Características de la Columna Capilar Elite FFAP

Fase Estacionaria: Free Fatty Acid Phase Descripción: 30 m * 0.53 mm. * 0.1µm Límites de temperatura: 40 °C – 250 °C Polaridad: Fase Polar

Uso: Metil Esteres de Ácidos Grasos (FAMES), ácidos, aminas y solventes [21]. Uso en esta tesis: Medición de metil ésteres de ácidos grasos contenidos en las muestras de biodiesel a través del tiempo.

Figura 4.1.4. 100% Carbono PEG (Polietilenglicol). Similar a la columna FFAP [21].

4.1.3 Derivatización

La cromatografía de gases es una técnica preferida para la separación de compuestos volátiles los cuales permanecen térmicamente estables durante la cromatografía de gases. En la mayoría de los casos la derivatización es utilizada para convertir grupos polares N-H, O-H y S-H en grupos no polares térmicamente estables [22].

La derivatización es un proceso para modificar químicamente un compuesto de manera que produce un nuevo compuesto el cual permite que se analice por cromatografía de gases. Se debe de derivatizar principalmente por dos razones, una para permitir el análisis de compuestos que no pueden ser analizados directamente debido a por ejemplo una inadecuada volatibilidad o estabilidad, y dos para mejorar el comportamiento cromatográfico o su detectabilidad [23].

Los métodos de derivatización de cromatografía de gases pueden ser clasificados en cuatro grupos de acuerdo al agente utilizado y la reacción a realizar: siliación, afiliación, alquilación y esterficación. Para escoger el adecuado derivatizante de una reacción, ciertos criterios deben ser usados como guía para un buen agente derivatizante.

- Derivatización de un 95% - 100%.

- El agente no debe ocasionar ningún arreglo o alteración estructural durante la formación del derivado.

- El agente no contribuye a la pérdida de muestra durante la reacción y produce un derivado que no interactuará con la columna de cromatografía de gases. - El derivado es estable con respecto al tiempo [22].

Tabla 4.1.3. Guía de Métodos de Derivatización/ Grupos Funcionales [24].

Grupo Funcional Siliación Aciliación Alquilación

Hidrogeno Activos BSA, BSTFA, BSTFA/TCMS, Deriva- Sil, Hydrox-Sil, MSTFA, MTBSTFA, TMSI PFPOH/PFPA DMF Dialkylacetals, TBH

Ácidos Carboxílicos BSTFA, Hydrox-Sil Conc., MSTFA, TMSI

PFPOH/PFPA BF3/Methanol, BF3/n-Butanol, DMF Dialkylacetals Alcoholes y Fenoles: no obstructores y moderadamente obstructores BSA, BSTFA/TCMS, HMDS, MTBSTFA/t- BDMCS HFBI, Fluorinated Anhydrides (HFBA, PFPA, TFAA), MBTFA, MCF : DMF Dialkylacetals, PFB-Br/TBA-H- SO4, TBH

Alcoholes y Fenoles: altamente

obstructores

BSTFA/TCMS, Deriva- Sil, Deriva-Sil Conc.

Fluorinated Anhydrides, (HFBA, PFPA, TFAA), HFBI, PFBCI DMF Dialkylacetals, PFB-Br/TBA-H- SO4, TBH Aminas: primaria y secundaria BSTFA, MTBSTFA/t- BDMCS Fluorinated Anhydrides, (HFBA, PFPA, TFAA), HFBI, MBTFA, PFBCI, TPC DMF Dialkylacetals, TBH

Amidas BSA, BSTFA,

BSTFA/TMCS, Deriva- Sil Conc.

HFBI DMF Dialkylacetals,

TBH Aminoácidos BSTFA, TMSI HFBI (+

Siliación)

DMF Dialkylacetals,

TBH Catecolaminas TMSI Fluorinated

Anhydrides, (HFBA, PFPA, TFAA), HFBI Carbohidratos y Azúcares HMDS, Hydrox-Sil AQ, TMSI MBTFA Inorgánicos Aniones BSTFA, MTBSTFA

Nitro aminas HFBA

Sulfonamidas BSTFA Fluorinated Anhydrides, (HFBA, PFPA, TFAA) DMF Dialkylacetals, PFB-Br/TBA-H- SO4, 4.1.3.1 Siliación

En este trabajo la siliación es la técnica utilizada para la derivatización. La siliación produce derivados de silicio los cuales son más volátiles, menos estables y más estables térmicamente. Algunas de sus características son las siguientes:

- Remplaza el hidrogeno activo con un TMS (Trimetilsilil grupo).

- Los agentes de siliación reaccionarán primero con el agua y los alcoholes. Es por eso que la muestra y el solvente deben estar secos completamente.

- Los solventes deben ser lo mas puros posible. Esto eliminará el exceso de picos. Se debe tratar de usar la menor cantidad de solvente esto evitará que el pico del solvente sea muy alto.

- La piridina es el solvente mas comúnmente utilizado. Sin embargo la piridina puede ocasionar un seguimiento de los picos en forma de una colita, además es un ácido limpiador que provoca que la reacción se de hacia delante. - En muchos casos la necesidad del solvente es eliminada con agentes de

siliación. Si la muestra se disuelve en el agente, es señal de que la derivatización es completa.

- Con la siliación se tiene la facilidad de reactividad con algunos grupos

funcionales. Muchos agentes requieren de calentamiento (no más de 60ºC por alrededor de 10 a 15 minutos, para prevenir la no derivatización). Otros

productos pueden requerir de calentamiento por un largo plazo.

- La facilidad de reactividad de los grupos funcionales dentro de la siliación sigue el siguiente orden:

Hidróxido de Alcohol > Hidróxido de Fenol > Carboxilo > Amina > Amida - El orden de reactividad de los alcoholes es el siguiente:

Primario > Secundario > Terciario [23]

El mecanismo general de reacción para una siliación se describe en la siguiente figura 4.1.5:

Figura 4.1.5 Reacción general de la siliación [23].

La reacción de siliación es llevada a cabo por un grupo funcional que se desprende de la molécula, lo que quiere decir que este grupo funcional tiene baja basicidad, tiene la habilidad de estabilizar una carga negativa en un estado transitorio, y un poco o ningún enlace π entre el grupo funcional y el átomo de silicio.

Se debe tener cuidado de no inyectar agentes de siliación en columnas que tienen hidrógenos activos en su fase estacionaria, por que se derivatizarán. Por ejemplo las columnas no compatibles con los agentes de siliación son CARBOWAX y fases ácido graso libre.

Las ventajas de la siliación son las siguientes:

- Habilidad de tener una siliación en una variedad de compuestos. - Alto número de agentes de siliación disponibles.

- Son de fácil preparación.

Las desventajas pueden ser las siguientes:

- Los agentes de siliación son muy sensibles a la humedad.

- Se deben usar un solvente orgánico sin protones disponibles [23].

Todos los grupos funcionales que presentan problemas para la separación por medio de cromatografía de gases (hidroxilo, ácido carboxilo, amina, tiol, fosfato) pueden ser derivatizados con agentes de siliación. Los derivados son por lo general menos polares y más volátiles y térmicamente estables. Sin embargo la siliación permite el análisis por cromatografía de gases-espectrometría de masas de muchos compuestos. El grupo trimetilsilice (TMS) es el mas popular y versátil grupo de sílice para estos propósitos y una variedad de agentes trimetilsilicantes con diferentes propiedades han sido desarrollados. Debido a su gran sensibilidad, los derivados (TMS) pueden lograrse por una simple hidrólisis [22].

La norma D6584 de ASTM, es el método estándar americano utilizado para la determinación de glicerina libre y glicerina ligada en el biodiesel. Esta norma se utilizó para los análisis de este trabajo y el agente derivatizante con el cual trabaja es MSTFA (N-Metil-N-trimetilsilifluoroacetamida). A continuación se muestra en la figura 4.1.5 un esquema de las reacciones derivatizantes para la glicerina libre y la llamada glicerina ligada que consiste en triglicéridos, diglicéridos y monoglicéridos.

En el apéndice A se muestra el procedimiento para manejar el cromatógrafo de gases que se utilizó en este trabajo, asi como también las partes que lo componen y su funcionamiento.

Figura 4.1.5. Esquema de reacciones derivatizantes para glicerina libre y ligada. En la parte donde se encuentra TMS (Trimetil Sylil) esta unida la molécula del derivatizante (MSTFA)