Determinación experimental de solubilidades de boldina en CO2 y CO2+etanol supercríticos

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se determinaron experimentalmente nuevos datos de solubilidad de boldina (Nombre IUPAC: 2,9-Dihidroxi-1,10-dimetoxiaporfina) en CO2 supercrítico. Además se estudió el efecto que presenta en la solubilidad el uso de etanol como cosolvente en una composición de 4 %mol del alcohol. Las mediciones fueron realizadas en un equipo que opera en base al método estático-analítico. El equipo está conformado por una celda visual de equilibrio de 50 cm3 fabricada de acero inoxidable que opera hasta 30 MPa y 473 K. Esta celda está acoplada a un cromatógrafo de líquidos de alto rendimiento mediante una válvula de seis vías que permite enviar muestras en línea al equipo analítico. Para validar la metodología experimental, se determinaron las solubilidades de capsaicina y boldina en CO2 supercrítico a 313 y 323 K respectivamente. Estos resultados fueron comparados con las solubilidades obtenidas a las mismas temperaturas reportadas previamente en la literatura. Por otra parte, se realizó una modificación en el equipo usado para poder determinar la solubilidad de boldina en la mezcla CO2 + etanol a condiciones supercríticas; esta modificación consistió principalmente en la forma de sintetizar la mezcla de solventes y presurizar el sistema. Las solubilidades de boldina en CO2 supercrítico fueron determinadas a 323, 343 y 363 K, en el intervalo de presión de 14.81 a 31.14 MPa y tienen un orden de magnitud entre 0.79 x10-5 y 6.83 x10-5 fracción mol con respecto al sólido. Las condiciones de trabajo para la determinación de solubilidades de boldina en CO2 + etanol supercríticos fueron a 363 K y de 22.06 a 26.74 MPa; las solubilidades están en el intervalo de 1.35x10-5 a 7.81x10-5 fracción mol del sólido. El modelo propuesto por Méndez-Santiago y Teja [Fluid Phase Equilibria, 158-160 (1999) 501-510] se utilizó para representar los datos de solubilidad de boldina en CO2 supercrítico. En el caso de las solubilidades de boldina en CO2 utilizando etanol como co-solvente, éstas fueron representadas mediante el modelo modificado de los mismos autores [Industrial and Engineering Chemistry Research, 39 (2000) 4767-4771]. La desviación absoluta promedio es 14.2% y 13.1%, respectivamente para cada sistema. En base a los resultados obtenidos con los modelos, se considera que los datos son consistentes internamente. ABSTRACT: In this work, new experimental solubility data of boldine (IUPAC name: 2,9-Dihydroxy-1,10-dimethoxyaporphine) in supercritical carbon dioxide were determined. Besides, the effect on the solubility when adding ethanol as cosolvent was studied at 4 %mol of the alkanol composition. Measurements were performed in an apparatus based on the static-analytic method. The equipment is mainly constituted of an 50 ml equilibrium cell made of stainless steel which can be operated up to 30 MPa and 473 K. The cell is coupled to a high performance liquid chromatograph by means of a six-port valve that allows to send samples on-line to the analytical equipment. In order to verify the experimental methodology, solubilities of boldine in supercritical carbon dioxide and capsaicin in supercritical carbon dioxide were measured at 323 and 313 K, respectively. These results were compared with solubility data previously published in the literature. Moreover, a modification of the experimental equipment was made with the aim of determining the solubility of boldine in the supercritical mixture carbon dioxide + ethanol; this modification consisted on coupling an external cell that allowed to charge a certain composition of CO2 + ethanol and also to pressurise the system. Solubility data of boldine in supercritical carbon dioxide were determined at (323, 343 and 363) K, within the range of (14.81 - 31.14) MPa, they have values between 0.79 x10-5 and 6.83 x10-5 mole fraction of boldine. Experimental conditions for the solubility measurements of boldine in the supercritical CO2 + ethanol mixture were 363 K and from 22.06 to 26.74 MPa, solubility values were in the range of 1.35x10-5 - 7.81x10-5 mole fraction of the solid. The model proposed by Méndez-Santiago and Teja [Fluid Phase Equilibria, 158-160 (1999) 501-510] was used to correlate the solubility of boldine in supercritical CO2. In the case of the solubilities of boldine in CO2 and ethanol as cosolvent, these were represented by a modified model proposed by the same authors [Industrial and Engineering Chemistry Research, 39 (2000) 4767-4771]. Absolute average deviations are 14.2% and 13.1%, respectively for each system. According to the results from the models, it is considered that solubility data are internally consistent.