SOLUBILIZAÇÃO ALCALINA DE AMOSTRAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção descreve uma composição compreendendo hidróxido ou alcóxido de benziltrimetilamônio - BzTMAH - em água, em metanol, em etanol, não restrito, em qualquer proporção - e peróxido, preferencialmente peróxido de hidrogénio - em qualquer concentração, para solubilização alcalina de amostras inorgânicas e orgânicas de origem animal, vegetal e humana, de efluentes e de resíduos, de alimentos, de bebidas, de produtos de higiene e de limpeza, de cosméticos, de produtos petroquímicos, da sucroquímica, de sementes e produtos do biodiesel, não limitante.

O uso desta composição solubilizante mostrou-se seguro, rápido, simples, fácil, eficiente e reprodutível promovendo a solubilização instantaneamente ou em até 48 horas, com ou sem agitação, em uma faixa de temperatura entre 0°C e 120°C e sem uso de qualquer sistema de digestão ácida, ou por irradiação de microondas ou ultrassom (embora estes sistemas acelerem e aumentem a eficiência e a rapidez da solubilização ainda mais). Mesmo em amostras das mais insolúveis após duas noites em repouso (ou com uso de microondas ou ultrassom) a solubilização era completa.

A preparação de amostras para análise química de componentes orgânicos e inorgânicos de qualquer material biológico é ponto chave e crítico no estabelecimento da metodologia analítica adequada [E.C. Lima, F. Barbosa, F.J. Krug, M.M. Silva, M.G.R. Vale, J. Anal. Atom. Spectrom. 15, 995 (2000); S.S. Souza, D. Santos, F.J. Krug, F. Barbosa, Talanta 73, 451 (2007); B.J. Bolann, R. Rahil-Khazen, H. Henriksen, R. Isrenn, RJ. Uluik, J. Scand, Clin. Lab. Invest. 67, 353 (2007); E.C. Lima, F. Barbosa, F.J. Krug, Anal. Chim. Acta 409, 267 (2000); R. Bock, A Handbook of Decomposition Methods in Analytical Chemistry, International Textbook Company, London, 1979; Z. Sulcek, P. Povondra, Methods of Decomposition in Inorganic Analysis, CRC Press, Boca Raton, 1989; M. Stoeppler (Ed.); Sampling and Sample Preparation. Practical Guide for Analytical Chemists, Springer, Berlin, 1997; C. Vandecasteele, C.B. Block, Modern Methods for Trace Element Determination, John Wiley & Sons, Chichester, 1993].

Diversos avanços na preparação de amostras têm sido alcançados nas últimas décadas, podendo-se destacar o procedimento de abertura da amostra por uso de aquecimento assistido por microondas [H.M. (Skip) Kingston, L.B. Jassie (Ed.), Introduction to Microwave Sample Preparation. Theory and Practice, American Chemical Society, Washington, 1988; H.M. (Skip) Kingston, S.J. Haswell (Ed.). Microwave-Enhanced Chemistry. Fundamentals, Sample Preparation, and Applications, American Chemical Society, Washington, 1997; Z. Mester, R.E. Sturgeon (Ed.). Sample Preparation for Trace Element Analysis, Elsevier, Amsterdam, 2003; M. Hoenig, A.-M. de Kersabiec, Sample preparation steps for analysis by atomic spectroscopy methods: present status, Spectrochim. Acta Part B 51 , 1297 (1996); K.S. Subramanian, Determination of metais in biofluids and tissues: sample preparation methods for atomic spectroscopic techniques, Spectrochim. Acta Part B 51 , 291 (1996); F.E. Smith, E.A. Arsenault, Microwave-assisted sample preparation in analytical chemistry, Talanta 43, 1207 (1996); M. Burguera, J.L. Burguera, Microwave-assisted sample decomposition in flow analysis, Anal. Chim. Acta 366, 63 (1998); M. Hoenig, Preparation steps in environmental trace element analysis, Talanta 54, 1021 (2001 )].

O uso de reagentes alcalinos, em métodos conhecidos atualmente como solubilizaçáo alcalina, por exemplo, com o uso de hidróxido de tetrametilamonio (TMAH), de aminas terciárias hidrossolúveis (CFA-C) e outras bases fortes para a preparação de amostras tem chamado muito a atenção dos pesquisadores em vários artigos [B. L. Batista, J. L. Rodrigues, J. A. Nunes, L. Tormen, A. J. Curtius, F. Barbosa Jr., Talanta 76 (2008) 575] e com o foco do conhecimento geral tendo sido centralizado em um importante artigo de revisão recente [J. A. Nóbrega, M. C. Santos, R. A. de Sousa, S. Cadore, R. M. Barnes, M. Tatro, Spectrochimica Acta Part B 61 , 465 (2006)].

O hidróxido de tetrametilamonio (TMAH) - (CH ₃ ) ₄ N ⁺ (OH) ^" - é uma base não muito conhecida mesmo na área da Química e tem se tornado mais comum na área de Química Analítica pelo seu uso nas metodologias de solubilização alcalina de amostras biológicas. Contudo, na área de Química Orgânica conhece-se o análogo benzílico do TMAH, o hidróxido de benziltrimetilamônio - C ₆ H ₅ CH ₂ (CH ₃ ) ₃ N ⁺ (OH) - ou BzTMAH que é uma base mais forte e com maior solubilidade na maior parte dos solventes [Fieser and Fieser ^' s, Reagents for Organic Synthesis, John Wiley and Sons, Inc., USA, v.1 , p.1252, 1967; v.1 1 , p.514, 1984] sendo mais comumente usado em certas reações orgânicas específicas. A utilização de BzTMAH tem sido frequentemente estudada e na literatura são encontrados trabalhos importantes [C. L.Donnici, B.WIadislaw, L. Marzorati, E. H. T. Pereira, J. O. F. Melo Synthetic Communications 28, 4179 (1998); Chaturvedi, D; Mishra, N; Chaturvedi, AK; ibid, 39, 1273 (2009); Li, Z; Marler, B; Gies, H; Chemistry of Materials 20, 1896 (2008); Chiang, Y; Kresge, AJ; Zhu, Y; Journal of the American Chemical Society, 123, 8089 (2001 ); Sata, T; Tsujimoto, M; Yamaguchi, T.; Journal of Membrane Science, 1 12, 161 (1996).

Existem poucas metodologias associadas a processos de patenteamento do uso de BzTMAH associados a métodos sintéticos e processos industriais diversos, mas não existem processos de patenteamento em vigência do uso de BzTMAH como agente de solubilização alcalina. Dentre as encontradas no estado da técnica, pode-se destacar:

a patente JP2551298-B2 relata o uso de BzTMAH na etapa-chave da síntese de derivados naftiloxazolidônicos;

a patente JP3041999-B2 reporta o uso de BzTMAH para a obtenção de (S)-1 -para-metoxibenziloxi-2,3-epoxi-propano;

o pedido de patente JP61036276-A relata a utilização de BzTMAH para a síntese de derivados tipo 1 ,3-dioxolan-2-ona;

o documento EP24503-A1 , descreve a ocorrência da N-denitração de N,2,6-trinitro anilinas pelo uso de BzTMAH;

o pedido de patente CN101328153-A mostra o uso de BzTMAH na preparação de tris(tribromo fenoxil) triazina. A patente JP94035449-B2 reportam o uso de BzTMAH para a preparação de derivados ftalazínicos;

a patente EP206298-B1 , reporta que etileno cianidrina e éteres funcionalizados análogos podem ser preparados pelo uso de BzTMAH; o documento US4209643-A mostra o uso de BzTMAH na preparação de acetais a partir de olefinas e reação tipo hidroformilação;

o documentos US3928343-A descreve a obtenção de isocianuratos como o 1 ,3-bis (2-carboxietil)-5-fenil isocianurato com a utilização de BzTMAH; o documento US3833661 -A relata a produção de tris(hidroximetil)fosfina com uso de BzTMAH;

a patente EP0361334-B1 , mostra o uso de BzTMAH para a obtenção de poliuretanas flexíveis;

o documento US4769505-A também descreve o uso de BzTMAH na preparação de (2,2)-paraciclofano com uso de co-solventes e promotores de reação;

o pedido de patente BR8802300-A reporta também a obtenção de paraciclofano com uso de BzTMAH;

o documento CA867255-A relata que a estabilidade dimensional dos têxteis de celulose são melhorados por agentes de condensação como o BzTMAH;

o documento KR2008029412-A reporta que BzTMAH, TMAH e outras bases análogas podem ser utilizadas na limpeza de substratos semicondutores, bem como a patente US6551973 relata o uso de BzTMAH par remoção de substâncias orgânicas poliméricas;

a patente US7157213-B2 reporta que TMAH, BzTMAH e outras bases podem ser utilizadas no tratamento de substratos fotosensíveis com eficiência e rapidez;

o pedido de patente US3706691 -A reporta que BzTMAH pode ser utilizado como solvente no encapsulamento de compostos; o pedido de patente JP3035166(A), descreve um método de reagente para prevenir turbidez em uma amostra biológica; o documento US20090884509(A1 ) relata um método para dissolução de celulose, onde um dos componentes da mistura solubilizante é o BzTMAH. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A presente invenção descreve uma composição para solubilização alcalina de amostras orgânicas de origem animal, vegetal e humana, de microrganismos, de alimentos, de bebidas, de cosméticos, de fármacos, de produtos de higiene e de limpeza, de efluentes, de resíduos, de produtos petroquímicos, de sementes e produtos do biodiesel e de solo, não limitante pela utilização de hidróxido ou alcóxido de benziltrimetilamônio, BzTMAH - dissolvido em água, em metanol, em etanol, ou qualquer outro solvente, não restrito - em qualquer proporção e peróxido - preferencialmente peróxido de hidrogénio - em qualquer concentração, ou qualquer solvente, não restrito, como agente solubilizante. A concentração a ser utilizada para completa solubilização depende das características da amostra.

A solubilização ocorre com qualquer tecido animal (pele, tecidos, unhas, cabelos, pelos, órgãos, ossos) ou tecido vegetal (troncos, flores, folhas, galhos, raízes) e com quaisquer amostras minerais e inorgânicas (compostos de coordenação e compostos organometálicos, catalisadores) ou biológicas (cogumelos, insetos, microrganismos) e de resíduos biológicos (urina, fezes, sangue e resíduos de sangue e de órgãos) e quaisquer outras amostras orgânicas, animais e vegetais, a saber: carnes e miúdos (bovinos, suínos, equinos, caprinos, aves, peixes, crustáceos, ostras, polvos, lulas e outros animais quaisquer) e alimentos diversos tais como: ovos (de quaisquer animais, tanto gema e clara de ovos frescos, quanto de ovos em pó), leite de soja (em pó, comum ou aromatizado de bebidas com leite de soja), leite materno, leite (em pó e comum) e laticínios diversos (queijos diversos dos mais moles como requeijão em creme, até requeijão ralado e os queijos mais duros; iogurtes, desde o natural e aromatizado, até os com frutas), café (em pó, em grãos, solúvel e granulado), chás (mate, preto, hortelã, erva-doce e quaisquer outros), bebidas (refrigerantes de quaisquer tipos, energéticos, bebidas alcoólicas diversas: cachaça, cerveja, whisky, vodka, saquê, martini, campari e outras; vinhos branco e tinto, espumantes), refrescos e sucos (naturais ou artificiais, em pó, granulados e líquidos), açúcar (comum, cristal e em cubos) e mel (dos mais variados tipos e marcas), biscoitos (doces e salgados, comuns e recheados, de trigo ou de polvilho), bolachas (doces e salgadas dos mais variados tipos), torradas e pães, balas, chicletes, gomas e balas de goma e confeitos dos mais diversos tipos, massas e farináceos (trigo, polvilho, aveia, amido de milho, centeio, lúpulo e fermentos em pó e biológicos, produtos semi- prontos para confecção de bolos, tortas e massas), misturas para doces (mousses, pudins), defumados (frios dos mais diversos, tais como presuntos, salame, rosbife, mortadela e outros) e outros produtos enlatados (atum e sardinha ou outros peixes, salsichas e outros derivados de carne), patês, maioneses, catchups, mostardas e outros temperos, geléias e gelatinas (em pó ou em folhas), chocolates (em barra, em pó e em creme), margarinas e manteigas, banha de porco, óleos de cozinha (azeite de oliva, soja, canola, milho, girassol), óleos de eucalipto, copaíba, andiroba e outros óleos naturais) e produtos agrícolas em geral como tubérculos e legumes (cenoura, chuchu, mandioca, batata comum, batata inglesa, batata doce), cereais (arroz (comum ou parboilizado), brasileiro ou italiano ("carnaroli"), cru ou cozido), feijão (branco, preto ou marrom de qualquer tipo, cru ou cozido), grão-de-bico, lentilha, folhados e vegetais diversos (alface, couve, couve-flor, agrião, rúcula, manjericão, brócolis, salsinha, cebolinha, almeirão, taioba), frutas frescas (banana, kiwi, laranja, tangerina, uvas, pêssego, abacaxi, manga, melão, melancia, morango, azeitona), frutas secas (nozes, avelãs, amêndoas, castanhas do Pará e de caju, damascos, uvas passas, amendoins), sementes (girassol, linhaça, alpiste, noz-moscada), temperos comuns e secos (alho, alho- poró, cebola, manjericão, louro, orégano, colorau, temperos de ervas) flores diversas. A composição solubilizante também dissolve amostras de cosméticos (batom, sombra, lápis, esmalte, pó facial, base, delineador, óleos, bronzeadores, cremes e loções), produtos de limpeza (detergentes líquidos ou em pasta, sabão em pó, sabão em pasta, sabão em pedra, alvejantes e produtos de limpeza diversos) e de higiene (sabonetes, xampus, condicionadores e cremes pós-lavagem e para pentear, térmicos ou não, desodorantes em creme ou "roll-on"), produtos de fontes petroquímicas (petróleo bruto, óleo diesel, nafta, gasolina, graxas e óleos lubrificantes e mesmo o coque), produtos da sucroquímica (cana-de-açúcar, bagaço da cana, xarope, melaço, torta de filtro, açúcar, açúcar mascavo, etanol), produtos, fontes ou resíduos de biodiesel (sementes produtoras de óleos para biodiesel, resíduos das sementes e das tortas de extração, os óleos extraídos e o biodiesel bruto e purificado). Formulações farmacêuticas diversas (em forma líquida, comprimidos, pó, cápsulas, glóbulos, xaropes, géis, cremes e loções) também são rapidamente dissolvidas pelo agente solubilizante, bem como amostras de solos diversos.

Os procedimentos de abertura de amostra por uso de:

• aquecimentos assistidos por micro-ondas são, geralmente, muito longos para poderem ser estabelecidos como métodos de rotina com grande número de amostras para análise, além de requererem o uso de ácidos concentrados e monitoramento muito cuidadoso da digestão [F. Barbosa, I. Ramires, M.H.C. Rodrigues, T.D. SainfiPierre, A.J. Curtius, M.R. Buzalaf, R.F. Gerlach, J.E. Tanus-Santos, Environ. Res. 102, 90 (2006)]

• reagentes alcalinos, por exemplo, o uso de hidróxido de tetrametilamônio (TMAH), de aminas terciárias hidrossolúveis (CFA-C) e outras bases fortes, somente se consegue a solubilização em tempos longos e com aquecimento.

Com a metodologia ora proposta, que é rápida e eficiente, obtém-se, também, facilmente a preparação adequada de amostras para análise de apreciável grupo de analitos inorgânicos (em níveis de concentração diversos até níveis-traço) - selecionados do grupo compreendendo Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Ce, Co, Cu, Cr, Cs, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg, In, Ir, K, Li, Mg, Mn, Mo, Os, Na, Nb, Ni, Pb, Pd, Po, Pt, Ra, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Se, Sm, Sn, Sr, Ta, Tc, Te, Ti, Tl, V, W, Zn, Zr, Y, U e todos os elementos actinídeos e lantanídeos pelas mais variadas técnicas espectrométricas - e analitos orgânicos - tais como resíduos de quaisquer compostos orgânicos analisáveis como pesticidas, fármacos, hormônios, enzimas, proteínas por técnicas cromatográficas e espectrométricas das mais diversas, tais como, Cromatografias líquida e gasosa (CG/GC e CLAE/HPLC) convencionais e bidimensional (CGxCG/GCxGC), Espectrometria de massas por ionização convencional (EM/MS) e por electrospray (EM/MS-ESI).

A solubilização alcalina, em outro aspecto, efetuada em diferentes tipos de amostras facilitam e incrementam a análise com precisão e acuidade, destacando-se que as soluções resultantes são límpidas e transparentes, sem ocorrência de qualquer resíduo ou precipitado, na maioria dos casos, tornando as amostras solubilizadas compatíveis com análise de compostos inorgânicos e orgânicos pelas técnicas usuais supracitadas.

É relevante destacar que com o desenvolvimento de metodologia mais simples e adequada para preparação de amostras evitam-se digestões ácidas, extrações e outros problemas para o uso de técnicas espectrométricas de análise química tornando-as mais viáveis para análises de grande quantidade de amostras.

A metodologia ora proposta pode ser melhor compreendida com o exemplo a seguir, não limitante:

EXEMPLO

O experimento de solubilização alcalina é efetuado pela adição de 1 mL da composição solubilizante sobre 100 mg do material a ser solubilizado em tubo cónico de 15 mL. A solubilização pode ser imediata ou após um tempo máximo de 48 horas, com agitação magnética, mecânica, ou em vórtex, em uma faixa de temperatura entre 0°C a 120°C. No caso de amostras mais insolúveis, a solubilização total pode ser conseguida com irradiação por microondas ou de ultrassom. A amostra obtida pode ser neutralizada com tratamento e diluição com até 10 mL de solução aquosa de ácido nítrico 1 % (v/v) ou de ácido acético para a realização dos experimentos analíticos por ET- AAS ou ICP-MS/OES para análise dos metais estudados e - com ou sem necessidade de tratamento por SPE/SPME ou extração com acetonitrila e resfriamento - por CG-MS ou ESI-MS para análise de componentes orgânicos.

A Tabela 1 relata os resultados obtidos na solubilização de vários tipos de amostras utilizando a composição solubilizante da presente invenção em comparação com o hidróxido de tetrametilamônio (TMAH). Tabela 1- Resultados da solubilização de vários tipos de amostras utilizando a composição solubilizante da presente invenção, em comparação com o hidróxido de tetrametilamônio (TMAH).

Amostras Composição TMAH

solubilizante

Frutas e folhas: Kiwi, Solubilização completa Solubilização baixa. Muitos pêssego, morango, manga, das polpas das frutas. resíduos de casca, polpa e abacaxi, goiaba, laranja, Não solubiliza as sementes intactas

maçã, mamão, couve e sementes do kiwi e da

alface goiaba. Ficaram poucos

resíduos das folhas

Carnes e ovos: gema de Solubilização completa Não solubiliza completamente. ovo, clara de ovo, salmão, Houve formação de fases presunto, carne bovina, (gema de ovo, clara de ovo, fígado bovino, sardinha em presunto) e outras ficam com massa de tomate e atum resíduos e, ou gelatinosas

(salmão, sardinha, atum)

Óleos e gorduras: azeite Solubilização completa Solubilização completa do de oliva, margarina vegetal do azeite e baixa azeite. Não solubiliza a e manteiga solubilização da margarina e a solução da com margarina a manteiga solidificou após algum tempo

Açúcares: mel, bala, Solubilização completa Solubilização parcial

rapadura, geléia de ameixa

e açúcar mascavo

Chocolate em barra Solubilização completa, Não solubiliza

mas com consistência

cremosa

Laticínios: queijo (minas e Solubilização completa Não solubiliza completamente. mussarela), iogurte, leite Após solubilização a solução em pó, leite integral e solidificou (queijos) ou divisão desnatado pasteurizado de fases (leite)

Cosméticos: batom, Solubiliza Não solubiliza

completamente (batom,

sombra, esmalte, pó facial,

sombra, base)

lápis e base

Petróleo e derivados: Solubilização completa Solubilização incompleta petróleo, gasolina, nafta

(gasolina, óleo diesel, (gasolina, óleo diesel, nafta e petroquímica, coque e óleo

diesel nafta e petróleo) petróleo)

Sementes: café granulado, Solubilização completa, Não solubiliza ou a linhaça, azeitona, feijão cru exceto da azeitona que solubilização é baixa com e arroz cru foi incompleta muitos resíduos (café)

Cereais, raízes, Solubilização completa, Não solubiliza

tubérculos e derivados: mas a solução fica

farinha de trigo, fubá e gelatinosa

farinha de mandioca,

biscoito de trigo, biscoito de

polvilho, macarrão, aveia e

batata