PROCEDIMIENTO PARA LLEVAR A CABO REACCIONES EN UN PROCESO DE ANALISIS POR CROMATOGRAFIA DE GASES.

Procedimiento para llevar a cabo reacciones en un proceso de análisis por cromatografía de gases.

La invención define un procedimiento para llevar a cabo reacciones en un proceso de análisis mediante cromatografía de gases que comprende:

(a) depositar el analito en el interior de una camisa de vidrio alojada en un sistema de inyección de cromatografía de gases que permita programar la temperatura;

(b) hacer reaccionar dicho analito con un reactivo adicionado a tal fin en dicho sistema de inyección; y

(c) transferir el producto de reacción obtenido en (b) para su análisis por cromatografía de gases;

en el que la camisa de vidrio alojada en el sistema de inyección comprende un material de retención donde se lleva a cabo la reacción de la etapa (b). Este procedimiento permite analizar compuestos cuyo análisis por cromatografía de gases requiere una reacción previa de un modo más rápido, sencillo, reproducible, fiable, con menos manipulación de la muestra, y con resultados cuantitativos coherentes con una repetibilidad satisfactoria.

Procedimiento para llevar a cabo reacciones en un proceso de análisis por cromatografía de gases.

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de los métodos de análisis empleando la cromatografía de gases. En particular, la invención se refiere a un procedimiento para llevar a cabo reacciones químicas con fines analíticos empleando en la determinación final la cromatografía de gases. Más en particular, se refiere a un procedimiento en el que se emplea un sistema de inyección con temperatura programable acoplado al cromatógrafo de gases en el que se efectúa una reacción en línea de los analitos de interés previamente a su análisis cromatográfico.

Antecedentes de la invención

La cromatografía de gases es una técnica analítica que posee una elevada capacidad de separación y que permite emplear detectores con una elevada sensibilidad. Asimismo, es posible acoplarla a técnicas espectroscópicas que permiten elucidar o confirmar la estructura química de los compuestos previamente separados en la etapa cromatográfica, entre las que destaca, como la más empleada, la espectrometría de masas.

Sin embargo, en la inmensa mayoría de los casos la muestra no puede ser introducida directamente en el sistema de cromatografía de gases, sino que es necesario llevar a cabo una etapa previa de preparación, que puede incluir diversas operaciones de laboratorio, como la extracción con disolventes, extracción en fase sólida, microextracción en fase sólida, concentración, etc., así como reacciones de diversa índole que suelen llevarse a cabo principalmente con la finalidad de liberar el analito de la estructura en la que se encuentra o bien con la finalidad de conferirle volatilidad y estabilidad, comúnmente denominadas reacciones de derivatización.

Las reacciones que tienen como finalidad la liberación del analito de la estructura en la que se encuentra son de muy diversa índole, y dependen fundamentalmente de la naturaleza del analito y de la matriz en la que se encuentra. Entre ellas, por citar algunos ejemplos, se encuentran la hidrólisis de azúcares con el fin de determinar la composición de monosacáridos (Amelung, W.; Cheshire, M.V. & Guggenberger, G. Determination of neutral and acidic sugars in soil by capillar y gas-liquid chromatography after trifluoroacetic acid hydrolysis. Soil. Biol. Biochem. 1996, 28 (12) , 1631-1639; Zhang, W.; He, H. & Zhang, X. Determination of neutral sugars in soil by capillar y gas chromatography after derivatization to aldonitrile acetates. Soil. Biol. Biochem. 2007, 39, 2665-2669) ; la hidrólisis de proteínas o péptidos para elucidar la composición de aminoácidos (Kenndler, E.; Schmidt-Beiwl, K.; Mairinger, F. & Pöhm, M. Identification of proteinaceous binding media of easel paintings by gas-chromatography of the amino-acids derivatives after catalytic hydrolysis by a protonated catión exchanger. J. Anal. Chem. 1992, 342, 135-141; Schneider, U. & Kenndler, E. Identification of plant and animal glues in museum objects by GC-MS, after catalytic hydrolysis of the proteins by the use of a catión exchanger with simultaneous separation from the carbohydrates. J. Anal. Chem. 2001, 371, 81-87; Gimeno-Adelantado, J.V.; Mateo-Castro, R.; Domenech-Carbó M.T. & Boch-Reig, F. Analytical study of proteinaceous binding media in works of art by gas chromatography using alkyl chloroformates as derivatising agents. Talanta 2002, 56, 71-77) la saponificación de los aceites con el fin de separar la fracción insaponificable al tiempo que se saponifican los esteroles esterificados pasando a esteroles libres, lo que permite determinar cuantitativamente la composición total de esteroles de un aceite (Codex Alimentarius Commission Fats, oils and derivatives, issued by Joint FAO/WHO Food Standards Program, Rome, 1993; Vol. 8, pp. 41-46) . Se podrían citar otras muchas reacciones, de esterificación, transesterificación, oxidación, etc. que, como se puede ver a través de los ejemplos expuestos, dependen fundamentalmente de la naturaleza de la matriz y de los analitos.

En cuanto a las reacciones de derivatización, la cromatografía de gases exige, lógicamente, vaporizar los analitos para que se encuentren en fase gaseosa, en la que tiene lugar la separación cromatográfica, le que hace necesario que el proceso transcurra a temperaturas elevadas, tanto más cuanto menor sea la volatilidad de los analitos. A altas temperaturas, muchos analitos se descomponen térmicamente. Además, la vaporización de numerosos analitos necesita temperaturas muy elevadas debido a su elevado peso molecular y/o a elevadas fuerzas de atracción intermoleculares. Estos problemas afectan a analitos de diversa índole, entre los que se encuentran, como grupo muy destacado, los presentes en muestras de origen biológico. Suelen estar asociados a la presencia de cuatro grupos funcionales fundamentalmente: alcoholes (-OH) , ácidos carboxílicos (-COOH) , aminas (-NH ó NH2) y tioles (-SH) , aunque también se lleva a cabo algunas veces con otros grupos funcionales, como aldehídos (-CHO) o amidas (-CONH2) , todos ellos muy abundantes en muestras de origen biológico. Son grupos funcionales que presentan una elevada reactividad por lo que, a elevadas temperaturas, se descomponen fácilmente. Por otra parte, debido a la diferencia de electronegatividad entre el hidrógeno y los elementos a los que se encuentra unido en estos grupos funcionales, se forman enlaces por puente de hidrógeno, lo que disminuye sustancialmente su volatilidad. Las reacciones de derivatización consisten, normalmente, en sustituir el hidrógeno de estos grupos funcionales por otros radicales orgánicos. Los radicales más empleados con este fin son el trimetilsilil, los grupos alquilo (metilo o etilo) , o un acetilo, formando los denominados sililderivados (o trimetilsililderivados) , alquilderivados o acetilderivados respectivamente. Para conseguir estos derivatizados, se hace reaccionar a los analitos con diversos reactivos, entre los que se encuentran el BSA (N, O-bis (trimetilsilil) acetamida) , el BSTFA (N, O-bis (trimetilsilil) trifluoroacetamida) , el HDMS (Hexametildisilazano) , el TMCS (Trimetilclorosilano) , el TMSI (N-trimetilsililimidazol) , etc. para obtener trimetilsililderivados; el DMFDMA (N, N-dimetilformamida dimetil acetal) , el TMPAH (hidróxido de trimetilfenilamonio) , el BF3:MeOH (trifluoruro de boro en metanol) , etc. para obtener alquilderivados; el TFAI (trifluoroacetilimidazol) , el HFBI (heptaflorobutirilimidazol) , el MBTFA (N-metil-bis (trifluoroacetamida) , etc. para obtener acetilderivados (Knapp, D.R. Handbook of analytical derivatization reactions. John Willey and Sons, 1979) .

En la mayoría de los casos, las reacciones descritas se llevan a cabo durante la etapa de preparación de la muestra. Estas etapas previas de preparación de la muestra presentan muchos inconvenientes. En primer lugar, el tiempo requerido para la preparación de la muestra es alto, lo que constituye una desventaja importante cuando hay que analizar numerosas muestras. Además, es necesario emplear volúmenes relativamente elevados de disolventes orgánicos tóxicos, con el consiguiente riesgo para la salud del analista y los efectos nocivos que supone en relación con el impacto medioambiental. Por otra parte, durante todo el proceso se pueden introducir impurezas, procedentes del disolvente, de los reactivos empleados, o de los materiales empleados, que se concentran posteriormente junto a los analitos y dan lugar a interferencias y errores analíticos y, en último término, a análisis deficientes en cuanto a su selectividad y sensibilidad.

Como alternativa a los métodos de preparación de la muestra anteriormente comentados, se han desarrollado diversos sistemas que permiten incluir dichas etapas, o parte de ellas, en el sistema cromatográfico, eliminando parte o toda la etapa de preparación de la muestra.

Uno de estos sistemas es el empleo de un inyector PTV (Programmable Temperature Vaporizer o Vaporizador de temperatura programable) con la camisa de vidrio rellena de algún material sólido, o con un soporte recubierto con una fase estacionaria líquida, en el que se depositan los analitos al tiempo que el disolvente es eliminado a través de la salida de división de flujo o bien a través del extremo en el que se conecta la columna cromatográfica. Bajo este esquema se han desarrollado métodos analíticos de contaminantes en agua (Muller, S.; Efer, J. & Engewald, W. Water pollution screening by large-volumen injection of aqueous samples and application to GC/MS analysis of river Elbe sample. J. Anal. Chem. 1997, 357 (5) , 558-560, Mol, H.G.J.;... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para llevar a cabo reacciones en un proceso de análisis mediante cromatografía de gases que comprende las etapas de:

(a) depositar el analito en el interior de una camisa de vidrio alojada en un sistema de inyección de cromatografía de gases que permita programar la temperatura;

(b) hacer reaccionar dicho analito con un reactivo adicionado a tal fin en dicho sistema de inyección; y

(c) transferir el producto de reacción obtenido en (b) para su análisis por cromatografía de gases;

caracterizado porque la camisa de vidrio alojada en el sistema de inyección comprende un material de retención donde se lleva a cabo la reacción de la etapa (b) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de inyección es un inyector PTV (vaporizador con temperatura programable) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de inyección es una interfase TOTAD (Through Oven Transfer Adsorption Desorption) .

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (a) se emplea una técnica de introducción de grandes volúmenes en cromatografía de gases.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa previa de cromatografía de líquidos de alta eficacia.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de retención situado en el interior de la camisa de vidrio alojada en el sistema de inyección se selecciona de entre materiales inertes, materiales adsorbentes y materiales absorbentes.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el material de retención situado en el interior de la camisa de vidrio alojada en el sistema de inyección se selecciona de entre fibra de vidrio, volaspher, chromosorb, tenax, carbón activo, gaschrom, polidimetilsiloxano sobre volaspher, OV-17 sobre volaspher y polietilenglicol sobre chromosorb.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de la etapa (b) es una derivatización.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el reactivo derivatizante se selecciona de entre hexametildisilazano, trimetilclorosilano, N, O-bis (trimetilsilil) acetamida, N, O-bis (trimetilsilil) trifluoro-acetamida, N-trimetilsililimidazol, clorometildimetil-clorosilano, N-metil-N-trimetilsililheptafluoroamida, dimetilclorosilano, Nmetil-N-trimetilsililtrifluoro-acetamida, N-trifluoroacetilimidazol, N-heptafluorobutirilimidazol, N-metil-bis (trifluoroacetamida) , pentafluoropropanol, anhídrido heptafluorobutírico, anhídrido pentafluoropropiónico, anhídrido trifluoroacético, N, N-dimetilformamida dimetil acetal, hidróxido de trimetilanilina, trifluoruro de boro, metóxido sódico y mezclas de los mismos.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la muestra que comprende el analito es de origen biológico.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de la etapa (b) se efectúa a una temperatura de 10-200ºC durante un tiempo de 0, 1 min a 5 horas.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la reacción de la etapa (b) se efectúa a una temperatura de 125ºC durante un tiempo de 1 min.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas (a) a (c) son totalmente automáticas.