Síntese e avaliação de fases estacionárias preparadas com partículas superficialmente porosas, quimicamente modificadas com derivados de ciclofrutanos e ciclodextrinas para separações enantioméricas por HPLC

Abstract

Este trabalho apresenta uma comparação das separações enantiômericas realizadas por HPLC com fases estacionárias quirais preparadas ligando quimicamente o ciclofrutano-6, funcionalizado com grupos isopropílico, e ß-ciclodextrina, funcionalizada com grupos hidroxipropil, em partículas totalmente e superficialmente porosas (SPP). A fase estacionária quiral à base de partículas superficialmente porosas funcionalizadas com hidroxipropil-ß-ciclodextrina foram produzidas e sua performance cromatográfica foi comparada com as colunas de fase quiral (CSP) a base de partículas totalmente porosas de 5 µm e 3 µm de diâmetro. O recobrimento relativo do seletor quiral HP-ß-CD, foi equivalente para todas as fases, resultando em valores de seletividade (a) equivalentes, para condições de fase móvel constantes. Sob tais condições, a coluna à base de SPP apresentou tempos de análises reduzidos e eficiência até três vezes maior comparado com as colunas à base de partículas totalmente porosas (FPP). Quando fluxos elevados de fase móvel foram utilizados, o ganho em eficiência por tempo de análise foi cinco vezes maior para as colunas a base de SPP comparado com as colunas à base de FPP. Quando a composição da fase móvel foi alterada de modo que, para todas colunas, o analito tivesse o mesmo tempo de eluição, os valores de resolução foram o dobro para as SPP. Por fim, as novas fases estacionárias à base de SPP, provaram ser estáveis por 500 injeções com fluxo elevado (4,5 mL min-1) e alta pressão (400 bar), condições usadas para separações ultrarrápidas (~45 seg.). Baseado nos excelentes resultados obtidos com as fases estacionarias quirais à base de SPP funcionalizadas com HP-B-RSP, novos estudos foram realizados utilizando outro seletor quiral: isopropil-ciclofrutano. A performance cromatográfica das coluna recheadas com SPP, foi comparada com as colunas recheadas com partículas totalmente porosas com diâmetro de 5 µm e 3 µm. Com o fluxo de fase móvel de 3,0 mL min-1, o número de pratos alcançados com a coluna contendo SPP foi ~7 vezes maior que o número de pratos obtidos com a coluna, com mesmo comprimento, recheada com FPP de 5 µm. O fluxo ótimo de fase móvel, o onde os maiores valores de eficiência foram obtidos, foi de 1 mL min-1 para colunas à base SPP e 0,5 mL min-1 para as colunas preparadas com FPP. Assim como no caso anterior, os valores de seletividade e resolução (sob condições de fase móvel constante), são comparáveis entre todas as colunas. Quando testadas sob condições de fase móvel que resultam em tempo de retenção constante para todas as colunas, as CSP à base de SPP, apresentaram ganho em resolução comparado com as CSP à base de FPP. Por fim, com o aumento do fluxo da fase móvel as novas fases estacionárias apresentaram maior ganho em eficiência. Essa vantagem se torna mais clara observando os valores de número de prato e resolução em função do tempo de análise.<br>

Abstract : This work reports a comparison of HPLC separations of enantiomers with chiral stationary phases prepared by chemically bonding cyclofructan-6 ,functionalized with isopropyl carbamate groups, and ß-cyclodextrin, functionalized with hydroxypropyl groups, on fully and superficially porous particles (SPPs). A superficially porous particle-based hydroxypropyl-ß-cyclodextrin (HPBCD) chiral stationary phase was produced and its chromatographic performance was compared to both 5 µm and 3 µm fully porous particle (FPP)-based CSPs. The relative surface coverage of the HP-B-CD chiral selector on each particle was approximately equal, which resulted in equivalent enantiomeric selectivity (a) values on each phase when constant mobile phase conditions were used. Under such conditions, the SPP column resulted in greatly reduced analysis times and three times greater efficiencies compared to the FPP columns. When higher flow rates were used, efficiency gains per analysis times were five times greater for the SPP column compared to the FPP-based columns. When the mobile phases were altered to give similar analysis times on each column, resolution values were doubled for the SPP column. Finally, the novel SPP based HP-B-CD column proved to be stable for 500 injections under high flow rate (4.5mL min-1) and high pressure (400bar) conditions used for an ultrafast (~45sec) enantiomeric separation. Based on the grate results obtained with the superficially porous particle based hydroxypropyl-ß-cyclodextrin chiral stationary phase, a new study was made using another well stabilished chiral selector: isopropyl-cyclofructan. The chromatographic performance of the superficially porous CSP based column was compared with columns packed with 5 µm and 3 µm FPPs. At a flow rate of 3.0 mL min-1 the number of plates on column afforded by the SPP column was ~7× greater than the number of plates on column (same length) obtained when using the 5 µm FPP based column. The flow rate providing the highest efficiency separation was ~1.0 mL.min-1 for the SPP column while it was ~0.5 mL.min-1 for both FPP columns. It was found that the selectivity and resolution of the separations were comparable between fully porous and superficially porous based columns (under constant mobile phase conditions). When tested under constant retention conditions, the SPP based CSP greatly improved resolution compared to the FPP based columns. At high flow rates the efficiency gained by using superficially porous CSP was accentuated. The advantages of columns based on SPPs become more obvious from the view point of plate numbers and resolution per analysis time.