Química Orgânica Experimental I

Aline Varella Rodrigues

Mônica Sumie Okuda

Raquel Mariano de Almeida

Unesp – Araraquara – Instituto de

Química

Química Orgânica

Experimental I

ƒFórmula C₈H₁₀N₄O₂ (1,3,7-trimetilxantina)

ƒalcalóide do grupo das xantinas

Plantas que contêm o princípio ativo da

Cafeína: chá mate, café, cacau, guaraná e cola

ƒ Usado em bebidas como estimulante

ƒ Apresenta-se sob a forma de um pó branco ou pequenas agulhas

ƒ É extremamente solúvel em água quente, não tem cheiro e apresenta sabor amargo

ƒ Atua sobre o sistema nervoso central, sobre o metabolismo basal e aumenta a produção de suco gástrico

ƒ

Função

ƒ

Tóxico

ƒ

Carcinogênico

ƒ

História do processo de

descafeinação

Diclorometano

CH

₂

Cl

₂

História do processo de

descafeinação

ƒ

Descafeinação feita com CH

₂

Cl

₂

até 1980

ƒ

Acetato de etila substituiu o CH

₂

Cl

₂

até o começo dos anos 90

ƒ

A partir de 1990 o fluido supercrítico CO

₂

é usado para dissolver

cafeína

ƒ

Sob alta pressão o CO

₂

supercrítico lava os grãos de café e

dissolve cerca de 99% da cafeína presente

Substâncias presentes na folha

do chá

ƒ

Celulose

ƒ

Clorofila

ƒ

Taninos

ƒ

Flavonóides glicosilados

Celulose

O O O O H O H O H O H O H O H O H O H H H H H H H H H H H

Clorofila

N N Mg N N O O O C H₂ CH₃ O C H₃ O CH₃ C H₃ C H₃ CH₃ CH₃ CH₃ C H₃ C H₃ H3C H H

Taninos

Taninos são grupos de compostos químicos

polifenólicos, de alto peso molecular, de

Flavonóides glicosilados

O

O O

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

H

ƒ

Efusão

ƒ

Banho de resfriamento

ƒ

Extração com porções de diclorometano (CH

₂

Cl

₂

)

ƒ

Emulsão

ƒ

Lavagem

ƒ

Secagem pela adição de Na

₂

SO

₄

ƒ

Decantação

ƒ

Evaporação em banho-maria

ƒ

Cristalização

ƒ

Sublimação

Efusão

ƒ

Extração sólido-líquido é chamada de efusão

ƒ

Componentes que estavam na fase sólida

passam para a fase líquida (água)

ƒ

Extração descontínua: quando a solubilidade em

água dos componentes sólidos é grande

ƒ

Extração contínua: quando a solubilidade dos

Banho de resfriamento

Equilíbrio heterogêneo entre o solvente puro, sólido e a solução com soluto, na fração

molar x_B:

u*

A(s) = u*A(l) +RTlnxA

Temperatura de congelação normal do solvente passa de T* _{para T}*c _{na solução.}

k´=(RT*2 _)/∆Hfusão

Emulsão

A.. Dois líquidos imiscíveis separados em duas

fases (I e II). B. Emulsão da fase II dispersa na fase I. C. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado inicial de fases separadas. D. O surfactante se posiciona na interface entre as fases I e II, estabilizando a emulsão

ƒ

Emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis em que um

deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos glóbulos no

seio do outro líquido (a fase contínua).

Eliminação da emulsão:

ƒ

Agitação da solução c/ bagueta

ƒ

Utilização de NaCl

ƒ

Após a remoção do líquido sobrenadante, o precipitado

deve ser lavado, pois uma pequena quantidade da solução

será retida e poderá causar problemas nas etapas

subseqüentes da análise. Normalmente, usa-se água

destilada como água de lavagem, mas muitas vezes deve-se

usar uma solução diluída do próprio reagente usado na

precipitação.

ƒ

A lavagem é realizada mediante a adição do líquido de

lavagem sobre o precipitado. A seguir, agita-se para dispersar

o sólido, centrifuga-se e decanta-se líquido. O volume do

líquido de lavagem vai depender da quantidade do sólido.

ƒ

Geralmente, faz-se duas ou três lavagens com 0,5 mL do

líquido.

Secagem

ƒ

Utiliza-se um secante inorgânico

Considerações sobre o secante:

ƒ

não combinar quimicamente com o composto orgânico

ƒ

secagem rápida e efetiva

ƒ

não dissolver apreciavelmente no líquido

ƒ

econômico

ƒ

não ter efeito catalizador. Não promover, por exemplo, polimerização,

reações de condensação e auto-oxidação

Na₂SO₄ como agente secante

Sulfato de sódio anidro:

ƒ

Agente secante neutro

ƒ

Barato

ƒ

Grande capacidade de absorção da água (abaixo de 32,4

o

_C)

ƒ

Ineficiente para solventes como benzeno e tolueno, cuja solubilidade em

água é pequena (neste caso, usar sulfato de cobre anidro)

ƒ

Não usado acima de 32,4

o

_{C, temperatura de decomposição do}

decahidrato

Na

₂

SO

₄

+ 10H

₂

O Na

₂

SO

₄

.10H

₂

O

Decantação

Processo utilizado para separar misturas heterogêneas dos tipos líquido-sólido e líquido-líquido. Ex: água barrenta.

ƒ Se a água é o solvente e a substância não é volátil: evaporação simples sobre um banho de vapor ou de água

Se a evaporação deve ser rápida ou se o solvente for orgânico:

(A): balão contendo a solução a concentrar é aquecido em banho-maria e sofre rotação durante

todo o processo de evaporação, o que assegura uma boa homogeinização e evita ebulição

tumultuosa

(T): torneira que permite a entrada de ar ou o abastecimento do balão com novas porções da solução

Seu funcionamento se baseia no princípio da destilação à pressão reduzida

(M): motor que permite que o balão (A) gire a uma velocidade controlada

ƒ

A cristalização é o processo (natural ou artificial) da formação de cristais

sólidos de uma solução uniforme.

ƒ

Ela consiste de dois principais eventos, a nucleação e o crescimento

dos cristais.

ƒ

A nucleação é a etapa em que as moléculas do soluto dispersas no

solvente começam a se juntar em clusters, em escala nanométrica.

ƒ

O crescimento do cristal é o subseqüente crescimento do núcleo que

atingiu o tamanho crítico do cluster. A nucleação e o crescimento

continuam a ocorrer simultaneamente enquanto a supersaturação existir.

ƒ

Substância passa do estado sólido diretamente para o estado

gasoso

ƒ

Exemplo: gelo seco (sublima a -78

o

_C)

ƒ

No laboratório é utilizada como método de purificação dos

compostos orgânicos que sublimam. É um ótimo método de

purificação

ƒ

Finalidades preparativas: pressão atmosférica sobre o

composto é reduzida com uma bomba ou uma trompa de

vácuo. Resultado: a pressão de vapor do sólido é igualada à

pressão atmosférica à temperaturas menores

S

V

W

T

TW: curva de equilíbrio líquido-vapor TS: curva de equilíbrio sólido-vapor

T: ponto tríplice (coexistência de sólido, líquido e vapor)

ƒ

Cânfora

ƒ

Iodo sólido, à pressão normal

ƒ

Naftalina, à pressão normal

100mL H₂O destilada (57-59ºC) + 3 saquinhos de chá preto

(béquer B1)

-colocar os saquinhos imersos na água quente por 1 minuto

-pressionar os saquinhos entre dois vidros de relógio

-recolher o excesso no béquer B1 -descartar os saquinhos

-resfriar a solução em banho de gelo até atingir temperatura ambiente

-colocar a solução em um funil de separação

-adicionar 20 mL de CH₂Cl₂ à solução -agitar cuidadosamente para evitar a formação de emulsão

-separar fases

-repetir este processo mais duas vezes

FASE ORGÂNICA (Inferior) CH₂Cl₂, cafeína, taninos e

flavonóides glicosilados P.Q.: H₂O e clorofila

FASE AQUOSA (Superior) Clorofila

P.Q.: CH₂Cl₂, cafeína, taninos e flavonóides glicosilados

-recolher em béquer B2 as três extrações

-transferir para funil de separação -lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria)

FASE ORGÂNICA (Inferior) CH₂Cl_2, cafeína, clorofila

P.Q.: sais de taninos e de flavonóides, H₂O e açúcares

FASE AQUOSA (Superior)

Sais de taninos e de flavonóides, clorofila e açúcares

P.Q.: CH₂Cl₂ e cafeína

-descartar adequadamente

-recolher no béquer B3 -transferir para funil de separação

Descartado

-resultados da fase aquosa após as duas extrações subseqüentes -recolher a fase orgânica no béquer B2

-lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria) -recolher fase inferior no béquer B3

-descartar a fase superior adequadamente -transferir para funil de separação

-lavar com 20 mL de água fria

FASE ORGÂNICA (Inferior) CH₂Cl₂ e cafeína P.Q.: água e clorofila

FASE AQUOSA (Superior) Sais de taninos e de flavonóides,

clorofila, açúcares e Na+_OH

-P.Q.: CH₂Cl₂ e cafeína

-transferir para erlenmeyer -adicionar Na₂SO₄

-agitar e deixar em repouso -filtrar

-descartar

adequadamente Descartado

SOBRENADANTE CH₂Cl₂ e cafeína P.Q.: clorofila PRECIPITADO Na₂SO₄ hidratado P.Q.: clorofila, CH₂CL₂, cafeína -descartar adequadamente Descartado

-transferir para béquer B4

-evaporar o solvente em banho de água até cerca de 3 mL

-transferir para um vidro de relógio

-evaporar completamente até obtenção de cristais

SÓLIDO Cristais de cafeína P.Q.: clorofila RESÍDUO CH₂Cl₂ evaporado (p.e. = 39,75°C) -determinar a massa da cafeína impura e

ponto de fusão

-purificar por sublimação SUBLIMADO

Cristais de Cafeína purificados

RESÍDUO Clorofila

-determinar a massa de cafeína purificada -determinar ponto de fusão

-calcular o rendimento

Cálculos

Rendimento: m do sólido puro x 100% m do sólido impuro

Característica e toxidade

COMPOSTO CARCTERÍSTICAS TOXIDADES

Diclorometano

Líquido incolor, com vapores não inflamáveis .

Pode causar fadiga, sonolência, náuseas, aversão à luz, irritação da pele e dos olhos. Possível agente carcinogênico

Cafeína Sólido cristalino branco , inodoro e de gosto amargo

Estimulante do SNC, diurético, apresenta ação vaso-constritora e bronco-dilatadora.

Água Líquido, incolor, inodoro e insípido Substância essencial para a vida Sulfato de sódio Sólido cristalino, inodoro, _eflorescente Ação purgativa

Hidróxido de sódio

Sólido cristalino opaco absorve rapidamente H₂O e CO₂do ar.

Causa irritação das vias aéreas, queimaduras nos olhos e pele, perda temporária de cabelo. Sustância muito corrosiva.

Constantes

COMPOSTO FÓRMULA MF (g/mol) p.f. (°C) p.e. (°C) DENSIDADE (g/mL) SOLUBILIDADE_{(g/ mL)} Diclorometano CH2Cl2 84,93 -95 39,7₅ 1,3255 1/50 Cafeína C8H10N4O2 194,19 238 1,23 1/46 Água H2O 18,02 0 100 0,997 ---Sulfato de sódio Na2SO4 142,04 800 --- 2,7 1/3,6 Hidróxido de sódio NaOH 40,00 318 --- 2,13 1/0,9

•Diclorometano:

Inalação:

I.remover o indivíduo do local e levá-lo para o ar fresco;

II.Se a respiração for dificultada ou parar, dar oxigênio ou fazer respiração artificial.

Contato com olhos e pele:

I.remover roupas e sapatos contaminados e enxagüar com muita água;

II.Manter as pálpebras abertas e enxagüar com muita água.

•

Hidróxido de Sódio

Inalação:

I.remover o indivíduo ao ar livre;

II.se não estiver respirando, fazer respiração artificial;

III.se respirar com dificuldade, dar oxigênio;

IV.e procurar ajuda médica.

Ingestão:

I.não induzir ao vômito;

II.dar grandes quantidades de água ou leite;

Contato com a pele:

I. lavar imediatamente em água corrente por, pelo

menos, 15 minutos;

II. remover a roupa contaminada e os sapatos;

III. lavar a roupa e os sapatos antes de reutilizá-los;

IV. procurar ajuda médica.

Contato com os olhos:

I. lavar imediatamente com água corrente por pelo

menos 15 minutos, abrindo e fechando

ocasionalmente as pálpebras;

Bibliografias

Livros:

• Vogel, A. I., Química Orgânica – Análise Orgânica Qualitativa – Volume 1, Costa, C.A.C., Santos, O.F., Neves, C.E.M., Rio de Janeiro, Livro Técnico S.A., 3a _edição,

1981, páginas 40, 41, 67, 68, 150, 154, 156

ƒBaccan, N., Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, Editora da Universidade Estadual de Campinas – Unicamp, 6ª edição, página 103.

Sites: ƒ www.faenquil.br ƒ www.qmc.ufsc.br ƒ www.estudantenet.hpg.ig.com.br ƒ http://labjeduardo.iq.unesp.br ƒ www.gluon.com.br/fq/imagens.htm ƒ www.qca.ibilce.unesp.br ƒ www.cetesb.sp.gov.br ƒ http://pt.wikipedia.org ƒwww.geocities.com/gutsantos/qui/fisqui/pro col.htm

Alcalóide ( de álcali, básico, com o sufixo -oide, "-semelhante a" ) é uma substância de caráter básico derivada de plantas que contêm, em sua fórmula, basicamente nitrogênio, oxigênio,

hidrogênio e carbono.

Seus nomes comuns e que estamos mais habituados a ver, geralmente terminam com o sufixo ina: cafeína (do café), cocaína (da coca), pilocarpina (do jaborandi),

papaverina/morfina/heroína/codeína (da papoula), bromelina (do abacaxi), papaína (do mamão) etc.

São geralmente sólidos brancos (com exceção da nicotina). Nas plantas podem existir no estado livre, como sais ou como óxidos. Eles também correspondem aos principais

terapêuticos naturais com ação: anestésica, analgésica, psico-estimulantes,

neuro-depressores, etc. Os alcalóides podem ser classificados quanto à sua atividade biológica; quanto à sua estrutura química; e quanto à sua origem biosintética (maneira de produção na planta). Podem ser divididos em três grupos:

•Alcalóides verdadeiros, que possuem anel heterocíclico com um átomo de nitrogênio e sua biosíntese se dá através de um aminoácido;

•Protoalcalóides, átomo de nitrogênio que se originam de um aminoácido (exemplo: cocaína); e

Xantina é uma

base purínica

,

composto orgânico

existente no

músculo

, na

urina

, em vários

orgãos

e em algumas

plantas

.

Estrutura química do alcalóide

A celulose é um polímero de "cadeia longa" composto de um só monômero,

carboidratado, classificado como polissacarídeo. É o componente estrutural primário das plantas e não é digerível pelo homem. Alguns animais, particularmente os

ruminantes, podem digerir celulose com a ajuda de microrganismos simbióticas. É comum nas paredes celulares de plantas, tendo sido assim notado pela primeira vez em 1838. Ela está naturalmente na maioria das fibras puras de algodão, sendo

encontrado em toda planta na combinação de lignina com qualquer hemicelulose. A estrutura da celulose se forma pela união de moléculas de β-glucose através de ligações β-1,4-glucosídico, o que a faz ser insolúvel em água. É uma hexasona por

hidrólise da glicose da glucosa. A celulose é um polímero de cadeia longa de peso molecular variável, com fórmula empírica (C₆H₁₀0₅)n, com um valor mínimo de n=200.

A celulose tem uma estrutura linear ou fibrosa, na qual se estabelecem múltiplas

pontes de hidrogênio entre os grupos hidroxilas das distintas cadeias juntapostas de glicose, fazendo-as impenetráveis a água, e originando fibras compactas que

Clorofila é a designação de um grupo de pigmentos fotossintéticos presente nos cloroplastosdas plantas

(em sentido geral, incluindo também as algas, cianofícease diversos protistasanteriormente considerados "algas" ou "plantas", como as algas vermelhasou castanhas).

A intensa cor verdeda clorofila se deve a suas fortes absorções das regiões azuise vermelhas do espectro

eletromagnético, e por causa destas absorções a luz que ela reflete e transmite parece verde. Ela é capaz de

canalizar a energia da luz solar em energia químicaatravés do processo de fotossíntese. Neste processo a energia absorvida pela clorofila transforma dióxido de carbonoe águaem carboidratos e oxigênio.

As moléculas de clorofila encontram-se especificamente em complexos proteicosdenominados

fotossistemas, que se encontram integrados nos tilacóidesde cloroplastos. A maioria das moléculas de clorofila absorve luz e transmite a energia luminosa através de um fenómeno designado por "transferência de energia por ressonância" a um par de moléculas de clorofila específico que se encontra no centro

reaccional dos fotossistemas.

A clorofila é um pigmento clorínico com quatro anéis pirrolo ligados por metinas, e um quinto anel ausente em outras porfirinas, grupo de compostos ao qual pertence e que inclui compostos como o grupo heme. No centro do anel há um íon de magnésio (Mg2+_{) coordenado por quatro átomos de azoto. O composto é}

denominado feofitina quando não se encontra magnésio (ou outro íon metálico) no seu centro. As cadeias laterais variam em certo nível entre as diferentes formas de clorofila encontradas em diferentes organismos, mas todas possuem uma cadeia fitol (um terpeno) ligada por uma ligação éstera um carboxilodo anel IV A clorofila não ésolúvelem águae é mais instável em pH ácido. Mas, é muito mais solúveis em água do que em diclorometano.

Taninos são grupos de compostos químicos polifenólicos, de alto peso

molecular, de origem vegetal, não nitrogenadas, provocando na pele íntegra a sensação de adstringência e na pele sem vida um fenômeno conhecido por curtimento, que a transforma em couro. Propriedades gerais:

- são solúveis em água, álcool e acetona.

- são precipitados por sais de metais pesados (azul , negro, verde). - são insolúveis no éter puro, clorofórmio e benzeno.

Flavonóide é o nome dado a um grande grupo de fitoquímicos ou fitonutrientes,

que são polifenóis de baixa massa molecular, encontrados em diversas plantas. É encontrado em várias frutas e vegetais em geral, assim como em alimentos

processados como chá e vinho.

Os benefícios do consumo de frutas e outros vegetais é geralmente atribuído mais aos compostos flavonóides, do que aos outros conhecidos nutrientes, devido ao vasto leque de efeitos biológicos que incluem entre outros: ação anti-inflamatória, anti-alérgica e anti-câncer.

Os taninos e os flavonóides são duas classes de compostos que apresentam caráter ácido. Ambos são mais solúveis em diclorometano que em água.