Isolamento de substâncias naturais extração do limoneno do óleo de laranja destilação por arraste de vapor.

Isolamento de substâncias naturais –

extração do limoneno do óleo de

laranja – destilação por arraste de

vapor.

Audie Gonçalves

Jéssica Sardo

Mariana Barbosa

Mariana Ruiz

Prof. Dra. Márcia Nasser Lopes

Prof. Dr. Leonardo Pezza

Prof. Dr. José Eduardo

COMPOSTOS

ORGÂNICOS

VOLÁTEIS (VOC)

• Compostos orgânicos com alta pressão de

vapor;

• Queima de combustíveis;

• Poluição;

TERPENOS

• Isopreno e fórmula

química geral (C

₅

H

₈

)

_n

• Hidrocarbonetos.

•Propriedades químicas,

físicas

e

biológicas:

tamanho da estrutura.

2-methyl-1,3-butadiene ou isopreno Fórmula química: C₅H₈

Nº de

isoprenos

Fórmula

Nome

Exemplos

2

C

₁₀

H

₁₆

monoterpeno

Limoneno (essências de limão e laranja).

3

C

₁₅

H

₂₄

sesquiterpenos

Essências de gengibre, limão e camomila.

Em plantas e animais como agentes de

defesa.

4

C

₂₀

H

₃₂

diterpenos

Vitamina A

6

C

₃₀

H

₄₈

triterpenos

Colesterol

8

C

₄₀

H

₆₄

tetraterpenos

Carotenoides e licopenos

Mais de 10

–

politerpenos

Borracha

ÓLEOS ESSENCIAIS

• Termo

que

designa

substâncias

aromáticas

voláteis

extraídas

de

vegetais;

• Perfil terpênico;

• Acrescidos de moléculas

menores,

como

álcoois,

ésteres, aldeídos e cetonas.

ÓLEOS ESSENCIAIS

• Solúveis em solventes apolares;

• Baixa solubilidade em água;

•Ação antimicrobiana, anti-inflamatória,

antisséptica, cicatrizante, analgésica;

O LIMONENO

• Óleo essencial, hidrocarboneto

cíclico insaturado (terpeno);

• Líquido incolor, volátil e oleoso;

• Isômeros

ópticos:

o

D-limoneno (R-D-limoneno ) e o

L-limoneno (S-L-limoneno);

• O R-limoneno faz parte da

composição do óleo de laranja

(90 a 95%).

1-metil-4(1metiletenil)cicloexeno C₁₀H₁₆

MAIS CARACTRÍSTICAS DO

LIMONENO...

• Solvente biodegradável;

• Relativamente

estável,

pode ser destilado sem

decomposição, mas em

elevadas temperaturas é

“craqueado”,

formando

isopreno.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS

DAS SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS

Nomenclatura Fórmula MM (g/mol) Densidade (g/ml) P.F. (°C) P.E. (°C) Solubilidade 1-metil-4-cicloexano C10H16 136,24 0,8402 - 175,5 a 176,0

Insolúvel em água, solúvel em álcool.

n-hexano C₆H₁₄ 86,18 0,660 -100

a -95 69,0

Insolúvel em água e solúvel em álcool, clorofórmio e

éter.

Sulfato de

sódio Na2SO4 142,04 2,7 800 -

Solúvel em água e insolúvel em álcool.

DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR

Para líquidos miscíveis, a pressão total de vapor é a soma das pressões de vapor parciais dos componentes, leva-se em conta as frações molares dos componentes:

P

_total

= x

_A

. P

0

_{A + x}

B .

P

0

B

Destilação por arraste de vapor: pressão total de vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual a soma da pressão de vapor dos componentes puros individuais (Lei de Dalton).

P

_total

= P

0

A + P

0

B

Ebulição: P

_vapor

= P

_atm

A mistura entra em ebulição numa temperatura menor que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes.

ONDE SE APLICA A DESTILAÇÃO POR

ARRASTE DE VAPOR

• Separar ou purificar uma substância, pouco miscível em água,

cujo ponto de ebulição é alto e/ou apresente risco de

decomposição;

• Separar ou purificar substâncias contaminadas com impurezas

resinosas;

• A destilação acontecerá a uma temperatura menor do que

100°C.

Proceder a destilação até que todo material orgânico volátil tenha destilado, isto é, até que destile somente água.

EXTRAÇÃO COM SOLVENTE

• Separação ou isolamento de um componente - características de

solubilidade das substâncias.

• O segundo solvente deve ser imiscível com o primeiro e o componente

a ser extraído deve ser solúvel no solvente de extração e não ser

reativo com o mesmo.

• Extração múltipla: sucessivas etapas (maior rendimento do que

extração simples).

AGENTE SECANTE

Várias substâncias químicas que são usadas para secar líquidos orgânicos, removendo água ou solventes de suas misturas.

O secante (desidratante) deve satisfazer algumas condições:

• não reagir com nenhum dos componentes da mistura; • não se dissolver apreciavelmente no produto;

• não provocar, por catálise, reações do composto entre si: polimerização, condensação ou auto-oxidação, nem com os demais componentes da mistura; • possuir capacidade de secagem rápida e efetiva;

• ser facilmente removível do solvente a ser seco; • ser de fácil aquisição e por preço vantajoso.

TOXIDEZ E PRIMEIROS

SOCORROS

IMPORTANTE!

• EPI’s: avental, óculos de proteção e luvas;

• Equipamento de proteção coletivo: capelas, extintores, lava

olhos e chuveiros;

• n-Hexano: muito inflamável;

• Não descartar resíduos na pia!

• Local apropriado para descarte da fase aquosa que contém

pequena quantidade de n-hexano.

BIBLIOGRAFIA

• http://oleosessenciais.org/category/padroes_tipos/padroes/i_l_padroes/li moneno/ • http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeoNMAF/limoneno • http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio16/16_oleos.pdf • http://www.qmc.ufsc.br/qmc5230/aula02/aula02_01.htm

• FESSENDEN, R. J.; FESSENDEN, J. S. Organic Laboratory Techniques, 2 nd

Isolamento de substâncias naturais –

extração do limoneno do óleo de

laranja – destilação por arraste de

vapor.

Audie Gonçalves

Jéssica Sardo

Mariana Barbosa

Mariana Ruiz

COMPOSTOS

ORGÂNICOS

VOLÁTEIS (VOC)

• Compostos orgânicos que possuem alta pressão de vapor sob condições normais, a ponto de vaporizar significativamente e entrar na atmosfera;

• Esses compostos são liberados principalmente pelas moléculas de combustível que não foram ou foram apenas parcialmente queimadas e por materiais

sintéticos como aditivos de pintura, vernizes, solventes de tintas.

• Os VOC’s são considerados poluentes perigosos, sendo que alguns deles são tóxicos e cancerígenos;

• Os VOC’s lançados na atmosfera pela queima de combustíveis fósseis (gasolina, diesel, querosene, etc.), são responsáveis pelo aparecimento da Smog (neblina de poluição).

TERPENOS

• Composto químico que possui como estrutura básica o isopreno e fórmula química geral (C₅H₈)_n

• Do ponto de vista químico, alguns terpenos podem ser classificados como hidrocarbonetos, compostos apenas por carbono e hidrogênio, como por exemplo, o limoneno, encontrado nas essências de limão e da laranja.

• Podem ser acíclicos, monocíclicos, bicíclicos, tricíclicos, tetracíclicos e pentacíclicos, como também aromáticos. Suas propriedades químicas, físicas e biológicas dependerão do tamanho de suas estruturas, bem como dos grupos funcionais nelas presentes.

2-methyl-1,3-butadiene ou isopreno Fórmula química: C₅H₈

Nº de

isoprenos

Fórmula

Nome

Exemplos

2

C10H16 monoterpeno

limoneno, presente em essências de limão e

laranja e os alfa e beta pinenos, principais

componentes da essência de terebintina

3

C15H24 sesquiterpenos

zingibereno, encontrado na essência de

gengibre, bisaboleno, na essência do limão,

essência de camomila. É comum

encontra-los também em plantas e animais como

agentes de defesa e como componentes de

hormônios como o feromônio.

4

C20H32

diterpenos

vitamina A

6

C30H48

triterpenos

colesterol

8

C40H64 tetraterpenos

carotenoides e licopenos

Mais de 10

–

politerpenos

borracha, guta-percha

ÓLEOS ESSENCIAIS

• Termo que designa substâncias

aromáticas

voláteis

extraídas

de

vegetais.

• Quimicamente, em sua maioria, são

constituídos de substâncias terpênicas e

eventualmente de fenilpropanóides,

acrescidos de moléculas menores, como

álcoois, ésteres, aldeídos e cetonas de

cadeia curta.

• O

perfil

terpênico

apresenta,

normalmente, substâncias constituídas

por monoterpenos, que apresentam 10

átomos

de

carbono,

e

os

sesquiterpenos, com 15.

ÓLEOS ESSENCIAIS

• Solúveis em solvente apolares;

• Baixa solubilidade em água;

•Pouco estáveis (Alteram-se na presença de ar, calor, luz,

umidade e metais)

•Aplicações: Possuem ação antimicrobiana, anti-inflamatória,

antisséptica, cicatrizante, analgésica, além de serem

amplamente utilizados na indústria cosmética, devido ao seu

aroma, e na indústria alimentícia, como flavorizante.

O LIMONENO

• Óleo essencial, hidrocarboneto cíclico insaturado, pertencente à familia dos terpenos.

• Líquido incolor, volátil e oleoso naturalmente.

• Encontrado em frutas cítricas, por ser volátil, é responsável pelo odor característico dessas frutas. (COV)

• Por possuir um centro quiral e portanto isomeria óptica, possui dois isômeros ópticos: o D-limoneno (R-limoneno ) e o L-(R-limoneno (S-(R-limoneno).

• O R-limoneno faz parte da composição do óleo de laranja (90 a 95%) e o S-limoneno do óleo de limão (65 a 70%)

1-metil-4(1metiletenil)cicloexeno

MAIS CARACTRÍSTICAS DO

LIMONENO...

• Possui várias utilidades: Além de

solvente biodegradável, ele que pode

substituir

produtos

como

óleos

minerais,

acetona

(propanona),

tolueno, éteres glicólicos e solventes

orgânicos

fluorados

e

clorados,

também é utilizado em inseticidas,

como flavorizante e na síntese de

vários compostos.

• O

limoneno

é

um

terpeno

relativamente estável e pode ser

destilado sem decomposição, embora

a elevadas temperaturas ele seja

"craqueado“ formando isopreno.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS

DAS SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS

Nomenclatura Fórmula MM (g/mol) Densidade (g/ml) P.F. (°C) P.E. (°C) Solubilidade 1-metil-4-cicloexano C10H16 136,24 0,8402 - 175,5 a 176,0

Insolúvel em água, solúvel em álcool.

n-hexano C₆H₁₄ 86,18 0,660 -100

a -95 69,0

Insolúvel em água e solúvel em álcool, clorofórmio e

éter.

Sulfato de

sódio Na2SO4 142,04 2,7 800 -

Solúvel em água e insolúvel em álcool.

DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR

O princípio da destilação à vapor baseia-se no fato de que a pressão total de vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual a soma da pressão de vapor dos componentes puros individuais (Lei de Dalton). A pressão total de vapor da mistura torna-se igual a pressão atmosférica (e a mistura ferve) numa

temperatura menor que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes. Para dois líquidos imiscíveis A e B:

P

_total

= P

0

_{A + P}

0

_B

Onde P0_{A e P}0_{B são as pressões de vapor dos componentes puros.}

Note que este comportamento é diferente daquele observado para líquidos miscíveis, onde a pressão total de vapor é a soma das pressões de vapor parciais dos componentes. Para dois líquidos miscíveis A e B:

P

_total

= x

_A

. P

0

A + x

_{B .}

P

0

B

Onde (x_A . P0_{A) e (x}

ONDE SE APLICA A DESTILAÇÃO POR

ARRASTE DE VAPOR

A destilação por arraste a vapor pode ser utilizada nos seguintes casos:

• Quando se deseja separar ou purificar uma substância cujo ponto de ebulição é alto e/ou apresente risco de decomposição;

• Para separar ou purificar substâncias contaminadas com impurezas resinosas;

• Para retirar solventes com elevado ponto de ebulição, quando em solução existe uma substância não volátil;

• Para separar substâncias pouco miscíveis em água, cuja pressão de vapor seja próxima a da água a 100°C, o que é muito importante para as substâncias que se decompõem nestas temperaturas.

Proceder a destilação até que todo material orgânico volátil tenha destilado, isto é, até que destile somente água.

EXTRAÇÃO COM SOLVENTE

• Consiste na separação ou no isolamento de um componente baseando-se nas características de solubilidade das substâncias.

• O solvente utilizado para a extração deve ser imiscível com o primeiro solvente e o componente a ser extraído deve ser solúvel no solvente de extração e não ser reativo com o mesmo.

• Extração múltipla: extração realizadas em sucessivas etapas, sendo que esta produz um maior rendimento quando comparado com a Extração Simples.

AGENTE SECANTE

Várias substâncias químicas que são usadas para secar líquidos orgânicos, removendo água ou solventes de suas misturas.

O secante (desidratante) deve satisfazer algumas condições:

• não reagir com nenhum dos componentes da mistura; • não se dissolver apreciavelmente no produto;

• não provocar, por catálise, reações do composto entre si: polimerização, condensação ou auto-oxidação, nem com os demais componentes da mistura; • possuir capacidade de secagem rápida e efetiva;

• ser facilmente removível do solvente a ser seco; • ser de fácil aquisição e por preço vantajoso.

Hoje utilizaremos o sulfato de sódio (Na₂SO₄) que é um secante com alta capacidade de secagem e relativamente rápido (velocidade média).

TOXIDEZ E PRIMEIROS

SOCORROS

1-metil-4(1metiletenil)cicloexeno

TOXIDEZ:

Inalação: Pode irritar as vias

respiratórias.

Contato com a pele: Pode causar

irritação, ressecamento e

dermatite de contato.

Contato com os olhos: Pode

causar irritação e ou conjuntivite

química.

Ingestão: Pode causar irritação na

boca, náuseas, e distúrbios no

aparelho digestivo.

PRIMEIROS SOCORROS:

Inalação: Remova a vítima para local fresco e arejado. Se a respiração for irregular ou parar, aplicar técnica de respiração assistida. Procurar atendimento médico.

Contato com a pele: Remover as roupas

contaminadas, lavar com água abundantemente. Se apresentar irritação ou outros sintomas

procurar atendimento médico.

Contato com os olhos: Se a vítima estiver usando lente de contato removê-las imediatamente. Lavar com água abundante por 15 minutos com as pálpebras bem abertas. Verificar o movimento dos olhos. Procurar um médico.

Ingestão: Não induzir o vômito. Procurar atendimento médico. Não ministrar nada oralmente à vítima se ela estiver inconsciente.

N-hexano

TOXIDEZ:

Inalação: os vapores podem causar

tontura ou sufocação e dores de

cabeça.

Contato com a pele: causa irritação

grave( se em grandes quantidades)

Contato com os olhos: causa

irritação grave

Ingestão: causa dores, náuseas e

alteração no comportamento.

CUIDADO: MUITO INFLAMÁVEL!

MANTER LONGE DE CHAMAS E

FONTES DE CALOR.

PRIMEIROS SOCORROS:

Inalação: remover a vítima para local

arejado. Se a vítima não estiver respirando, aplicar respiração artificial. Se a vítima estiver respirando, mas com dificuldade, administrar oxigênio. Procurar assistência médica

imediatamente

Contato com a pele: remover sapatos e

roupas contaminadas. Lavar a pele com água e sabão abundantemente por pelo menos 20 min, preferencialmente sob chuveiro de emergência. Encaminhar ao médico.

Contato com os olhos: lavar com água

corrente abundantemente, pelo menos por 20 (vinte) minutos. Procurar assistência

médica imediatamente.

Ingestão: não provocar vômitos. Se a vítima

estiver consciente, lavar sua boca com água limpa em abundância e faze-la ingerir água. Encaminhar a um médico.

Sulfato de sódio

TOXIDEZ:

Inalação: se inalado, provoca

irritação e até necrose do trato

respiratório.

Contato com a pele: irritante

no caso de contato prolongado

com a pele.

Contato com os olhos:

irritante no caso de contato

com os olhos.

Ingestão: tóxico em caso de

ingestão, causando irritação no

trato gastrointestinal, diarreia

e náuseas.

PRIMEIROS SOCORROS:

Inalação: Remova a vítima da

área contaminada. Manter as

vias respiratórias livres

Contato com a pele: Remova

roupas contaminadas. Lavar

com água em abundância.

Contato com os olhos: Lavar

com água corrente por pelo

menos 15 minutos com as

pálpebras bem abertas.

Ingestão: Não provoque

vômito. Dar água a vítima para

diluir efeito tóxico.

IMPORTANTE!

• Não esqueça de usar avental e óculos de proteção e luvas;

• Utilizar a capela;

• Tomar cuidado com fontes de calor e chamas;

• Prestar atenção na localização dos extintores em caso de

incêndio, dos lava-olhos e chuveiros ;

IMPORTANTE!

• Em caso de incêndio, utilizar extintores de espuma para

hidrocarboneto, pó químico ou CO2. Não deve ser usada

água diretamente sobre o fogo;

• Por serem as substâncias prejudiciais ao meio ambiente,

sendo o hexano acumulativo, o descarte não deve ser feito

diretamente na pia, portanto, deve-se descartar os resíduos

nos locais indicados pela técnica de laboratório.