Distribución a contracorriente

La distribución a contracorriente ( CCD , también escrita como "distribución a contracorriente") es una técnica de química analítica desarrollada por Lyman C. Craig en la década de 1940. ^{[ 1 ]} La distribución a contracorriente es un proceso de separación basado en los principios de la extracción líquido-líquido, donde un compuesto químico se distribuye (particiona) entre dos fases líquidas inmiscibles (aceite y agua, por ejemplo) según su solubilidad relativa en ambas fases. La forma más simple de extracción líquido-líquido es la partición de una mezcla de compuestos entre dos fases líquidas inmiscibles en un embudo de separación . ^{[ 2 ]} Esto ocurre en cinco pasos: 1) preparación del embudo de separación con el sistema de disolvente de dos fases, 2) introducción de la mezcla de compuestos en el embudo de separación, 3) agitación vigorosa del embudo de separación para mezclar las dos capas y permitir la transferencia de masa de los compuestos dentro y fuera de las fases, 4) se deja que el contenido del embudo de separación se asiente de nuevo en dos fases distintas y 5) las dos fases se separan entre sí drenando la fase inferior. Si un compuesto es insoluble en la fase inferior se distribuirá en la fase superior y permanecerá en el embudo de separación. Si un compuesto es insoluble en la fase superior se distribuirá en la fase inferior y se eliminará del embudo de separación. Si la mezcla contiene uno o más compuestos que son solubles en la fase superior y uno o más compuestos que son solubles en la fase inferior, entonces se ha producido una extracción. A menudo, un compuesto individual es soluble en cierta medida en ambas fases y la extracción es, por lo tanto, incompleta. La solubilidad relativa de un compuesto en dos fases se conoce como coeficiente de partición .

Si bien un embudo de separación es útil para separar ciertas mezclas de compuestos con un sistema de disolvente bifásico cuidadosamente formulado, se puede emplear una serie de embudos de separación para separar compuestos que tienen diferentes coeficientes de partición. Por lo tanto, la distribución a contracorriente es un método que utiliza una serie de recipientes (embudos de separación) para separar compuestos mediante una secuencia de operaciones de extracción líquido-líquido. A diferencia de la extracción líquido-líquido, en los instrumentos CCD la fase superior se decanta de la fase inferior una vez que las fases se han asentado. Primero, se introduce una mezcla en el recipiente 1 (V1 ₎ cargado con ambas fases y se realiza el proceso de extracción líquido-líquido. La fase superior se agrega a un segundo recipiente (V2 ₎ que ya contiene fase inferior fresca. Se agrega fase superior fresca a V1 _. Ambos recipientes se agitan y se dejan asentar. La fase superior de V1 _se transfiere a V2 _al mismo tiempo que la fase superior de V2 _se transfiere a V3 _que ya contiene fase inferior fresca. Se añade una fase superior fresca a V ₁ , se agitan y se decantan los tres recipientes y el proceso continúa. ^{[ 3 ]} Los compuestos que son más solubles en la fase superior que en la inferior viajan más rápido y más lejos a lo largo de la serie de recipientes (el "tren"), mientras que los compuestos que son más solubles en la fase inferior tienden a quedarse atrás. Un compuesto insoluble en la fase superior permanecerá en V ₁ , mientras que un compuesto insoluble en la fase inferior permanecerá en el recipiente principal.

Los primeros trabajos en el desarrollo de técnicas de separación líquido-líquido fueron realizados por Cornish et al. con un proceso llamado "distribución fraccionada sistemática" ^{[ 4 ],} así como por Randall y Longtin ^{[ 5 ];} sin embargo, la figura central es sin duda Lyman C. Craig . El desarrollo de la distribución a contracorriente por parte de Lyman Craig comenzó con el estudio de la distribución de un fármaco, la mepacrina (atabrina), entre las dos capas de un sistema de disolvente bifásico de dicloruro de etileno , metanol y tampón acuoso ^{[ 6 ]} . El coeficiente de distribución (Kc _, que coincide con el coeficiente de partición ) de la atabrina variaba según la composición del sistema de disolvente y el pH del tampón. En el siguiente artículo, Craig se inspiró en el trabajo de Martin y Synge con cromatografía de partición para desarrollar un aparato que separaría compuestos en función de su constante de distribución ( K, que coincide con el coeficiente de partición). Se demostró que un sistema de disolvente compuesto por benceno, n -hexano, metanol y agua separaría mezclas de ácidos orgánicos. ^{[ 7 ]} Es notable que la teoría matemática se desarrollara de la mano con el progreso de las aplicaciones. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Craig continuó investigando este método de separación probando diferentes compuestos, ^{[ 10 ]} formulando sistemas de disolventes bifásicos, ^{[ 11 ]} y, lo más importante, desarrollando un instrumento comercialmente viable. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

La técnica CCD se empleó en muchas separaciones notables como penicilina , ^{[ 14 ]} hidrocarburos aromáticos policíclicos , ^{[ 15 ]} insulina , ^{[ 16 ]} ácidos biliares , ^{[ 17 ]} ácidos ribonucleicos , ^{[ 18 ]} taxol , ^{[ 19 ]} antibióticos de Streptomyces . ^{[ 20 ]} y muchos otros antibióticos. ^{[ 21 ]}