EXTRAÇÃO DE PRINCÍPIOS DE FONTES NATURAIS

DANIEL THOMAZWEVERTON CAMPOS NOZELA

OBJETIVO:

Extração e purificação do limoneno

INTRODUÇÃO :

Sabe-se desde a antiguidade que os constituintes odoríferos de uma planta podem ser concentrados na forma de um “óleo essencial” pelo aquecimento brando da matéria vegetal. Posteriormente descobriu-se que a destilação com vapor é um método mais eficaz de obtenção destes óleos e por volta de 1592 já se conheciam cerca de sessenta diferentes óleos essenciais. A investigação da composição química destes óleos foi iniciada no século XIX e levou a descoberta de alguns hidrocarbonetos isoméricos de fórmula C5H10 a que se chamou terpenos.

O VALOR DOS ÓLEOS ESSENCIAIS

Os óleos essenciais destacam-se por sua grande importância terapêutica e econômica devido ao grande teor de constituintes ativosPossuem inúmeras propriedades farmacológicas, tais como:

• Antimicrobiano• Germicida• Cicatrizante• Vermífugo

• Analgésico• Expectorante• Antisséptico

INTERESSES INDUSTRIAIS

O interesse das industrias pelos óleos essenciais vêm crescendo muito e sua comercialização movimenta milhões de dólares em todo o mundo. As essências são usadas nas industrias de alimentos como aditivos, na industria de cosméticos, de produtos farmacêuticos, na industria química, e ainda, em terapias alternativas, como a Aromaterapia.

A síntese de óleos e seus componentes têm, também, despertado grande interesse da industria de perfumaria.

TERPENOS:

Os terpenos são moléculas pequenas com estruturas bastante variadas.Todos os terpenos estão relacionados entre si, apesar das diferenças estruturais. De acordo com a regra do isopreno, os terpenos podem ser imaginados como resultantes da união “cabeça com cauda” de unidades de isopreno (2-metil-1,3-butadieno), com 5 carbonos. O carbono 1 é a “cabeça” da unidade isopreno, e o carbono 4 é a “cauda”.

LIMONENO

O limoneno é um monoterpeno, substância com 10 carbonos biossintetizadas a partir de duas unidades isoprênicas. Pode ser sintetizado a partir do pirofosfato de geranila.

CH2 OPP

OPPCH2

+ +

H

CH2OPP

.. ..OH2

+ OPP..-

CH2 OPP

Pirofosfato de geranila

Pirofosfato de dimetil-alila

Pirofosfato de isopentenila

OPP

Pirofosfato de geranila

OPP

+

-H +

Limoneno

LIMONENOÉ um “óleo essencial”, é o principal constituinte do óleo de laranja (90 a 95%), também é encontrado no óleo de limão e em muitas outras essências.

É um solvente natural, pois é biodegradável

Por ser um solvente efetivo e ao mesmo tempo biodegradável é inofensivo para o ser humano

APLICAÇÕES DO LIMONENODesengraxante de uso geralLimpadores de máquinas industriaisLimpadores de grafite Desengraxante para as mãos Removedor de adesivosRemovedor de chicletesLimpezas de peças mecânicasRemovedor de asfalto

OBS: O Brasil é um grande produtor de limoneno o qual ainda não tem sido adequadamente aproveitado como matéria-prima para obtenção de compostos de maior valor comercial

O LIMONENO SE APRESENTA EM TRÊS FORMAS: LEVÓGIRO, DESTRÓGIRO E RACÊMICO

S-(-)-limoneno (p.eb. 176ºC)O limoneno levógiro (-) éextraído da casca da laranja e possiu um odor característico.

1-metil-4(1metiletenil)cicloexeno C10H16

R-(+)-limoneno (p.eb.176ºC)O limoneno destrógiro (+) éabundante na naturaza. Éum líquido oleoso que pode ser extraído fácilmente da casca do limão e éresponsável pelo seu odor.

PROPRIEDADES FÍSICAS DO LIMONENO

Ponto de ebulição: 176°CPonto de fusão: -75°CDensidade relativa (água = 1): 0,84 g.cm-3

Solubilidade: insolúvel em água e solúvel em álcoolPressão de vapor, a 14.4°C: 0,4 kPaDensidade relativa de vapor (ar = 1): 4,7 g.cm-3

Ponto de inflamação: 48°CTemperatura de autoignição: 237°CLímites de explosividade, % em volume no ar: 0,7-6,1 (a 302°C)

DESTILAÇÃO

Operação que consiste na separação de líquidos de suas eventuais misturas, por passagem ao estado de vapor e posterior condensação com retorno ao estado líquido, com auxílio de calor e/ou por redução de pressão. Os principais tipos de destilação são:

• Destilação simples• Destilação fracionada • Destilação à pressão reduzida • Destilação por arraste a vapor

Destilação por arraste a vapor

É usada para purificar substâncias que se decompõem a temperaturas elevadas e para separação de compostos voláteis de uma mistura de outros não voláteis. A substância a ser separada por esse processo deve ser insolúvel em água, porque os vapores d’água é que vão conduzir essa substância.

De acordo com a lei de Dalton, a pressão total de vapor acima de uma mistura de duas fases é igual a soma da pressão de vapor dos i componentes purosindividuais:

Pt = P1 + P2 + ... + Pi

Por meio de cPor meio de cáálculos simples e aplicando as leis dos lculos simples e aplicando as leis dos gases, podemos estabelecer a proporgases, podemos estabelecer a proporçção dos ão dos vapores em funvapores em funçção de seus pesos moleculares e das ão de seus pesos moleculares e das suas pressões parciais.suas pressões parciais.Se PSe Paa e Pe Pbb são as pressões parciais de vapor de são as pressões parciais de vapor de llííquidos A e B, no ponto de ebuliquidos A e B, no ponto de ebuliçção da mistura, ão da mistura, então a pressão total Pentão a pressão total Ptt serseráá::

PPtt = P= Paa + P+ Pbb (1) (1)

E a composiE a composiçção do vapor:ão do vapor:

onde: (2) nonde: (2) naa e e nnbb são os nsão os núúmeros de moles das substâncias em meros de moles das substâncias em dado volume da fase de vapor. Como:dado volume da fase de vapor. Como:

(2)b

a

b

a

PP

nn

=

a

aa M

Wn =b

bb M

Wn =e

onde: (3) W= peso em gramas da substância em um dado onde: (3) W= peso em gramas da substância em um dado volume de vapor e M = peso molecular da substância.volume de vapor e M = peso molecular da substância.

(3)

bb

aa

b

a

PMPM

WW

= (4)

Substituindo (3) em (2), temos:Substituindo (3) em (2), temos:

ou seja, os pesos relativos de dois componentes de uma ou seja, os pesos relativos de dois componentes de uma mistura de fase vapor são idênticos aos pesos relativos do mistura de fase vapor são idênticos aos pesos relativos do destilado, isto destilado, isto éé, os pesos dos dois l, os pesos dos dois lííquidos sendo recolhidos quidos sendo recolhidos num recipiente são diretamente proporcionais as suas num recipiente são diretamente proporcionais as suas pressões de vapor e aos seus pesos moleculares. A equapressões de vapor e aos seus pesos moleculares. A equaçção ão (4) indica que, quanto menor o produto M(4) indica que, quanto menor o produto MaaPPaa tanto maior tanto maior ééo volume de o volume de WWbb e dae daíí a grande aplicaa grande aplicaçção da destilaão da destilaçção com ão com arraste de vapor nos processos industriais para separaarraste de vapor nos processos industriais para separaçção de ão de compostos de elevado peso molecular e de baixa pressão de compostos de elevado peso molecular e de baixa pressão de vapor.vapor.

VANTAGENS DESTE MÉTODO

Este método se mostra como o mais eficiente e de menor custo, sendo ainda o mais adequado para a extração de determinadas substâncias de uma planta.

O material é destilado a uma temperatura inferior a 100°C, evitando decomposição.

Principais características do ponto de ebulição de uma mistura numa destilação por arraste de vapor:

O p.e. de uma mistura imiscível corresponde àtemperatura na qual a soma das pressões individuaisde cada componente se iguala à pressão atmosférica:O p.e. da mistura é menor do que o ponto de ebulição de qualquer componente puro. Isto ocorre porque compostos que são insolúveis em água tem uma variação positiva muito grande da lei de Raoult. O p.e. da mistura é constante enquanto ambos os componentes estiverem presentes Se o arraste for feito com vapor d’água, a destilação resultará na separação do componente de p.e. mais alto, a uma temperatura inferior a 100°C

Tabela com as Constantes FTabela com as Constantes Fíísicas:sicas:Nomenclatura Fórmula Mol

(g/mol)Densidade (g/mL)

Ponto deFusão (ºC)

Ponto deEbulição (ºC)

Solubilidade Propriedades Gerais

Toxicidade

1-metil-4(1metiletenil) cicloexeno

C10H16 136,24 0,8402 -75 175,5 a 176 Insolúvel emágua esolúvel emálcool

_ Irritante apele esensibilizante

n-hexano C6H14 86,18 0,66 -100 a -95 69 Insolúvel emágua emíscivel comálcool, clorofórmio e éter

Colorido, líquido muitovolátil, odorpeculiar esufocante

Náuseas, dor decabeça, irritação nosolhos enariz, fraquesa muscular, dermatite, pneumonia química

sulfato desódio

Na2SO4 142,04 2,7 800 _ Solúvel emágua einsolúvel emálcool

Pó ou critaisortorrômbicos

_

água H2O 18,02 0,997 0 100 _ _ _

Procedimentos de SeguranProcedimentos de Segurançça:a:AlAléém dos procedimentos normais de seguranm dos procedimentos normais de segurançça, tais a, tais como, o uso de como, o uso de óóculos, avental, calculos, avental, calçça comprida, cabelo a comprida, cabelo comprido preso e sapato fechado, não podemos comprido preso e sapato fechado, não podemos esquecer que o limoneno esquecer que o limoneno éé altamente inflamaltamente inflamáávelvel e e portanto, o uso de chama do bico de portanto, o uso de chama do bico de BunsenBunsen não não éérecomendado (alternativa: manta elrecomendado (alternativa: manta eléétrica). Deve trica). Deve -- se se usar capela durante o experimentousar capela durante o experimento,, pois tanto o pois tanto o limoneno quanto o nlimoneno quanto o n--hexanohexano são irritantes aos olhos e são irritantes aos olhos e mucosas nasaismucosas nasais. . ÉÉ bom salientar que, o nbom salientar que, o n--hexanohexanoapresenta ainda, quando seus vapores são inalados, apresenta ainda, quando seus vapores são inalados, posspossííveis nveis nááuseas, dores de cabeuseas, dores de cabeçça e tontura. a e tontura. Recomenda Recomenda -- se evitar o contato deste solvente com a se evitar o contato deste solvente com a pele, pois poderpele, pois poderáá causar adormecimento das causar adormecimento das extremidades, fraqueza nos mextremidades, fraqueza nos múúsculos e inflamasculos e inflamaçção na ão na pele. Em casos extremos recomendapele. Em casos extremos recomenda--se o uso de luvas se o uso de luvas circirúúrgicas.rgicas.

FLUXOGRAMA20 g de óleo de laranja (30 mL)

em balão de 250 mL

• Destilar usando sistema de destilaçãopor arraste a vapor, até que destile somente água

• Havendo duas fases continuar a destilação. Utilizar para tal um tubo de ensaio coletando aproximadamente 1 mL para proceder a observação

* atentar para que o

destilado apresente

somente uma única fase

DESTILADO

SISTEMA DE DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR

• Adicionar 30 mL de n-hexano ao frasco do destilado

• Transferir para um funil de separação

• Lavar o frasco com pequenas quantidades de n-hexano

• Agitar o funil de separação suavemente, aguardar a separação das fases

FASE AQUOSA (INFERIOR): água e traços de limoneno

FASE ORGÂNICA (SUPERIOR): limoneno e n-hexano

• Coletar a fase orgânica em um erlenmeyer (A) de 250 mL

• Repetir duas vezes a extração com 20 mL de n-hexano

FASE ORGÂNICA (SUPERIOR): limoneno e n-hexano

FASE AQUOSA (INFERIOR): água e traços de limoneno

• Coletar a fase orgânica das duas extrações no mesmoerlenmeyer (A) de 250 mL

• Adicionar Na2SO4 anidro

• Guardar o erlenmeyer (A) na geladeira atépróxima aula

Descartar em lugar apropriado

*Sulfato de Sódio anidro: Forma com a água um sal deca-hidratado (Na2SO4.10H2O), em temperatura inferior à 32,50C.

REFERÊNCIAS:

Allinger, N.L.; Cava, M.P.; Jongh, D.C. Johnson, C.R.; Lebel, N.A.; Stevans, C.L.; "Química Orgânica”, Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1978. p. 673 – 674 Gonçalves, D., Wal, E. e Almeida, R. R. “Química Orgânica Experimental”. São Paulo: Ed. McGraw-Hill, 1988. p. 54 – 55 – 67 – 68.Mc Murry, J. “Química Orgânica” V2, 4ª edição, p. 469-472Revista Química Nova na Escola, nº 11, maio 2000

SITES:

http://www.ecirtec.com.br/arrastevapor.htmhttp://www.qmc.ufsc.br/organica/exp10/arraste.htmlhttp://www.geocities.com/tchica_ve/tecseparacao.dochttp://www.ufrgs.br/tecvege/feira/proutro/aguard/i_in_destilacao.htmhttp://www.ufpi.br/quimica/disciplinas/QOEI/Apostila%20Pratica.dochttp://www.van.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/13/pral.htmlhttp://www.telecable.es/personales/ea1acha/quimicos/spanish.htm