cromatografia di adsorbimento

CROMATOGRAFIA
DI ADSORBIMENTO
Laboratorio di Chimica Organica 2 - Prof. Cristina Cimarelli
L27 - CHIMICA - AA 2015-2016
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
su colonna
CROMATOGRAFIA DI
ADSORBIMENTO
•separazione di miscele
di sostanze
su strato sottile
•analisi
qualitativa
dei componenti di
una miscela
forza con cui il
composto è adsorbito
SEPARAZIONE
fase
mobile
solido attivo
finemente
suddiviso
liquido
polarità del
composto
dipende
da
adsorbimento
desorbimento
fase
fissa
solubilità relativa dei componenti nell’eluente
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
fenomeno
SUPERFICIALE
ADSORBIMENTO
AREA
SUPERFICIALE
DELLA FASE
STAZIONARIA
particelle piccole
=
area superficiale
elevata
granulometria uniforme
=
alta efficienza
SCALA TYLER DEI MESH:
n.ro aperture x pollice lineare
forze di Van der Waals
dipolo- dipolo
legami ad idrogeno
legami ionici
equilibri di complessazione
natura dei gruppi funzionali del soluto
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
SILICE
POLARE
FASE STAZIONARIA
ALLUMINA
AFFINITÀ
idrocarburi
saturi
<
alchini,
alcheni,
idrocarburi
aromatici
<
eteri
<
esteri,
chetoni,
aldeidi
<
ammine,
tioli,
alcoli
<
fenoli, acidi
carbossilici
•caratteristiche stereochimiche (diastereoisomeri)
•geometria molecolare (isomeri di struttura)
•dimensioni molecolari
•natura dell’eluente
SEPARAZIONI PIU’ EFFICIENTI CON BASSI QUANTITATIVI DI SOSTANZA
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
non deve reagire col soluto né con il solvente
non deve catalizzare
•decomposizione
•polimerizzazione
•idrolisi
deve adsorbire il soluto REVERSIBILMENTE
FASE
STAZIONARIA
deve adsorbire un elevato numero di sostanze
(versatile)
deve adsorbirle con k diversi
(selettiva e riproducibile)
non si deve saturare (elevata capacità)
deve consentire all’eluente di percolare con facilità
FASI STAZIONARIE CLASSIFICATE SECONDO IL POTERE ADSORBENTE
FORTE
MEDIO
DEBOLE
Allumina
Ca(OH)2
Cellulosa
Carbone attivo
Mg(OH)2
Talco
Gel di silice
Ca3(PO4)2
Amido
Florisil
CaCO3
Saccarosio
FASI STAZIONARIE CLASSIFICATE SECONDO IL POTERE ADSORBENTE
acida
Al2O3
neutra
l’attività dipende
dalla quantità di
H 2O
basica
•Molto attiva, utile solo per soluti di media e bassa polarità.
•Interagisce con gli acidi carbossilici.
•Reagisce con aldeidi e chetoni (condensazione,
polimerizzazione).
ATTIVITA’
H2O % w
I
0
II
3-4
III
5-7
IV
8-11
V
12-19
sensibili agli acidi e alle basi
AMIDO
SACCAROSIO
utili per molecole
complesse
troppo polari per Al2O3 e SiO2
GEL DI SILICE
SiO2
•alcoli
•esteri
•composti carbonilici
•ammine
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
FASE MOBILE
polarità
tipo di adsorbente usato
POTERE ELUENTE
DEL SOLVENTE
natura delle sostanza da separare
temperatura
Serie eluotropica di Trappe
Etere di
petrolio
<
cicloesano
<
CCl4
< CH2Cl2
< toluene
< CHCl3
< Et2O
<acetone
< AcOEt
< PrOH
< EtOH
< MeOH
< H 2O
< AcOH
CROMATOGRAFIA DI ADSORBIMENTO
non deve reagire col soluto né con la fase stazionaria
non deve solubilizzare la fase stazionaria
ELUENTE
deve interagire selettivamente con i vari soluti
bassobollente
non tossico né costoso
P.es. CH3COCH3 reagisce con Al2O3 (autocondensazione)
MeOH reagisce con SiO2 (silicati)
CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE
(THIN LAYER CHROMATOGRAPHY)
ottimizzare una separazione su colonna
seguire l’andamento di una reazione
TLC
riconoscere prodotti incogniti
controllare la purezza di un prodotto noto
controllare l’esito di una colonna cromatografica
Come si fa una TLC?
CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE
(THIN LAYER CHROMATOGRAPHY)
non corre
0 < Rf < 1
fattore di ritenzione
corre come il solvente
costante per ogni sistema
cromatografico
caratteristico di ogni
sostanza esaminata
Rf =
A
S
distanza percorsa dalla
sostanza A
distanza percorsa
dal solvente
L’Rf può variare da un’analisi all’altra, perciò di
solito si mette come riferimento una sostanza
nota che può essere il prodotto di partenza della
reazione, per controllarne l’andamento, o la
miscela grezza prima della colonna, per seguire
l’uscita delle varie frazioni.
S
A
Rivelazione
•Lampada UV (254 o 366 nm)  La fase stazionaria è impregnata di
sostanza fluorescente: dove c’è un prodotto che assorbe all’UV si vede una
macchia scura perché il prodotto copre il fondo.
•H2SO4  solo o con HNO3 o K2Cr2O7, poi T = 120°C: le sostanze organiche
carbonizzano formando macchie nere.
•I2
 si formano complessi tra C=C e i vapori di I2
•Reattivi cromogeni  selettivi sui vari gruppi funzionali:
dinitrofenilidrazina per i chetoni
FeCl3 per gli alcoli, etc..
•TLC BIDIMENSIONALE
•TLC PREPARATIVA
CROMATOGRAFIA SU COLONNA
Si usano colonne in vetro dotate o no di un setto poroso
altezza / diametro = 8 / 1
miscela / adsorbente = 1/20 - 1/50  1/100 - 1/200
Campione Adsorbente
(g)
(g)
Dimensioni x Al2O3
(Ø x l, cm)
Dimensioni x SiO2
(Ø x l, cm)
0.1
5
0.8 x 10
1.2 x 15
0.5
25
1.3 x 15
2.1 x 25
1
50
2.1 x 25
3.0 x 38
5
250
3.5 x 40
5.0 x 60
CROMATOGRAFIA SU COLONNA
A SECCO
(SiO2)
La fase stazionaria è inserita
nella colonna, poi si procede
ad aggiungere l’eluente.
A UMIDO
(Al2O3)
La fase stazionaria è sospesa
nell’eluente, poi inserisce in
colonna lo slurry ottenuto.
IMPACCAMENTO
la miscela viene disciolta nell’eluente e
percolata sulla colonna impaccata
CARICAMENTO
la miscela viene disciolta in un solvente bassobollente
e dispersa su silice. Dopo evaporazione del solvente
la silice viene impaccata in testa alla colonna
Isocratica
ELUIZIONE
Gradiente di concentrazione
ANALISI E RACCOLTA
DELLE FRAZIONI
TLC, UV, GC, GC-MS, NMR
CROMATOGRAFIA FLASH
La fase stazionaria è costituita da granuli di dimensioni inferiori a quelli
delle normali colonne cromatografiche.
maggiore area
superficiale
Ø colonna
(mm)
maggiore efficienza
della colonna
minore velocità del
flusso dell’eluente
Campione
Volume eluente (mg)
(mL)
DRf > 0.2 DRf > 0.1
è necessario applicare
una pressione in testa
alla colonna (gas inerte)
Volume della
frazione (mL)
10
100
100
50
5
20
200
400
200
10
30
400
900
400
20
40
600
1500
500
30
50
1000
2500
1000
50