Isolamento de compostos orgânicos

voláteis de fontes naturais

Os componentes voláteis de plantas constituem uma enorme riqueza da Química Orgânica.

Eles são utilizados na farmacologia, ingredientes de perfumes, preservativos, temperos e vários outros usos.

Os componentes voláteis são geralmente isolados de plantas por destilação a vapor sob pressão atmosférica.

A planta é normalmente dividida finamente ou misturada para liberar os componentes voláteis de sua estrutura celular e o vapor é então introduzido para condensar os componentes orgânicos voláteis com a água. Os odores das plantas é devido às essências.

As essências têm sido isoladas de uma grande variedade de plantas, mas constituída somente de uma pequena porcentagem da composição total da planta. Os maiores constituintes das essências são os terpenos e outros derivados oxigenados.

Os terpenos são estruturas compostas de unidades de isopreno combinado na forma de “head-to-tail”. O limoneno, que éo terpeno cíclico das plantas mais amplamente distribuído na natureza, é o principal ingrediente do óleo de laranja (90 a 95%). É encontrado no óleo de limão, óleo de alcaravia, e em muitas outras essências.

Limoneno[1-metil-4-(1-metiletenil)cicloexeno]

CH2CH3

CH3

Objetivo do Experimento

Isolar e purificar o limoneno do óleo da laranja.

Técnicas Envolvidas

Destilação por arraste a vaporExtração de solventes

Filtração simplesDestilação fracionada

Tabela com constantes físicasNome Fórmu-

laPeso

Mole-cular

(g/mol)

Densi-dade(g/ml)

Pontode

Fusão(ºC)

Ponto deEbulição

(ºC)

Solubilidade Toxicidade

Limoneno C10H16 136,24 0,8402 - 175,5 a176

Insolúvel Irritante à pele

n-hexano C6H14 86,18 0,660 -100 a-95

69 Insolúvel

Náusea, dor de cabeça,irritação nos olhos e

nariz, fraquezamuscular, dermatite,pneumonia química

Sulfato desódio Na2SO4 142,04 2,7 800 - Solúvel -

Água H2O 18,02 0,997 0 100 - -

Métodos de SegurançaAlém daqueles procedimentos gerais de segurança, tais como, o uso de óculos, avental, calça comprida, cabelo comprido preso e sapato fechado, não se pode esquecer que o limoneno éaltamente inflamável e portanto, o uso de chama do bico de Bünsen não é recomendado (Obs: uso da manta elétrica).

Deve-se usar a capela durante o experimento, pois tanto o limoneno quanto o n-hexano são irritantes aos olhos e mucosas nasais. É bom salientar que, o n-hexano pode causar ainda, quando seus vapores são inalados, possíveis náuseas, dores de cabeça e tontura. Recomenda-se evitar o contato deste solvente com a pele, pois poderá causar adormecimento das extremidades, fraqueza nos músculos e inflamação na pele. Em casos extremos recomenda-se o uso de luvas cirúrgicas.

Parte Experimental

Destilação por arraste a vapor: isolamento do limoneno

Destilação fracionada: purificação do limoneno

Destilação por Arraste a Vapor: Isolamento do Limoneno

1. Pesar 20 g de óleo de laranja (30 ml) e transferir para um balão de fundo redondo de 250 ml;

2. Montar um sistema de destilação por arraste àvapor;

3. Proceder à destilação até que todo material orgânico volátil, tenha destilado, isto é, até que destile somente água. Para se assegurar que o destilado apresenta uma única fase, deve-se coletá-lo em um tubo de ensaio (cerca de 1 ml); se for observada a presença de duas fases, continuar a destilação.

Adicionar 30 ml de n-hexano ao frasco do destilado e transferir para um funil de separação. Lavar o frasco com pequenas porções de n-hexano;Agitar o funil de separação suavemente, aguardar a separação das fases e coletar o extrato orgânico em um erlenmeyer de 250 ml;Repetir duas vezes a extração da fase aquosa com 20 ml de n-hexano, coletando a fase orgânica no mesmo erlenmeyer. Guardar o extrato orgânico na geladeira em erlenmeyer contendo Na2SO4 como agente secante. O extrato será usado na próxima experiência.

Destilação Fracionada: Purificação do Limoneno

Montar um sistema de destilação fracionada, usando o balão de fundo redondo de 250 ml. Utilizar uma proveta de 100 ml como frasco coletor. Ligar o aquecimento (manta elétrica); Quando a mistura entrar em ebulição, observar na coluna de fracionamento o anel do condensado. (Se não for possível vê-lo, pode-se localizá-lo tocando a coluna: região quente). Elevar a temperatura gradualmente a partir deste momento, para que a coluna alcance um gradiente de temperatura constante;

OBS.: Em uma operação realizada conveni-entemente a mistura de vapor condensada não deve atingir a parte superior da coluna antes de vários minutos (15 minutos após o líquido começar a ferver).Iniciada a destilação, mantê-la constante (sem variação no aquecimento, numa velocidade de 40-60 gotas/minuto). Anotar a temperatura de destilação, quando a 1ª gota do destilado for coletada e, a cada 2 ml;Quando a temperatura começar a elevar-se bruscamente, acima de 75°C, transferir o coletado na proveta para um frasco (fração 1);

Efetuar as leituras a cada 0,5 ml e recolher o destilado em outra proveta, até a temperatura na qual o limoneno puro destila (fração 2);Quando a temperatura estabilizar (p.e. limoneno), (variação menor do que 1o por 0,5ml de destilado), recolher o destilado em outra proveta seca e anotar a temperatura de destilação a cada 2 ml;Destilar até que o balão de destilação contenha 3 ml de líquido (fração 3);Anotar a pressão barométrica e corrigir os p.e. das frações l e 3;Construir um gráfico, p.e. x volume de destilado e avaliar a eficiência da separação do hexano-limoneno.

Referências Bibliográficas

Http://labjeduardo.iq.unesp.brGONÇALVES, D.; WAL, R. R. Química Orgânica Experimental. São Paulo: McGraw Hill, 1988.PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S. Introduction to Laboratory Techniques: a microscaleapproach. Second edition. Philadelphia: SaundersCollege, 1995.SOARES, B. G.; SOUZA, N. A.; PIRES, D. X. Química Orgânica: teoria e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro: Guanabara, 1988.

Destilação Por Arraste de Vapor

Química Orgânica Experimental I

Suelen Datori Ricce

2002

• Introdução• Lei de Raoult• Lei de Dalton• Princípio Teórico da Destilação Por Arraste

de Vapor• Vantagem do método• Determinação da Composição do Destilado• Equipamento

1-metil-4-(1-metil etenil)cicloexeno

CH2 CH3

CH3

P.E = 175,5 – 176,5 ºC

d = 0,8402 g/mL

MM = 136,24 g/mol

Praticamente imiscível em águae miscível em álcool

• O limoneno é encontrado principalmente na casca da laranja e na casca do limão.

• Possui duas formas isoméricas:

• O R(-)-limoneno fornece o odor de limão e o S(+)-limoneno é responsável pelo aroma de laranja.

Lei de Raoult

A pressão parcial de vapor de um componente em uma solução líquida (mistura homogênea – líquidos totalmente miscíveis, por exemplo, água e etanol) é proporcional à fração molar daquele componente multiplicado pela sua pressão de vapor quando puro.

P1 = X1 . P1*

P1= pressão de vapor na soluçãoP1* = pressão de vapor do solvente puroX1 = fração molar do solvente na solução

Lei de Dalton:

Quando 2 ou mais gases que não reagem quimicamente entre si são misturados àtemperatura constante, cada gás exerce a mesma pressão que exerceria se estivesse sozinho, e a soma dessas pressões é igual a pressão total exercida pelo sistema:

Pt = PA + PB

Principio Teórico da Destilação Por Arraste de Vapor

•Os vapores saturados de líquidos considerados imiscíveis ou que são miscíveis em pequeno grau (por exemplo, água e limoneno) seguem a lei de Dalton das pressões parciais.

Pt = PA + PB

Destilação Por Arraste de Vapor

Método para o isolamento e purificação de substâncias.

Aplicabilidade: líquidos que geralmente são imiscíveis ou pouco miscíveis entre si.

Vantagem do Método

• A mistura entra em ebulição a uma temperatura menor do que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes puros. Portanto líquidos de alto ponto de ebulição (limoneno, por exemplo) são destilados abaixo de 100oC, quando um deles é a água.

• Evita-se assim a decomposição do componente de maior ponto de ebulição.

Temperatura (ºC)

Pressão de vapor (mmHg)

Água(PA)

Bromobenzeno(PB)

Mistura(P = PA + PB)

3040506070809095100

325592149233355525634760

6101728446698118141

3865109177277421623752901

Valores de pressão de vapor X temperatura para água, bromobenzeno e suas misturas

Determinação da Composição do Destilado

O destilado é composto de duas fases:Segundo a lei de Dalton : Pt = PA + PB

Supondo-se que as leis dos gases ideais são aplicáveis, segue-se que o número de moléculas de cada componente no vapor, e portanto no destilado, seráproporcional a sua pressão parcial:

Considerando a Lei dos Gases Ideais PV = nRT

P = nRT/V, ou a T e V constantes Pa = K.na,

O que permite equacionar:

B

A

B

A

PP

nn

= , onde

A

A MAdemassan =

BMBdemassanB =

Combinando as equações, temos:

BB

AA

BB

AA

PMPM

nMnM

BdemassaAdemassa

==

Desenho Esquemático do Experimento

Bibliografia