TRABAJOS CIENTIFICOS
Plantas medicinales, aromáticas y tintóreas.
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Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
JORNADAS NACIONALES DE ACTUALIZACIÓN SOBRE RECURSOS AROMÁTICOS Y MEDICINALES
Volumen IX - NECOCHEA, 1984 - pág 231 a 237.APLICACIÓN DE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR PROTÓNICA A LA EVALUACIÓN DE ALDEHIDOS EN ACEITES ESENCIALES * Ingenieros del Laboratorio de Investigaciones "Dr. Gustavo A. Fester" del Departamento de Química; Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Universidad Nacional del Nordeste. Corrientes.
Gustavo A. AUCAR, Armando I.A. RICCIARDI y Ada E, AGRELO de NASSIF *
SUMMARY
NMR was applied to quantitative estimation of aldehydes in essential oils of lemongrass, lemon, isolated compounds and soma eucalyptus species. Results were compared with those obtained by hidroxylamine titration.
La resonancia magnética nuclear protónica (RMN), provee un método instrumental eficiente, no solamente para el estudio estructural de constituyentes aislados sino también para la evaluación de mezclas complejas. Ya en 1956, Nederbragt y Reilly (1) y en 1958 Williams consideraron su aplicación al análisis cuantitativo (2).
En dicho método la señal que se registra es relación directa al número de protones por unidad de volumen que la generan, a diferencia de la relación exponencial clásica de Beer y Lambert en los procedimientos clásicos; y en consecuencia la integral del pico correspondiente a un componente dado de una mezcla, puede ser directamente relacionada al valor de la integral total del espectro.
Los integradores electrónicos permiten registrar los espectros y simultáneamente su integral, en la que cada paso es proporcional al número de protones que generan la señal; la precisión de medida es mejor que el 1 % siempre que los parámetros operacionales hayan sido correctamente fijados; particularmente una cuidadosa puesta en fa se y una elevada relación señal-ruido.
Las demás condiciones operacionales: ancho de banda pasante del receptor, geometría del sistema de muestra, inestabilidades del sistema etc., pierden relevancia ya que inciden por igual sobre todos los constituyentes de la muestra.
Un factor que puede afectar la relación de respuesta de los picos es el de los tiempos de relajación T1 y T2 ya que tiempos largos contribuirían a ensanchar las señales y a disminuir diferencialmente su intensidad por saturación.
Esto último se evita eligiendo una potencia de excitación de radiofrecuencia que no produzca saturación y usando un volumen de muestra lo suficientemente grande.
Puede relacionarse la intensidad del pico a cuantificar a un patrón interno agregado, o en caso de conocerse los espectros de los principales constituyentes hacerlo con los más característicos de cada uno resolviéndolos luego mediante un sistema de n-ecuaciones simultaneas.
En el presente trabajo nuestro interés se centra en valorar la aplicación de la R.M.N. a la valoración de aldehidos en aceites esenciales sin alterarlos por dilución o agregados extraños.
Los aceites esenciales poseen características adecuadas para la determinación de un espectro de R.M.N., son líquidos poco viscosos en general, lo que permite un tiempo de relajación adecuado, y están constituidos en su mayor parte por terpenos de diez carbonos, debiéndose la variación en la proporción de hidrógenos al estado de insaturación o de oxidación de cada constituyente.
En el espectro de R.M.N. el grupo aldehido muestra una señal típica correspondiente a su protón que aparece entre 9,20 a 10,80 p. p.m. La señal es definida, se puede resolver perfectamente y sólo interfieren en la zona algunos fenoles ligados intramolecularmente por unión puente hidrógeno, con señales que aparecen por debajo de las 10,5 ppm y ácidos carboxílicos con señal entre 10 a 13 p.p.m. Estos constituyentes pueden ser discriminados fácilmente por intercambio con óxido de deuterio.
La señal está constituida por un singulete en los aldehidos aromáticos, que no poseen hidrógeno adyacente al carbonilo:
- aldehido anísico
9,84 ppm
- aldehido benzoico
10,00 ppm
- aldehido cumínico
9,89 ppm
- aldehido furfurílico
9,71 ppm
- aldehido salicílico
9,92 ppm
Aquellos en que la función está unida a un grupo metino dan un doblete:
- aldehido isobutílico
9,59 ppm (J: 0,6 Hz)
Los aldehidos conjugados en alfa, que admiten isomería geométrica, como el citral, constituyen un caso particularmente interesante ya que se pueden diferenciar las señales de ambos isómeros que para el neral están centradas en 9,95 ppm y para el geranial en 10,1 ppm con J: 3,9 Hz. La relación de áreas de ambos dupletes corresponde a su abundancia relativa (3).
PARTE EXPERIMENTAL
Se ha utilizado un espectrómetro de RMN Varian EM 360 de 60 MHz, introduciendo las muestras en tubos calibrados de 5 mm de diámetro y 18 mm de largo, conteniendo 0,7 ml del aceite esencial y cerrados con tapón plástico. Previamente se ubica el cero con un patrón de tetrametilsilano.
Hechos los ajustes de fase y homogeneidad se barre el espectro y luego su integral. A los efectos de aumentar la precisión de la medida se barre varias veces la integral ampliando la señal por un factor constante en la zona de los aldehidos.
Lo mismo se efectúa con cada aldehido puro.
Luego se relaciona la señal del grupo aldehido a la del total del espectro y lo mismo se efectúa con el aldehido según el cual se expresarán los resultados. La relación entre la señal de la muestra y la del compuesto puro, llevadas a 100 % corresponde entonces a la valoración.
RESULTADOS EXPERIMENTALES
En el cuadro I expresamos los resultados comparativos del dosaje de citral en una serie de muestras diversas y referidos a los valores determinados por oximación y titulación potenciométrica; y en el cuadro II, los de valoración de aldehido cumínico en referencia a los da tos obtenidos por cromatografía en fase gaseosa.
Cuadro I. - Valoración de Citral
RMN
%OXIMACIÓN
%PORCIENTO
Esencia de lemongrass
75,57
73,45
+ 2,12
Esencia de lemongrass
71,95
69,47
+ 2,48
Esencia de lemongrass
70,88
69,36
+ 1,53
Esencia de limón
1,73
1,94
- 0,21
Aceite de limón deterpenado
16,62
17,68
- 1,05
Aceite de limón deterpenado
29,75
29,44
+ 0,31
Aceite de limón deterpenado
31,21
30,14
+ 1,07
Cuadro II. - Valoración de Aldehido Cumínico
RMN
%OXIMACIÓN
%PORCIENTO
Aceite de Eucalyptus fruticetorum I
0,92
0,85
+ 0,07
Aceite de Eucalyptus fruticetorum II
0,33
-
-
Para comprobar la reproducibilidad de los resultados, se ha barrido doce veces el espectro de RMN de sendas muestras de diverso tenor en citral registrando cada vez el espectro y su integral y calculando los porcentajes de citral. Con tales valores se ha calculado la media y la desviación estándar, datos que se expresan en el cuadro III.
Cuadro III. - Dosaje repetitivo en dos muestras distintas
N° DE DOSAJE
%ACEITE DE LIMÓN
% %ACEITE DE LEMONGRASS
%1
1,59
68,23
2
1,75
66,55
3
1,58
63,16
4
1,69
66,38
5
1,67
63,47
6
1,67
67,33
7
1,67
65,87
8
1,60
66,27
9
1,64
65,65
10
1,72
65,01
11
1,64
65,91
12
1,63
64,88
Valor medio x̄
1,65
65,56
Desvio Standard σ x
0,051
1,41
Los datos anteriores se pueden comparar con los del dosaje por oximación para las mismas muestras:
N° DE DOSAJE
%ACEITE DE LIMÓN
% %ACEITE DE LEMONGRASS
%1
1,92
69,53
2
1,96
69,41
3
1,93
69,12
Valor medio x̄
1,94
69,35
Desvio Standard σ x
0,021
0,211
La relación entre las integrales medidas debe multiplicarse por un factor que es la relación entre la densidad del aceite sobre la del componente que se dosa. En una primera aproximación podría obviarse dicha corrección, válida en los casos en que ambas densidades no difieran mayormente.
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Y MÉTODO
De acuerdo a los resultados expresados se observa una correlación aceptable entre los datos del dosaje por oximación y los determinados por espectrometría RMN, que caen dentro de los errores experimentales.
Comparado el método a la valoración por espectrofotometría de infrarrojo, posee la ventaja de no requerir la determinación previa de curvas de calibración o respuesta.
En cuanto a la cromatografía en fase gaseosa, si bien ésta utiliza cantidades muy inferiores para producir datos cuantitativos , en cambio pueden producirse alteraciones por acción de la temperatura o del relleno, con variación de porcentajes, formación de artefactos o desaparición de componentes; además deben tenerse en cuenta los factores de respuesta para cada sustancia de acuerdo al detector utilizado.
El método es rápido; permite utilizar el aceite sin agregados ni diluciones; la muestra no sufre ninguna alteración o variación y puede ser recuperada totalmente para posterior utilización o análisis; la cantidad de muestra necesaria es de sólo medio mililitro, permitiendo la realización de múltiples dosajes para mayor precisión ; en el método se valoran solamente los componentes aldehídicos y la diferencia con el valor obtenido por oximación permite estimar los componentes cetónicos; se pueden diferenciar aún dos aldehidos distintos si sus señales están lo suficientemente separadas y la multiplicidad de las señales y sus desplazamientos químicos permiten reconocer la naturaleza del aldehido; el método no es afectado por variaciones operacionales o instrumentales; el cálculo es simple y directo y no requiere la previa determinación de curvas de calibración, de respuesta o blancos.
Como aspectos negativos podemos considerar la necesidad de disponer del equipo de RMN; que es necesario para un dosaje más ajustado, conocer las densidades de la muestra y de la sustancia pura que se dosa y que se introduce un margen de incertidumbre al considerar constante el número de átomos de hidrógeno en todos los constituyentes , independientemente del estado de oxidación de los mismos.
CONCLUSIONES
La espectrometría de resonancia magnética nuclear protónica ofrece un procedimiento rápido y simple para caracterizar y estimar el contenido en aldehidos, en aceites esenciales y productos aislados, que permite utilizar la muestra original sin necesidad de agregados, solventes o patrones internos y posteriormente su recuperación inalterada.
BIBLIOGRAFÍA
- NEDERBRAGT, G.N. y C.A. FEILLY. J. Chem. Phys., 24: 1.110. - 1956.
- WILLIAMS, R.B. Ann. N.Y. Acad. Sci., 70: 890. 1958.
- JOSEPH-NATHAN, P. y A. MANJARHEZ. Rev. Soc. Quím. México, 11: 116. 1976.
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