ISSN 1984-4433
2019 | Volume 11 | Número 2
Uma publicação do Instituto Internacional de Cromatografia www.iicweb.org
Scientia Chromatographica EDITOR-IN-CHIEF
FERNANDO MAURO LANÇAS Universidade de São Paulo Instituto de Química de São Carlos 13560-970 São Carlos (SP) - Brasil editor@scientiachromatographica.com EDITORES ASSOCIADOS
MARIA EUGÊNIA QUEIROZ
RENATO ZANELLA
preparo de amostras
preparo de amostras
JOSÉ MANUEL F. NOGUEIRA
ISABEL C. S. FONTES JARDIM
preparo de amostras
CORPO EDITORIAL CONSULTIVO
Daniel Armstrong – EUA Dietrich von Bauer – Chile Fábio Augusto – Brasil Fátima Dutra – Brasil Flávio Leite – Brasil Frank Svec – EUA Harold McNair – EUA Humberto Gómez – México Isabel Cristina Sales Fontes Jardim – Brasil Jailson B. de Andrade – Brasil Janusz Pawliszyn – Canadá Kiyoratsu Jinno – Japão Luigi Mondello – Itália Marcos Eberlin – Brasil Marina Tavares – Brasil Milos Novotny – EUA Milton Lee – EUA Norberto Peporine Lopes – Brasil Phillip Marriott – Austrália Pierina Bonato – Brasil Quézia Cass – Brasil Renato Zanella – Brasil
cromatografia líquida
ENDEREÇO DO PERIÓDICO
Scientia Chromatographica
ELENA STASHENKO
espectrometria de massas
FABIO AUGUSTO
cromatografia gasosa
ALEJANDRO CIFUENTES
Técnicas Eletroforéticas
ÁLVARO J. SANTOS NETO
troubleshooting
Rua Princesa Isabel, 265 - Jardim Paraíso 13.561-140 - São Carlos (SP) - Brasil Fone/Fax: (16) 3501-4140 periodico@scientiachromatographica.org www.scientiachromatographica.com
Ficha catalográfica elaborada pela Seção de Aquisição e Tratamento da Informação do SBI/IQSC Scientia Chromatographica / Associação Internacional de Cromatografia. - vol.11 n.2 (abr./jun. 2019). São Carlos: Associação Internacional de Cromatografia, 2019. Trimestral ISSN 1984-4433 1. Cromatografia. 2. Lanças, Fernando Mauro, editor chefe.
CLÁUDIA ZINI
cromatografia gasosa
ELINA B. CARAMÃO
cromatografia gasosa
CDD 543.8
ISSN 1984-4433
PeriĂłdico Trimestral do Instituto Internacional de Cromatografia
Scientia Chromatographica 2019 | Volume 11 | NĂşmero 2
Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
Incorrect (interference) Quantitation peak
SUMÁRIO
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Resolution 35 K
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2):46 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
SUMÁRIO
Editorial..................................................................................................................................................................................................................48 PERFIL Elena Stashenko...............................................................................................................................................................50
HPLC Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 1. Background on chiral separations......................................................................................................................................................53 Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças
30
k
HPLC Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 2. (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine) ligand exchange chiral stationary phase.......................................................64
L-val D-val L-ile D-ile L-tyr D-tyr L-phe D-phe
40
20
10
0
0.5
1.0
1.5
[Cu+2]
2.0
2.5
3.0
Fernanda A. Daher, Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças
Eventos...................................................................................................................................................................................................................71 Programação LASEAC.......................................................................................................................................................................................75 Instituto Internacional de Cromatografia.................................................................................................................................................79 Bookstore..............................................................................................................................................................................................................80 Normas para Publicação.................................................................................................................................................................................81
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2)
Scientia Chromatographica 2019; 11(2):46 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
SUMĂ RIO
Scientia Chromatographica 2019; 11(2):48 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
EDITORIAL
Scientia Chromatographica Volume 11, Número 2 de 2019
Este número apresenta como destaque a Profa. Elena Stashenko, uma co-Editora do Scientia
Chromatographica. A Profa. Elena é conhecida da maioria dos leitores do Scientia através dos excelentes artigos por ela coordenados. Há anos, desde o lançamento do periódico, Elena colabora principalmente na coluna de cromatografia gasosa (GC) e de seu acoplamento com espectrometria de massas (GC-MS). Pouco é conhecido dos leitores brasileiros a respeito dos antecedentes desta pesquisadora, a qual nasceu e se formou na Rússia, migrando para a Colombia no início da carreira e enfrentando dificuldades para estabeler seu grupo de pesquisa, até chegar recentemente na criação de uma estrutura de qualidade internacional. Neste número, vamos apresentar aos leitores um pouco a respeito desta renomada pesquisadora, referência na área de cromatografia na América Latina.
Também pouco conhecida no Brasil é a cromatografia líquida quiral, especialmente empre-
gando fases estacionárias cujo mecanismo de separação é baseado em um fenômeno denominado “troca de ligantes” (ligand-exchange). Neste número publicamos dois artigos a respeito da técnica. O primeiro envolve uma revisão dos principais fenômenos relacionados à quiralidade, e os principais tipos de fases estacionárias quirais. O outro apresenta uma aplicação prática da cromatografia com troca de ligantes na separação de amino ácidos quirais intactos. Para esta aplicação, foi preparada uma coluna capilar de silica fundida contendo uma fase estacionária quiral a qual atual através da troca de ligantes. Os resultados mostram a excelente separação obtida entre pares de amino ácidos quirais.
A equipe do Scientia deseja a todos uma boa leitura.
Fernando M. Lanças Editor
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2):50-52 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
PERFIL
Dra. Elena Stashenko Abstract/Resumo Neste número do Scientia Chromatographica apresentamos o perfil de uma pesquisadora de excelência e que faz parte do quadro de nossos Editores Associados: a Professora Elena Stashenko.
A maior parte dos leitores do Scientia conhece a Professora Elena através de seus excelentes artigos publicados no periódico. Esta contribuição ocorre desde o lançamento do Scientia, do qual foi uma das co-fundadoras e contribuidora permanente como Editor Associado. Entretanto, muitos desconhecem a trajetória acadêmica da Profa. Elena, suas dificuldades em estabelecer um grupo de pesquisa de elevado padrão, e os frutos colhidos do esforço e perseverança, a despeito das dificuldades. A Professora Stashenko tem contribuído nos últimos trinta anos como pioneira e líder no estudo da biodiversidade das plantas tropicais da Colômbia, possuindo um grande número de publicações em periódicos internacionais, formado vários mestres e doutores em química, e criado vários centros de excelência em pesquisa na área que atua. Neste número do Scientia, trazemos aos leitores um resumo da trajetória da Professora Elena Stashenko, nascida na Rússia mas que adotou a Colômbia como o lugar para desenvolver sua brilhante e profícua carreira científica. Vitae Elena Stashenko nasceu na Rússia, havendo feito seu curso de graduação na Druzbi Narodov University, Faculty of Physicochemical and Natural Sciences, Moscow, USSR-Russia (1981). Em 1989 ela obteve o PhD na mesma Universidade, em Moscow, na área de Análise Instrumental (Espectrometria de Massas e Técnicas de Separação). 50
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Lanças F. M.
Perfil - Dra. Elena Stashenko
Elena mudou-se para a Colômbia em 1982, sendo contratada como Professor Adjunto na Universidade Industrial de Santander (UIS), localizada em Bucaramanga. Desde o início de sua estada na Colômbia, demonstrou grande interesse pela excepcional flora do país e decidiu dedicar-se ao estudo das plantas do país que havia escolhido para desenvolver sua carreira científica. Após um período de viagens à Rússia (1984-1989) para obtenção de dados para seu doutorado, defendido na Rússia em 1989, Elena fixou-se definitivamente na Colômbia como Professor Titular da Escola de Química da Universidade de Santander. Neste nova posição, foi Coordenadora do Programa de Pós Graduação, e Diretora Científica da Faculdade de Ciências. Durante sua carreira científica, Elena foi Pesquisadora e/ou Professora Visitante em diversas instituições, incluindo: University of California, Davis, CA, U.S.A (1991 and 1995); Braunschweig University, Germany (2001); Melbourne Royal, Chemistry Department, Australia (2004); University of Yucatán, México (2013 and 2015); Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Mexico (2017); Universidad Técnica Particular de Loja, Ecuador (2018). Esta vasta interação internacional revela o caráter colaborativo do trabalho desenvolvido pela Profa. Elena Stashenko. Formação de pesquisadores Uma das principais contribuições da Profa. Elena à ciência da Colômbia, tem sido fruto de sua enorme dedicação ao estudo da grande biodiversidade da complexa flora do país, particularmente através do estudo de metabólitos secundários e seus óleos essenciais e extratos. Além dos aspectos acadêmicos, os estudos desenvolvidos por Elena trouxeram contribuição no desenvolvimento industrial do uso de produtos naturais, assim como no agro negócio, permeando diversas áreas como alimentos, química forense, química médica e outros aspectos da flora Colombiana. Muitas dessas atividades foram desenvolvidas através da criação de grupos e centros de excelência no país para atuarem na área, onde pesquisadores foram treinados para atingirem um grau de excelência compatível com os grandes centros internacionais de pesquisa. Um bom exemplo motivador e procriador foi a criação, em 1998, da Escola Nacional para Cromatografia e Técnicas Relacionadas (“National School for Chromatography and Related Techniques”), tendo como principal objetivo o treinamento de pesquisadores interessados nas técnicas cromatográficas e espectrometria de massas. Essa Escola, treinou mais de 2500 pesquisadores, através de mais de 250 cursos ministrados ao longo de sua existência. Desde o retorno definitivo à Colômbia, já com o Doutorado defendido, a Profa. Stashenko serviu como Diretora Geral do Centro de Cromatografia e Espectrometria de Massas (Center for Chromatography and Mass Spectrometry (CROMMASS) e Diretora do Centro de Pesquisas em Biomoléculas (“Biomolecules Research Center”, CIBIMOL), classificado desde 2000 como Centro de Excelência pelo Colciencias. É Diretora do Centro de Pesquisas para Agro-Industrialização de espécies vegetais aromáticas e de interesse médico (“Research Center for the agro-industrialization of tropical aromatic and medicinal vegetal species”, CENIVAM), um consórcio de 15 grupos de pesquisa, localizados em 10 Universidades. Através do conjunto das atividades descritas orientou, até o presente, 15 Doutores e 63 Mestres em Química, além da mais de 100 alunos de graduação em programa de iniciação científica. Como motivadora da formação de novos pesquisadores, Elena tem sido frequentemente convidada para apresentar palestras em congressos e simpósios internacionais, havendo apresentado mais de 100 conferências nesses eventos.
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Lanças F. M.
Perfil - Dra. Elena Stashenko
Principais linhas de pesquisa e produção científica
Apesar de ser uma pesquisadora prolixa, atuando em várias áreas diferentes, duas linhas principais podem ser
destacadas: (1) estudo dos óleos essenciais, sua produção, análise físico-química, e determinação de suas propriedades biológicas; (2) isolamento, identificação, e determinação de propriedades biológicas de alcalóides tóxicos em plantas tropicais, e o estudo de polifenóis (flavonóides e antocianinas) em flores tropicais associado a suas atividades antioxidantes. Através da atuação nessas e outras linhas de pesquisa, a Profa. Elena publicou 230 artigos científicos em periódicos internacionais, é autora de 2 livros, e 11 capítulos de livros sobre óleos essenciais e sua análise, edição de um livro sobre plantas aromáticas, além de 5 patentes. O futuro
Cerca de 30 anos após haver retornado de seu Doutorado na Rússia, a Professora Elena Stashenko continua com o
mesmo entusiasmo pelo trabalho desenvolvido na Colômbia a respeito das plantas tropicais que a motivou no início da carreira. A partir dos estudos desenvolvidos neste país, escolhido para ser seu novo lar, formou inúmeros pesquisadores altamente treinados, publicou vasto número de trabalhos, livros, capítulos de livros, e obteve patentes por suas inovações na área de pesquisa na qual atua. Nos últimos anos, conseguiu montar um Centro de Pesquisas de excelência, no qual conta com os mais modernos equipamentos de cromatografia, espectrometria de massas e outros. Assim, dispõe das ferramentas adequadas para estudar aquilo que seria sua paixão científica para toda a vida: as plantas tropicais da Colômbia. Com a infraestrutura criada, e o entusiasmo que sempre a caracterizou, a Profa. Elena Stashenko encontra-se no auge de sua produtividade científica e tecnológica, assim como na orientação de novos pesquisadores
Os leitores interessados em conhecer um pouco mais sobre a excelência do trabalho científico da Profa. Stashenko,
são convidados a consultarem suas publicações no Scientia Chromatographica desde o primeiro número.
Fernando M. Lanças Editor-in-Chief
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2):50-52
Scientia Chromatographica 2019; 11(2):53-63 Instituto Internacional de Cromatografia http://dx.doi.org/10.5935/sc.2019.007 ISSN 1984-4433
HPLC
Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 1. Background on chiral separations Enantioseparação de aminoácidos não derivatizados por cromatografia líquida capilar. 1. Antecedentes das separações quirais Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças* University of São Paulo, São Carlos, Institute of Chemistry of São Carlos, SP, Brazil. *Corresponding author. Tel: +(55) 16 3373 9983; Fax: +(55) 16 3373 9984. E-mail address: flancas@iqsc.usp.br (F. M. Lanças)
Abstract
The need to separate chiral compounds, that is, those with an asymmetric carbon linked to four different atoms or chemical groups, to later be used in the pharmaceutical, biological, biochemical areas, among others, led to the development of chiral chromatographic techniques. Chiral chromatography usually employs a solid chiral stationary phase with a non-chiral mobile phase. This configuration allows us to separate a racemic mixture in its pure enantiomers. The goal of this separation is that in many cases, a chiral compound’s biological activity depends on a certain enantiomer. A historical case of this fact was thalidomide, where one enantiomer has a sedative effect, while the other isomer was responsible for one of the biggest medical mistakes in the world when it takes about 10,000 children to have congenital disabilities. This review aims to present and discuss the main chiral solid stationary phases employed in this type of chromatography. This includes the “brush type” phases, which are based on the bonding of chiral groups to the silica surface, the polymeric phases based on cellulose and amylose, the helical polymeric phases, the cavity-type phases based on cyclodextrins, crown ethers and macrocyclic antibiotics, and, the ligand exchange phases. Keywords: Enantioseparation, chiral compounds, capillary liquid chromatography, amino acids.
Resumo
A necessidade em separar compostos quirais, ou seja, aqueles que possuem um carbono assimétrico ligado a quatro átomos ou grupos químicos diferentes, para posteriormente serem utilizados nas áreas farmacêutica, biológica, bioquímica, dentre outras, levou ao desenvolvimento de técnicas cromatográficas quirais, que empregam comumente uma fase estacionária sólida quiral com uma fase móvel não-quiral. Essa configuração permite separar uma mistura racêmica em seus enantiômeros puros. O objetivo dessa separação é o fato de que, em muitos casos, a atividade biológica de um composto quiral depende de um determinado enantiômero. Um exemplo é o uso da talidomida, onde um enantiômero possui efeito sedativo, enquanto o outro foi responsável por um dos maiores erros da medicina no mundo, ao levar cerca de 10.000 crianças a terem desabilidades congênitas. Nesse contexto, o objeto desse trabalho consiste em apresentar as principais fases estacionárias sólidas quirais empregadas nesse tipo de cromatografia, como as do tipo “brush”, que são baseadas na ligação de grupos quirais a superfície da sílica; as fases poliméricas a base de celulose e amilose; as fases de polímeros helicoidais, as fases baseadas no tamanho e seletividade de cavidades como em ciclodextrinas, éteres de coroa e antibióticos macrocíclicos, e as fases baseadas em troca de ligantes. Palavras chaves: Enantioseparação, compostos quirais, cromatografia líquida capilar, aminoácidos. Scientia Chromatographica 2019; 11(2)
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Enantioseparation of underivatized amino acids
1. Introduction This manuscript is the first of two reports on the separation of enantiomeric amino acids employing a home-packed capillary liquid chromatography column. The first part will discuss some background involving the chirality concept, moving towards the main approaches to separate chiral amino acids. The second part will present our experimental results referring to the actual separation of selected chiral amino acids using an approach termed chiral ligand-exchange chromatography in a capillary liquid chromatography column.
1.1. The concept of chirality
Chirality (from the Greek word χειρ (kheir), “hand”) [1] is a property of asymmetry valuable in several branches of science. An object or a system is chiral if it is distinguishable from its mirror image, meaning it cannot be superimposed onto it. On the other hand, a mirror image of an achiral object, such as a sphere, cannot be distinguished from the object. A chiral object and its mirror image are called enantiomorphs (from the Greek, “opposite forms”); in the case of chemical substances, they are termed enantiomers. A non-chiral object is termed achiral or amphichiral, being superposed onto its mirror image. It has been considered that the term was first used in 1894 as [2]: … “I call any geometrical figure, or group of points, ‘chiral,’ and say that it has chirality if its image in a plane mirror, ideally realized, cannot be brought to coincide with itself.” However, it has to be pointed out that before Kelvin, at the beginning of his career, Luis Pasteur studying tartaric acid (Figure 1) and its salts, developed a good understanding of the subject as accepted now. In 1848 (almost 50 years before Kelvin’s presentation), Pasteur separated by hands enantiomorphous crystals of racemic sodium ammonium tartrate [3-6].
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Figure 1. Tartaric acid chemical representation.
Pasteur’s resolution immortalized his name in the area of chemistry. His discovery that one of the racemic acid salt forms consists of two optically active isomeric constituents (Figure 2) formed the basis for the born of stereochemistry, the study of the spatial arrangement of atoms in molecules. Pasteur assigned their activity to the molecular asymmetry [7]. This resolution belongs to a small group of classic experiments that radically changed our view of the world and opened up new research paths, yet are simple enough to be duplicated by a skilled undergraduate student [7-9].
Figure 2. Enantiomorphous crystals of racemic sodium ammonium tartrate separated by Louis Pasteur in 1848 [4].
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Human hands are perhaps the most universally recognized example of chirality. The left hand is a nonsuperimposable mirror image of the right hand; no matter how the two hands are oriented, all the significant features of both hands cannot coincide across all axes [10]. This difference in symmetry becomes obvious if someone attempts to shake the right hand of a person using their left hand, or if a left-handed glove is placed on a right hand. In mathematics, chirality is the property of a figure that is not identical to its mirror image. A molecule is said to be chiral if its all valence is occupied by different atom or group of atoms. A chiral molecule has a non-superposable mirror image. The feature that is most often the cause of chirality in molecules is the presence of an asymmetric carbon atom – a carbon atom that is attached to four different types of atoms or groups of atoms. The term “chiral,” in general, is used to describe the object that is non-superposable on its mirror image [11]. The term enantiomers or optical isomers (old-fashionedly also termed optical isomers, antipodes, or optical antipodes) refers to two images of a chiral compound (Figure 3).
Enantioseparation of underivatized amino acids
Enantiomers have identical chemical and physical properties, such as the same boiling and melting point, density, solubility, reactivity, vibrational and electronic frequencies, and refractivity [12]. However, they can rotate the plane-polarized light by equal amounts but in opposite directions (although the polarized light can be considered an asymmetric medium) [13]. Such compounds are therefore described as optically active, with specific terms for each enantiomer based on the direction: a dextrorotatory (d) compound rotates light a clockwise (+) direction whereas a levorotatory (l) compound rotates light in a counterclockwise (–) direction. The d- and l-isomers are enantiomers, isomers of the same compound. In an equimolar mixture of the two optical isomers – a racemic mixture or a racemate - the amount of positive rotation is precisely counteracted by the equal amount of negative rotation. The net rotation is zero (the mixture is not optically active). The presence of multiple chiral features in a given compound increases the number of geometric forms possible, though there may still be some perfect-mirror-image pairs. Enantiomer members often have different chemical reactions with other enantiomer substances. Since enantiomers form many biological molecules, there is sometimes a marked difference in the effects of two enantiomers on biological organisms. In the pharmaceutical area, frequently, one of the enantiomers is responsible for the desired physiological effects, while the other enantiomer is less active, inactive, or sometimes even produces adverse effects [14]. Owing to this effect, nowadays drugs composed of only one enantiomer (“enantiopure”) can be developed to make the drug more active and usually eliminating some of the common side effects.
Figure 3. Lactic acid enantiomers. (a) (S)-(+)-lactic acid and (b) (R) -(–)-lactic acid. They are non-superposable mirror images of each other.
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Enantioseparation of underivatized amino acids
2. Why separate enantiomers? There are several practical reasons to separate enantiomers once in most cases, their biological activity depends on each enantiomer [15]. Some, but not all, reasons for enantioseparation includes: • Most of the natural processes occur with remarkable stereospecificity; • Interaction between biologically active compounds and receptor proteins often shows antipodal specificity;
Figure 4. Chemical structure of the thalidomide enantiomers. (a) (S)(-)-thalidomide and (b) (R)-(+)-thalidomide.
There are many examples of the importance of enantiseparations to be done, in particular in pharmaceutical, biochemical, and biological arenas. A few of them are exemplified in the following text.
Thalidomide was first marketed in 1957 in Germany [19]. When first released, thalidomide was promoted for anxiety, tension, morning sickness, and trouble sleeping. While initially seemed to be safe in pregnancy, concerns regarding congenital disabilities were noted in 1961, and the medication was removed from the market in Europe that year [20]. The total number of people affected by use during pregnancy is estimated at 10,000; 40% died around the time of birth [21]. Those who survived had limb, eye, urinary tract, and heart problems. The congenital disabilities of thalidomide led to the development of better drug regulation and monitoring in many countries. It was approved for medical use in the United States in 1998 and has been used to treat leprosy, also known as Hansen’s disease (HD), a long-term infection by the bacteria Mycobacterium leprae or Mycobacterium lepromatosis.
3.1. Thalidomide – a sedative
3.2. Citalopram – an antidepressant
• Antipodes shows different physiological behavior (such as taste and smell); • Many drugs are synthetic racemic compounds and used as such; • Chiral discrimination in physiological reactions is found in the hormone field.
3. Selected examples of relevant enantiomers
An example of such an enantiomeric effect is the thalidomide (Figure 4), a sedative sold in several countries around the world from 1957 until 1961. It was withdrawn from the market when it was found to cause congenital disabilities. One enantiomer caused the desirable sedative effects, while the other, unavoidably [16] present in equal quantities, caused congenital disabilities [17,18]. In 1979 it was demonstrated that the (S)-(-)enantiomer has teratogenic activity. 56
The antidepressant drugs escitalopram and citalopram illustrate another example. Citalopram is a racemate [1:1 mixture of (S)-citalopram and (R)-citalopram] (Figure 5); escitalopram [(S)-citalopram] is a pure enantiomer. The dosages for escitalopram are typically 1/2 of those for citalopram, once the (S)-citalopram is almost entirely responsible for inhibiting serotonin reuptake. [22]. Citalopram, sold under the brand name Celexa and others, is an antidepressant of the SSRI (selective serotonin Scientia Chromatographica 2019; 11(2):53-63
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reuptake inhibitor) class. It is used to treat a depressive disorder, social phobia, and panic disorder.
Enantioseparation of underivatized amino acids
in certain parts of the brain can lead to schizophrenia, including hallucinations and delusion. A lack of it in other parts can cause different signs, such as lack of motivation and desire. Dopamine enables neurons in the brain to communicate and control movement. In Parkinson’s, one type of neuron steadily degenerates [24]. In the absence of a signal to send anymore, the body makes less dopamine. The chemical imbalance causes physical symptoms. These include tremor, stiffness, slowness of spontaneous movement, poor balance, and poor coordination. Dopamine, norepinephrine, and epinephrine are synthesized through the multistep processing of tyrosine [25] (Figure 6). Tyrosine is a highly concentrated amino acid in catecholaminergic neurons. The main steps involved in the dopamine synthesis are:
Figure 5. Chemical structure of the citalopram enantiomers. (a) (R)citalopram e (b) (S)-citalopram.
3.3. Dopamine – a neurotransmitter Dopamine is a type of neurotransmitter. The human body makes it, and the nervous system uses it to send messages between nerve cells [23]. That is why it is sometimes called a chemical messenger. Dopamine plays a role in how we feel pleasure. It is a large part of our uniquely human ability to think and plan. It helps us strive, focus, and find things interesting. The body spreads it along four main pathways in the brain. Like most other systems in the body, this is not noticed (or maybe even know about it) until there is a problem. Too much or too little of it can lead to a vast range of health issues. Some are serious, like Parkinson’s disease [24]. Others are much less dire. Too much of this chemical
•
Phenylalanine hydroxylase converts phenylalanine to tyrosine;
•
Tyrosine hydroxylase converts tyrosine to L-DOPA;
•
L-DOPA is converted to dopamine by aromatic amino acid decarboxylase;
•
Dopamine can subsequently be converted to epinephrine or norepinephrine.
4. Chromatographic separation of enantiomers To achieve adequate separation of enantiomers, the chromatographic system has to present some type of asymmetry, i.e., it has to be chiral. This condition can be achieved in different ways: 1. A solid stationary phase is chiral, and the mobile phase is non-chiral (achiral); 2. A liquid stationary phase is chiral, and the mobile phase is non-chiral (similar to liquid-liquid partition chromatography);
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Enantioseparation of underivatized amino acids
on their chemical structure) is the use of a solid chiral stationary (CSP) phase. As a function of the vast number of chiral compounds being separated and having an entirely different chemical identity, a large number of different CSPs are commercially available. Despite the considerable number of distinct CSPs, they can be grouped into five main categories:
Figure 6. Biosynthesis of dopamine, norepinephrine and epinephrine from the tyrosine amino acid.
3. The stationary phase is non-chiral, and the mobile phase is chiral. The chiral mobile phase is obtaining by aiding a small amount of a chiral compound to it. Another way to achieve a chromatographic separation of enantiomers consists of performing a previous derivatization step with a chiral compound, producing diastereomers, before the chromatographic separation [26]. The formed diastereomers can be separated using a regular (non-chiral) chromatographic setup, such as by normal phase HPLC. This mode is usually termed “indirect separation of enantiomers.”
4.1. Chiral Stationary phases in liquid chromatography The most common form to separate enantiomers directly (without the need for previous modification 58
•
“Brush-type” CSPs, obtained by modification of the silica;
•
Polymeric CSPs, based on cellulose and other polymers;
•
CSPs based on cavities as crown ethers and cyclodextrins and derivatives;
•
CSPs based on proteins;
•
Ligand-exchange CSPs.
4.1.1. “Brush-type” Chiral Stationary Phases (CSPs) These phases are mainly based on a chemical reaction on the silanol groups (Si-OH) from the silica surface with small molecules, usually containing aromatic units, such as modified amino acid, to generate monomers termed “brushes” [27,28]. These phases are also known as “Pirkle phases,” honoring its inventor (W.H. Pirkle). Although the philosophy of making these phases is similar to the ones used for the normal and reversed-phase HPLC, also obtained by modifying the silanol group on the silica surface, the group to be introduced has to present a chiral center. This will provide a chiral character to the synthesized stationary phase. Figure 7 depicts some examples of the “Brushtype” CSPs. Once several of these phases have similar structures (in many cases by just a small modification of a group in the main chain), some characteristics of the main Pirkle phase will be presented and commented. The first Brush-type CSP to achieve commercial success was DNBPG (dinitrobenzoylphenylglycine), which Scientia Chromatographica 2019; 11(2):53-63
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Enantioseparation of underivatized amino acids
groups (such as triacetate, tribenzoate, tristoluylate among several others) into the cellulose moieties. The produced phases are usually expensive and less robust than the Brush-type CSPs, but more selective for a broader range of enantiomers separation.
The complete separation
mechanism of this type of CSP is not yet fully understood.
Figure 7. Examples of the main “brush-type chiral stationary phases.
served as a model to the synthesis of the vast majority of a phase of its kind. This phase is still widely utilized for chiral HPLC separations, showing good results for several enantiomeric separations [29]. Among the different groups in this phase, the dinitrobenzoyl group – being a π-acceptor - is considered to be the most relevant for the interactions with phenols, anilines, naphthalenes, and other molecules [30]. Even so, the other groups also participate in different degrees in the separation process, making it difficult to predict the best phase for a given separation. These phases are not expensive compared to other chiral phases and are robust in most cases (also compared to other CSPs). In addition to periodicals (for instance, there is one dedicated only to chiral compounds, named Chirality) and books, an excellent source to help select a proper stationary phase is the literature supplied by the phase’s manufacturers.
Figure 8. Most common carbohydrate units used in the helical polymers chiral stationary phases.
4.1.3. Cavity Phases Although several classes of substances presenting closed rings were investigated to act as CSPs, in practice, only two showed the expected results: cyclodextrins and crown ethers [33].
4.1.3.a. Cyclodextrins Cyclodextrins (CDs) are oligosaccharides with six (α), seven (β), or eight (γ) glucose units (Figure 9) that
4.1.2. Helical Polymers Stationary Phases (CSPs) Chemical modifications of crystalline cellulose arose to a large class of helical polymers CSPs (Figure 8) [31,32]. The most common ones are obtained through a derivatization process aiming to include specific radical
can undergo host-guest complexes with molecules that fit their conical cavity in a stereochemically controlled way [34]. Although many different CDs are available for chiral separations, in both gas and liquid chromatography, β-CD is by far the most used one.
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Enantioseparation of underivatized amino acids
Figure 9. Chemical structure of cyclodextrins. (a) units of α, β, γ-CDs (b) Tridimensional structure of β-CD the most used CSP-CDs. Adapted from reference [1].
The CD’s chemical structure reminders a truncated cone with a large number of hydroxyl groups available for acting as chiral binding points that can be derivatized to yield a large number of new phases such as acetylated, methylated and several others [35].
4.1.3.b. Crown ethers Although attempts were made to use crown ethers as CSPs [36], the best results were obtained using 18-crown-6 [37,38]. In this type of phase, the interaction occurs between an amino proton from the guest analyte with ether oxygen from the host crown ether phase. To achieve an intended separation, the 18-crown-6 (Figure 10) can be modified with other chemical groups suitable for the target analytes.
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Figure 10. General structure of 18-crown-6 that can be derivatized with other groups to form the crown ether stationary phases.
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4.1.3.c. Macrocyclic antibiotics Some large glycosylated macrocyclic antibiotics [39] having several phenyl rings and peptide groups have been successfully employed as CSPs in liquid chromatography. Among them, vancomycin (Figure 11) is by far the most investigated and reported [40,41].
Enantioseparation of underivatized amino acids
present stereoselectivity to amino acids through the Cu(II) complexation [44]. Consequently, the main application of this kind of phase is in the enantioseparation of underivatized amino acids in opposite to traditional enantioseparations that require a derivatization step before analysis. Unfortunately, these columns require the use of Cu(II) in the mobile phase [45], and the column efficiency (plate number) is reduced.
5. Concluding Remarks
Figure 11. Chemical structure of Vancomycin.
4.1.4. Protein CSPs Although presenting excellent enantioselectivity, protein-based CSPs, in general, are not physically robust and are very expensive, making their use restricted to specialized applications [42,43]. These phases present excellent enantioselective interactions with chiral molecules, leading to good enantioresolutions. Several classes of proteins presenting different chemical and physical characteristics have been successfully utilized as CSPs, including – to list a few - albumins, α-acid glycoprotein, avidin, and pepsin.
4.1.5. Ligand Exchange CSPs This type of CSP takes advantage of the fact that silica-bonded amino acids containing Cu(II) ions
In this tutorial-review, after a background presentation of relevant chirality aspects presented by chemical compounds, the main types of chiral stationary phases (CSPs) were presented and discussed. Many different types of phases are now available for enantiomers separation, each presenting advantages, and limitations. Some are more specific (as in the case of ligand exchange); others show better selectivities (as the helical polymers); some are more robust (as the brush-type) while others are applied to a large class of analytes (as in the case of cyclodextrins). As a result, analysts have now a broad spectrum of CSPs to select from, according to his particular analytical approach. In the next report in this series, we will present our laboratory results of the enantioseparation of intact (nonderivatized) amino acids by using a capillary LC ligand exchange chiral stationary phase.
Acknowledgments The authors are grateful to the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior—Brasil (CAPES)—Finance Code 001; to FAPESP (Grants 2019/22724-7 2017/02147-0, 2019/26263-4, 2015/154625, 2014/03765-0 and 2014/07347-9); and to CNPq (307293/2014-9 and 308843/2019-3) for the financial support provided for this research and to our laboratory.
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Enantioseparation of underivatized amino acids
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HPLC
Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 2. (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine) ligand exchange chiral stationary phase Fernanda A. Daher, Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças* University of São Paulo, São Carlos, Institute of Chemistry of São Carlos, 13560-970, SP, Brazil. *Corresponding author. Tel: +(55) 16 3373 9983; Fax: +(55) 16 3373 9984. E-mail address: flancas@iqsc.usp.br
Abstract
Chiral capillary liquid chromatography of underivatized amino acids was investigated by using a chiral ligand exchange stationary phase (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine) and a mobile phase containing Cu (II) ion as a complexion agent. The direct separation of four racemic α-amino acids was achieved and the influence of experimental variables such as the mobile phase composition, copper (II) concentration, pH on the retention, resolution, separation factor (α), and retention factor (k), was studied. The amino acids were isocratically separated using 2 mmol/L Cu(II) (pH 5.3)/methanol/ water (15:85, v/v) as the mobile phase at a flow rate of 8µL/min, and determined by UV detection at 254 nm. The results showed that capillary liquid chromatography using a chiral stationary phase and Cu(II) in the mobile phase is an up-and-coming alternative technique for the enantiomeric separation of amino acids. Keywords: Enantiomeric separation, capillary liquid chromatography; chiral ligand exchange stationary phase; underivatized amino acids, Cu(II) complexes, (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine).
Resumo
A cromatografia líquida quiral capilar de aminoácidos intactos (não derivatizados) foi investigada usando uma fase estacionária a qual atua através da troca de ligantes (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine), e uma fase móvel contendo íons Cu(II) como agente complexante. Uma separação direta de quatro α-amino ácidos racêmicos foi obtida, e a influência das variáveis experimentais foi investigada. A separação ocorreu no modo isocrático a um fluxo de 8µL/min, com detecção UV em 254 nm. Os resultados mostraram que a cromatografia líquida capilar empregando Cu(II) na fase móvel é uma boa alternative para a separação enantiomérica de amino ácidos quirais intatos. Palavras chaves: Separação enantiomérica, cromatografia líquida capilar, fase estacionária quiral, troca de ligantes, aminoácidos, complexos de Cobre(II).
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1. Introduction The growing interest in analyzing minute samples in various fields as environmental, clinical, forensic, pharmaceutical chemistry and biotechnology, is one of the driving forces for the rapid development of miniaturized analytical techniques such as capillary liquid chromatography (capillary LC) [1]. Capillary LC is usually carried out on packed fused silica columns of 50-500 µm i.d. and flow rates of 4-10 µL/min. It offers some advantages as reduced consumption of mobile and stationary phases, increased mass sensitivity with concentration sensitive detectors, high separation efficiencies, minimum sample requirements, ease of interfacing with mass spectrometers, and the convenience of use in multidimensional chromatography and unified chromatography [2,3]. An area where the use of capillary LC columns is of particular interest is the separation of enantiomers. Much research has been focused on chiral separations. Although most of the work on enantiomeric separations has been done using conventional LC, miniaturization of the chromatographic system makes it possible to explore new stationary phases that are too valuable to use in larger diameter columns [4]. The reduced consumption of solvents also makes stereoselective additives in the mobile phase less costly [4,5]. Further, due to increased efficiency, it is possible to separate challenging stereoisomers having small chromatographic separation factors (α) [6,7]. Amino acids are an essential class of biological substances, and the separation of amino acid enantiomers has been widely investigated [8]. Chiral ligand exchange chromatography has proven to be a useful means for separating enantiomers of racemic α-amino acids [8]. Cu (II) complexes of optically active amino acids and their derivatives have been employed in resolving various racemic amino acids as chiral mobile phase additives or chiral stationary phases after binding covalently or hydrophobically to solid column support [8–10].
Enantioseparation of underivatized amino acids
Noteworthy, Davankov et al. [11] was the first to present a chiral-phase system for the enantiomeric separation of amino acids composed by a reversed-phase packing coated with an appropriate resolving agent and a hydroorganic eluent containing the complex metal ion. Chiral coating agents such as N-alkylhydroxyproline (where alkyl is n-C7H15, n-C10H21, and n-C16H33) produce excellent enantioselectivity, but the separation of some amino acids was still not good enough [12,13]. This study aimed to examine the suitability of capillary liquid chromatography in stereoselective separations of underivatized amino acids on a chiral ligand exchange phase (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine) employing Cu+2 as the complexing agent.
2. Materials and Methods 2.1. Reagents The four amino acids [valine (Val), isoleucine (Ile), tyrosine (Tyr), phenylalanine (Phe)] were all from Sigma (St. Louis, MO, USA). All other chemicals used were of analytical reagent-grade, and the solvents were of HPLC grade. Deionized water was obtained from a Milli-Q water purification system (Millipore, Bedford, MA, USA). The mobile phase was prepared by dissolving a specified amount of CuSO4 in deionized water containing methanol as an organic modifier. Before use, the mobile phase was filtered through a 0.45 µm Millipore filter (Millipore, Bedford, MA, USA) and degassed by purging with helium for 30 min.
2.2. Apparatus and Conditions The capillary LC equipment consisted of a Phoenix 20 syringe pump (Fisons, Beverly, MA, USA) connected to a packed in-house capillary LC column (200 mm x 0.53 mm i.d. x 5µm). A UV-VIS detector (Fisons, Beverly, MA, USA) operated at 254 nm, equipped with a 35 nL, u-shaped detection cell (Fisons, Beverly, MA,
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USA). A microinjector made the injections with a 60 nL loop (Valco, Houston, TX, USA). The column was slurrypacked [12] with the N, S-dioctyl-(D)-penicillamine stationary phase (Phenomenex, Torrance, CA, USA). The analysis was carried out in the isocratic mode using 2 mM CuSO4.5H2O /MeOH/H2O (15:85, v/v) as the mobile phase. The data were recorded and integrated with a Chrom-Card data acquisition system (Carlo Erba, Rodano, MI, Italy).
2.3. Results and Discussion The direct separation of the four amino acids investigated (valine, isoleucine, tyrosine, phenylalanine) was accomplished by ligand exchange capillary liquid chromatography using N, S-(D)-dioctyl-penicillamine as stationary phase (Figure 1) and a hydro-organic mobile phase containing Cu+2 as the complexing agent.
Figure 2. Enantiomeric Separation of the selected amino acids on a chiral capillary LC column. Column: CSP packed on a fused sílica tubing (200 mm x 0.53 mm x 5µm). Mobile phase: Cu+2 2mM; methanol/water (15:85, v/v); pH 5.3; Flow = 8µL/min. 1. L-Val; 2. D-Val; 3. L-Ile; 4. L-Tyr; 5. D-Ile; 6. D-Tyr; 7. L-Phe; 8. D-Phe
The effect of the variation of Cu+2 concentration in a mobile phase of constant composition [MeOH/H2O (15:85, v/v)] on the retention factor (k), resolution (R), and separation factor (α) is summarized in Figures 3-5. As shown in Figure 3, the retention of the enantiomers increases as the Cu+2 concentration increase until a maximum is reached ([Cu+2]=1 mM). From this point, the retention of the enantiomers decreases.
Figure 1. Chemical Structure of N,S-dioctyl-(D)-penicillamine.
Figure 2 shows the chromatogram of the four amino acids’ enantiomers separated on N, S-(D)-dioctylpenicillamine.
Figure 3. Influence of [Cu+2] on the resolution factor (k) of selected chiral amino acids.
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This behavior can also be observed in Figure 4, which shows the effect of the increase of Cu+2 concentration on the resolution.
Enantioseparation of underivatized amino acids
The diminution in the retention of the enantiomers at higher concentrations of Cu+2 in the mobile phase may be explained by the fact that increasing the Cu+2 concentration enhances the formation of the transient complex between Cu+2 and α-amino acids. As the stereoselectivity of the isomers of amino acids depends on their complexation with the Cu+2 in the mobile phase, this could explain the high-resolution values found between 1mM-2mM. These high-resolution values confirm that N, S-(D)-dioctylpenicillamine is adequate to the enantiomeric separation of valine, isoleucine, tyrosine, and phenylalanine. The effect of the mobile phase composition on the retention factor (k), resolution (R), and separation factor (α) is shown in Figures 6-8.
Figure 4. Influence of Cu+2 on the resolution (R) of selected chiral amino acids.
The enantioselectivity denoted by the separation factors α does not show any noticeable tendency (Figure 5).
Figure 6 shows that an increase in the organic modifier content in the aqueous mobile phase diminishes the retention of the enantiomers as denoted by the retention factors (k). However, the retention of the more retained enantiomers (phenylalanine) is diminished significantly compared to that of the less retained enantiomer (valine). It confirms that lipophilic interaction between the α-alkyl substituent of the more retained enantiomer and the octadecyl chains of silica gel is expected to decrease as the polarity of the mobile phase decreases by increasing the content of organic modifier in the mobile phase (9). The reduction in the lipophilic interaction would be more significant with a less polar organic modifier (e. g., acetonitrile). In contrast, the organic modifier does not notably affect the retention of the less retained enantiomers in the aqueous mobile phase.
Figure 5. Influence of [Cu+2] on the separation factor (α) of selected chiral amino
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It can be seen in Figure 8 that separations factors α are slightly affected by the variation of methanol (MeOH) in the mobile phase. The separation factors would be modified if less polar organic modifiers were used.
Figure 6. Influence of the methanol content of the mobile phase on the separation factor (k) of selected chiral amino acids.
Figure 7 shows the effect of methanol concentration on the resolution. It can be observed that the lipophilic interaction between α-alkyl substituent of the amino acids and the octadecyl chains of silica gel contributes to the enantiomeric separation of the amino acids as resolution decreases significantly with the increase of methanol concentration.
Figure 8. Influence of the methanol content of the mobile phase on the separation factor of selected chiral amino acids.
Tables 1 and 2 show the effect of the mobile phase’s pH on the retention and separation factors of the amino acids.
Table 1. Influence of pH on k for selected chital amino acids pH 4.20 5.30 6.04 7.00
Figure 7. Influence of the methanol content of the mobile phase on the resolution (R) of selected chiral amino acids.
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L-val 0.44 1.10 1.90 8.39
D-val 0.62 1.96 2.15 13.87
L-ile 1.13 2.67 2.97 19.5
D-ile 1.66 4.39 5.22 -
L-tyr 1.56 3.36 3.84 -
D-tyr L-phe D-phe 2.22 4.73 6.6 5.28 11.3 16.28 6.56 -
Table 2. Influence of pH on the resolution (R) of selected chiral amino acids pH DL-val DL-ile DL-tyr DL-phe 4.20 1.42 3.6 2.72 5.30 4.69 6.93 6.20 5.41 6.04 4.00 8.40 6.66 7.40 7.00 8.00 Scientia Chromatographica 2019; 11(2):64-70
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It can be observed that pH influenced the separation factors slightly but had a noticeable effect on retention, which increased with higher pH values. This increase on the retention factors affected the resolution (Table 3) since the maximum resolution of isoleucine and tyrosine was achieved at pH 6.04; for valine, the optimum value of resolution was found at pH 7.0 and for phenylalanine, pH 5.3 (above this pH it has been impossible to get data with phenylalanine).
Table 3. Influence of pH on α of selected chiral amino acids pH 4.20 5.30 6.04 7.00
5.3.
DL-val 1.42 1.78 1.80 1.65
DL-ile 1.47 1.64 1.76 -
DL-tyr 1.42 1.57 1.70 -
DL-phe 1.39 1.44
made, and fewer samples are required; these advantages make it a promising technique in chiral separations.
Acknowledgments The authors are grateful to São Paulo Research Foundation, FAPESP (Grants 2017/02147-0, 2015/154625, and 2014/07347-9) and Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico, CNPq (Grant 307293/2014-9) for the financial support provided. This research project was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001.
Therefore, the pH of the mobile phase was set at
In general, it could be observed that the [Cu+2], the mobile phase composition, and pH affected the resolution of the enantiomers of valine, isoleucine, tyrosine, and phenylalanine. The variation of these parameters showed that the interaction with the stationary phase through hydrophobic interactions was decisive to the resolution of the enantiomers.
3. Conclusion In conclusion, capillary liquid chromatography on N, S-dioctyl-(D)-penicillamine column demonstrated to be an excellent technique for the enantiomeric separation of amino acids since it was possible both to separate them without a derivatization step and to obtain excellent resolution. Capillary liquid chromatography saves stationary and mobile phases; the columns can be homeScientia Chromatographica 2019; 11(2):64-70 69
Daher F. A., Santos N. G. P., Maciel E. V. S., Lanças F. M.
Enantioseparation of underivatized amino acids
References [1] Maciel EVS, de Toffoli AL, Lanças FM. Current status and future trends on automated multidimensional separation techniques employing sorbent-based extraction columns. J Sep Sci 2019;42:258–72. https://doi.org/10.1002/jssc.201800824. [2] Vargas Medina DA, Maciel EVS, de Toffoli AL, Lanças FM. Miniaturization of liquid chromatography coupled to mass spectrometry. TrAC Trends Anal Chem 2020;128:115910. https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.115910. [3] Maciel EVS, de Toffoli AL, Sobieski E, Domingues Nazário CE, Lanças FM. Miniaturized liquid chromatography focusing on analytical columns and mass spectrometry: A review. Anal Chim Acta 2020;1103:11–31. https://doi.org/10.1016/j. aca.2019.12.064. [4] D’Orazio G. Chiral analysis by nano-liquid chromatography. TrAC Trends Anal Chem 2020;125:115832. https://doi. org/10.1016/j.trac.2020.115832. [5] Wilson SR, Berg HE, Roberg-Larsen H, Lundanes E. Hyphenations of one-dimensional capillary liquid chromatography with mass spectrometry. Hyphenations Capill. Chromatogr. with Mass Spectrom., Elsevier; 2020, p. 319–67. https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-809638-3.00009-0. [6] Fanali S. Nano-liquid chromatography applied to enantiomers separation. J Chromatogr A 2017;1486:20–34. https://doi. org/10.1016/j.chroma.2016.10.028. [7] Fanali S, D’Orazio G, Farkas T, Chankvetadze B. Comparative performance of capillary columns made with totally porous and core–shell particles coated with a polysaccharide-based chiral selector in nano-liquid chromatography and capillary electrochromatography. J Chromatogr A 2012;1269:136–42. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2012.06.021. [8] Sharaf El-Din MMK, Attia KAM, Nassar MWI, Kaddah MMY. Development and validation of a copper ligand-exchange chromatographic method for the estimation of D-lactic acid in Ringer-lactate solution. Talanta 2018;189:86–91. https://doi. org/10.1016/j.talanta.2018.06.068. [9] Alizadeh T, Shamkhali AN. Chiral resolution of salbutamol in plasma sample by a new chiral ligand-exchange chromatography method after its extraction with nano-sized imprinted polymer. J Chromatogr B 2016;1009–1010:96–106. https://doi.org/10.1016/j. jchromb.2015.12.021. [10] Kumar R, Bhushan R. Indirect chiral ligand exchange chromatography for enantioseparation: a modification of conventional techniques. RSC Adv 2014;4:50130–6. https://doi.org/10.1039/C4RA07061E. [11] Davankov VA, Bochkov AS, Kurganov AA, Roumeliotis P, Unger KK. Separation of unmodified α-amino acid enantiomers by reverse phase HPLC. Chromatographia 1980;13:677–85. https://doi.org/10.1007/BF02303437. [12] Mangelings D, Eeltink S, Vander Heyden Y. Recent developments in liquid and supercritical fluid chromatographic enantioseparations, 2020, p. 453–521. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64070-3.00009-6. [13] Ianni F, Pucciarini L, Carotti A, Natalini S, Raskildina GZ, Sardella R, et al. Last ten years (2008-2018) of chiral ligand-exchange chromatography in HPLC: An updated review. J Sep Sci 2019;42:21–37. https://doi.org/10.1002/jssc.201800724. 70
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EVENTOS 2019
Colacro 2019
Website: https://www.colacro2019
O XVII Congresso Latino-Americano de Cromatografia e Técnicas Relacionadas (COLACRO XVII), ocorrerá de 14 a 19 de julho de 2019, na cidade de Aracaju, estado de Sergipe, nordeste brasileiro. Neste evento, a comunidade Latino-Americana de Cromatografia se reunirá, como faz tradicionalmente a cada dois anos. Pela primeira vez, em 34 anos de existência, o evento ocorrerá em uma cidade do nordeste brasileiro, reunindo estudantes, professores e pesquisadores da área cromatografia e de áreas relacionadas, de todos os cantos da América Latina, além de convidados e participantes de outros continentes, sob o agradável clima nordestino para celebrar o estado da arte da Cromatografia. Após o sucesso do XVI COLACRO em Lisboa/2016, a expectativa é que recebamos um grande número de participantes na região nordeste do país. O COLACRO XVII será realizado nas dependências da Universidade Tiradentes em Aracaju, uma Universidade jovem com excelente infraestrutura que oferece um grande espaço moderno e multifuncional para a realização de todos os eventos programados além de uma área confortável para a exposição de equipamentos, que é uma forte característica deste evento. O XVII Congresso Latino-Americano de Cromatografia (COLACRO XVII), nesta edição ocorrerá conjuntamente com o Simpósio Nacional de Cromatografia (SIMCRO 2019), e com o Workshop em Avanços Recentes no Preparo de Amostras (WARPA 2019).
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Eventos 2019
Iniciado em 2012, o WARPA tem como objetivo reunir docentes, pesquisadores, discentes e pós-graduandos das Unidades de Ensino Superior e da Iniciativa Privada de diferentes áreas da ciência para discussão dos recentes avanços de técnicas analíticas para o preparo de amostras. Dentre os temas abordados, destaca-se a miniaturização dos sistemas analíticos, hifenação de técnicas para automação das análises, minimização do volume de amostra, uso de fases extratoras seletivas e a utilização de tecnologias ambientalmente corretas, em direção ao cuidado preventivo do meio ambiente. O COLACRO é o maior o evento de cromatografia e técnicas afins na América-Latina, tendo iniciado em 1986 no Rio de Janeiro (Brasil) pelo professor Fernando Lanças, e desde então tem ocorrido bienalmente nos países da América do Sul, e se consolidado como o mais importante meio para troca de informação e ideias na área de cromatografia e técnicas de separação. Em 2016, o COLACRO celebrou suas bodas de pérola (30 anos) e foi organizado, pela primeira vez fora do continente Americano, pelo grupo de Cromatografia da Sociedade Portuguesa de Química (SPQ), na encantadora Lisboa (Portugal), tendo como tema “Construindo Pontes de Cooperação em Ciência de Separação”. “A Importância da Cromatografia no Desenvolvimento Tecnológico da América Latina” será o tema do XVII COLACRO, propondo uma reflexão sobre o desenvolvimento de metodologias cromatográficas associadas a novos equipamentos, e suas múltiplas aplicações em áreas de grande relevância social tais como saúde pública, meio ambiente, alimentos, combustíveis e muitas outras. O COLACRO entende que para isso acontecer é fundamental a participação das empresas, associadas ao meio acadêmico, para o desenvolvimento da ciência e tecnologia, impulsionando, desta forma, o retorno ao crescimento científico e tecnológico, eixo fundamental do desenvolvimento econômico dos países da América Latina. O programa incluirá conferências plenárias, simpósios satélites, comunicações orais e apresentações em poster, sendo a linha condutora os fundamentos, desenvolvimento e aplicações das técnicas cromatográficas e afins em áreas com importância reconhecida na sociedade, nomeadamente, ambiente, alimentar, forense, farmacêutica, aromas e fragrâncias, petroquímica, bioquímica entre muitas outras. Em paralelo teremos uma ampla feira/exposição de equipamentos de última geração e seminários técnicos a serem apresentados por pesquisadores indicados, associados a grandes empresas da área de Cromatografia e das Ciências de Separação em geral. Está igualmente previsto um programa social muito atrativo oferecendo a oportunidade de conhecer as características da cultura do nordeste brasileiro associado ao interessante intercâmbio com cientistas renomados internacionalmente. A Comissão Organizadora Local, formada por pesquisadores da UNIT, da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul) e da UFS (Universidade Federal de Sergipe) juntamente com o IIC (Instituto Internacional de Cromatografia) já iniciou os trabalhos com a indicação dos nomes dos palestrantes brasileiros e internacionais que deverão compor a programação deste grande evento. Muitos desses participantes, reunidos em maio de 2018 em Riva del Garda (Itália) durante o ISCC, participaram da indicação da cidade de Aracaju para a realização do evento e já confirmaram a sua participação. 72
Scientia Chromatographica
Eventos 2019
Apesar dos grandes desafios do momento atual, toda a Comissão Organizadora está muito entusiasmada, pelo local da realização do evento, que une o útil ao agradável. As instalações da UNIT são excelentes para a realização do Congresso e a cidade de Aracaju apresenta um agradável cenário nas maravilhosas praias do nordeste brasileiro. Aracaju é ainda pouco explorada pelo turismo, o que a torna particularmente interessante, pois alia a beleza natural às qualidades de uma capital moderna, limpa e segura. Aracaju é a menor capital brasileira, o que lhe confere ares de cidade do interior com as vantagens de capital. Tem um aeroporto pequeno, localizado e poucos quilômetros da orla, da UNIT e do centro da cidade, com voos diretos de Brasília, São Paulo e Rio de Janeiro, além de Salvador, Recife e Maceió e dois grandes shopping centers. A rede hoteleira é moderna e adequada a um evento do porte do COLACRO. Aracaju é conhecida por ter a orla mais bonita do Brasil, com espaços agradáveis com restaurantes, feiras de artesanato, centro cultural de eventos, parques infantis e uma sede do projeto TAMAR, aberto à visitação diariamente. As inscrições se iniciam em 01 de novembro de 2018 e as inscrições de trabalho irão até 15 de abril de 2019. Será um grande prazer receber toda a comunidade científico-tecnológica do Brasil e da América Latina em julho de 2019 em Aracaju!
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Eventos 2019
XIV Simpósio Latino-Americano de Química Analítica Ambiental, IX Encontro Nacional de Química Analítica (ENQA) e Workshop em Avanços Recentes no Preparo de Amostras (WARPA)
Data: 06 a 08 de novembro de 2019 Local: Dall’Onder Grande Hotel, Bento Gonçalves (RS) Organização: Universidade Federal do Rio Grande-FURG e Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
Apoio: Red para el Análisis de la Calidad Ambiental en América Latina (RACAL); International Association of Environmental Analytical Chemistry (IAEAC); Sociedade Brasileira de Química-Divisão de Química Ambiental (SBQ/DAMB).
Contacto: Prof. Ednei G. Primel http://laseac2019.furg.br laseac2019@furg.br
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DIVULGAÇÃO
Programação LASEAC/ENQAmb/WARPA 2019 Durante os dias 6 a 8 de novembro de 2019, ocorre na cidade de Bento Gonçalves, RS, Brasil, o XIV LASEAC (Latin American Symposium on Environmental Analytical Chemistry). Em paralelo ocorrerão dois eventos correlatos: o IX ENQAmb (Encontro Nacional de Química Ambiental) e o WARPA 2019 (Workshop Avanços Recentes no Preparo de Amostras). Encontrase, a seguir, a programação do evento, divulgada pelos organizadores.
1º dia Horário 08:30-09:00 09:00-10:00 10:00-10:30
6 de Novembro Credenciamento Conferência de abertura Félix Hernandez (Univ. Jaume I, Castellón, Espanha) Analytical problematic of emerging pollutants in the aquatic environment Coffee break Inauguração de exposição MC 1: Contaminantes MC 2: Biotecnologia MC 3: Poluentes no ar Emergentes analítica Coordenador: Cassiana Carolina Montagner Raimundo (UNICAMP, Brasil)
Coordenador: Paola Fuentes (UCR, Costa Rica)
11:00-11:20
CO1 Prof. Fernando Sodré (UnB, Brasil)
CO5
11:20-11:40
CO2
CO6
11:40-12:00
CO3
CO7
10:30-11:00
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Coodenador: Arnaldo Alves Cardoso (UNESP, Brasil) CO9 Vânia Palmeira Campos (UFBA, Brasil) CO10 Maria Cristina Solci (UEL, Brasil) CO11 75
Eventos 2019
Horário 12:00-12:20
6 de Novembro CO4
CO8
12:20-14:00
CO12
Almoço Conferência Plenária1
14:00-14:45
Palestrante: Joaquim Nobrega (UFSCAR, Brasil)
14:45-15:15
Keynote 1: Jorge Yañez (UC, Chile)
15:15-16:00
Sessão de posters
16:00-16:30
Coffee break e Sessão de Pôsteres
16:30-17:00
17:00-18:50
19:00-20:30
Empresa 1
Empresa 2
Empresa 3
MC 4: Biosensores e eletroanálises
MC 5: Poluentes orgânicos no meio ambiente
MC 6: Ecotoxicologia
Coodenador: Wendell Couto (UFG, Brasil)
Coordenador: João Paulo M. Torres (UFRJ, Brasil)
Coordenador: Gilberto Fillmann (FURG, Brasil)
CO13
CO17 Ítalo B. Castro (Unifesp, Brasil)
CO21
CO14
CO18 Maria Tominaga (CETESB, Brasil)
CO22
CO15 CO16
CO19 CO20
CO23 CO24
Cerimônia de Abertura e Coquetel
2º dia Horário 08:30-09:00 09:00-10:00 10:00-10:30
7 de Novembro II Workshop CORSAN: Inovações no tratamento de água e efluentes Palestra CORSAN Coffee break
10:30-11:00 11:00-11:20 11:20-11:40 11:40-12:00 12:00-12:20 12:20-14:00 76
Workshop CORSAN
Almoço Scientia Chromatographica
Eventos 2019
Horário 14:00-14:45
7 de Novembro Conferência Plenária 2 Lee Blaney (University of Maryland, EUA): Development and application of LC-MS/MS methods for measurement of UV-filters from sunscreen agents in water, sediment, and tissue samples
14:45-15:15 15:15-16:00 16:00-16:30 16:30-17:00
Keynote 2: (Representante IBAMA, MMA) Sessão de posters Coffee break e Sessão de Posteres Empresa 5
Empresa 4
MC 7: Eutrofização e Toxinas Emergentes Coordenador: Ernani Pinto Jr. (USP, Brasil) 17:00-18:50 CO25 CO26 CO27 CO28
MC 8: Metais pesados e análise de especiação Coordenador: Érico M. M. Flores (UFSM, Brasil) CO29 CO30 CO31 CO32
Empresa 6
MC 9: Poluentes orgânicos em águas Coordenador: Marco T. Grassi (UFPR, Brasil) CO33 CO34 CO35 CO36
19:00-19:30 Reuniões das associações
19:00-20:30
20:00 Jantar por adesão
3º dia Horário
8 de Novembro Abertura WARPA Coordenadora: Maria Eugênia Queiroz - 10 min
08:30-09:00
09:00-10:00 10:00-10:30
10:30-11:00
11:00-11:20 11:20-11:40 11:40-12:00 12:00-12:20 12:20-14:00
Conferência Plenária 3 - 40 minutos Palestrante: Eduardo Carasek (UFSC, Brasil) Título: Conferência Plenária 4 Pablo Richter - 40 min Coffee break MC 11: Resíduos e MC 12: Metais MC 10: Fármacos e Drogas de contaminantes Coordenadores: Marco Aurélio Abuso Coordenadores: Roberto Zezzi Arruda (Unicamp, Coordenador: Profa. Maria Romero González (Almeria, Brasil) e Márcia F. Mesko Eugênia Queiroz (USP, Brasil) Espanha) e Maria Eliana L. R. (UFPEL, Brasil) de Queiroz (UFV, Brasil) CO37 CO41 CO45 CO38 CO42 CO46 CO39 CO43 CO47 CO40 CO44 CO48 Almoço
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Eventos 2019
Horário
8 de Novembro
14:00-14:45
Conferência Plenária 5 Fernando Mauro Lanças (USP, Brasil)
14:45-15:15
Keynote 3:
15:15-16:00
Sessão de posters
16:00-16:30
Coffee break e Sessão de Posteres
16:30-17:00
Conferência de encerramento Ayrton Figueiredo Martins (UFSM, Brasil)
17:00-18:50
Encerramento e premiação
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Scientia Chromatographica
Scientia Chromatographica 2019; 11(2) Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
INSTITUTO INTERNACIONAL DE CROMATOGRAFIA
O Instituto Internacional de Cromatografia (IIC) possui como uma de suas principais missões o oferecimento de cursos de curta duração nas áreas de cromatografia e técnicas relacionadas. Os objetivos dos cursos do IIC são o aprimoramento/formação/ atualização dos usuários das técnicas cromatográficas e afim (Preparo de Amostras, Espectrometria de Massas, Gestão da Qualidade, dentre outras), tanto do ponto de vista teórico quanto prático. A filosofia educacional do IIC é: “ao invés de ensinar apenas como operar um equipamento específico (dar o peixe) o IIC ensina a técnica (como pescar)”. Os cursos do Instituto Internacional de Cromatografia são coordenados pelos Diretores do IIC, e ministrados pelos coordenadores, auxiliados por uma equipe técnica e científica altamente qualificada, constituída de docentes pósgraduados nos melhores centros do país na área, e pós‑graduandos em fase de conclusão de suas teses. Na época em que cada curso for oferecido, uma relação dos instrutores é disponibilizada no website do IIC. O programa detalhado de cada curso pode ser obtido através de contacto com o IIC. Os cursos são ministrados com auxílio de recursos audiovisuais modernos (datashow‑computador; vídeos, demonstrações, resolução de problemas e outros recursos instrucionais). Os alunos recebem um livreto contendo cópia de todos os slides apresentados pelos instrutores, além de material bibliográfico de apoio. Em vários cursos também são fornecidos livros de autoria dos próprios docentes dos cursos. A maior parte dos cursos também tem aulas práticas de laboratório, conforme anunciado no folheto explicativo de cada curso. Observações: • O I.I.C. oferece também cursos “in-house” (“in-company”). Interessados nesta modalidade devem contatar o IIC para obter mais detalhes. • Com exceção dos cursos da área da qualidade (ISO, Validação e Auditoria) todos os demais possuem aulas teóricas e práticas de laboratório. • O oferecimento efetivo de um curso depende de um número mínimo de inscritos no mesmo. • O número de vagas dos cursos que envolvem laboratório está sendo limitado para melhor aproveitamento dos participantes. • Visite o website www.iicweb.org para obter mais informações.
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2) Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
BIBLIOTECA IIC
O Bookstore divulgará o material de informação e formação produzido pelo IIC, incluindo Livros, filmes, slides, material didático de cursos e outras formas de divulgação dos materiais por ele produzido. Esses materiais podem ser adquiridos do IIC através do website www.iicweb.org/biblioteca.php
Cromatografia Líquida Moderna - Fernando M. Lanças Livro publicado pela Editora Átomo em maio de 2009, aborda de forma simples e didática os principais assuntos relacionados à Cromatografia Líquida Moderna (HPLC ou CLAE), desde a Teoria, Instrumentação, Colunas, Detectores, até aspectos da Validação, Preparo da Amostra e Análise Quantitativa. O IIC recomenda este livro para todos os interessados em iniciar-se ou atualizar-se nesta técnica.
Cromatografia em Fase Gasosa - Fernando M. Lanças Livro de autoria do Prof. Lanças, abordando todos os princípios básicos: instrumentação, análise qualitativa e quantitativa, detectores e muitos outros aspectos da Cromatografia Gasosa. Altamente recomendado para os iniciantes na técnica, os quais encontrarão explicações detalhadas e simples a respeito da maior parte dos fundamentos básicos da técnica.
Extração em Fase Sólida - Fernando M. Lanças De autoria do Prof. Lanças, este livro apresenta e discute as várias formas de extração em fase sólida (SPE), desde a mais clássica empregando cartuchos até as mais atuais como discos, placas, ponteiras, e outras. Também discute os princípios da micro extração em fase sólida (SPME) e da extração por sorção em barras de agitação (SBSE).
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Scientia Chromatographica 2019; 11(2)
Scientia Chromatographica 2019; 11(2):81-82 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
NORMAS PARA PUBLICAÇÃO
Normas para publicação de artigos no Scientia Chromatographica (a versão detalhada está disponível em nosso portal www.scientiachromatographica.com).
Escopo
Scientia Chromatographica publica trabalhos em todas as áreas da Cromatografia, incluindo GC (colunas capilares, empacotadas, preparativas), LC (convencional, HPLC, U-HPLC, Prep-LC, micro-LC, nano-LC, TLC, PC), SFC (colunas empacotadas ou capilares), Técnicas Acopladas (GC-MS, LC-MS, SFC-MS, LC-GC, SFE-CE, GCxGC, LCxLC) e Técnicas de Preparo de Amostras (SPME, SBSE, MEPS, QuEChERS, LLE, MAE,SPE, LLE, etc.). A partir de 2012 o Scientia publica os seguintes formatos de artigos: • Artigos Originais de Pesquisa • Comunicação (“Short Communication”) • Artigos de Revisão Crítica Os artigos de Revisão Crítica deverão antes de sua submissão serem discutidos com um dos co-editores mais relacionados ao assunto em questão. Devem conter uma contribuição nova a respeito de um assunto de grande interesse atual, incluindo uma discussão a respeito das vantagens e desvantagens do mesmo. O Scientia não publica apenas relato de artigos descritos na literatura, sem uma discussão crítica sobre os mesmos. Os artigos Originiais de Pesquisa deverão conter resultados de laboratório e/ou teóricos, que signifiquem uma contribuição expressiva para a área de técnicas de separação, seja ela conceitual, na instrumentação, ou na aplicação. Os artigos do tipo Comunicação deverão ter a mesma qualidade dos artigos Originais, porém devido a seu caráter de comunicação preliminar usualmente são de menor extensão.
Envio do Artigo
Os artigos deverão ser encaminhados para periodico@scientiachromatographica.org. Os artigos do tipo Revisão deverão antes de seu envio pelo website ter o aval de um dos co-Editores do periódico, caso contrário não serão avaliados. Todos os artigos, independentemente do formato, deverão ser submetidos exclusivamente ao Scientia, com o entendimento de que eles não foram anteriormente submetidos, não estão sendo e não serão posteriormente publicados em outro veículo. Autores que utilizarem tabelas, ilustrações, figuras, ou textos contendo mais de 25 palavras, anteriormente publicados em outro periódico – sendo ou não autores do artigo – deverão obter a devida permissão por escrito do portador dos direitos de cópia (“Copyright ”). Esse documento deverá permanecer de posse dos autores, sendo encaminhado ao Scientia, quando solicitado.
Idioma
Os artigos, com exeção dos de Revisão, podem ser escritos preferencialmente em inglês, porém em Português e Espanhol também serão aceitos. Os autores cujo idioma nativo não for o empregado na redação do artigo são orientados a solicitar a colaboração de colegas fluentes no idioma, antes de enviar o artigo para o periódico. Scientia Chromatographica 2019; 11(2) 81
Scientia Chromatographica 2019; 11(2):81-82 Instituto Internacional de Cromatografia ISSN 1984-4433
NORMAS PARA PUBLICAÇÃO
Tipos de contribuições aceitas para publicação no Scientia O Scientia Chromatographica considera para publicação quatro tipos de contribuição:
Artigos Originais de pesquisa: descrevem resultados de estudos completos. Deverão conter resultados de laboratório e/ou teóricos, que signifiquem uma contribuição expressiva para a área de técnicas de separação, seja ela conceitual, na instrumentação, ou na aplicação. Este tipo de contribuição é limitado a 6.000 palavras, incluindo as legendas das figuras e as referências, e no máximo 5 tabelas e/ou figuras somados. No momento do envio da prova de impressão, caso isto ocorra o autor será consultado se prefere revisar o artigo para enquadrá-lo em até 7 páginas, ou se prefere pagar as páginas excedentes. O número de páginas de um artigo depende muito das figuras e tabelas do mesmo. Este critério não é aplicado aos artigos convidados, cujo número de páginas será informado ao autor no momento do convite. Comunicações (“Short Communication”): são artigos completos, porém que relatam resultados mais curtos, oportunos, e/ou cuja relevância requer sua rápida publicação. Deverão ter a mesma qualidade dos artigos Originais porém, devido a seu caráter de comunicação preliminar, usualmente são de menor extensão. Este tipo de publicação deve ter no máximo quatro páginas impressas, incluindo todo o artigo, ou seja, tabelas, figuras e referências. O autor deve indicar claramente que se trata de uma comunicação no topo da primeira página do artigo. Artigos de Revisão crítica: revisões críticas sobre uma area específica das técnicas cromatográficas e relacionadas são também consideradas para publicação. Esses artigos devem se limitar a no máximo 10.000 palavras, incluindo as legendas, e até 10 tabelas e figuras somadas. Os artigos de Revisão Crítica deverão antes de sua submissão serem discutidos com um dos co-Editores mais relacionados ao assunto em questão. Artigos não encaminhados desta forma serão antes enviados a um co-Editor da área em que se enquadre para parecer e, somente então, serão enviados aos revisores, podendo atrasar significativamente sua publicação. Devem conter uma contribuição nova a respeito de um assunto de grande interesse atual, discutindo as vantagens e desvantagens do mesmo. O Scientia não publica apenas relato de artigos descritos na literatura, sem uma discussão crítica sobre os mesmos. Artigos de Alta Prioridade: são publicados no primeiro número disponível do periódico, recebendo prioridade máxima de todo o sistema Editorial do periódico. Para justificar sua publicação como alta prioridade, os manuscritos deverão apresentar, de forma resumida, resultados importantes de recentes desenvolvimentos na área de cromatografia e técnicas relacionadas (espectrometria de massas, preparo de amostras, eletroforese capilar e outros). Não precisam conter resultados experimentais detalhados, sendo limitados a 2.500 palavras e três figuras e/ou tabelas combinadas.
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Cursos 2019
IIC Calendário anual de atividades Visite www.iicweb.org
MÊS
DATA
DISCIPLINA
HORAS
Março
13 a 15
Cromatografia Líquida (HPLC ou CLAE)
24
Abril
10 a 12
Cromatografia Gasosa Moderna
24
Maio
15 a 17
Técnicas Modernas para Preparo de Amostras
24
Junho
25 a 28
Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas
32
Julho
24 a 26
Cromatografia Líquida (HPLC ou CLAE)
24
Agosto
28 a 30
Cromatografia Líquida Avançada
24
Setembro
19 a 20
Como Desenvolver e Otimizar um Método em HPLC
16
Outubro
22 a 25
Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas
32
Novembro
20 a 22
Cromatografia Gasosa Moderna
24
Dezembro
11 a 13
Cromatografia Líquida (HPLC ou CLAE)
24
Publicação disponível na internet:
www.scientiachromatographica.com
2019
Volume 11 | Número 2 53 Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 1. Background on chiral separations Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças
64 Enantioseparation of underivatized amino acids by capillary liquid chromatography. 2. (N, S-dioctyl-(D)-penicillamine) ligand exchange chiral stationary phase Fernanda A. Daher, Natalia Gabrielly Pereira dos Santos, Edvaldo Vasconcelos Soares Maciel, Fernando Mauro Lanças
Instituto Internacional de Cromatografia IIC
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