado
RMN CP/MAS
Polarização Cruzada com Rotação do Ângulo Mágico
MEV
Microscopia Eletrônica de Varredura
CG-EM
Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massas
CG
Cromatografia Gasosa
THF
Tetrahidrofurano
ACN
Acetonitrila
R-(-)DNB
R- (-)- N – (3,5-Dinitrobenzoil)-α-fenilglicina
BPP
1-(3’-Bromopropil) pirrol
IPP
1-(3’- Iodopropil) pirrol
BET
3-(2’-Bromoetil)tiofeno
IET
3-(2’-Iodoetil)tiofeno
XII
R-(-)DNBP
R-(-)-N-(3,5-dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 3-(1-pirrolil)propila
R-(-)DNBT
R-(-)-N-(3,5-Dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 2-(3-tienil)etila
AEAPTS
N-β-aminoetil-γ-amino-propil-trimetóxissilano
SM
Sílica Modificada com o N- β-aminoetil- γ-amino-propil-trimetóxissilano
SMPy
Sílica Modificada com o N- β-aminoetil- γ-amino-propil-trimetóxissilano
com o grupo propil-pirrol
SMT
Sílica Modificada com o N- β-aminoetil- γ-amino-propil-trimetóxissilano
com o grupo etil-tiofeno
FEQ-Py
Copolímero entre SMPy e R-(-)DNBP
FEQ-T
Copolímero entre SMT e R-(-)DMBT
IV
Espectroscopia no Infravermelho
XIII
Lista de Figuras
Figura 1
Enantiômeros e diastereoisômeros.
2
Figura 2
R-(+) e S-(-)-2-(2,6-dioxopiperidin-3-il)isoindoline-1,3-dione (Talidomida).
3
Figura 3
Primeira fase estacionária quiral ligada à sílica.
5
Figura 4
Estruturas das FEQs baseadas em N-(3,5-dinitrobenzoil)- -fenilglicina (a)
e N-(3,5-dinitrobenzoil)leucina (b).
7
Figura 5
Representação esquemática das interações que ocorrem nas FEQs do tipo
“Pirkle”.
8
Figura 6
FEQs do tipo “Pirkle” π-básicas (a) e π-ácido-base (b).
8
Figura 7
Representação de Homopolímero e Copolímeros.
9
Figura 8
Estruturas dos alguns polímeros condutores.
12
Figura 9
Estrutura da sílica (a) possível poro da partícula da sílica, (b) grupo 19
siloxano, (c) grupos silanóis isolados, (d) silanóis vicinais e (e) silanóis
geminais.
Figura 10
Representação da sequência de preparação das FEQs
Figura 11
Seletor Quiral [R-(-)DNB] (b) e monômeros [R-(-)DNBP] (a) e [R-(-)DNBT] 41
(c).
Figura 12
MEV da sílica BULK LUNA.
46
Figura 13
Infravermelho da Sílica LUNA.
50
Figura 14
Infravermelho da sílica modificada com AEAPTS (SM).
51
Figura 15
TGA da sílica modificada com o AEAPTS.
53
Figura 16
Espécies de silício encontradas na estrutura da sílica.
54
Figura 17
Espécies encontradas na superfície de sílica modificada com organossilano.
55
Figura 18
Espectro de RMN CP/MAS 29Si da sílica SM.
56
Figura 19
Espectro de RMN CP/MAS 13C da sílica SM.
57
40
XIV
Figura 20
Espectro de Infavermelho do 1-(3’-iodopropil)pirrol (a) e SMPy (b).
60
Figura 21
Espectro de Infravermelho da 1-(3’-iodoetil)tiofeno (a) e SMT (b).
61
Figura 22
Análise termogravimétrica para a sílica SMPy e SMT.
61
Figura 23
Espectro de RMN CPMAS 13C da sílica SMPy.
63
Figura 24
Espectro de RMN CPMAS 13C da sílica SMT.
64
Figura 25
Espectro de Infravermelho do R-(-)DNBP e da FEQ-Py.
68
Figura 26
Análise termogravimétrica para a FEQ-Py.
69
Figura 27
Espectro de infravermelho do monômero R-(-)-DNBT(a) e da FEQ-T(b).
72
Figura 28
Análise termogravimétrica para a FEQ-T
73
Figura 29
Compostos utilizados na avaliação cromatográfica: albendazol sulfóxido 75
(a), atenolol (b), Base de Troger (c), lansoprazol (d), modafinil (e),
omeprazol (f), 3,5,4'-trihidroxido-trans-estilbeno (g), rabeprazol (h), Ro
18-5364 (i), secnidazol (j), cloridato de verapamil (k) e 2,2,2-Trifluoro-1(3-antril) etanol (l).
Figura 30
Cromatogramas, a) rabeprazol (0,1mg/mL), coluna FEQ-Py (15x0,46 cm 76
D.I.) n-hexano/etanol (90:10), 0,5mL.min-1, λ=285nm b) lansoprazol
(0,1mg/mL), coluna FEQ-T (15x0,46 cm D.I.) n-hexano/etanol (90:10),
0,5mL.min-1, λ=285nm.
Figura 31
Representação esquemática da proximidade desses seletores na cadeia
77
polimérica do pirrol.
Figura 32
Representação esquemática da fase estacionária com grupo espaçador 78
pirrol não substituído.
XV
Lista de Esquemas
Esquema 1
Mecanismo eletroquímico de polimerização.
15
Esquema 2
Tratamento térmico envolvendo a superfície da sílica.
20
Esquema 3
Reação de esterificação envolvendo a sílica.
22
Esquema 4
Reação de cloração (a) com reagente de Grignard (b) e com reagente
22
organolítio (c).
Esquema 5
Diferentes formas de ancoramento dos organossilanos na superfície de
23
um suporte contendo grupos silanóis: (a) monodentado; (b) bidentado
e (c) tridentado.
Esquema 6
Rota heterogênea para reação de sililação.
24
Esquema 7
Rota homogênea para reação de sililação.
24
Esquema 8
Obtenção do cloreto de 3,5-dinitrobenzoíla.
41
Esquema 9
Síntese do R-(-) DNB.
42
Esquema 10
Síntese do 1-(3’-bromopropil)pirrol
43
Esquema 11
Síntese do 1-(3’-iodopropil)pirrol.
43
Esquema 12
Síntese do 3-(2-bromoetil)tiofeno.
43
Esquema 13
Síntese do 3-(2’-iodoetil)tiofeno.
44
Esquema 14
Síntese do R-(-)DNBP.
45
Esquema 15
Síntese do R-(-)DNBT.
45
Esquema 16
Tratamento térmico da Sílica LUNA.
47
Esquema 17
Modificação da sílica gel com AEAPTS: monodentada (a), bidentada (b) 48
e tridentada (c).
XVI
Esquema 18
Condensação de grupos silanóis e conseqüentemente perda de água.
53
Esquema 19
Possíveis Estruturas I, II e III para o produto a imobilização do grupo
58
propilpirrol na sílica SM.
Esquema 20
Possíveis Estruturas I, II e III para o produto para a imobilização do
58
grupo etiltiofeno na sílica SM.
Esquema 21
Representação da reação de formação da FEQ-Py
66
Esquema 22
Representação da estrutura da FEQ-T
70
XVII
Lista de Tabelas
Tabela 1
Tipos de interações responsáveis pela discriminação quiral.
6
Tabela 2
Resultados da análise elementar da sílica modificada com AEAPTS obtidas
em triplicata.
49
Tabela 3
Bandas do espectro infravermelho da sílica LUNA ativada.
52
Tabela 4
Média dos resultados de análise elementar obtidos em triplicata da sílica 59
SMPy e SMT.
Tabela 5
Média dos resultados obtidos em triplicata para análise elementar da sílica 67
SMPy.
Tabela 6
Média dos resultados obtidos em triplicata para Análise Elementar da sílica 71
SMT.
XVIII
Dias, J. M. M.
Introdução
1- Introdução
1.1- Estereoquímica em compostos orgânicos
O início do estudo da quiralidade se deu durante o século XIX, quando JeanBaptist Biot descobriu a capacidade de alguns compostos desviarem o plano da luz
polarizada. Em 1848, Louis Pasteur isolou cristais de ácido tartárico e propôs que sua
atividade óptica seria devido a uma assimetria molecular. Esse experimento é reconhecido
como o marco da resolução quiral. Mais tarde, em 1874, Van’t Hoff e Le Bel separadamente
publicaram sobre a configuração tetraédrica do carbono e sua natureza quiral, reafirmando
assim a teoria proposta por Pasteur1.
Em 1904 Lord Kelvin definiu quiralidade (quiral - kheir que significa mão):
“qualquer figura geométrica ou grupo de pontos é quiral ou tem quiralidade se sua imagem
em um espelho plano, idealmente realizada, não pode ser sobreposta com ela mesma”. Com o
desenvolvimento da estereoquímica, compreendeu-se que para ser classificada como quiral,
uma molécula deve possuir pelo menos um dos itens, centro de quiralidade (carbono,
nitrogênio, silício entre outros), forma de hélice ou eixo, ou plano de simetria2, 3.
De acordo com a sua distribuição espacial, os isômeros quirais podem ser
chamados de estereoisômeros. Estes são subdivididos em duas categorias: enantiômeros e
diastereoisômeros. Enantiômeros são estereoisômeros que apresentam um centro de
quiralidade e cujas moléculas são imagens especulares umas das outras e também são
chamados de antípodas ópticos. Diastereoisômeros apresentam dois ou mais centros de
quiralidade e suas moléculas não são imagens especulares uma das outras (Figura 1).
1
Cass, Quezia B.; Tiritan M. E.; Bass, A. L.; Calafatti A. S.; Degani, A. L. G.; Química Nova 1997,20, 49.
Berthod, A., Analytical Chemistry 2006, 78, 2093.
3
Lima, V.L.E., Química Nova 1997, 20, 657.
2
1
Dias, J. M. M.
Introdução
C
C
A
C
D
B
Enantiômero A
C
D
B
A
Enantiômero A'
A
B
Diastereoisômero B
A
B
Diastereoisômero B'
Figura 1. Enantiômeros e diastereoisômeros.
Os enantiômeros apresentam as mesmas propriedades químicas e físicas, exceto
quanto à rotação específica da luz polarizada [α], que está diretamente ligada ao seu arranjo
espacial. Entretanto, quando submetido a ambientes quirais cada um dos enantiômeros pode
apresentar um comportamento diferenciado.
Nos seres vivos existe um grande número de moléculas quirais, desde moléculas
de baixo peso molecular até macromoléculas constituídas de monômeros quirais. Como
exemplos estão os polissacarídeos, as glicoproteínas e o RNA. Como conseqüência desses
arranjos quirais, o organismo dos seres vivos tem a capacidade de diferenciar pares
enantioméricos, devido à formação de complexos diastereisomérios com diferentes
propriedades físico-químicas e consequentemente diferentes comportamentos no organismo4.
Atualmente, a grande demanda de substâncias enantioméricamente puras está
principalmente relacionada às indústrias farmacêuticas. Durante muitos anos a pureza óptica
entre os fármacos era um fator negligenciado. Um grande número de medicamentos eram
comercializados como mistura racêmica, como exemplo podemos citar a talidomida (Figura
2) em 1961 a comercialização desse fármaco era comum entre gestantes para aliviar náuseas.
Em 1963, foi descoberto que um dos seus enantiômeros causava defeitos congênitos nos
recém nascidos. Atualmente, a talidomida é usada no tratamento de uma complicação séria
associada à hanseníase seguindo regulamentos severos. Recentemente, foi evidenciado que
ambos isômeros da talidomida podem apresentar propriedades teratogênicas, em função de
epimerizacão “in vivo” do centro quiral4.
4
Barreiro, E. J.; Ferreiro,V. F.; Costa, P. R. R.; Química Nova 1997, 20, 648.
2
Dias, J. M. M.
Introdução
O caso da talidomida expõe a necessidade, principalmente em produtos
farmacêuticos, de isolar, purificar e caracterizar seus enantiômeros.
H
N
O
O
O
H
N
O
O
O
N
N
H
H
O
O
R-(+)
Teratogênico
S-(-)
Sedativo e hipnótico
Figura 2. R-(+) e S-(-)-2-(2,6-dioxopiperidin-3-il)isoindoline-1,3-diona (Talidomida).
Existem algumas formas de obter produtos enantioméricamente puros: (i) os
enantiômeros podem ser sintetizados na forma de racemato e posteriormente transformados
nos respectivos diastereoisômeros que podem ser separados por métodos tradicionais, (ii) os
racematos podem se submetidos a um processo de resolução química ou enzimática, onde um
reagente quiral ou enzima é adicionado provocando a formação de intermediários
diastereoisoméricos, os quais são separados por velocidades de reação diferentes (iii)
utilizando fases estacionárias quirais em cromatografia líquida de alta eficiência, esta pode ser
citada como a técnica mais utilizada para separação enantiomérica e é o tema principal dessa
dissertação de mestrado4.
1.2- Fases estacionárias quirais
Em 1966, Gil-Av e colaboradores5 aplicaram com êxito a cromatografia gasosa na
resolução direta de enantiômeros. No início da década de 70 a cromatografia líquida também
começou a ser aplicada para este fim. Desde então, a Cromatografia Líquida de Alta
5
Gil-Av, E.; Feibush, B.; Charless, R.; Tetrahedron Lett. 1966, 10, 1009.
3
Dias, J. M. M.
Introdução
Eficiência com Fase Estacionária Quiral (CLAE-FEQ), tem sido uma ferramenta importante
na separação de uma grande variedade de compostos quirais6.
A CLAE tradicional é uma técnica de separação fundamentada na distribuição dos
componentes de uma mistura em duas fases imiscíveis. A fase móvel [FM], líquida, passa
com direção definida e alta pressão através da fase estacionária [FE], contida numa coluna.
Ao final os componentes da mistura são retidos seletivamente e dessa forma podem ser
separados. As FEs que preenchem as colunas são compostas de uma cadeia orgânica ou
polímero depositado sobre um suporte. Quando a mistura a ser separada é composta de
enantiômeros a CLAE-FEQ deve ser utilizada7.
A separação cromatográfica pode ser realizada em fase normal ou em fase reversa,
na fase normal a FE é mais polar que a FM e na fase reversa a FM é mais polar. Existem FEs
que podem ser utilizadas tanto em fase normal como em fase reversa, o que garante maior
aplicabilidade dessas FEs7.
A cromatografia líquida é bastante empregada na indústria em geral, desde a
análise da matéria-prima até o controle de qualidade de produtos. Na indústria farmacêutica a
CLAE-FEQ vem sendo aplicada na separação de fármacos quirais. Dentre as vantagens da
CLAE-FEQ estão a possibilidade de obter ambos os enantiômeros isolados com elevados
graus de pureza ótica, reprodutibilidade nas resoluções, possibilidade de automação e
reutilização das colunas sem necessidade de regeneração. Outras vantagens são a separação de
misturas racêmicas com características específicas, como compostos de difícil derivatização
(hidrocarbonetos), compostos facilmente racemizáveis, ou compostos que tenham um tipo
incomum de quiralidade (tipo helicoidal)8.
Em 1979, Pirkle e House9 sintetizaram a primeira FEQ ligada à sílica (Figura 3),
que se mostrou bem sucedida na resolução de mais de 50 compostos enantioméricos, como
sulfóxidos, lactonas e derivados de aminas, aminoácidos, aminoálcoois, álcoois, tióis e
hidroxiácidos.
6
Ahuja, S. In Chiral Separations by Liquid Chromatography, ACS Symposium Series; American Chemical
Society: Washington, DC, 1991.
7
Snyder, L. R.; Kirkland, J. J.; Dolan, J. W., Introduction to Modern Liquid Chromatography, 3ª ed., Wiley,
New Jersey, 2010.
8
Junior, I. J.da S. et al, Química Nova, 2006, 29, 1027-1037.
9
Pirkle, W. H.; House, D. W.; J. Org. Chem. 1979, 44, 1957.
4
Dias, J. M. M.
Introdução
O
O
Si
S
OCH3
H
H
CF3
Figura 3. Primeira fase estacionária quiral ligada à sílica.
Para que ocorra a resolução direta dos enantiômeros é necessário o
reconhecimento quiral entre o seletor quiral e a mistura racêmica. É importante ressaltar que
pode existir reconhecimento quiral e não acontecer separação quiral. Para que esta ocorra, o
seletor quiral deve associar-se preferencialmente a um dos enantiômeros, e tanto pode estar
ancorado à fase estacionária como pode ser um aditivo à fase móvel10.
A discriminação quiral está fundamentada na diferença de energia livre (δ∆G) de
formação dos complexos diastereoisoméricos, entre o seletor quiral e cada um dos
enantiômeros do soluto. O valor de δ∆G depende diretamente dos fatores entalpicos (δ∆H) e
entrópicos (T x δ∆S) envolvidos no sistema, assim como do número de interações existentes
nos complexos diastereoisoméricos formados e do número de moléculas do solvente que
participam da formação desses complexos10.
Existem vários tipos de interações, atrativas ou repulsivas, que são responsáveis
pela formação dos complexos diastereoisoméricos transitórios. Estas podem ser classificadas
quanto a sua intensidade (Tabela 1).
10
Lourenço, T. C.; Cassiano, N. M.; Cass. Q. B., Química Nova 2010, 33, 10.
5
Dias, J. M. M.
Introdução
Tabela 1.Tipos de interações responsáveis pela discriminação quiral. Adaptada da ref. 2.
TIPO DE INTERAÇÃO
INTENSIDADE
FORÇAS
Interação Coulômbica
Muito forte
Atrativa ou Repulsiva
Ligação de Hidrogênio
Muito forte
Atrativa
Interação Estérica
Muito forte
Repulsiva
Interação π-π
Forte
Atrativa ou Repulsiva
Interação íon dipolo
Forte
Atrativa
Interação dipolo-dipolo
Intermediária
Atrativa
Interação dipolo-dipolo
induzido
Fraca
Atrativa
Forças de London
Muito Fraca
Atrativa
Todas as forças envolvidas no mecanismo de formação dos complexos
diastereoisoméricos ocorrem simultaneamente, tornando o entendimento do processo de
separação bastante complexo. Por isso a escolha do seletor quiral é de extrema importância na
separação enantiomérica.
Em geral, existem dois tipos de seletores quirais, os naturais e os sintéticos2. Entre
os seletores quirais naturais podemos citar: proteínas11, ciclodextrinas12, polissacarídeos13,
glicopeptídeos macrocíclicos14, alcalóides de cinchona15. Entre os sintético, os do tipo
“Pirkle”16, troca de ligantes17, éteres de coroa18, polímeros sintéticos19, polímeros impressos
molecularmente20.
Dentre os diversos seletores quirais sintéticos que são produzidos atualmente, se
destacam os do tipo “Pirkle”, onde moléculas quirais, aminoácidos modificados em geral, são
11
Haginaka, J.; J. Chromatogr., B: Anal. Technol. Biomed. Life Sci,. 2008, 875, 12.
Varga, G. et al; J. Pharm. and Biomed. Anal., 2010, 51, 84.
13
Yashima, E.; J. Chromatogr. A, 2001, 906, 105.
14
Ilisz, I.; Berkecz, R.; Peter, A.; J. Chromatogr. A, 2009, 1216, 1845.
15
Laemmerhofer, M.; Lindner, W.; J. Chromatogr. A, 1996, 741, 33.
16
Pirkle, W. H.; Welch, C. J.; J. Liq. Chromatogr. 1992, 15, 1947.
17
Hyun, M. H.; Han, S. C.; Whangbo, S. H.; J. Chromatogr. A, 2003, 992, 47.
18
Lee, W.; Yong Hong, C.; J. Chromatogr. A, 2000, 879, 113.
19
Lourenço, T. C.; Armstrong, D. W.; Cass Q. B.; Chromatographia 2010, 71, 361.
20
Kempe, M.; Anal. Chem. 1996, 68, 1948.
12
6
Dias, J. M. M.
Introdução
covalentemente ligados à sílica. As primeiras FEQs comerciais do tipo “Pirkle” foram
introduzidas em 1981, baseadas em N-(3,5-dinitrobenzoil)aminoácidos, onde a fenilglicina
(Figura 4a) e a leucina (Figura 4b), demonstraram eficiente separação para sulfóxidos,
aminas, aminoácidos, lactonas, hidroxiácidos e mercaptanas21.
NO2
NO2
O
O
O Si
OCH2CH3
N
H
O
H
N
NO2
O
O
O Si
OCH2CH3
N
H
H
N
NO2
O
(b)
(a)
Figura 4. Estruturas das FEQs baseadas em N-(3,5-dinitrobenzoil)--fenilglicina (a) e N-(3,5dinitrobenzoil)leucina (b).
A principal característica das FEQs tipo “Pirkle” é a presença de unidades
aromáticas que têm um papel importante na formação dos complexos diastereoisoméricos.
Além das interações π-π, nas FEQs também podem ocorrer interações do tipo ligação de
hidrogênio, interação dipolo-dipolo e em alguns casos também ocorre impedimento estérico,
dependendo do substitunte –R utilizado (Figura 5)2.
21
Pirkle, W. H.; Finn, J. M.; Schreiner, J. L.; Hamper, B. C.; J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3964.
7
Dias, J. M. M.
Introdução
Interação 
Ligação de hidrogênio
NO2
O
H
N
O
O
Si
N
H
OCH2CH3
NO2
R
O
Interação dipolo-dipolo
Impedimento estérico
Interação dipolo-dipolo
Figura 5. Representação esquemática das interações que ocorrem nas FEQs do tipo “Pirkle”.
Existem três tipos de FEQs tipo “Pirkle”, as π-ácidas (com grupos aceptores de
elétrons π), como exemplo temos as FEQs baseadas em N-3,5-dinitrobenzoilfenilglicina
(Figura 4a e b ), as π-básicas (com grupos doadores de elétrons π), como exemplo temos a
FEQ baseada na naftilalanina (Figura 6a) e as π-ácido-base (quando estão presentes grupos
doadores e aceptores de elétrons π) um exemplo é a Whelk-O
2, 10
(Figura 6b)
O
O
Si
1 - Regis Technologies
.
O
10
O(CH2CH3)
O
(a)
N
H
NH
O
Si
NO2
O
(b)
NO2
Figura 6. FEQs do tipo “Pirkle” π-básicas (a) e π-ácido-base (b).
8
Dias, J. M. M.
Introdução
As FEQs do tipo “Pirkle” apresentam a vantagem de ter grupos quirais com
estereoquímica definida diretamente ligados à sílica, o que lhe confere alta estabilidade e
maior reprodutibilidade nas análises tanto em escala analítica quanto preparativa6. Existem
atualmente, mais de 100 colunas cromatográficas quirais disponíveis no mercado, e a busca
por maiores eficiências impulsiona o desenvolvimento de novas FEQs.
1.3- Fases estacionárias quirais poliméricas
Polímeros de origem natural e algumas de suas propriedades são relatados desde
1820, porém o grande desenvolvimento de materiais poliméricos ocorreu dez anos depois com
a origem dos polímeros sintéticos22.
A palavra polímero é derivada das palavras gregas poli (muitos) e mero (parte de
repetição), significando moléculas grandes formadas por unidades repetidas (monômeros). O
processo de obtenção de um polímero através de um monômero é chamado de polimerização.
Na figura 7, temos os tipos de cadeias poliméricas encontradas, aquelas obtidas a partir de um
único monômero são chamadas de homopolímeros, se dois ou mais monômeros são
empregados, são chamadas de copolímeros23. Entre os copolímeros a cadeia polimérica pode
ser formada aleatoriamente, alternadamente, em bloco ou enxertada.
Figura 7. Representação de Homopolímero e Copolímeros. Adaptada da ref. 24.
22
Junior, E.H.; Polímeros: Ciência e Tecnologia 1998, 6.
Chanda M., Introdution to Polymer Science and Chemistry, A Problem Solving Approach, Taylor & Francis
Group, New York, 2006.
24
Ramos, J. C., Tese de Doutorado, Universidade Federal de Pernambuco, 2007.
23
9
Dias, J. M. M.
Introdução
Carothers25(a, b, c) e Flory26 foram os primeiros a classificar os diferentes tipos de
polímeros baseados nas reações químicas envolvidas no processo de polimerização.
Atualmente, várias classificações são utilizadas baseando-se na estrutura e propriedades dos
polímeros. O estudo de polímeros em geral tem sido alvo de inúmeras publicações, e resultou
em prêmios Nobel em química, entre eles Staudiger em 1953, Ziegler e Natta em 1963, Flory
em 1974 e Heeger, MacDiarmid e Shirakawa em 2000, bem como grandes avanços científicos
e tecnológicos27
Em cromatografia, polímeros naturais e sintéticos são muito utilizados como FEs,
tanto em escalas analíticas quanto preparativas.
Para a utilização como FEQs, moléculas pequenas podem ser adsorvidas ou
quimicamente ligadas à superfície do suporte, enquanto que os polímeros podem ser ligados
quimicamente ao suporte e também revesti-lo.
O revestimento do suporte com estruturas poliméricas pode acontecer de duas
formas: inicialmente uma mistura do polímero pré-sintetizado com a composição química bem
definida, é misturado em solução com o suporte e posteriormente o solvente é evaporado, outra
forma é através da polimerização in situ, uma solução de monômeros ou oligômeros, iniciada
ou propagada na superfície do suporte. A desvantagem do revestimento por evaporação do
polímero é o uso limitado de eluentes (fase móvel), pois solventes que dissolvam o polímero
não podem ser usados na resolução de enantiômeros, o que não ocorre quando o crescimento
do polímero ocorre na superfície da sílica através do monômero quimicamente ligado28.
A capacidade de resolução de uma FEQ pode ser ampliada quando são utilizados
polímeros quirais. Os monômeros contendo os centros estereogênicos repetem-se
regularmente ao longo da cadeia polimérica, aumentando a densidade dos sítios quirais. Em
aplicações preparativas o aumento da capacidade de resolução é uma característica
essencial29.
Em 1973, Stewart e Doherty utilizaram o primeiro polímero natural como FEQ,
albumina de soro bovino (BSA), que foi bem sucedida na resolução de DL-triptofanos30. Mais
25
(a) Carothers, W.H., J. Am. Chem. Soc., 51, 2548, 1929.(b) Carothers, W.H., Chem. Rev., 8, 353, 1931.(c)
Carothers, W.H., Trans. Faraday Soc., 32, 39-53, 1936.
26
Flory, P. J., Principles of Polymer Chemistry, Cornel University, New york, 16ºed., 1995.
27
Nicholson, J. W., The Chemistry of Polymers, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 3ª ed. 1994.
28
Okamoto, Y.; J., Polym. Sci. Part. A: Polym. Chem. 2009, 47, 1731.
29
Ahuja, S., Chiral Separations – Applications and Technology, American Chemical Society, Washington,
1997.
30
Stewart, K. K., Doherty, R. F.; Proc. Nat. Acad. Sci. 1973, 70, 10, 2850.
10
Dias, J. M. M.
Introdução
tarde em 1974, Blaschke e colaboradores prepararam um polímero sintético a partir do
respectivo monômero opticamente ativo, para ser utilizado em cromatografia quiral6. Em
1981, Okamoto et al.31 adsorveram um polímero quiral em sílica gel macroporosa, esta foi
utilizada na resolução de compostos cíclicos trans-dissubstituídos, bicíclicos e policíclicos.
Este trabalho deu início a um grande desenvolvimento de FEQs políméricas derivadas de
polissacarídeos adsorvidos em sílica gel.
FEQs ligadas à sílica também podem ser obtidas por copolimerização 32. Estas são
comercializadas pela Merck (ChiraSpher®) e utilizadas na resolução de intermediários
sintéticos e derivados de benzotiazepinas. Também existem FEQs comercializadas pela EKA
Chemical em que o polímero é ligado covalentemente à sílica gel funcionalizada, como por
exemplo, Kromasil® CHI-DMB. Pirkle realizou algumas pesquisas em síntese e avaliação de
FEQs poliméricas33, 34 e copoliméricas35.
Como exemplos gerais de compostos que atualmente são utilizados como FEQs,
podemos citar as β-ciclodextrinas36; 3,5-dicloro e 3,5-dimetil-fenilcarbamatos37, derivados de
polimetacrilatos quirais38 e polissacarídeos quirais39. Outra classe que vem sendo explorada
para aplicações cromatográficas são os polímeros condutores quirais.
1.3.1 - Polímeros condutores quirais
Desde os anos 60 são conhecidas as propriedades semicondutoras de moléculas
orgânicas constituídas de duplas ligações conjugadas. No início dos anos 70, Shirakawa e
Ikeda40,41 prepararam filmes auto-suportados de poliacetileno pela polimerização direta do
acetileno, que apresentou propriedades semicondutoras. Mais tarde em 1977, MacDiarmid e
31
Okamoto, Y. et al.; J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 6971.
Blaschke, G.; Fraenkel, W.; Broeker, W.; Kinkel,J.; DE 3619303, 1987.
33
Pirkle, W. H., Terfloth, G. J., J. Chromatogr. A, 1995, 704, 269.
34
Pirkle W. H., Brice, L. J., Terfloth, G. J., J. Chromatogr. A, 1996, 753, 109.
35
Wolf, C., Pirkle, W. H., J. Chromatogr. A, 1998, 799, 177.
36
Wang, Y.; Xiao, Y.; Tan, T. T. Y.; Ng, S., Tetrahedron Letters 2008, 49, 5190.
37
Okamoto, Y., Noguchi, J., Yashima, E., React. & Funct. Polym., 1998, 37, 183.
38
Lee, Y. K., Yamashita, K., Eto, M., Onimura, K., Tsutsumi, H., Oishi, T., Polymer, 2002, 43, 7539.
39
Cass, Q. B., Degani, A. L. G., Cassiano, N. M., Pedrazolli Jr., J., J. Chromatogr. B, 2001, 766, 153.
40
Shirakawa, H., Ikeda, S., Polymer, 1971, 2, 231.
41
Shirakawa, H., Ikeda, S., J. Polymer Sci. Chem., 1974, 12, 929.
32
11
Dias, J. M. M.
Introdução
colaboradores42 descobriram que, tratando o poliacetileno com ácido ou base de Lewis, era
possível aumentar a condutividade desse material em até 13 ordens de grandeza (dopagem).
A dopagem envolve a introdução de defeitos na estrutura polimérica, o que
consequentemente altera a condutividade do material numa extensão de isolante a metal. O
termo dopagem é utilizado em analogia à dopagem de semicondutores inorgânicos, porém no
caso dos polímeros em sua maioria durante o processo de dopagem ocorre uma reação entre o
dopante e a estrutura polimérica43.
Os polímeros condutores ou “metais sintéticos” apresentam longos sistemas π
conjugados, ou seja, ligações duplas e simples alternadas ao longo da cadeia polimérica
(Figura 8).
poliacetileno
C
H
n
C
H
n
n
polipirrol
polianilina
NH
poli-(p-fenileno vinileno)
N
H
n
politiofeno
poli-(p-fenileno)
n
S
n
Figura 8. Estruturas dos alguns polímeros condutores.
A obtenção de polímeros condutores, pode ocorrer pelo método eletroquímico ou
químico. Na síntese eletroquímica, o potencial aplicado deve ser suficiente para induzir a
oxidação do monômero. Já na síntese química, é necessária a utilização de agentes oxidantes
ou catalisadores especiais com o potencial de redução suficiente para a oxidação do
monômero, como cloreto férrico (FeCl3), perssulfato de amônio ((NH4)2S2O8) ou nitrato de
prata (AgNO3)43.
Quando essas estruturas poliméricas condutoras exibem atividade óptica são
chamadas de polímeros condutores quirais. Estes podem ser obtidos de diversas formas, a
42
43
Shirakawa, H., et al. J. Chem. Soc.: Chem. Commun., 1977, 578.
Skotheim, T. A., Handbook of Conducting Polymers, Marcel Dekker Inc., vol.1, New York, 1986.
12
Dias, J. M. M.
Introdução
partir de monômeros com substituintes enantioméricamente puros44, induzindo a quiralidade
pela complexação de polímeros ou oligômeros aquirais com aminas quirais ou com
polissacarídeos45, utilizando monômeros aquirais para serem polimerizados junto a cristais
líquidos quirais que guiam a formação da estrutura quiral46 ou utilizando dopantes quirais
incorporados à cadeia polimérica47, entre outras formas. Entre os fatores que influenciam a
atividade óptica desses polímeros estão a sua regioregularidade, a natureza dos substituintes
quirais e pelos modos de agregação supramoleculares em solução e no estado sólido. As
aplicações envolvendo polímeros condutores quirais vêm crescendo nos últimos anos, sendo
citados como sensores enantiosseletivos48, catalisadores49 e materiais luminescentes48, entre
outros.
Polímeros condutores quirais também vêm sendo utilizados em separação
enantiomérica. Kaner e co-autores50 têm explorado a enantioseletividade de polianilinas quirais
para separação cromatográfica de aminoácidos racêmicos. Também é citada a resolução dos
aminoácidos D- e L-triptofano utilizando membranas de polipirróis quirais, preparadas por
eletrodeposição de polipirrol na presença de dopantes quirais como poli-L-(ácido glutâmico)
ou sulfato de dextrano, numa membrana de poli-(difluoreto de vinila) revestida com platina51.
1.3.2- Polipirróis e politiofenos quirais
Polipirróis e politiofenos em geral têm se destacado devido às suas propriedades,
como boa condutividade, estabilidade térmica e ambiental, facilidade de polimerização e de
modificação da cadeia lateral52a,b. A quiralidade nesses sistemas ainda é pouco explorada,
porém a possibilidade de unir as propriedades de polímeros condutores com a atividade óptica
de moléculas quirais tem atraído atenção da comunidade científica.
A obtenção química ou eletroquímica do polipirrol pode ocorrer em diversos
solventes orgânicos, inclusive em meio aquoso, enquanto que o politiofeno requer solventes
44
45
46
Ramos J. C., Souto-Maior, R. M., Navarro, M., Polymer, 2006, 47, 8095.
Hase Y. et al;,Macromolecules 2006, 39, 6003.
Ishihara, S; Furuki, Y; Takeoka, S., Polym. Advanc. Tech. 2008, 19, 1097.
47
Tigelar, D.M. et al.; Chemistry of Materials 2002, 14, 1430.
Nguyen, T. H.; Ansell, R. J., Organic & Biomolecular Chemistry 2009, 7, 1211.
49
De, B. B. et a.l, Tetrahedron-asymmetry 1995, 6, 2106.
50
Huang, J. et al.; Adv. Mater. 2003, 15, 1158.
51
N. Ogata, Macromol. Symp. 1997, 118, 693.
52
(a) Diaz, A.F., Kanazawa, K.K., Gardini, G.P., J. Chem. Soc. Chem. Commun.,1979, 635. (b) Tourillon G.,
Garnier F., J. Electroanal. Chem.,1982, 135, 173.
48
13
Dias, J. M. M.
Introdução
orgânicos. Na polimerização do tiofeno, a presença de água mesmo em pequenas quantidades
(~1%), causa dificuldades no processo de polimerização devido à interferência no
crescimento da cadeia, levando à formação de oligômeros ou mesmo polímeros de cadeias
pequenas, comprometendo assim suas propriedades53. A principal vantagem dos métodos
químicos é a possibilidade de obtenção do polímero em maior escala com regioregulidade54,
ou seja, com alta ordem estrutural. O método eletroquímico por sua vez permite um controle
da reação de polimerização e da espessura do filme formado e adsorvido na superfície do
eletrodo através do número de Coulombs passados. Neste último caso, é possível utilizar o
polímero na construção de dispositivos eletrônicos e obtenção de eletrodos modificados55.
O mecanismo de formação desses polímeros heterocíclicos, tanto no método
químico como no eletroquímico, acontece através da oxidação do monômero e conseqüente
formação do cátion radical. Em seguida dois cátions radicais se unem e ocorre a saída de dois
prótons restituindo o sistema aromático. Dímeros, trímeros e oligômeros seguem o mesmo
processo oxidativo, permitindo assim o crescimento da cadeia polimérica (Esquema 1). A
estabilidade do cátion radical é essencial para a obtenção de um polímero com elevado grau
de conjugação43.
53
Wallace, G. G., Spinks, G. M., Teasdale, P. R., Conductive Electroactive Polymers: intelligent Materials
Systems, Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, 1997.
54
Souto Maior, R., Hinkelmann, K., Eckert, H., Wudl, F., Macromolecules 1995, 23, 1268.
55
Evans, G. P., Advances in Electrochemical Science and Engineering, vol.1, Gerisher, H., Tobias, C. W.
(Editors), VCH, 1991.
14
Dias, J. M. M.
Introdução
H
.
-eN
+
N
+
N
H
H
H
.
H
+
N
H
N
.
H
H
H
H
+
N
H
H
N
H
H
H
-e-
N
H
N
N
H
H
N
+
N
H
H
H
.
x
x
N
+ 2H+
N
H H
H H
N
N
N
+
+
N
-e-
.
H
H
N
+
N
x
H
.
.
+
H
+
N
N
H
H
N
N
+ 2H+
H
x+1
Esquema 1. Mecanismo eletroquímico de polimerização do pirrol
Os primeiros polipirróis quirais foram sintetizados em 1985 por Baughman e
colaboradores via polimerização eletroquímica dos respectivos monômeros quirais Nsubstituídos, porém a sua quiralidade não foi explorada56. Salmon, Bidan e colaboradores57, 58
similarmente sintetizaram polipirróis N-substituídos e as suas atividades ópticas foram
avaliadas através de estudos de dicroísmo circular. Estes polímeros apresentaram
condutividade e estabilidade bastante limitadas, e suas propriedades enantiosseletivas não
foram estudadas.
Em 1988, Lemaire et al.59 sintetizaram o primeiro politiofeno quiral substituído
por grupos (R)- e (S)-fenilbutil na posição 3 do núcleo tiofeno, a polimerização ocorreu via
eletroquímica utilizando ácidos quirais como eletrólitos de suporte e agentes dopantes. Os
politiofenos neutros apresentaram maior [α] em relação aos respectivos monômeros devido à
formação helicoidal da cadeia polimérica induzida pelos substituintes quirais.
56
Elsenbaumer, R. L.; Eckhardt, H., Iqbal, Z.; Toth J.; Baughman R. H., Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 118, 111.
Salmón, M.; Bidan, G. J. Electrochem. Soc. 1985, 132, 1897.
58
Salmón, M.; Saloma, M.; Bidan, G.; Genies, E. M., Electrochim.Acta, 1989, 34, 117.
59
Lemaire, M.; Delabouglise, D.; Garreau, R.; Guy, A.; Roncali, J., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1988, 658.
57
15
Dias, J. M. M.
Introdução
A quiralidade de poli-heterocíclicos é causada pela indução assimétrica
proveniente dos substituintes quirais, isso foi comprovado em 1990 por Delabouglise e
Garnier60, que prepararam os polipirróis substituídos com aminoácidos na posição 3 do anel
pirrólico,
via
polimerização
eletroquímica.
Esses
polímeros
apresentaram
menor
condutividade em relação aos análogos não substituídos, devido à torção provocada pela
presença de grupos volumosos na cadeia polimérica. Ryder et al.61 publicaram a síntese de
monômeros derivados de pirrol ligados covalentemente a carboidratos quirais através de um
método eletroquímico. Ho-Hoang et al.62 relataram a síntese e eletropolimerização de vários
monômeros de pirrol substituidos por ésteres quirais.
Estudos de discriminação quiral foram realizados por Costello e colaboradores63,
que sintetizaram polipirrois quirais N-substituídos via polimerização química utilizando FeCl3
em H2O/CH3CN. Esses polímeros exibiram discriminação quiral entre os enantiômeros do (R)
e (S)-mentol. Politiofenos β-substituídos também sintetizados por polimerização química em
FeCl3,
exibiram
alta
regioregularidade
e
potencial
aplicação
como
membrana
enantiosseletiva64.
Polipirróis e politiofenos quirais são altamente promissores para aplicações
cromatográficas; a enantiosseletividade já comprovada de alguns sistemas, impulsionou o
crescimento de estudos relacionados com as suas propriedades de discriminação quiral e
aplicações em materiais enantiosseletivos. Entre os trabalhos envolvendo esses materiais,
destacamos os realizados por Navarro et al44, 65, onde monômeros quirais e os respectivos
polímeros quirais derivados de pirrol e tiofeno substituídos são citados como percussores
apropriados para FEQs poliméricas.
60
Delabouglise, D., Ganier; F., Synthetic Metals 1990, 39, 117.
Ryder, K. S.; Morris, J. M.; Cooper, J.M., J. Chem. Soc., Chem. Commun. ,1995, 14, 1471.
62
Ho-Hoang, A.; Fache, F.; Lemaire, M., Synth. Commun. 1996, 26, 7, 1289.
63
Costello, B. P. J., et al Synthetic Metalls, 2003, 139, 43.
64
Andreani, F.; Angiolini L.; Caretta D.; Salatelli E., J. Mater. Chem. 1998, 8, 1109.
65
Ribeiro, A. S.; Kanazawa, A.; Navarro, D. M. A. F., Moulet, J.C.; Navarro, M., Tetrahedron: Asymmetry
1999, 10, 3735.
61
16
Dias, J. M. M.
Introdução
1.4- Suporte para fases estacionárias
Para ser considerado um bom suporte cromatográfico utilizado na preparação de
FEs o material deve apresentar algumas características pré-definidas. Segundo Unger e
Trudinger68, o suporte cromatográfico deve ter o método de síntese de partículas reprodutível;
as partículas devem ter uma faixa estreita de distribuição de tamanho e grande área
superficial; os poros devem ter um diâmetro apropriado para o tamanho do analito e boa
conectividade para permitir uma alta taxa de transferência de massa; deve ter resistência
térmica, mecânica e química à degradação; possuir uma superfície energeticamente
homogênea e quimicamente modificável além de exibir o mínimo de intumescimento, no caso
das FE poliméricas ou das FE preparadas por recobrimento polimérico66.
Alguns materiais vêm sendo aplicados como suporte, como alumina, titânia,
zircônia porosa e não porosa e mais comumente sílica. A alumina67 apresenta resistência
mecânica comparável à sílica e resistência química maior, é estável frente a fases móveis com
pH acima de 12, podendo separar compostos básicos. Uma desvantagem do seu uso é na
separação de ácidos carboxílicos, pois estes compostos se ligam irreversivelmente na sua
superfície. A alumina não modificada é bastante utilizada como fase normal na separação de
solutos fracamente polares. Quando é utilizada em fase reversa, cadeias alquílicas podem ser
ligadas covalentemente a sua superfície ou através de recobrimento superficial com uma
camada de polímero. Por outro lado, fases comerciais disponíveis com este suporte são muito
limitadas.
A zircônia68 porosa e não porosa, é utilizada como suporte devido a sua
estabilidade química, é estável a pH extremos e temperaturas elevadas (maiores que 100 °C),
possui elevada resistência mecânica. Uma desvantagem é que a sua superfície tem sítios que
são classificados como ácidos fortes de Lewis e são promovidos por átomos de zircônio (IV)
que não têm todas as suas ligações de coordenação completas e podem interagir com bases
fortes de Lewis, como fosfatos, hidróxidos, fluoretos, e outros, produzindo picos com caudas
ou até mesmo favorecendo adsorção irreversível. Uma forma de prevenir esse efeito é
adicionar bases fortes de Lewis à fase móvel para competir com os grupos básicos do soluto,
ou então modificar a sua superfície com fluoretos ou fosfatos.
66
Maldaner, L.; Collins, C. H.; Jardim, I. C. S. F. Química Nova 2010, 33, 1559.
Pesek, J. J.; Tang, V. H.; Chromatographia 1994, 39, 649.
68
Trüdinger, U.; Müller, G.; Unger, K. K.; J. Chromatogr. 1990, 535, 111.
67
17
Dias, J. M. M.
Introdução
No caso da titânia69, as mesmas propriedades mecânicas da sílica são encontradas,
e uma maior estabilidade química. A titânia é um óxido metálico anfótero que pode ser
utilizado como trocador aniônico em pH ácido e trocador catiônico em pH alcalino. Apresenta
em sua superfície os chamados grupos titanóis ácidos que, como a sílica, também adsorve
compostos básicos.
A sílica é o material mais usado na preparação das fases estacionárias para CLAE,
devido a sua estabilidade mecânica a altas pressões, facilidade de modificação da superfície, e
também devido ao grande conhecimento de sua estrutura e propriedades. Este material é
comercialmente disponível em uma grande variedade de tamanho de partículas, formas e
tamanhos de poros.
1.4.1 – Sílica: estrutura, propriedades e aplicações
A sílica é um polímero inorgânico com unidades tetraédricas de SiO4 (Figura 9)
que pode ser natural ou sintético, amorfo ou cristalino. Em seu interior estão os grupos
siloxanos (Si-O-Si) (Figura 9b) e distribuídos aleatoriamente em sua superfície estão uma
vasta população de grupos silanóis (Si-OH)70. Os grupos silanóis podem ser classificados
como isolados (Figura 9c), vicinais (Figura 9d) e geminais (Figura 9e).
69
70
Tonhi, E.; Collins, K. E.; Jardim I. C. S. F.; Collins, C. H., Química Nova 2002, 25, 4, 616.
Farias, R. F.; Airoldi, C.; Química Nova 2000, 23,1.
18
Dias, J. M. M.
Introdução
Figura 9. Estrutura da sílica amorfa: (a) possível poro da partícula da sílica, (b) grupo siloxano, (c) grupos
silanóis isolados, (d) silanóis vicinais e (e) silanóis geminais.
A presença dos grupos silanóis foi detectada pela primeira vez em 1936 por A. V.
Kiselev71. Um estudo com amostras de sílica utilizando o método de troca de hidrogênio por
deutério acoplado a espectrometria de massa chegou ao valor de α-OH (constante físicoquímica da sílica) de 5,0 OH nm-2 na sua superfície, isso independente de origem do material
e de suas características estruturais como área superficial, tipo e tamanho de poro72.
A reatividade da sílica é determinada principalmente pela presença de grupos
silanóis (ácidos de Brønsted) em sua superfície. Esses grupos interagem fortemente com
moléculas de água através de ligações de hidrogênio diminuindo a reatividade da sílica, isso
pode ser evitado por tratamento térmico. Em temperaturas de 100 a 300°C, sob vácuo, a água
fisicamente adsorvida é removida (Esquema 2a). Na temperatura de 397°C ocorre o equilíbrio
entre hidroxilação e desidroxilação (Esquema 2b) e quando a temperatura é aumentada
(797°C) ocorre a desidroxilação irreversível da sílica, os grupos silanóis são completamente
convertidos em siloxanos (Esquema 2c) e conseqüentemente quaisquer reações envolvendo os
grupos silanóis não poderiam ser efetivadas73.
71
Kiselev, A. V.; Kollodn. Zh. 1936, 2, 17.
Zhuravlev, L. T.; Langmuir 1987, 3, 316.
73
Unger, K. K., “Porous Silica, Its Properties and Use as Support in Column Liquid Chromatography”, 2 nd ed,
Elsevier, New York, 1979.
72
19
Dias, J. M. M.
Si
Introdução
O
H
H
O
Si
O
H
100-300°C
Si
O
397°C
H
(a)
Si
O
(b)
H
Si
O
H2O
Si
H
797°C
(c)
Si
O
H2O
Si
Esquema 2. Tratamento térmico envolvendo a superfície da sílica.
Com o desenvolvimento da CLAE por volta dos anos 60, as FEs eram preparadas
através da deposição de moléculas ou polímeros orgânicos na sílica. Esse material era poroso
e apresentava forma irregular, partículas com tamanho médio de 40 a 50 μm e impurezas
advindas do seu processo de obtenção. A partir de 1980, as partículas de sílica apresentaramse com morfologia esférica e com tamanhos cada vez menores entre 3-10 μm, chegando a
colunas recheadas com partículas de até 1,6 μm74.
Os diversos tipos de sílica podem ser obtidos, dependendo das características
desejadas para o material. O tratamento de silicato de sódio em meio ácido, por exemplo, gera
partículas de tamanhos irregulares e com alto grau de contaminação75. Quando é utilizado o
processo sol-gel com hidrólise de alcoxissilanos e adição de surfactante, são obtidas partículas
uniformemente esféricas e com pouco grau de contaminação. Outra forma de obtenção de
sílica é pela hidrólise do tetracloreto de silício em altas temperaturas, em que as partículas
formadas são pequenas, não-porosas e de baixa densidade76. Atualmente podem ser
preparadas sílicas com alta pureza, sílicas híbridas, sílicas superficialmente porosas, sílicas
monolíticas, entre outras dependendo da necessidade e aplicação66.
74
Silva, C. R.; Jardim, C. S. F.; Collins C. H.; Airoldi, C.; Quimica Nova 2004, 27, 270.
Elnahhal I. M., Parish R. V.; J. Organomet. Chem., 1993, 452, 19.
76
Nawrocki, J.; J. Chromatogr. A.; 1997, 779, 29.
75
20
Dias, J. M. M.
Introdução
Aplicações envolvendo sílica são muito citadas na literatura, isso principalmente
devido à capacidade de adsorver sólidos, líquidos e vapores, entre outras características, o que
permite a imobilização de moléculas orgânicas e ampliação do seu uso em diversas aplicações
como: catalisadores77, adsorção de íons metálicos presentes em água78 e cromatografia79.
A utilização da sílica como suporte cromatográfico é limitada pela sua
estabilidade química e térmica. A química esta relacionada ao uso de FM com pH na faixa de
2 a 8, pois em pH acima de 8 ocorre a dissolução da sílica e o colapso da FE. Em pH menor
que 2 ocorre a hidrólise da ligação siloxano (Si-O-Si-C), ou seja, ocorre a quebra da ligação
entre a fase ligada e o suporte cromatográfico, resultando em uma perda contínua de fase
ligada, com subsequente perda de retenção do analito. A estabilidade térmica está relacionada
ao uso de temperaturas acima de 60 °C, com uso de alto percentual de solvente aquoso FM,
nesse caso a sílica começa a solubilizar, e ocorre colapso do leito cromatográfico, com
conseqüente diminuição dos tempos de retenção dos analitos, e o tempo de vida da coluna é
reduzido significativamente80.
1.4.2 – Agentes sililantes
A modificação da superfície de sílica é muito citada na literatura.
O
processo
de modificação desse material pode acontecer de várias formas: esterificação, cloração
seguida de reação com reagente de Grignard ou composto organo-lítio, e organossilanização.
Outros processos menos utilizados são organossilanização catalisada por amônia e em fase de
vapor69.
A esterificação era um método utilizado para modificar a superfície da sílica a
partir da reação de um álcool (Esquema 3). Por se tratar de um método simples, este foi o
primeiro a ser utilizado para obter fases quimicamente ligadas. Entretanto, a ligação silíciooxigênio-carbono é instável e não pode ser utilizada com fases móveis aquosas ou alcoólicas.
Por isso, essas fases foram rapidamente abandonadas69.
77
Sohn, J. R.; Ryu, S. G.; Pae, Y., Chol, S. J., Bull Korean Chem. Soc. 1990, 11, 5, 403.
Iamamoto, M.; Gushiken, Y., Journal of Colloid and Interface Science 1989,129, 1, 162.
79
Numata, M. et al. Anal. Chem. 2007, 79, 9211.
80
Borges, E. M.; Bottoli, C. B. G; Collins, C. H.; Quimica. Nova, 2010, 33, 945.
78
21
Dias, J. M. M.
Introdução
Si
O
Si
H
O
R
ROH
Si
O
H2O
Si
H
O
R
Esquema 3. Reação de esterificação envolvendo a sílica.
Reações de cloração seguida de reação com reagente de Grignard ou composto
organolítio também foram empregadas na modificação da sílica. A primeira etapa consiste de
cloração superficial utilizando cloreto de tionila (Esquema 4a), seguida pela ligação da cadeia
alquila através de um reagente de Grignard (Esquema 4b) ou um composto organolítio
(Esquema 4c)69.
(a)
Si
O
H
Si
O
Cl
SOCl2
Si
O
H
Si
O
Cl
(b)
SO2
Si
O
Cl
Si
O
R
Si
O
R
Si
O
MgClBr
MgBrR
Si
O
Si
O
Cl
Cl
R
LiCl
LiR
(c)
Si
O
Cl
HCl
Si
O
R
Esquema 4. Reação de cloração (a) com reagente de Grignard (b) e com reagente organolítio (c).
O uso de reagente de Grignard ou compostos organolítio na modificação de sílica
torna este procedimento economicamente inviável em relação aos outros métodos econômicos
e de fácil realização. A forma mais utilizada atualmente para modificação da sílica é através
de reações com agentes sililantes (reação de sililação). A reação consiste na ligação entre um
22
Dias, J. M. M.
Introdução
alcoxissilano e os grupos silanóis presentes na superfície da sílica. Esses agentes sililantes
funcionam como intermediários que promovem a ligação covalente de um material orgânico a
uma superfície da sílica, dessa forma se obtém a vantagem da presença de grupos orgânicos
reativos na superfície de um substrato insolúvel81.
Os agentes sililantes mais utilizados são do tipo bifuncional Y3Si-R-X. A grande
aplicabilidade desses silanos é determinada pela reatividade dos grupos X, localizados no
extremo da cadeia orgânica podendo ser Cl, SH, NH2, NCO, entre outros. O grupo R
(espaçador) é formado por grupos metilênicos, ligados ao átomo de silício. Por outro lado, Y
pode ser um haleto ou mesmo um grupo amina, mas os mais encontrados são grupos alcóxido
(RO) devido a sua alta reatividade diante dos substratos hidroxilados81.
O sucesso da reação de sililação em meio não aquoso depende da disponibilidade
dos grupos silanóis na superfície da sílica. Essa ligação pode ser do tipo mono, bi e tridentada
(Esquema 5), porém devido a razões de natureza estérica, o átomo de silício do agente sililante
normalmente encontra-se ligado a um ou no máximo a dois átomos de oxigênio do substrato
inorgânico81.
Si OH
OR
Si O
Si(CH2)3X
ROH
Si O H OR
Si
O
Si O
H
Si(CH2)3X
Si
O
Si
O
H
(RO)3Si(CH2)3X
Si O
2ROH
OR
Si O H
H
Si
O
Si O
Si(CH2)3X
3ROH
Si O
Esquema 5. Diferentes formas de ancoramento dos organossilanos na superfície de um suporte contendo grupos
silanóis: (a) monodentado; (b) bidentado e (c) tridentado. Adaptado da referência 80.
81
Arakaki, L. N. H., Airoldi, C., Química Nova 1999, 22, 246.
23
Dias, J. M. M.
Introdução
A versatilidade alcançada com a imobilização de agentes sililantes na sílica
depende da reatividade do grupo X, que pode reagir com outros grupos (L) e adquirir as
propriedades desejadas para o material. A imobilização desses grupos pode acontecer seguindo
duas rotas. A rota heterogênea (Esquema 6) que é a mais utilizada devido às facilidades
operacionais, onde o organossilano é primeiramente imobilizado à superfície do suporte (1ª
etapa), e depois modificado pelo substituinte nucleofílico L (2ª etapa). A rota homogênea
(Esquema 7) é, utilizada quando se deseja maior facilidade na caracterização, ocorre o inverso:
primeiramente a substituição com L (1ª etapa), e depois o imobilização organossilano
modificado na superfície do suporte (2ª etapa)81.
OR
Si
O
H
(RO)3Si(CH2)3X
Si
O
Si(CH2)3X
ROH
1ª
etapa
X
2ª
etapa
OR
OR
Si
O
OR
Si(CH2)3X
L
Si
O
OR
Si(CH2)3L
OR
Esquema 6. Rota heterogênea para reação de sililação.
(RO)3Si(CH2)3X
L
(RO)3Si(CH2)3L
1ª
etapa
X
OR
(RO)3Si(CH2)3L
Si
O
H
Si
O
Si(CH2)3L
X
2ª
etapa
OR
Esquema 7. Rota homogênea para reação de sililação.
24
Dias, J. M. M.
Introdução
Com o desenvolvimento da síntese de novos agentes sililantes o processo de
organofuncionalização da superfície da sílica obteve um grande avanço. Atualmente, uma
variedade de funções orgânicas podem ser inseridas na cadeia do agente sililante e ancoradas
covalentemente à sílica. Desta forma, as propriedades destes materiais puderam ser mais
exploradas. Dentre as aplicações já citadas para a sílica organofuncionalizada destacaremos
aqui como suporte para fases estacionárias utilizadas em cromatografia.
Neste trabalho empregamos monômeros de pirrol e tiofeno derivados do seletor
quiral do tipo “Pirkle” utilizando sílica de alta pureza como suporte, para o desenvolvimento
de fases estacionárias quirais, que possam promover melhores resoluções cromatográficas
aplicadas a compostos orgânicos em geral e principalmente a fármacos quirais.
25
Dias, J. M. M.
Objetivos
2-Objetivos
2.1- Gerais
Preparar e caracterizar copolímeros derivados de pirrol e tiofeno funcionalizados
com o grupo R-(-)-N-(3,5-dinitrobenzoil)-α-fenilglicina, depositados na superfície de sílica
LUNA (tamanho de partícula de 10 μm, tamanho de poro de 100 Å e área superficial de 400
m2.g-1). Estudo da aplicação desta sílica como fase estacionária quiral em cromatografia
líquida de alta eficiência.
2.2
– Específicos
 Sintetizar monômeros derivados de pirrol e tiofeno funcionalizados com R-(-)-N-(3,5dinitrobenzoil)-α-fenilglicina.
 Sintetizar os monômeros-âncora, 1-(3’-bromopropil)pirrol e
3-(2-bromoetil)tiofeno,
derivados de pirrol e tiofeno.
 Realizar a reação de sililação entre a sílica LUNA e o agente sililante (N-β-aminoetil-γamino-propil-trimetóxissilano).
 Imobilizar na sílica modificada com o agente sililante os monômeros-âncora derivados
de pirrol e tiofeno.
 Preparar as fases estacionárias quirais a partir de reações de copolimerização entre os
monômeros pirrol e tiofeno e os monômeros âncora imobilizados na superfície da sílica.
 Avaliar as fases estacionárias quirais sintetizadas na resolução de alguns compostos
racêmicos escolhidos previamente utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência.
26
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
3-Parte experimental
A preparação das fases estacionárias quirais foi realizada em três etapas
inicialmente os monômeros opticamente ativos derivados de pirrol e tiofeno foram
sintetizados. Em seguida realizamos a etapa de modificação (funcionalização) da sílica
apropriada. E por fim as fases estacionárias baseadas em polímeros ligados a sílica, foram
preparadas e testadas sua aplicação em cromatografia líquida de alta eficiência.
3.1- Equipamentos e materiais utilizados
Todos os reagentes e solventes utilizados foram fornecidos pela Aldrich, Vetec e
Cinética.
Todas as análises elementares foram obtidas num equipamento Carlo Erba EA
1110, no qual foram obtidos os percentuais de carbono, nitrogênio, hidrogênio e enxofre
presentes nas amostras sintetizadas.
As análises termogravimétricas (TGA) foram realizadas em um equipamento
TGA-50H (Shimadzu), em panelas de platina sob fluxo constante de nitrogênio (vazão de 50
mL.min-1) com uma taxa de aquecimento de 10°C.min-1, num intervalo de temperatura de
25°C a 900°C. A perda de massa foi calculada no programa TA-60.
Os espectros de infravermelho foram obtidos em um espectrômero Bruker IFS 66
em pastilhas de KBr. O KBr utilizado passou por um processo de secagem em estufa por 2h
numa temperatura de 120-150°C.
Os espectros de Ressonância Magnética Nuclear de próton [RMN 1H] foram
realizados em um espectrômetro Varian Unity Plus com freqüência de 300 MHz. Os
deslocamentos químicos foram medidos em unidades de freqüência, a partir de um sinal de
referência (trimetilsilano-TMS). Os solventes deuterados utilizados foram escolhidos
dependendo da solubilidade da amostra entre dimetilsulfóxido [DMSO-d6], clorofórmio
[CDCl3] e metanol [CD3OD]. Para os espectros obtidos em fase sólida (RMN
13
C e RMN
29
Si) foi utilizada a técnica de polarização cruzada com rotação em ângulo mágico (CP/MAS).
A frequência utilizada para carbono e silício foi de 75,4 e 59,5 MHz, respectivamente.
Todas as cromatografias gasosas foram realizadas em um Cromatógrafo ThermoFinnigan Focus GC com detector de ionização de chama [DIC] e coluna capilar 30 m x 0,25
27
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
mm OV-5, com aumento de temperatura numa velocidade de 10°C.min-1 num intervalo de 60
- 220°C.
As micrografias foram realizadas em um Microscópio Eletrônico de Varredura
Shimadzu SS-550 com filamento de tungstênio. Para a realização das análises de microscopia,
pequenas quantidades das amostras foram depositadas sobre um suporte plano “stub” e
posteriormente foram recobertas com uma monocamada de ouro (metalizadas) num
equipamento SC-701 Quick Coater, Sanyu Electron, com corrente 6 mA por 2 min.
As análises de Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massas foram
obtidas com um equipamento CG/EM - QP5050A Gas Chromatograph Mass Spectrometer
Shimadzu, com coluna capilar 30 m x 0,25 mm DB-5 variando a temperatura entre 80 - 220°C
numa velocidade de 10°C.min-1.
3.2 - Técnicas Gerais
Solventes como THF, CHCl3 e ACN foram submetidos a um processo de secagem
antes do uso. No caso do THF este foi destilado na presença de sódio metálico e benzofenona.
Já o CHCl3 e a ACN foram submetidos a destilação utilizando pentóxido de fósforo [P2O5]
como agente secante. Todos os outros solventes foram destilados antes do uso quando
necessário.
Para a purificação dos produtos, quando necessário foi utilizado um forno
horizontal Buchi-Switzerlend Glass Oven B-580 para os processos de microdestilação e sílica
gel 60 (70-230 Mesh) fornecida pela Aldrich para as cromatografias em coluna.
28
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
3.3 - Sínteses do monômero opticamente ativos
Síntese do Cloreto de 3,5-Dinitrobenzoíla [CAS 99-33-2]
Cl
O
O2N
NO2
A um balão de 50 mL, adicionou-se 5,00 g (23,6 mmol) de ácido 3,5-dinitrobenzóico
em 6,8 mL (94,3 mmol, d = 1,638 g.cm-3) de cloreto de tionila (SOCl2). A mistura foi mantida
sob refluxo durante 4 horas e destilada em seguida para retirar o excesso de SOCl 2. Em
seguida, o produto foi seco sob vácuo e temperatura ambiente durante aproximadamente 4
horas, obtendo-se ao final 5,0 g de um sólido correspondendo a um rendimento de 92%.
Síntese do R- (-)- N – (3,5-Dinitrobenzoil)-α-fenilglicina [R-(-)DNB]65 [CAS 7492772-3]
O
H
N
OH
O
O2 N
NO2
29
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
A um balão de 100 mL foram adicionados 80 mL de THF seco e 5,00 g (14,5 mmol)
de cloreto de 3,5-dinitrobenzoíla e 2,19 g (14,5 mmol) do (R)-(-)--fenilglicina. A mistura foi
deixada sob agitação por 10 dias, à temperatura ambiente e com tubo secante acoplado ao
balão. Em seguida a mistura foi filtrada e o solvente removido sob pressão reduzida. O
resíduo foi dissolvido em solução saturada de NaHCO3 e essa solução foi lavada com éter
etílico (2 x 30 mL). O extrato aquoso foi acidificado com HCl a 10% até pH = 5,0. O produto
foi extraído com éter etílico (4 x 30 mL). O agente secante utilizado foi sulfato de sódio e
depois o solvente evaporado sob pressão reduzida. Obteve-se 6,52 g (19,0 mmol) para o
produto 2 correspondendo a um rendimento de 87% (lit. 79%). PF: 216-218°C (lit. 216217°C).
RMN1H (300 MHz, DMSO- d6), δ (ppm): 9,9 (d, 1H), 9,1 (d, 2H), 8,9 (t, 1H), 7,3-7,5 (m,
5H) e 5,6 (d, 1H).
Síntese do 1-(3’-bromopropil)pirrol [BPP]65 [CAS 167867-84-7]
Br
N
Em um balão de 100 mL adicionou-se 25 mL de água, 25 mL de ácido acético
glacial e 5,00 g de acetato de sódio. Deixou-se a mistura agitando até dissolver todo o acetato.
À solução adicionou-se 6,00 g (27,4 mmol) de hidrobrometo de 3-bromopropilamina e 3,82 g
(d =1,02 g.cm-3, 28,97 mmol) de dimetoxitetraidrofurano ainda sob agitação. A mistura foi
mantida sob refluxo a 90°C, durante 1 h, e o desenvolvimento da reação foi acompanhado por
CG. A extração ocorreu em CH2Cl2 (4 x 50 mL) e o agente secante utilizado foi o Na2SO4. O
solvente foi evaporado sob pressão reduzida e o produto destilado em forno horizontal.
Obteve-se 3,94 g (20,9 mmol) do produto que corresponde a um rendimento de 77% (lit.
44%).
30
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
RMN 1H (300 MHz, CD3OD) δ(ppm): 6,6 (t, 2H), 6,0 (t, 2H), 4,0 (t, 2H), 3,2 (t, 2H) e 2,1
(m, 2H).
Síntese do 1-(3’- Iodopropil) pirrol [IPP]65 [CAS 167867-84-7]
I
N
A um balão de 25 mL adicionou-se 15 mL de acetona, 2,50 g (13,3 mmol) de 1(3’-bromopropil) pirrol, 3,00 g (19,9 mmol) de iodeto de sódio, sob agitação. Manteve-se a
mistura reacional sob refluxo durante 3 h. Em seguida, o precipitado formado foi filtrado e
lavado com éter etílico. Novamente deixou-se a mistura sob refluxo por mais 1,5 h. O sólido
foi novamente filtrado e lavado com éter etílico, o filtrado foi evaporado sob pressão
reduzida. Obteve-se 2,71 g (11,53 mmol) do produto 4 que corresponde a um rendimento de
87% (lit. 96%).
RMN 1H (300 MHz, CD3OD) δ(ppm): 6,6 (t, 2H), 6,0 (t, 2H), 3,9 (t, 2H), 3,0 (t, 2H) e 2,1
(m, 2H).
31
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
Síntese do 3-(2’-Bromoetil)tiofeno [BET]82 [CAS 570070-76-5]
Br
S
A um balão de 25 mL adicionou-se lentamente 3,99 g (d= 1,14 g.cm-3; 31,17
mmol) de 2-(3’-tienil)etanol diluído em 10,5 mL de clorofórmio e 2,80 g ( d = 2,88 g.cm-3;
10,39 mmol) de tribrometo de fósforo também diluídos em 5 mL de clorofórmio, mantendose a temperatura a 0°C durante a adição. Em seguida permitiu-se a elevação da temperatura
para a temperatura ambiente sob agitação.
Após 24 horas, iniciou-se o acompanhamento da reação por cromatografia gasosa
(CG), e após 48 horas o meio reacional foi submetido à seguinte seqüência de extrações:
solução de NaCl saturada gelada (2 x 25 mL), solução de NaHCO3 10% gelada (2 x 25 mL) e
solução de NaHSO4 gelada (2 x 25 mL). O extrato orgânico foi concentrado sob pressão
reduzida. Obteve-se um rendimento de 67% (lit. 70%) que corresponde a 4,00 g (20,94
mmol).
RMN1H (CDCl3) δ(ppm): 7,3( m,1H); 7,12-7,03(m,2H); 3,61 (t, 2H) e 3,26 (t, 2H).
82
Della-Casa, C. et al, Synthetic Metals 2003, 138, 409.
32
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
Síntese do 3-(2’-Iodoetil)tiofeno [IET]83 [CAS 114896-65-0]
I
S
A um balão de 100 mL adicionou-se 4,58 g (23,9 mmol) de 3-(2’bromoetil)tiofeno e 3,97 g (23,9 mmol) de iodeto de potássio em 25,5 mL de acetona, sob
agitação. Manteve-se a mistura reacional sob refluxo durante 48 h. Em seguida o meio
reacional foi filtrado para retirar todos o NaBr formado e a solução resultante do produto foi
concentrada sob pressão reduzida. Obteve-se 4,50 g (18,93 mmol) do produto, o que
corresponde a um rendimento de 79% (lit. 85%).
RMN1H (CDCl3) δ(ppm): 7,3 (m, 1H); 7,1-6,9 (m, 2H); 3,3 (t, 2H) e 3,2 (t, 2H).
83
Ykenoue, Y. et al, Synthetic Metals 1989, 30, 305.
33
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
R-(-)-N-(3,5-dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato
de
3-(1-pirrolil)propila
[R-(-)-
DNBP]65 [CAS 258344-87-5]
O
H
N
O
O2N
O
N
NO2
A um balão de 100 mL adicionou-se 2,967 g (17,2 mmol) de R-(-)-DNB foram
adicionados a 4,0936 g (17,2 mmol) de 1-(3-iodopropil)pirrol e 1,823 g (17,2 mmol) de 1,8bis-(dimetilamino)-naftaleno (proton-sponge®) em 60 mL de acetonitrila seca. Manteve-se a
mistura sob aquecimento de aproximadamente 50ºC e agitação por 3 horas. Filtrou-se para
eliminação do precipitado formado, e a solução foi evaporada sob pressão reduzida. Ao
produto restante no balão acrescentou-se mais 60 mL de acetonitrila seca e manteve-se
novamente sob aquecimento e agitação por mais 2 horas. Repetiu-se as filtrações até não mais
haver precipitado. A mistura foi separada por cromatografia em coluna de sílica gel (70-230
Mesh), usando como fase móvel um sistema de hexano/acetato de etila (8:2). O produto 7 foi
recristalizado em clorofórmio/éter etílico, obtendo-se um rendimento de 60%, o que equivale
a 2,326 g (5,14 mmol (lit.70%). O ponto de fusão foi determinado 139-140°C (lit. 140-141°).
Análise elementar (%) C22H20N4O7 (MM = 452 g mol-1): teórica: C = 58,4, N = 12,38, H =
4,20 e experimental: C = 59,04, N = 12,21, H = 4,64
IV(Kbr): 3348, 3120, 2986-2870, 1743, 1654, 1539, 1348 e 760–688 cm−1.
RMN 1H (CDCl3), δ (ppm): 9,1 (t, 1H), 8,9 (d, 2H), 8,9 (d, 2H), 7,4 (m, 5H), 6,4 (t, 2H), 6,0
(t, 2H), 5,7 (d, 1H), 4,0-4,2 (m, 2H), 3,7 (t, 2H), 2,0-1,9 (m, 2H) e 1,6 (s, 1H).
34
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
R-(-)-N-(3,5-Dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 2-(3-tienil)etila [R(-)-DNBT]44
[917867-94-8]
O
HN
O2N
O
O
S
NO2
A um balão de 100 mL adicionou-se 40 mL de acetonitrila seca e 3,06 g (8,86
mmol) de R-DNB, 2,11 g (8,86 mmol) de 3-(2’-iodoetil)tiofeno e 0,94 g (8,86 mmol) de
próton-sponge®. Manteve-se a mistura reacional sob agitação a aproximadamente 50ºC
durante 3 h. Filtrou-se para eliminação do precipitado formado, e a solução foi evaporada sob
pressão reduzida. Acrescentou-se mais 40 mL de acetonitrila seca e manteve-se novamente
sob aquecimento e agitação por mais 2 horas. Repetiu-se as filtrações até não mais haver
precipitado. A mistura foi separada por cromatografia em coluna de sílica gel (70-230 Mesh),
usando-se como fase móvel um sistema de hexano/acetato de etila (8:2). O produto 8 foi
recristalizado em clorofórmio/éter etílico, obtendo-se um rendimento de 68% (lit. 51%), o que
equivale a 2,74 g (6,028 mmol), para o produto . O ponto de fusão também foi determinado
PF: 159-160°C (lit. PF: 157-159°C).
Análise elementar (%) C21H17N3O7S (MM = 455 g mol-1): teórica C = 55,38, N = 9,23, H =
3,76, S= 7,04 e experimental C = 55,72, N = 9,34, H = 3,76, S = 5,19.
IV(KBr): 3102, 3045, 2964, 2857 e 1275 cm-1.
RMN 1H (CDCl3), δ(ppm): 9,14 (t, 1H ); 8,95 (d, 2H); 7,71 (d, 1H); 7,42-7,32 (m, 5H);
7,18(t, 1H); 6,79 (d, 2H); 5,75 (d, 1H); 4,44 (m, 2H) e 2,96 (m, 2H).
35
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
3.4 - Modificação da Superfície da Sílica
3.4.1-Reação de Sililação com o N-β-aminoetil-γ-amino-propil-trimetoxissilano
[AEATPS] 84
O
Si
O
N
H
OMe
NH2
SM
A sílica LUNA foi deixada durante 10 h a 170°C em forno horizontal sob pressão
reduzida. Em seguida, adicionou-se 1 g de sílica LUNA a 40 mL de THF seco sob intensa
agitação. Acrescentou-se 5,00 g (d = 1,028 g.cm-3, 22,52 mmol) de AEAPTS, diluídos em 10
mL de THF seco e manteve-se sob refluxo em atmosfera de argônio por 72 h. Depois filtrouse todo o material e realizou-se várias lavagens com os solventes (5 x 50mL) tetraidrofurano,
cloreto de metileno, álcool metílico. Em seguida a sílica modificada foi mantida sob alto
vácuo durante 6 h.
Análise elementar (%): C = 12,55, N = 4,31, H = 3,02, S = 0.
84
Kicinski, H., G., Kettrup, A., Reactive Polymers, 1987, 6, 229.
36
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
3.4.2 - Imobilização dos Monômeros-Âncora Pirrol (SMPy) e Tiofeno (SMT) na
Superfície da Sílica
O
O
Si
O OMe
NH2
N
O
Si
OMe
NH2
N
N
S
SMPy
SMT
Para preparação da sílica SMPy, a um balão de 50 mL adicionou-se 1,50 g da
sílica modificada com AEAPTS [SM] em 10 mL de THF seco e 7,5 g (39,9 mmol) de 1-(3’iodopropil) pirrol dissolvido em 25 mL de THF seco, mantendo-se a mistura sob refluxo em
atmosfera de argônio durante 72 h. Em seguida o material foi filtrado e lavado com cloreto de
metileno, álcool metílico e tetraidrofurano até a retirada de todo 1-(3’-iodopropil)pirrol não
imobilizado, esse processo de lavagem foi acompanhado por CG. Em seguida manteve-se a
sílica sob alto vácuo durante 6 h.
Para a imobilização do tiofeno [SMT] foi seguido o mesmo procedimento que
para o pirrol, 1,50 g de sílica SM em 7,50 g (31,5 mmol) de 2-(3’-iodoetil) tiofeno dissolvido
em 25 mL de THF seco sob refluxo por 72 h. O processo de lavagem ocorreu seguindo a
mesma seqüência de solventes e foi acompanhado por CG.
Análise elementar (%):
SMPy C = 17,08, N = 4,27, H = 3,36, S = 0.
SMT C = 13,79, N =2,73, H = 2,48, S = 2,52.
37
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
3.5 - Preparação das fases estacionárias quirais
Preparação da FEQ-Py (reação de copolimerização entre R-(-)DNBPy com Sílica
SMPy)
O
O Si
MeO
N
NH2
N
N
n
m
FEQ-Py
O
HN
O2N
O
O
O2N
A um balão de 250 mL contendo 3,00 g de SMPy, adicionou-se 3,19 g (19,9
mmol) de FeCl3 em 60 mL clorofórmio seco, sob agitação intensa. Em seguida acrescentou-se
lentamente 1,50 g ( 3,32 mmol) de R-(-)DNBP, também dissolvidos em 20 mL clorofórmio
seco. Deixou-se a mistura sob agitação em atmosfera de argônio e temperatura ambiente
durante 48 h. Em seguida foi adicionado 20mL de metanol ao balão reacional e o produto
formado foi filtrado. O processo de lavagem da fase estacionária foi realizado em extrator
soxhlet com os solventes metanol, tetraidrofurano e acetona sucessivamente até a retirada de
todo o material que não estava imobilizado na sílica. O solvente restante do processo de
lavagem foi retirado em alto vácuo numa temperatura de 50°C por 6 h.
Análise elementar (%): C = 36,05 , N = 7,67 , H = 4,36 e S = 0.
38
Dias, J. M. M.
Parte Experimental
Preparação da FEQ-T (reação de copolimerização entre R-(-)DNBT com Sílica
SMT)
O
O Si
OMe
N
NH2
FEQ-T
S
S
n
m
O
O O
O2N
N
H
NO2
A um balão de 250 mL contendo 3,00 g de SMT adicionou-se 3,15 g (19,7 mmol)
de FeCl3 e 60 mL de clorofórmio seco, sob agitação intensa e constante, em seguida
acrescentou-se lentamente 1,50 g (3,29 mmol) de R(-)-DNBT dissolvido em 20 mL de
clorofórmio seco. Deixou-se a mistura sob agitação em temperatura ambiente e atmosfera de
argônio durante 48 h. Ao material foi adicionado 20 mL metanol e em seguida este foi
filtrado. O processo de lavagem do copolímero ocorreu em extrator soxhlet com sucessivas
lavagens de metanol, tetrahidrofurano e acetona até a retirada de todo material não
imobilizado na sílica. O produto foi deixado sob alto vácuo numa temperatura de 50°C por 6
h, para retirar o solvente restante.
Análise elementar (%): C = 18,89, N = 3,15, H = 2,65, S = 3,35.
39
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
4 - Resultados e Discussão
A preparação das FEQs baseadas em polímeros covalentemente ligados à sílica
ocorreu seguindo a sequência monstrada na Figura 10. Inicialmente os monômeros
opticamente ativos foram sintetizados de acordo com métodos já descritos na literatura, em
seguida foram realizadas modificações na superfície da sílica para introduzir as funções
orgânicas desejadas e através de reações de copolimerização as FEQs foram preparadas e
devidamente caracterizadas. Por fim, realizou-se a aplicação dos materiais, como fases
estacionárias quirais poliméricas na resolução cromatográfica de uma variedade de
compostos.
Síntese dos
Monômeros
Opticamente Ativos
+
Modificação da
Superfície
da Sílica
Preparação
das FEQs através de
Copolimerização
Aplicação
das FEQsPoliméricas
em CLAE
Figura 10. Representação da sequência de preparação das FEQs.
40
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
4.1. Síntese e caracterização dos monômeros opticamente ativos
Os monômeros (Figura 11a e 11c) contendo centros estereogênicos foram
sintetizados partindo do seletor quiral do tipo Pirkle85 [R-(-)DNB] (Figura 11b), já
amplamente utilizado na resolução de enantiômeros.
O
H
N
O
O
O 2N
O
H
N
N
O
O
O2N
NO2
(a)
OH
H
N
O
O2 N
NO2
O
S
NO2
(c)
(b)
Figura 11. Seletor Quiral [R-(-)DNB] (b) e monômeros [R-(-)DNBP] (a) e [R-(-)DNBT] (c).
Para realizar a síntese dos monômeros foi necessária a preparação do seletor
quiral [R-(-)DNB]. Apesar de disponível comercialmente, optamos pela síntese de [R-()DNB] em nosso laboratório partindo do cloreto de 3,5-dinitrobenzoíla previamente
sintetizado e do aminoácido R-(-)--fenilglicina. O cloreto de ácido (Esquema 8) foi
preparado utilizando uma metodologia clássica mostrada no Esquema 8, partindo do ácido
3,5-dinitrobenzóico, e um excesso de 4 equivalentes de cloreto de tionila. Obteve-se um
rendimento bruto de 92%, não sendo necessária purificação.
HO
O
Cl
SOCl2
O2N
NO2
O
HCl

O2N
SO2
NO2
Esquema 8. Obtenção do cloreto de 3,5-dinitrobenzoíla.
85
Pirkle, W. H., House, D. W., Finn, J. M., J. Chromatogr. A 1980, 192, 143.
41
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
A metodologia utilizada para preparação do R-(-)DNB, foi baseada no método de
Pirkle85 modificado por Navarro et al.65 aumentando o tempo reacional para dez dias, devido à
baixa solubilidade do aminoácido R-(-)--fenilglicina no solvente THF (Esquema 9). O
produto foi obtido em um rendimento de 87% (lit. 79%), este foi caracterizado por RMN 1H
(Anexo 8.1).
O
Cl
O
HO
+
O2 N
NH2
O
H
N
THF
OH
+ HCl
O
t.a
NO2
O2 N
NO2
Esquema 9. Síntese do R-(-) DNB.
O derivado halogenado necessário para preparação do monômero R-(-)DNBP foi
sintetizado pela metodologia desenvolvida por Clauson-Kass e colaboradores86, no qual
ocorre a condensação de uma amina primária, com rendimentos que podem variar de 60-90%
dependendo da amina utilizada. Esse método pode ser aplicado a uma grande variedade de
aminas aromáticas e alifáticas, porém as condições reacionais devem ser adaptadas para
substratos instáveis em pH ácido e altas temperaturas.
O 1-(3’-bromopropil)pirrol [BPP] de acordo com o método descrito por Navarro
et al.65 utilizando hidrobrometo de 3-bromopropilamina e 2,5-dimetoxitetraidrofurano em
meio ácido (ácido acético glacial) (Esquema 10). Para a preparação desse pirrol substituído
com bons rendimentos é necessário o controle do pH na faixa 5-6 com a adição de agentes
tamponantes, água e acetato de sódio, para evitar a oxidação do pirrol formado durante a
reação. Obteve-se após destilação em forno horizontal um rendimento de 77% (lit. 44%), o
produto foi então caracterizado por CG/EM e RMN 1H.
86
Clauson-Kass, N., Limborg, F., Kakstorp, J. Acta Chem Scand 1948, 2, 109.
42
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
CH3CO2H : H2O
+
H3CO
Br HBr
.
H2N
N
CH3COONa
OCH3
O
Br
Esquema 10. Síntese do 1-(3’-bromopropil)pirrol.
Realizou-se a síntese do 1-(3’-iodopropil)pirrol [IPP] (Esquema 11) a partir de
[BPP], com o objetivo de melhorar os rendimentos reacionais na preparação dos monômeros,
devido à maior reatividade do iodo. A reação ocorreu utilizando-se o iodeto de potássio como
fonte de iodo, em acetona sob refluxo. O brometo de sódio formado durante a reação foi
removido por filtração65. O produto foi obtido com rendimento bruto de 87% (lit. 96%), com
uma pureza de 98% em CG, este foi caracterizado por RMN 1H (Anexo 8.2).
Br +
N
NaI
Acetona
I +
N
NaBr
Esquema 11. Síntese do 1-(3’-iodopropil)pirrol.
Para a síntese do monômero R-(-)DNBT foi necessária a síntese do derivado
halogenado do tiofeno, a qual foram obtidos de acordo com a metodologia clássica para
produzir haletos a partir de álcoois primários82. Para a preparação do 3-(2-bromoetil)tiofeno
[BET] (Esquema 12), utilizou-se tribrometo de fósforo (PBr3), partindo-se de 2-(3tienil)etanol, obteve-se 67% de rendimento bruto (lit. 70%).
OH
+
S
PBr3
Br
CHCl3
0ºC
S
Esquema 12. Síntese do 3-(2-bromoetil)tiofeno.
Também optamos pela substituição do bromo pelo iodo para o BET (Esquema
13), objetivando melhores rendimentos reacionais na preparação do monômero. Foi utilizado
o iodeto de potássio, como fonte de iodo em acetona; e o brometo de potássio formado foi
43
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
removido por filtração. Obteve-se 79% (lit. 85%)83 de rendimento bruto e o produto foi
caracterizado por RMN 1H (Anexo 8.3).
Br
I
Acetona
KI
+
KBr
S
S
Esquema 13. Síntese do 3-(2’-iodoetil)tiofeno.
Para a síntese dos monômeros R-(-)DNBP (Esquema 14) e S-(-)DNBT (Esquema
15), optou-se pela utilização da metodologia descrita por Navarro et al.45,65 utilizando 1,8bis-(dimetilamino)-naftaleno, “proton-sponge®”, base estericamente impedida que evita a
retirada do hidrogênio diretamente ligado ao carbono quiral, não levando à racemização dos
produto.
Um estudo de discriminação quiral foi descrito, utilizando um reagente de
deslocamento [tris-(3-trifluorometil hidroximetileno)-(+)-canforato], para os monômeros
sintetizados, comprovando que a síntese leva ao produto com alta pureza ótica obtida65.
Outras metodologias, como o uso de trietilamina [Et3N] ou diciclohexil
carbodiimida [DCC], foram excluídas por levar à racemização dos produtos ou epimerização
parcial65.
O
monômero
R-(-)-N-(3’,5’-dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato
de
3-(1-
pirrolil)propila [R-(-)DNBP] foram obtidos após purificação com coluna, com rendimentos de
60% (lit. 70%). O produto foi caracterizado por RMN 1H (Anexo 8.4) e infravermelho.
O
H
N
O
O2N
NO2
OH
+
O
R
I
H
N
PROTON-SPONGE
N
O
O
N
CH3CN
O2N
NO2
Esquema 14: Síntese do R-(-)DNBP.
44
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
O monômero R-(-)-N-(3’,5’-dinitrobenzoil)-α-fenilglicinato de 2-(3-tienil)etila
[R-(-)-DNBT] foi obtido seguindo a mesma metodologia descrita anteriormente, com
rendimentos de 68% (lit. 51%). O produto foi caracterizado por RMN 1H (Anexo 8.5) e
infravermelho.
O
H
N
I
O
O2N
OH
NO2
O
R
H
N
PROTON-SPONGE
+
O
S
O
CH3CN
S
O2 N
NO2
Esquema 15. Síntese do R-(-)DNBT.
4.2. Modificação da superfície da sílica
A sílica adequada para o uso em fases estacionárias deve ter partículas com
tamanho médio, formato, área superficial específica e tamanho de poros para a utilização em
cromatográfica. A sílica escolhida para a preparação da FEQ foi a sílica de alta pureza do tipo
LUNA com tamanho de partícula de 10 μm, tamanho de poro de 100 Å e área superficial de
400 m2.g-1 (Figura 12). Este tipo de sílica esférica é ideal para utilização como suporte em
FEs ligadas ou com material adsorvido, pois proporciona uma superfície uniforme e com
menor probabilidade de cisalhamento e quebra das partículas durante o processo de
preparação (alta estabilidade mecânica).
45
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Figura 12. MEV da sílica BULK LUNA.
Outro fator importe em relação à sílica LUNA é a pureza, ou seja, baixo teor de
metais advindos do processo de síntese, como por exemplo Fe, Al, Na, K, Mg, Ca, La, Ti, Zr,
Cu, Cr, Zn, em quantidade que variam de 0,1 a 0,3% chegando até quantidades não detectáveis
por absorção atômica.
A vantagem da utilização da sílica LUNA é a ausência de traços metálicos que
podem
aumentar a acidez dos grupos silanóis devido a proximidade com os metais66.
Szczepaniak e colaboradores87 estimaram que devido a esse aumento da acidez dos silanóis a
interação entre eles e os compostos de análise aumenta cerca de 50 vezes em relação aos
grupos que não possuem impurezas metálicas em suas proximidades. Esse aumento na acidez
pode causar grande alargamento nos picos do cromatograma, principalmente para compostos
básicos, ocasionando perda da resolução.
4.2.1-
Reação
de
sililação
com
o
N-β-aminoetil-γ-amino-propil-
trimetóxissilano [AEATPS]
Inicialmente, a sílica foi mantida em forno horizontal sob alto vácuo à temperatura
de 170°C, para a remoção da água fisissorvida e aumento da reatividade da sílica (ativação da
sílica). O tratamento térmico (Esquema 16) é necessário, pois a água residual presente na
87
Nawrock, J.; Moir, D. L.; Szczepaniak, W. Chromatographia 1989, 28, 143.
46
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
superfície da sílica forma ligações de hidrogênio com os grupos silanóis, diminuindo assim a
disponibilidade desses grupos para a etapa de sililação.
Si
O
H
H
170°C
Si
O
H
Si
O
H
O
Si
O
H
H
Esquema 16. Tratamento térmico da Sílica LUNA.
O agente sililante utilizado para a reação de sililação foi o N-β-aminoetil-γ-aminopropil-trimetoxissilano (AEATPS), disponível comercialmente. A reação de sililação ocorreu
pela rota heterogênea, na qual primeiramente foi realizada a imobilização do agente sililante
na superfície da sílica84 e depois a funcionalização com os substituintes pirrol e tiofeno.
A sililação (Esquema 17) ocorreu sob atmosfera inerte (argônio) para evitar a
adsorção de água na sílica, evitar a adsorção de água dos grupos silanóis disponíveis. A
atmosfera de argônio evita ainda a hidrólise dos grupos metoxila do agente sililante e,
conseqüentemente, a polimerização desses grupos na superfície da sílica. No
processo
de
sililação empregou-se a relação de 5,0 g (22,52 mmol) de agente sililante para cada grama de
sílica utilizada, numa relação de 5:1. O excesso foi utilizado para garantir a maior imobilização
possível na sílica. Existem três formas possíveis de imobilização do agente sililante na
superfície da sílica, monodentada (a), bidentada (b) e tridentada (c) (Esquema 17).
A
configuração preferencial assumida pelo agente sililante foi determinada com auxilio de
análise elementar.
47
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
OCH3
OH
Si
O
N
H
NH2
CH3OH
OCH3
a
OCH3
O
+
OH
OH
OH
H2N
H
N
Si
N
H
NH2
2CH3OH
O
Si(OMe)3
O
Si
N
H
NH2
OCH3
b
OCH3
O
Si
N
H
NH2
3CH3OH
O
O
Si
O
O
Si
N
H
N
H
OCH3
NH2
NH2
c
Esquema 17. Modificação da sílica gel com AEAPTS: monodentada (a), bidentada (b) e tridentada (c).
Após a etapa de imobilização a sílica modificada (SM) com o AEAPTS foi
filtrada e submetida a sucessivas lavagens com (5 x 50 mL) de THF, CH2Cl2 e CH3OH para a
retirada do agente sililante que não foi imobilizado. O filtrado foi submetido à cromatografia
gasosa para acompanhar o desaparecimento de AEAPTS, garantindo uma lavagem efetiva.
Análise Elementar
Com os resultados de análise elementar podemos estimar a quantidade de
AEAPTS imobilizado por grama de sílica LUNA, e também, a partir da relação
carbono/nitrogênio (C/N) inferir sobre a configuração preferencial das estruturas. As análises
foram realizadas em triplicata para diferentes amostras e os valores médios estão descritos na
Tabela 2.
48
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Tabela 2. Resultados da análise elementar da sílica modificada com AEAPTS obtidas em triplicata.
Amostra
%C
%N
%H
C/N exp.
SM
12,55 (±0,04)
4,31(±0,02)
3,02 (±0,01)
2,65 (±0,02)
Considerando que todos os grupos silanóis livres na superfície da sílica, obtidos
através do processo de ativação, reagiram com o AEAPTS, poderíamos a partir do percentual
de nitrogênio avaliar a concentração de grupos imobilizados por unidade de massa do
material. Não foram considerados os percentuais de carbono e hidrogênio, pois estes
resultados poderiam variar em função dos grupos alcóxido remanescentes ou não hidrolisados
e a influência da umidade.
Na tabela 2 é apresentado o valor de 4,31 (±0,02) para o percentual de nitrogênio
na amostra de sílica modificada com AEAPTS. Na estrutura desse agente sililante estão
presentes dois átomos de nitrogênio, e todo o nitrogênio presente na amostra está relacionado
exclusivamente com o agente sililante. Foi possível, portanto calcular a quantidade de grupos
orgânicos ligados a superfície do material de acordo com a equação 1:
(1)
onde, %N é o percentual de nitrogênio obtido através de análise elementar, n é o número de
átomos de nitrogênio no ligante e A é a massa atômica do nitrogênio.
Aplicando a equação 1 para a sílica SM temos uma quantidade de 1,53 mmol de
agente sililante por grama de sílica, esse resultado se apresenta um pouco maior que os
valores descritos na literatura para imobilização de AEAPTS em tolueno seco, nos quais são
encontrados valores de aproximadamente 1,2 mmol de AEAPTS por grama de sílica88.
A razão de C/N teórica para a estrutura monodentada (Esquema 17a) é 3,00, para
a estrutura bidentada (Esquema 17b) é 2,57, para a estrutura tridentada (Esquema 17c) é 2,43,
a razão C/N experimental (pelos resultados de análise elementar) é 2,65 (±0,01). Assim a
estrutura bidentada é aquela que mais se aproxima do valor experimental da razão
88
Vrancken K.C.; et al.; Colloids and Surfaces A: A: Physicochem. Eng. Aspects 1995, 98, 235.
49
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
carbono/nitrogênio sendo, portanto, a configuração preferencial para o agente sililante no
material obtido. Este resultado pôde ser confirmado através de um estudo de ressonância
magnética nuclear em estado sólido de 29Si e 13C, em que a presença de um grupo metóxi que
não sofreu reação de hidrólise pode ser detectada.
Para a formação da estrutura tridentada deve haver impedimento estérico causado
pelos grupos que já estão ligados à superfície da sílica, dificultando assim a formação da
terceira ligação e também a ligação com outras moléculas do agente sililante que ainda não
reagiram.
Infravermelho
Os resultados de infravermelho nos ajudaram a confirmar a imobilização do
agente sililante na superfície da sílica, através das mudanças estruturais ocorridas na
superfície sílica. Os espectros de IV foram obtidos a partir da sílica LUNA pura (Figura 13),
cujas bandas de absorção estão discriminadas na Tabela 3. Esses dados foram comparados
àqueles obtidos a partir do espectro da sílica modificada com AEAPTS (SM).
0,8
0,7
Transmitância (%)
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Sílica pura
0,0
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Número de Onda (cm-1)
Figura 13. Infravermelho da Sílica LUNA.
50
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
0,9
0,8
Transmitancia (%)
0,7
0,6
0,5
1600
2840
0,4
1490
2985
0,3
0,2
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Números de Onda (cm-1)
Figura 14. Infravermelho da sílica modificada com AEAPTS (SM).
No espectro no infravermelho da sílica modificada (Figura 14), podemos observar
o aparecimento das bandas referentes ao AEAPTS além das bandas características da sílica,
em aproximadamente 2985 e 2840 cm-1, os quais são referentes aos estiramentos do grupo CH em 1490 cm-1. Também podemos observar a banda referente ao estiramento C-N em ~1600
cm-1, porém as bandas relacionadas com as aminas primária e secundária que não são tão
intensas encontram-se sobrepostas pela banda dos grupamentos O-H dos silanóis que não
reagiram. Cabe-nos enfatizar uma brusca diminuição da intensidade relativa da banda O-H
que também é um indicativo da reação de silanização. Outro indício de imobilização do
agente sililante é o desaparecimento da banda fraca em 972 cm-1, comparando o espectro da
sílica modificada em relação sílica pura, essa banda está relacionada com grupos silanóis
livres presentes na sílica89.
89
Rao, Y. V. S.; De Vos, D. E.; Jacobs, P. A., Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 2661.
51
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Tabela 3. Bandas do espectro infravermelho da sílica LUNA ativada.
Bandas do Infravermelho
3500 cm-1
Estiramentos do grupo O-H (silanóis)
1636 cm-1
Deformação angular da H2O dentro dos
poros da sílica.
1094 cm-1
Estiramento assimétrico dos grupos
siloxanos internos (Si-O-Si) da rede
inorgânica.
972 cm-1
Silanóis livres na superfície da sílica.
799 cm-1
Estiramento simétrico do siloxano.
467 cm-1
Estiramento “flexing” do grupo siloxano.
Análise Termogravimétrica [TGA]
A análise térmica pode fornecer informações sobre a estabilidade térmica dos
materiais, assim como quantificar as moléculas imobilizadas na superfície da sílica. Uma
curva de TGA nos fornece o percentual de perda de massa em relação ao aumento de
temperatura. Esses experimentos podem auxiliar na quantificação de água adsorvida e de
grupos silanóis existentes na superfície da sílica90. Na Figura 15 podemos observar as análises
térmicas efetuadas para sílica LUNA pura e modificada com AEAPTS [SM]. A análise de
TGA de sílica pura apresenta uma perda de massa inicial de aproximadamente 5 %, referente
à água fisicamente adsorvida em temperaturas menores que 200°C, como já relatado por Scott
e Traiman91. A partir de 400°C pode ser observada a perda de água pela formação de grupos
siloxanos a partir dos grupos silanóis (Esquema 18)92.
90
Airoldi, C.; Farias, R. F., Quimica Nova 2000, 23, 496.
Scott R.P.W.; Traiman S., J. Chromatogr. 1980, 196, 193.
92
Jal, P. K.; Patel, S.; Mishra, B. K., Talanta 2004, 62, 1005.
91
52
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Si
O
H
Si
H2O
O
Si
O
Si
H
Esquema 18. Condensação de grupos silanóis e conseqüentemente perda de água.
TGA
%
100.0
SÍLICA LUNA
90.0
80.0
SM
70.0
60.0
0
100
200
300
400
Temp [C]
500
600
Figura 15. TGA da sílica modificada com o AEAPTS.
Também na Figura 14, podemos observar o TGA da sílica modificada com o
AEAPTS [SM], nesse caso temos uma perda total de massa de aproximadamente 32%
ocorrida em três eventos. No primeiro evento podemos confirmar a perda de água fisicamente
adsorvida de aproximadamente 3% da massa total, em temperaturas inferiores de 200°C. Essa
perda de água adsorvida na SM é menos pronunciada do que na sílica pura, devido à redução
de grupos silanóis que através de ligações de hidrogênio interagem fortemente com a água.
Apesar do material ter sido mantido sob vácuo, os grupos silanóis que não reagiram na etapa
53
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
de imobilização facilmente adsorvem moléculas de água. Desse modo a isenção total de
moléculas de água na superfície é impraticável.
O segundo evento está relacionado com a decomposição de matéria orgânica do
AEAPTS, uma perda de aproximadamente 16% entre 262 e 372°C. A partir de 400°C temos
aproximadamente 13% de perda de massa total, também relacionada à decomposição da
matéria orgânica remanescente e perda de água pela condensação dos grupos silanóis.
Ressonância magnética Nuclear [RMN] de 29Si e 13C no estado sólido
Os espectros de RMN CP/MAS
29
Si e
13
C podem fornecer importantes
informações sobre as características da sílica modificada, ou seja, sobre a forma de
imobilização do grupo funcional. Vários trabalhos descritos na literatura também citam essa
técnica para caracterização estrutural da sílica. Outro tipo de análise possível é sobre o tipo de
imobilização de organosilanos (mono, bi ou trifuncionais) na superfície desses materiais93, 94.
Na Figura 16 temos as espécies de silício comumente encontradas na sílica, são
chamadas de espécies Q e representam as formas de arranjo entre silício e oxigênio
encontradas em sua estrutura.
OH
O
Si
O
OH
Si
OH
Q2
Si
OH
Q3
Si
O
O
O
Q4
Figura 16. Espécies de silício encontradas na estrutura da sílica.
A sílica pura apresenta comumente em sua estrutura os arranjos Q2, Q3 e Q4,
através do espectro de RMN CP/MAS 29Si essas espécies podem ser facilmente identificadas
em deslocamentos químicos de -90,6, -99,8 e -109,3 ppm respectivamente93. Quando há
modificação na estrutura da sílica com organosilanos a identificação desse material ocorre
93
94
Maher, J. M.; Cooper , N. J., J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7606.
Hellriegel, C. et al., J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3809.
54
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
através da observação de ligações covalentes dos grupos com a superfície da sílica. Essa
ligação pode acontecer formando três tipos de espécies chamadas de T (Figura 17 a, b e c)94.
OH(R)
OH(R)
OH(R)
O
Si
T
O
R'
OH(R)
1
O
Si
R'
O
Si
R'
T2
R'
T3
R'
T2
O
T
O
Si
2
O
R'
Si
O
O
OH(R')
Si
OH(R)
(a)
(b)
(c)
Figura 17. Espécies encontradas na superfície de sílica modificada com organossilano.
A partir do espectro de RMN CP/MAS
29
Si da sílica SM ilustrado na Figura 18,
podemos obter informações importantes sobre a imobilização do AEAPTS na superfície da
sílica. Inicialmente observamos as espécies de silício Q3 e Q4 presentes na estrutura da sílica
com os deslocamentos químicos de aproximadamente 98,2 e 107,8 ppm. O sinal com
deslocamento químico em aproximadamente 63,5 ppm (lit. 65 ppm), confirmando a existência
de ligação covalente entre os átomos de silício do agente sililante e a sílica em uma estrututra
do tipo siloxano T3 (Figura 16c),. Em 58,2 ppm (lit. 58 ppm) temos a estrutura do tipo T2
(Figura 16b ou c) que refere-se as espécies de silício ligados aos grupos hidroxila ou metóxi
que não sofreram reação de hidrólise94. Esses resultados confirmam os resultados encontrados
na análise elementar em que as estruturas prioritárias são T2 e T3.
55
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Q4
Q3
T3
T2
ppm
Figura 18. Espectro de RMN CP/MAS 29Si da sílica SM.
No espectro de RMN CP/MAS
13
C (Figura 19) encontramos os sinais referentes
aos carbonos do AEATPS. O sinal em aproximadamente 9,6 ppm está relacionado com o
carbono diretamente ligado ao silício (a) sendo o átomo mais blindado. Já o sinal em 21,4
ppm refere-se ao carbono (b). Em aproximadamente 48,0 ppm encontramos os sinais
referentes aos carbonos (c) que estão próximos aos grupos NH. Quanto ao carbono do grupo
metoxila apesar da forte tendência à hidrólise permaneceram na estrutura do material, sendo
observado no espectro em 73,8 ppm95.
95
Leyden, D. E. et al., Anal. Chem 1982, 54, 101.
56
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
a
O
O
Si
c
c
N
H
b
NH2
c
OCH3
d
c
b
a
d
ppm
Figura 19. Espectro de RMN CP/MAS 13C da sílica SM.
4.2.2 - Imobilização dos monômeros âncora, pirrol (SMPy) e tiofeno (SMT),
na superfície da sílica
Para inserir os grupos pirrol (Esquema 19) e tiofeno (Esquema 20) na superfície
da sílica modificada com o AEAPTS, optamos por utilizar a reação de substituição
nucleofílica (SN2). Foi utilizado um excesso de IPP e de IET nas reações para garantir o
máximo de imobilização desses grupos na extremidade da cadeia orgânica.
Existem três configurações possíveis I, II e III (Esquema 19 e 20) para o produto
dessas reações, devido aos dois sítios básicos disponíveis no AEAPTS na reação de
substituição nucleofílica. A configuração preferencial dos produtos pode ser investigada
através de análise elementar agregada a outras técnicas espectroscópicas como, por exemplo,
ressonância magnética nuclear.
57
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
OCH3
O Si
O
O Si
OCH3
O
Si
O
OCH3
N
H
O
Si
O
OCH3
NH2
N
N
H
NH2
THF
I
NH2
N
refluxo
H
N
N
H
O
Si
O
OCH3
N
H
N
N
N
N
N
II
I
III
Esquema 19. Possíveis Estruturas I, II e III para o produto a imobilização do grupo propilpirrol na sílica SM.
I
OCH3
O Si
O
O Si
OCH3
O
Si
O
OCH3
NH2
N
N
H
N
H
O
Si
O
OCH3
NH2
THF
NH2
refluxo
S
H
N
N
H
S
O
Si
O
OCH3
S
S
I
H
N
N
S
II
III
Esquema 20. Possíveis Estruturas I, II e III para o produto para a imobilização do grupo etiltiofeno na sílica SM.
Análise Elementar
Os resultados de análise elementar para a sílica SM imobilizada com os grupos
propilpirrol (SMPy) e etiltiofeno (SMT) estão descritos na tabela 4, que também apresenta a
proporção C/N, indicativa de que os grupos SMPy e SMT podem estar preferencialmente em
uma das três configurações (I, II e III).
58
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Tabela 4. Média dos resultados de análise elementar obtidos em triplicata da sílica SMPy e SMT
Amostra
%C
%N
%H
%S
C/N
exp.
SMPy
17,08
4,27
3,36
0
4,01
(±0,05)
(±0,02)
(±0,04)
13,79
2,73
2,48
2,52
5,05
(±0,06)
(±0.03)
(±0,02)
(±0,02)
(±0,07)
SMT
C/N teo.
C/N teo.
3,71
4,28
5,14
7,71
Estruturas I Estrutura III
e II
(±0,03)
O valor da relação C/N experimental de 4,01 (±0,03) para o SMPy se aproxima
do valor teórico de 3,71, que se refere à presença de uma molécula de 1-(3’-iodopropil)pirrol
para cada AEAPTS ligado à sílica, como nas estruturas I e II (Esquema 19). Para garantir qual
dessas estruturas é majoritária, outra técnica de caracterização será adicionada à nossa análise,
como RMN
13
C. Contudo, acreditamos que a estrutura I é preferencial, pois a amina
secundária sendo uma base mais forte do que a primária forneceria maiores proporções do
produto de substituição.
Para a sílica imobilizada com grupo etiltiofeno (SMT) a razão C/N obtida a partir
dos resultados de análise elementar foi de 5,56 (±0,09). Diante desse resultado, acreditamos
que a sílica SMT apresenta como estrutura majoritária I ou II (Esquema 20), pois a proporção
C/N teórica é de 5,14. Seguindo o mesmo raciocínio descrito acima, o ataque deve ocorrer
majoritariamente através da amina secundária, mais básica, favorecendo a estrutura I.
Infravermelho
Através do espectro infravermelho das sílicas SMPy e SMT podemos ter
importantes contribuições no processo de caracterização desses materiais. Realizamos essa
análise para as estruturas do IPP e IET e comparamos com as respectivas sílicas SMPy e
SMT.
59
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
No espectro da sílica SMPy (Figura 20b) podemos verificar todas as bandas
referentes a estrutura da sílica dos grupos silanóis e siloxanos, também observados no
espectro da SM (Figura 14). Quando comparamos o espectro da SMPy com o espectro do IPP
(Figura 20a) podemos observar, em ambos, algumas bandas características. Em
aproximadamente 2933 cm-1, 1500 cm-1 e 1443 cm-1 encontramos as bandas dos estiramentos
C-H alifáticos, na Figura 20b encontramos essas bandas um pouco deslocadas no espectro da
SMPy, isso pode ser devido à ligação grupo propilpirrol com a SM. Essas bandas de
estiramento C-H também são observadas no espectro da sílica SM (Figura 14). A banda
encontrada em 726 cm-1 (Figura 20a) também pode ser observada no espectro da SMPy
(Figura 20) em 737 cm-1, este sinal não é encontrado no espectro da SM e refere-se a
deformação H-C=C do anel do pirrol confirmando assim a presença do propilpirrol na
superfície da sílica.
1,05
0,9
1,00
0,8
Transmitância (%)
Transmitância (%)
0,95
0,90
0,85
2932
0,80
0,7
737
1503
0,6
2958
1465
0,5
1443
0,75
1500 726
(a) 1-(3'-iodopropil)pirrol
0,70
4000
3500
3000
2500
2000
1500
-1
Número de Onda (cm )
1000
0,4
500
4500
(b) SMPy
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Número de Onda (cm-1)
Figura 20. Espectro de Infavermelho do 1-(3’-iodopropil)pirrol (a) e SMPy (b).
A mesma análise comparativa pode ser feita para a sílica SMT (Figura 21b) e o 1(3’-iodoetil) tiofeno (Figura 21a). As bandas referentes a estiramentos C-H também são
encontradas em ambos espectros, um pouco deslocadas por tratar-se de estruturas ligadas a
grupos diferentes. A banda em 745 cm-1 (Figura 21a) pode ser encontrada em 732 cm-1
(Figura 21b) refere-se à deformação H-C=C do anel tiofênico confirmando a sua imobilização
na superfície da SM. As bandas correspondentes aos grupos silanóis e siloxanos presentes na
sílica, com seus deslocamentos característicos, também são encontrados no espectro SMT.
60
Resultados e Discussão
1,4
0,6
1,2
0,5
Transmitância (%)
Transmitância (%)
Dias, J. M. M.
1,0
0,8
2958
1480
1456
0,6
0,4
0,3
732
0,2
1504
0,1
0,4
(a) 1-(3'-iodoetil)-tiofeno
0,2
4000
1460
2946
(b) SMT
745
0,0
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
4000
3000
2000
1000
0
Número de Onda (cm-1)
Número de Onda (cm-1)
Figura 21. Espectro de Infravermelho do 1-(3’-iodoetil)tiofeno (a) e SMT (b).
Análises Termogravimétricas
Nas análises TGA das sílicas SMPy e SMT (Figura 22) podemos observar o
mesmo perfil do TGA para a SM, ou seja, em todos os casos ocorrem três eventos.
TGA
%
100.0
90.0
80.0
70.0
SMT
SMPy
60.0
0
100
200
300
400
Temp [C]
500
600
Figura 22. Análise termogravimétrica para a sílica SMPy e SMT.
61
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Para a sílica SMPy (Figura 22) a perda total foi de 38,6% . A primeira perda é de
aproximadamente 3% em massa de água adsorvida em temperaturas menores que 200°C. O
segundo evento é a perda de aproximadamente 22% de matéria orgânica no intervalo de 237408°C. Esse percentual de massa está relacionado com o grupo AEAPTS juntamente com o
grupo propilpirrol. Esse resultado concorda com o perfil obtido por Pourabbasa, e Pilati96 para
a análise térmica do N-(3-trimetoxisililpropil)pirrol imobilizado na superfície de sílica, onde a
degradação do pirrol ocorre na faixa de temperatura de 320-420°C.
O ultimo evento se refere à perda de massa de 13% de água, devido à formação de
grupos siloxanos, como já relatado anteriormente e também à perda de matéria orgânica
remanescente.
Realizando a mesma análise de TGA para a sílica SMT (Figura 22) observamos a
perda de 4,2% da massa de água adsorvida em temperaturas menores que 200°C, o motivo
para a variação do percentual de água em relação ao SMT e SMPy, pode ser devido ao maior
tempo na preparação da amostra para esta análise, ocasionando maior absorção de água. Em
seguida com o aumento da temperatura entre 195 - 384°C ocorreu a perda da matéria orgânica
correspondente a 18% da massa total. Acreditamos que, como descrito para a SMPy, a
degradação do tiofeno ocorre na mesma faixa de temperatura. A última perda de massa de
9,2%, entre 395 – 610°C está também associada à degradação de matéria orgânica
remanescente e perda de água através da formação de grupos siloxanos pelos grupos silanóis.
Ressonância magnética nuclear de carbono [RMN 13C] no estado sólido
A imobilização do grupo propilpirrol na sílica SM pode ser confirmada através do
espectro de RMN CPMAS 13C (Figura 23), verificamos o surgimento dos sinais referentes aos
carbonos do anel aromático do pirrol (e) e (f) com deslocamento químico em 118,3 e 105,7
ppm, além dos sinais do AEAPTS mencionados anteriormente.
96
Pourabbasa B.; Pilati F., Synth. Met. 2010, 160, 1442.
62
Dias, J. M. M.
O
O Si
OCH3
Resultados e Discussão
NH2
N
N
e f
f
e
ppm
Figura 23. Espectro de RMN CPMAS 13C da sílica SMPy.
No espectro de RMN CPMAS
13
C para a sílica SMT (Figura 24) também nos
fornece informações importantes sobre o ancoramento do grupo etiltiofeno. Observa-se o
aparecimento de quatro sinais entre 100 e 200 ppm, referentes aos carbonos aromáticos
presentes na estrutura da sílica SMT. Em 143-145 ppm notamos dois sinais que estão
relacionados aos carbonos (g e h) na posição α ao S do anel tiofênico. Outros sinais são
observados com deslocamentos químicos em 170 e 198,5 ppm referentes aos carbonos (i e j)
mais desblindados.
63
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
O
O Si
OCH3
NH2
N
j
i
h
i j
g
S
h
g
ppm
Figura 24. Espectro de RMN CPMAS 13C da sílica SMT.
Apesar do RMN CP/MAS
13
C não tratar-se de um experimento quantitativo
podemos destacar a diminuição do sinal referente aos grupos metoxila (73,8 ppm)
remanescentes entre os espectros da sílica SM (Figura 18) e as sílicas SMPy (Figura 23) e
SMT (Figura 24).
4.3. Preparação e caracterização das fases estacionárias quirais
As FEQs foram preparadas através da copolimerização entre os monômeros
derivados dos seletores quirais e os monômeros âncora, diretamente ligados à sílica (SMPy e
SMT). Esse método de preparação, onde o seletor quiral e a sílica modificada são
copolimerizados juntos, foi utilizado com sucesso por Lee et al.97 para preparação de fases
estacionárias quirais poliméricas que foram eficientes na resolução de compostos amídicos.
Acreditamos que o seletor quiral R-(-)DNB ligado a um polímero e não diretamente a sílica,
97
Lee, K. et al., Journal of Chromatography A 2003, 987, 111.
64
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
poderia aumentar o contato com os analitos e promover uma melhor resolução desses
enantiômeros.
Durante as reações foi mantida uma agitação constante, com o objetivo de induzir
um crescimento mais homogêneo dos copolímeros. As reações ocorreram com FeCl3 em
suspensão de CHCl3 seco e destilado sob atmosfera de argônio e temperatura ambiente por
um período de 48h.
Quanto ao método de polimerização oxidativa utilizado, com FeCl3, estão
descritas na literatura algumas discordâncias relativas a esse processo de polimerização para
politiofenos. Niemi et al.98 sugeriram para a polimerização oxidativa do tiofeno, que os sítios
ativos da reação seriam os íons Fe3+ da superfície do cristal, então a reação só ocorreria em
solventes em que o catalisador seja parcialmente ou totalmente insolúvel. Contradizendo a
proposta de Niemi et al, Olinga e François99 publicaram a síntese de politiofenos em meio de
acetonitrila, solvente no qual o FeCl3 é totalmente solúvel, argumentando que o rendimento da
reação é determinado pelo potencial de oxidação devido à formação de FeCl2 durante a
reação. Apesar dessas discordâncias, devido às facilidades operacionais optamos por seguir a
metodologia proposta por Sugimoto et al.100 (1986) para polimerização de tiofenos 3substituídos, utilizando FeCl3 em clorofórmio e temperatura ambiente.
Na literatura encontram-se varias proporções entre o monômero e o Fe3+, para
sínteses de polipirrol e politiofenos. Niemi et al.98 descrevem a necessidade da utilização de
um excesso de FeCl3, para a neutralização do ácido clorídrico formado na reação de
polimerização, resultando no FeCl4-. Para as copolimerizações empregamos uma proporção de
3:1 entre o agente oxidante e os monômeros [Fe3+/monômeros].
Após as copolimerizações, as FEQs foram inicialmente lavadas com metanol, em
um extrator soxhlet, para extrair todo o cloreto férrico restante. Em seguida, foram utilizados
THF e acetona com o objetivo de retirar todo o polímero formado que não estivesse
quimicamente ligado à superfície da sílica. Após as lavagens, as FEQs foram submetidas à
temperatura de 50°C e sob alto vácuo, para retirar vestígios de solvente e água adsorvidos na
superfície.
98
Niemi, V. M.; Knuuttila, P.; Osterholm, J. E.; Korvola, J., Polymer 1992, 33, 1559.
Olinga, T.; François, B., Synthetic Metals 1995, 69, 297.
100
Sugimoto, R.; Taketa, S.; Gu, H. B.; Yoshino, K. Chem. Express 1986, 1, 635.
99
65
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
4.3.1 - Preparação do copolímero obtido através do monômero âncora SMP e
do monômero R-(-)DNBP [FEQ-P]
A reação de copolimerização para a preparação da FEQ-Py (Esquema 21) ocorreu
entre o monômero R-(-)DNBP e o monômero âncora imobilizado na sílica SMPy. A
copolimerização pôde ser observada no próprio balão, onde partículas de pequena
granulometria de coloração escura foram formadas com o avanço do tempo reacional.
m
O
O Si
OCH3
N
NH2
H
N
O
n
FeCl3
O
O
N
CHCl3
N
O2N
NO2
SMPy
R-(-)DNBPy
m≠n
O
H3CO
O
Si
N
NH2
N
N
m
n
O
HN
O2N
O
O
NO2
FEQ-Py
Esquema 21. Representação da reação de formação da FEQ-Py
66
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Análise Elementar
Os valores médios da análise elementar obtida em triplicata para a FEQ-Py
encontram-se dispostos na tabela 5.
Tabela 5. Média dos resultados obtidos em triplicata para Análise Elementar da sílica SMPy.
Amostra
%C
%N
FEQ-Py 36,05 (±0,01) 7,67 (±0,02)
%H
C/N exp.
C/N teo.
4,36 (±0,02)
4,70 (±0,01)
4,28
De acordo com os resultados de análise elementar para esse material, ocorreu um
grande aumento no percentual de matéria orgânica, comparados com os valores de carbono e
nitrogênio obtidos para a sílica SMPy (Tabela 5). Esse aumento significativo confirma a
formação do copolímero, mas não fornece informações sobre a sua estrutura.
Através do resultado para a relação C/N obtida pela análise elementar de 4,70
(±0,01) e comparada com o valor teórico 4,28, confirmamos que para cada grupo propilpirrol
âncora da sílica SM existe um número maior de grupos R-(-)DNBP correspondentes
imobilizados. Ao adicionarmos ao copolímero um número de 2, 3, 4 ou 5 unidades de R-()DNBP teremos as respectivas proporções C/N teóricas: 4,44, 4,51, 4,55 ou 4,58. Mostrando
que a proporção entre o monômero âncora e o número de unidades R-(-)DNBP deve estar
próximo da proporção de 1:250.
Infravermelho
Através da comparação do espectro de infravermelho do monômero R-(-)DNBP
(Figura 25a) com o espectro da FEQ-Py (Figura 25b), podemos obter informações sobre a
estrutura do material obtido pela reação de copolimerização.
Os sinais observados no espectro do monômero R-(-)DNBP podem ser facilmente
visualizados no espectro da FEQ-Py, indicando a presença do monômero na estrutura
polimérica. Entre as principais bandas em ambos espectros estão: em 3097 cm-1 referentes às
67
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
deformações axiais de C-H do anel fenílico, em 1746 cm-1 a banda relacionada ao grupamento
carbonila e o estiramento referente à amida em 1666 cm-1. Também podem ser identificados
as bandas 1544 e 1354 cm-1 que correspondem às deformações axiais assimétricas e
simétricas dos grupos nitroaromáticos e as bandas em 2948 cm-1 e 2841cm-1 são os sinais
correspondentes aos CH2 alquílicos.
No espectro da FEQ-Py também podem ser observados os sinais relativos à
estrutura da sílica, em 1085 cm-1 o estiramento do grupo siloxano, em 787 cm-1 e 462 cm-1
referentes aos estiramentos simétricos e “flexing” do grupo siloxano. A banda em 3348 cm-1
refere-se ao estiramento O-H dos grupos silanóis remanescentes na sílica sobreposto à
deformação axial do grupo N-H de amida presente no monômero.
1,1
0,7
0,6
0,9
Transmitância(%)
Transmitância (%)
1,0
0,8
0,7
0,6
2841
2948
0,5
3097
787
3367
462
0,4
1746
1666
0,3
0,5
(a) R-(-)DNBP
0,4
4000
3500
3000
2500
2000
1500
Número de onda (cm-1)
1000
500
0,2
4500
4000
3500
1085
1544
(b) FEQ-Py
1354
3000
2500
2000
1500
1000
500
Número de Onda(cm-1)
Figura 25. Espectro de Infravermelho do monômero R-(-)DNBP (a) e da FEQ-Py (b).
Análise Termogravimétrica
A Figura 26 mostra a análise termogravimétrica da FEQ-Py, essas curvas geram
derivadas [DrTGA] que apresentam mais claramente os pontos de inflexão que nos auxiliam
na interpretação das perdas de massa. Através desta análise podemos inferir sobre o
comportamento da fase estacionária em relação ao aumento de temperatura e seu processo de
degradação.
68
0
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
TGA
%
DrTGA
mg/min
100.0
0.10
80.0
0.00
60.0
-0.10
40.0
-0.20
0
100
200
300
400 500
Temp [C]
600
700
800
900
Figura 26. Análise termogravimétrica para a FEQ-Py (TGA e dTGA).
Quando observamos a análise térmica da FEQ-Py (Figura 26) verificamos três
eventos. O primeiro evento em temperaturas menores que 200°C como mencionado
anteriormente, está relacionado com a perda de água adsorvida, aproximadamente 5% em
massa. A partir de 200°C, temos dois eventos que se referem à perda de matéria orgânica e
perda de água pela formação de siloxanos. O máximo de degradação de matéria orgânica
ocorreu em aproximadamente 450°C, onde a FEQ-Py teve uma perda de ~ 36% da massa
total.
Numa análise comparativa entre os termogramas das sílicas SM (Figura 15) e
SMPy (Figura 22) verificamos perdas de massa maiores para a FEQ-Py, em torno de 60% da
massa total frente aos valores de 30 e 41% observados para a SM e SMPy, respectivamente.
Essa maior perda de massa deve está relacionada com a degradação do copolímero visto que
ele apresenta naturalmente maior percentual de massa.
69
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
4.3.2 – Preparação do copolímero obtido através do monômero âncora SMT e
o monômero R-(-)DNBT [FEQ-T]
A preparação da FEQ-T foi realizada a partir do monômero R-(-)DNBT e do
monômero âncora SMT. Assim como para a FEQ-Py, a evolução da reação de
copolimerização pode ser acompanhada no próprio balão reacional, com a formação de
partículas com pequena granulometria e cor alaranjada, que é característica para polímeros de
tiofeno. A estrutura do copolímero encontra-se representada no Esquema 22.
m
O
O Si
OCH3
NH2
N
H
N
n O
FeCl3
O
O2N
S
O
CHCl3
S
NO2
R-(-)DNBT
SMT
m≠n
O
O Si
H3CO
N
NH2
S
S
m
n
NO2
O O
O
NH
NO2
FEQ-T
Esquema 22. Representação da estrutura da FEQ-T
70
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
Análise Elementar
Os resultados de análise elementar para a FEQ-T estão descrito na tabela 6 abaixo.
Tabela 6. Média dos resultados obtidos em triplicata para Análise Elementar da sílica SMT.
Amostra
FEQ-T
%C
%N
%H
%S
C/N exp.
18,89(±0,04) 3,15(±0,01) 2,65(±0,02) 3,35(±0,05) 5,99(±0,03)
C/N teo.
5,65
Podemos observar um aumento no percentual de matéria orgânica em relação à
sílica SMT o que deve ser devido ao aumento de massa com a reação de copolimerização.
O resultado obtido para a razão C/N através de análise elementar foi de 5,99, valor
este próximo do valor teórico proposto de 5,65. Da mesma forma, como calculado para a
SMTPy, adicionando-se o um número de 2, 3, 4 ou 5 unidades R-(-)DNBP ao copolímero da
SMT, teremos as respectivas proporções C/N teóricas: 5,78, 5,84, 5,87 ou 5,89. Mostrando
que a proporção entre o monômero âncora e o número de unidades R-(-)DNBP deve estar
acima de 1:40 com C/N 5,98.
Infravermelho
Na Figura 27, encontram-se os espectros de infravermelho do R-(-)DNBT (a) e da
FEQ-T (b). Através da comparação entre esses espectros identificamos os sinais referentes ao
monômero R-(-)DNBT no espectro da FEQ-T, confirmando assim a presença do monômero
quiral no copolímero sintetizado. Em 3110 cm-1 encontramos os estiramentos C-H do grupo
fenil, em 2950 cm-1 estão os estiramentos assimétricos dos grupos CH2 alquilicos, em 17391452 cm-1 e 1346 estão as bandas referente à carbonila, ao estiramento do grupo amida e dos
grupos nitroaromáticos respectivamente. Em 736 cm-1 encontramos o estiramento angular dos
C-H(α) do anel do tiofeno.
71
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
As bandas que estão relacionadas aos estiramentos e deformações da sílica se
mostram bastante intensas no infravermelho da FEQ-T comparada a FEQ-Py (Figura 25b).
Essa diferença de intensidade é devido a presença de maiores unidades monoméricas do
seletor quiral na superfície da sílica, na FEQ-Py em relação à FEQ-T, reafirmando as análises
estimativas realizadas com os resultados de análise elementar.
10
1,0
1,0
8
0,9
Transmitância (%)
Transmitância(%)
0,8
6
0,6
4
0,4
3112
736
1739 - 1452
0,7
1346
0,6
0,5
2
0,2
(a) R-(-)DNBT
0
4000
2950
0,8
3500
0,4
3000
2500
2000
1500
Número de Onda (cm-1)
1000
500
(b) FEQ-T
4000
3000
2000
1000
0
Número de Onda (cm-1)
Figura 27. Espectro de infravermelho do monômero R-(-)-DNBT(a) e da FEQ-T(b).
Análise Termogravimétrica
A análise de TGA para a FEQ-T na figura 28 abaixo, juntamente com a sua
derivada, nos fornece informações importantes em relação à estabilidade do material.
72
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
TGA
%
DrTGA
mg/min
100.0
0.10
90.0
80.0
0.00
70.0
60.0
-0.10
0
100
200
300
400 500
Temp [C]
600
700
800
900
Figura 28. Análise termogravimétrica para a FEQ-T (TGA e dTGA).
Podemos observar abaixo de 200°C a perda de água adsorvida como já relatado
anteriormente, e a perda de água pela formação de siloxanos que ocorre a partir de 400°C. A
perda de matéria orgânica ocorre nesse caso ocorre em três eventos entre 200 e 600°C.
Esse termograma quando comparado aos termogramas das sílicas SM (Figura 15)
e SMT (Figura 25) apresenta maiores perdas de massa, em torno de 60% da massa total frente
a valores de 30 e 34% observado para a SM e SMT respectivamente. Essa maior perda de
massa deve estar relacionada com a degradação do copolímero, por este apresentar maior
percentual de matéria orgânica.
5 -Aplicação das FEQ’s poliméricas
Os experimentos para a aplicação das fases estacionárias sintetizadas foram
realizados em colaboração com o Ms. Tiago de Campos Lourenço e a Professora Dra. Quézia
B. Cass do grupo de Síntese orgânica e CLAE - Departamento de Química - Universidade de
São Carlos-UFSCar - São Paulo-SP.
73
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
5.1- Empacotamento das colunas
O empacotamento das colunas ocorreu em tubos de aço inox (15 x 0,46 cm DI)
com compressão máxima de 7500 psi. Foram utilizadas 2,0 g para a FEQ- Py e para a FEQ-T
suspensas em 30 mL de metanol e sonicadas por 60 s em sistema de ultra-som. Em seguida,
cada coluna foi empacotada com 350 mL de metanol, utilizando 150 mL do solvente eluído a
favor da gravidade e 200 mL no sentido oposto. O condicionamento ocorreu em metanol
(100%) como fase móvel por 24 horas.
5.2- Avaliação das colunas cromatográficas
As análises cromatográficas foram realizadas em um cromatógrafo líquido
Shimatzu (Kioto, Japão) com bomba modelo LC-10AD com detector ultravioleta SPD-10A
ligado a um auto-injetor modelo SIL-10A e a um detector de dicroísmo circular JASCO
modelo CD-2095plus. Este equipamento está ligado a interface CBM-10A e os
cromatogramas foram registrados no software Labsoltuions.
A capacidade cromatográfica das colunas foi avaliada no modo multimodal, com
os compostos (Figura 29): albendazol sulfóxido (a), atenolol (b), Base de Troger (c),
lansoprazol (d), modafinil (e), omeprazol (f), 3,5,4'-trihidroxido-trans-estilbeno (g),
rabeprazol (h), Ro 18-5364 (i), secnidazol (j), cloridato de verapamil (k) e 2,2,2-Trifluoro-1(3-antril) etanol (l). Esses compostos foram escolhidos, por se tratarem de fármacos quirais e
apresentarem uma grande variedade estrutural (alcoóis, aminas, sulfóxidos, entre outras).
74
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
H
N
H3C
CH3
O
OCH3
N
S
N
H2N
H
N
O
N
H
O
CH3
N
OH
(a)
(c)
(b)
H3CO
N
O
CF3
HN
SH
O
N
S
O
N
H
CH3
OCH3
NH2
S
N
O
O
N
CH3
(d)
(f)
(e)
H
N
HO
O
O
N
S
N
N
N
S
O
OH
HO
OCH3
N
H
O
CH3
O
(g)
(i)
(h)
OCH3
OCH3
N
OH
O
N
H3CO
OH
(j)
CF3
NH
N
O
CH(CH3)
H3CO
(k)
(l)
Figura 29. Compostos utilizados na avaliação cromatográfica: albendazol sulfóxido (a), atenolol (b), Base de
Troger (c), lansoprazol (d), modafinil (e), omeprazol (f), 3,5,4'-trihidroxido-trans-estilbeno (g), rabeprazol (h),
Ro 18-5364 (i), secnidazol (j), cloridato de verapamil (k) e 2,2,2-Trifluoro-1-(3-antril) etanol (l).
As composições de fases móveis analisadas foram metanol (100%), metanol/água
(50:50), n-hexano/etanol (90:10), n-hexano/2-propanol (90:10), n-hexano/etanol/DEA
(90:10:0,01%) e n-hexano/etanol/TFA (90:10:0,01%).
As colunas cromatográficas não apresentaram retenção e poder de discriminação
quiral para os compostos em nenhuma fase móvel avaliada; de maneira geral, os compostos
eluiram no volume morto da coluna. Os cromatogramas abaixo demonstram o perfil
cromatográfico de todos os compostos analisados (Figura 30).
75
Dias, J. M. M.
(a)
100
80
200
60
150
40
100
20
50
0
0
0
1
(b)
250
mAbs
mAbs
Resultados e Discussão
2
3
4
5
6
7
8
0,0
Tempo (min)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Tempo (min)
Figura 31. Cromatogramas, a) rabeprazol (0,1mg/mL), coluna FEQ-Py (15x0,46 cm D.I.) n-hexano/etanol
(90:10), 0,5mL.min-1, λ=285nm b) lansoprazol (0,1mg/mL), coluna FEQ-T (15x0,46 cm D.I.) n-hexano/etanol
(90:10), 0,5mL.min-1, λ=285nm.
A retenção e a enantioseletividade observada em uma resolução cromatográfica de
analitos quirais, pode ser afetada não só pela capacidade intrínseca do seletor quiral
imobilizado, mas também por vários outros fatores. Estes incluem a maneira pela qual o
seletor é “amarrado” ao suporte, a natureza do suporte, o comprimento e a química do
espaçador. Todos esses fatores afetam o processo de reconhecimento quiral e portanto, o
desempenho geral da resolução enantiomérica101. Também é reportado por Ihara et al. que a
forma que o material é imobilizado, ou seja, metodologia de síntese, pode afetar
drasticamente o processo de discriminação quiral102.
No caso dos materiais sintetizados, não há interação suficiente, entre o analito e as
fases estacionárias sintetizadas, para promover a separação cromatográfica. É reportado na
literatura que repulções estéricas, interações atrativas com o suporte adjacente e interações
simultâneas dos analitos com mais de um seletor pode prejudicar o processo de separação. A
101
102
Lewandowski, K.; et al. J. M. J., Anal. Chem. 1998, 70, 1629.
Ihara, T.; et al. J. Chromatogr. A 1995, 694, 49.
76
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
incorporação do seletor quiral em polímeros pode permitir o controle de alguns desses efeitos,
de modo que o espaçamento entre os sitios quirais seja controlado33,35.
De acordo com a metodologia utilizada, acreditamos que a formação da cadeia
polimérica acontece de forma aleatória em que pode-se obter um polímero do tipo
AAABAAABA em que o monômero A é derivado do seletor quiral, sendo R-(-)DNBP ou R(-)DNBT, e o monômero B representam os monômeros âncora ligados a sílica, SMPy e SMY.
Dessa forma, devido a proximidade entre os seletores quirais, estes poderiam interagir tão
fortemente entre si através de ligação de hidrogênio, interação π-π, entre outras forças,
impedindo o seu reconhecimento com os analitos quirais causando a não retenção dos
mesmos na coluna cromatográfica. Na figura 32 temos uma representação esquemática da
proximidade desses seletores na cadeia polimérica do pirrol, para o tiofeno de forma
semelhante.
m≠n
N
Ph
O
HN
O
Ph
O
HN
N
N
N
N
m
O
HN
O2N
n
O
O
O
O Ph
N
N
O
O Ph
O
HN
O
O Ph
O
HN
O Ph
HN
O
NO2
O2N
O
O
NO2
NO2
O2N
NO2
O2N
NO2
NO2
O2N
O2N
AEAPTS ligado a sílica
Figura 32. Representação esquemática da proximidade desses seletores na cadeia polimérica do pirrol.
Outro fator que pode dificultar a interação dos seletores com o analito é a rigidez
da cadeia polimérica. Lee et al.97 realizaram a aplicação de um copolímero (poliacril) ligado à
sílica em fases estacionárias quirais, este material apresentou bons resultados de
reconhecimento e resolução para metacrilatos racêmicos. Neste caso a mobilidade da cadeia
77
Dias, J. M. M.
Resultados e Discussão
polimérica permite o distanciamento das moléculas do seletor quiral ((R)-N-(3,5dinitrobenzoil)--phenilglicinato), facilitando a interação com os analitos no processo de
separação quiral. No caso dos polímeros polipirrol e politiofeno a rigidez da cadeia polimérica
pode dificultar esse distanciamento, logo as moléculas de seletor (R-(-)DNB) não interagem
com os analitos deixando-os eluir no volume morto da coluna.
Uma alternativa para resolver esses problemas, seria a obtenção de polímeros do
tipo ABAB, em que o monômero A seja o seletor quiral e o monômero B um espaçador
podendo permitir o controle da separação entre os seletores33. No caso da FEQ-Py e FEQ-T os
grupos espaçadores poderiam ser unidades de pirrol e tiofeno não substituídos, estes inseridos
na cadeia do copolímero permitiriam um maior espaçamento entre os seletores aumentando a
acessibilidade do analito. Na figura 33 temos uma representação esquemática sobre um novo
material sintetizado com o pirrol funcionando como espaçador lateral, no caso do espaçador o
grupo tiofeno aconteceria de forma semelhante.
y ≠ n≠m≠x
N
Ph
O
HN
O
O
y N
H
N
N
H
n
m
N
H
N
n H
N
x
O
O
O
Ph
HN
O2N
NO2
NO2
O2N
AEAPTS ligado a sílica
Figura 33. Representação esquemática da fase estacionária com grupo espaçador pirrol não substituído.
78
Dias, J. M. M.
Conclusões
6- Conclusões

Os monômeros derivados do seletor quiral do tipo Pirkle R-(-)DNBP e R-(-)DNBT e os
monômeros âncora IPP e IET, foram sintetizados com bons rendimentos de acordo com os
valores descritos na literatura.

Baseados nos resultados de análise elementar para o nitrogênio, aproximadamente 1,53
mmol do agente sililante AEATPS foi imobilizado na sílica LUNA. E através das técnicas
caracterização confirmou-se que a imobilização ocorreu majoritariamente de forma bidentada
(T2) concordando com os resultados da literatura para imobilização de em sílica gel.

As reações para a imobilização dos monômeros âncora derivados de pirrol e tiofeno (IPP e
IET) na superfície da sílica SM ocorreram com sucesso. E a estrutura dos materiais obtidos
pôde ser confirmada através das técnicas de análise elementar, infravermelho e ressonância
magnética nuclear em estado sólido para o núcleo de carbono.

A metodologia utilizada para as reações de copolimerização mostrou-se aplicável para a
preparação de fases estacionárias, porém no caso dos monômeros R-(-)DNBP e R-(-)DNBT
verificamos a necessidade da utilização de um espaçador lateral aumentando a distância entre
os seletores quirais.

Através dos resultados de análise elementar pode-se estimar para FEQ-Py uma proporção de
1:250 entre o monômero âncora e o seletor quiral, e para a FEQ-T uma proporção de
aproximadamente 1:40.

As análises termogravimétricas mostraram uma maior perda de massa FEQ-Py em relação
a FEQ-T, concordando com os resultados encontrados na análise elementar para esses
materiais.
79
Dias, J. M. M.

Conclusões
Os materiais sintetizados, FEQ-Py e FEQ-T, não apresentaram a propriedade de
discriminação quiral desejada, devido à proximidade dos seletores quirais ao longo da cadeia
polimérica, produzindo interações fortes entre eles que inibiram a sua interação com os
analitos em cromatografia.
80
Dias, J. M. M.
Perspectivas
7- Perspectivas
 Realizar as reações de copolimerização adicionando pirrol e tiofeno como grupos
espaçadores, entre os seletores quirais R-(-)DNBP e R-(-)DNBT, caracterizar e aplicar essa
nova fase estacionária para os mesmos analitos testados.
 Verificar outros métodos de preparação aplicados a esta fase estacionária quiral polimérica
como, por exemplo, o método de evaporação do polímero, para obter um maior recobrimento
da sílica com o polímero obtido a partir dos monômeros R-(-)DNBP e R-(-)DNBT e em
seguida avaliar este material quanto ao seu desempenho como fase estacionária.
81
Dias, J. M. M.
Referências
8- Referências Bibliográficas
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92
Dias, J. M. M.
Anexos
9 – Anexos (RMN 1H)
Espectro de RMN 1H em DMSO do R-(-)DNB
O
H
N
O
O2 N
OH
NO2
93
Dias, J. M. M.
Anexos
Espectro de RMN 1H em CD3OD do 1-(3’-iodopropil)pirrol
I
N
94
Dias, J. M. M.
Anexos
Espectro de RMN 1H em CD3OD do 2-(3’-iodoetil)tiofeno
I
S
95
Dias, J. M. M.
Anexos
Espectro de RMN
1H
em CDCl3 do R-(-)-N-(3,5-dinitrobenzoil)-α-
fenilglicinato de 3-(1-pirrolil)
O
H
N
O
O2N
O
N
NO2
96
Dias, J. M. M.
Anexos
Espectro de RMN 1H em CDCl3 do R-(-)-N-(3,5-Dinitrobenzoil)-αfenilglicinato de 2-(3-tienil)etila
O
HN
O2N
O
O
S
NO2
97