extração do eugenol

30
NH 3801 – Química Orgânica Experimental Extração do Eugenol através de destilação por arraste de vapor Relatório apresentado à Universidade Federal do ABC como parte dos requisitos de aprovação na disciplina de Química Orgânica Experimental SANTO ANDRÉ, SP

Upload: lucas-kozlinskei

Post on 09-Sep-2015

240 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

relatorio de aula pratica

TRANSCRIPT

NH 3801 Qumica Orgnica Experimental

Extrao do Eugenol atravs de destilao por arraste de vapor

Relatrio apresentado Universidade Federal do ABC como parte dos requisitos de aprovao na disciplina de Qumica Orgnica Experimental

SANTO ANDR, SP2010Sumrio

Introduo: ...3Objetivo:4Materiais e Reagentes5Procedimento Experimental5Resultados e Discusso10Concluso11Referncias Bibliogrficas11

1. Introduo

O interesse dos homens por substncias orgnicas teve sua origem ainda na pr-histria. Pigmentos para tintas, perfumes e produtos usados na medicina popular eram basicamente compostos orgnicos, e requeriam algum tipo de extrao da sua fonte natural, usualmente plantas. Muitos materiais orgnicos de origem natural, principalmente os cristalinos, foram isolados e purificados no sc. XIX. O estudo da suas reaes constituiu o incio da qumica orgnica, e durante muito tempo, esses produtos naturais, constituam a principal fonte de produtos qumicos orgnicos. Apenas com o desenvolvimento da sntese orgnica, a qumica libertou-se da total dependncia dos compostos de origem natural, ainda assim, uma grande variedade de estruturas de origem natural de provocar deslumbres pela sua arquitetura molecular, constituindo-se um desafio sntese e elucidao.O qumico dispe de uma diversidade de procedimentos e sistemas para uso na extrao do material biolgico a partir da sua fonte natural. Dependendo do que se deseja extrair algumas tcnicas so mais recomendadas que outras. Por exemplo, na extrao de leos volteis a tcnica de destilao por arraste a vapor o procedimento mais aconselhvel, por outro lado, a extrao por meio de solvente orgnico (extrator Soxhlet) de longe a metodologia mais indicada para extrao de leos fixos. Independentemente da tcnica a ser usado na extrao, o processo comum para a obteno de produtos naturais a partir de fontes naturais envolve: escolha da fonte (materiais biolgicos, geralmente vegetais); secagem do material; triturao; extrao e purificao.Os leos volteis so os principais odorferos encontrados em vrias partes de plantas. Como evaporam quando expostos ao ar em temperaturas comuns, so chamados leos volteis, leos essenciais ou essenciais. Este ltimo utilizado porque os leos volteis representam "essncias" ou componentes odorferos das plantas. Os leos essenciais so normalmente encontrados em bolsas secretoras presentes nas partes vitais dos vegetais, tais como: ptalas das flores, folhas, sementes, caule, raiz e frutos. A qualidade do leo essencial varivel de um gnero a outro, de uma a outra espcie, podendo-se encontrar vegetais que possuem essncias quimicamente diferentes em vrias de suas partes[1].

Praticamente todos os leos volteis so constitudos por misturas qumicas muito complexas; sua composio qumica varia muito. Neles podem ser encontrados quase todos os tipos de compostos orgnicos (hidrocarbonetos, alcois, cetonas, aldedos, steres, xidos, teres e outros) os quais podem ser agrupados em duas classes, com base na sua biossntese que lhe deu origem: derivados dos terpenides (I), formados pela via do cido mevalnico-acetato e, compostos aromticos (II) formados pela via do cido chiqumico-fenil propanides (Figura 1).

Figura 1. Componentes qumicos de alguns leos essenciais conhecidos.

As essncias so imiscveis com gua sendo, entretanto, so solveis em lcool, clorofrmio, diclorometano, ter e outros solventes orgnicos. Quando expostas ao ar, mesmo temperatura ambiente, evaporam. Quando recm obtida so incolores, mas com o tempo podem sofrer oxidao, tornando-se escuras. O processo de extrao das essncias depende de uma srie de fatores, tais como: sua localizao no vegetal, suas propriedades fsico-qumicas e a finalidade a que se destina. A grande maioria pode ser isolada dos tecidos vegetais com arraste a vapor. Os constituintes de um leo essencial em particular podem ser separados por: destilao fracionada a presso reduzida, cristalizao ou cromatografia [1].A tcnica de extrao pelo arraste de vapor permite a separao de componentes volteis, sem necessidade de temperaturas elevadas, evitando-se assim, a sua decomposio trmica. Em escala de laboratrio, a tcnica pode ser convenientemente realizada por meio de um sistema de destilao simples, adaptado com um funil de adio, atravs do qual gua adicionada constantemente, permitindo assim, que o nvel da gua no frasco de destilao permanea constante Muitas plantas so usadas diretamente com fins medicinais, entretanto, de modo anlogo, o prprio leo voltil extrado da planta usado como medicamento. Em muitos casos, plantas so pulverizadas e empregadas como especiarias e condimentos (anis, cravo-da-ndia, noz-moscada). Alm do uso em produtos farmacuticos, certos leos essenciais so bastante empregados como aromatizantes de alimentos e doces, bem como no comrcio de especiarias, perfumes e cosmticos.0 cravo-da-ndia de nome cientifico Caryophyllus aromaticus L. e famlia Myrtaceae, o produto do craveiro da ndia. Esta uma rvore de at 15m, de origem asitica, aclimada na frica e no Brasil. So rvores terrestres, medram em terrenos midos, e de ocorrncia no Brasil, do Amazonas at So Paulo. Possui flores aromticas de colorao rseo-prpura. O cravo uma flor ainda no aberta em boto, o qual posto a secar adquire cor quase preta de sabor acre e picante. justamente esse boto e o caule que so empregados por terem o principio ativo. O cravo-da-ndia tambm conhecido popularmente como cravo-das-moluscas, cravo-de-cabecinha, cravo-de-tempero, cravo ftido, cravinho, cravo aromtico, cravo girfle; e cientificamente como Caryophyllus aromaticus Teysm, Eugenia aromtica, Baill., E. caryophyllus Thumb., Jambosa caryophyllus Ndz. Et Spreng, Myrtus caryophyllus Spreng[1]. Dessa planta se extrai, por destilao e em aparelhos especiais, uma essncia oleaginosa, fortemente aromtica, muito empregada na indstria de perfumes e da Medicina. O cravo vendido no comrcio como condimento, sendo antigo seu emprego na indstria de confeitos, onde grande seu consumo, em virtude de conferir o agradvel sabor a certos tipos de doces, no s de produo domstica como em fbricas. Das sementes de aroma ativo, se extrai o cido eugnico, incolor e de sabor picante. O leo de cravo-da-ndia contm eugenol (70 a 98%), cariofileno, metil amil acetona, lcool benzlico, c. eugnico, c. saliclco e furfurol. O chamado "leo-de-cravo" um produto vegetal muito conhecido, o qual j teve mais aplicado que hoje na medicina popular. excitante, empregasse com resultados benficos nas dores de dentes, nas afeces do aparelho digestivo e na fraqueza sexual, como afrodisaco. Promove ou restabelece o fluxo menstrual e combate os gases intestinais. Apontado como tnico estimulante e anti-sptico, particularmente na higienizao da boca [1].A destilao por arraste de vapor uma destilao de misturas imiscveis de compostos orgnicos e gua (vapor). Misturas imiscveis no se comportam como solues. Os componentes de uma mistura imiscvel "fervem" a temperaturas menores do que os pontos de ebulio dos componentes individuais. Assim, uma mistura de compostos de alto ponto de ebulio e gua pode ser destilada temperatura menor que 100C, que o ponto de ebulio da gua.O princpio da destilao a vapor baseia-se no fato de que a presso total de vapor de uma mistura de lquidos imiscveis igual a soma da presso de vapor dos componentes puros individuais. A presso total de vapor da mistura torna-se igual a presso atmosfrica (e a mistura ferve) numa temperatura menor que o ponto de ebulio de qualquer um dos componentes.

Para dois lquidos imiscveis A e B:

Ptotal = PoA + PoB

onde PoA e PoB so as presses de vapor dos componentes puros.Note que este comportamento diferente daquele observado para lquidos miscveis, onde a presso total de vapor a soma das presses de vapor parciais dos componentes.Para dois lquidos miscveis A e B:

Ptotal= XA PoA + XB PoB

onde XAPoA e XBPoB correspondem s presses parciais de vapor.

A destilao por arraste a vapor pode ser utilizada nos seguintes casos:1. Quando se desejam separar ou purificar uma substncia cujo ponto de ebulio alto e/ou apresente risco de decomposio;2. Para separar ou purificar substncias contaminadas com impurezas resinosas;3. Para retirar solventes com elevado ponto de ebulio, quando em soluo existe uma substncia no voltil;4. Para separar substncias pouco miscveis em gua cuja presso de vapor seja prximas a da gua a 100C.

2. Objetivo

O objetivo deste experimento e realizar a extrao do Eugenol, atravs do mtodo de destilao por arraste de vapor, avaliar como se procede a destilao por arraste de vapor e como realiza a separao de fase orgnica de solues liquidas.

3. Materiais e Reagentes- Bales de fundo redondo 250 mL ou de 500 mL;

- Manta aquecimento com agitao;

- Garra, mufa, argola e suporte universal;

- Bico de Bunsen;

- Condensador;

- Tubo com sada lateral

- 01 Kitassato

- 01 Rolhas

-03 mangueiras de ltex

- Tela de amianto

- Triple

- Papel alumnio- Termmetro

- Erlenmeyer de 250 ml

- Tubo com junta em L

- Funil de Separao de 250 mL

- Evaporador rotativo

- Funil de vidro

- Papel de filtro

- Proveta

-gua destilada ( MILI-Q)

- Diclorometano P.A.

-Sulfato de Sdio P.A.

4. Procedimento Experimental

Foi montado o equipamento conforme ilustrao porm com algumas alteraes, o kitassato foi colocado sobre uma tela de amianto e sobre um trip e aquecido com bico de bunsen,o kitassato ao invs de ser fechado com uma rolha foi fechado com papel alumnio e elstico para fixar o papel alumnio.Foi colocado no kitassato cerca de 100 ml de gua destilada e adicionado esferas de vidro para evitar efervescncia, durante o aquecimento.No balo redondo foi colocado cerca de 10 g de cravo ( pesado em balana semi-analtica), foi acrescentado cerca de 100 ml de gua destilada e adicionado esferas de vidro, para evitar efervescncia.Foi aquecido o kitassato com bico de bunsen, o balo redondo foi aquecido com manta aquecedora, deixando o controlador de aquecimento entre 5 e 6. O vapor gerado no kitassato foi transferido para o balo redondo atravs da mangueira de ltex e recolhido o vapor no fundo do balo redondo.O vapor dgua, em contato com a mistura de gua e cravo aquecida, arrastou o Eugenol atravs do destilador.Esta destilao foi realizada at a coleta de 100 ml de destilado, na proveta graduada de 500 ml.O destilado foi tranferido para o funil de separao, a proveta graduada foi lavada duas vezes com 10 ml de Diclorometano, aps isso o funil foi agitado e deixado descansar sobre a bancada, por um perodo aproximada de 5 minutos.Foi separada a fase orgnica da soluo num Erlenmeyer de 250 ml, a este foi adicionado Sulfato de Sdio at a verificao de reteno de toda umidade pelo Sulfato de Sdio.Foi secado o balo redondo e pesado.A mistura foi filtrado e lavado 01 vez com Diclorometano, o filtrado foi recolhido no balo redondo e levado no evaporador rotativo, no evaporador o balo foi montado e aps isso acionado o vcuo gradativamente, aps isso foi acionada a rotao deixando a soluo por cerca de 1 minutos at que se verificou que a soluo tivesse um aumento de viscosidade deixando a soluo em ponto de mel.Aps isso foi pesado novamente o balo para retirar o clculo de quanto Eugenol foi obtido.

5. Resultados e Discusso

Tabela 1. Tabela de informaes dos reagente e produtoITEMCravoEugenol

Frmula-C10H12O2

M.W.-164.20

Massa (g)10 g10.145g

Volume (mL)-9,5133

D. (g/mL)-1.0664

No de mols--

P. F. /P. E.--9.2 / 255

Solubilidade-Pouco solvel em gua

Aps a realizao dos experimentos, foram obtidos os seguintes resultados:

Tabela 2: Resultados obtidos aps o experimentoPeso do CravoPeso do Balo de Fundo RedondoPeso do Balo de Fundo Redondo+ EugenolVolume real medido de Diclorometano Massa final obtida Eugenol

10.145g120.282g120.953g10 mL0.671g

Onde, aps a realizao dos clculos, o rendimento final foi de 6,6%.Durante todo o processo foi possvel compreender, a insero de alguns compostos e a realizao de alguns processos cruciais para o prosseguimento do experimento, como a utilizao do diclorometano e o uso de sulfato de sdio, assim como o processo de destilao a vapor.

A destilao a vapor uma tcnica empregue para destilar bebidas alcolicas ou para extrair leos essenciais a partir de matrias orgnicas, atravs da passagem do vapor gerado no pote pelas matrias orgnicas ou lquido a ser destilado. Os componentes sensveis temperatura separam-se atravs de uma destilao simples e evaporam a baixas temperaturas quando submetidos ao vapor dentro da cmara de vapores ou dentro da coluna do alambique.

O princpio da destilao a vapor baseia-se no fato de que a presso total de vapor de uma mistura de lquidos imiscveis igual soma da presso de vapor dos componentes puros individuais. A presso total de vapor da mistura torna-se igual a presso atmosfrica (e a mistura ferve) numa temperatura menor que o ponto de ebulio de qualquer um dos componentes. Para dois lquidos imiscveis A e B:Ptotal = PoA + PoBonde PoA e PoB so as presses de vapor dos componentes puros. Note que este comportamento diferente daquele observado para lquidos miscveis, onde a presso total de vapor a soma das presses de vapor parciais dos componentes. Para dois lquidos miscveis A e B:Ptotal= XA PoA + XB PoBonde XAPoA e XBPoB correspondem s presses parciais de vapor.

Em uma mistura de 2 ou mais lquidos volteis, cada lquido contribuem parcialmente para a presso de vapor total. Pmistura = PA + PB + Quando as somas das presses parciais se igualam presso atmosfrica a mistura entra em ebulio Esta lei implica na mistura de lquidos de volatilidades diferentes que so aquecidos at a ebulio e o vapor condensado coletado e enriquecido no componente mais voltil.mais voltil = alto valor de presso parcial, baixo ponto de ebulio Esta a base para usar a destilao como uma tcnica para a separao e purificao de lquidos. E dentro desse contexto, existe uma certa diferena entre a Lei de Raoult aplicada a lquidos miscveis e a presso total de vapor em mistura de lquidos imiscveis, da qual a primeira est melhor detalhada abaixo.

Lei de Raoult Raoult expandiu a lei de Dalton para ilustrar que a contribuio da presso de vapor de cada componente est relacionada frao molar da mistura na interface das fases lquido e vapor Pmistura = XAPA + XBPB + No ponto de ebulio: Patm = XAPA + XBPB (sistema de 2 componentes)O enriquecimento de um componente no vapor condensado da mistura em ebulio est relacionado com suas volatilidades (P) e concentrao (X) da mistura original.

Comprovao da Existncia do EugenolPara comprovar a existncia do Eugenol destilado h a possibilidade de fazer identificao por anlise de espectroscpica vibracional na regio do Infravermelho ou Cromatografia Gasosa acoplada Espectroscopia de Massas, como j relatado em artigos [3]. A anlise qumica de separao e identificao dos constituintes dos leos feita por meio de tcnicas de Cromatografia Gasosa, Cromatografia Lquida de Alta Eficincia (CG e CLAE) e Espectroscpicas, dentre as quais as mais freqentes so a Espectroscopia de Ultravioleta (UV), Infravermelho (IV), Ressonncia Magntica Nuclear de Hidrognio e de Carbono 13 (RMN 1H e 13C) e a Espectrometria de Massas (EM), alm do uso de bibliotecas contendo informaes existentes na literatura de um grande nmero de substncias j conhecidas.O uso de tcnicas complementares fica mais evidente relacionando-se o infravermelho, a RMN e o ultravioleta. Com a finalidade de caracterizar um composto orgnico, o qumico usa, nos casos normais o IV para detectar e identificar os grupos funcionais e a RMN para determinar a disposio estrutural de prtons e carbonos. Depois de ter estabelecido pelo menos uma idia preliminar sobre a estrutura do composto, o qumico est habilitado a decidir se o UV ser til para caracterizar o composto [3]. A absoro molecular na regio do UV e do Vis depende da estrutura eletrnica da molcula. A absoro de energia quantizada e conduz passagem dos eltrons de orbitais do estado fundamental para orbitais de maior energia em estado excitado. Para muitas estruturas eletrnicas esta absoro ocorre em uma poro acessvel do UV. Na prtica, a espectrofotometria no UV limitada, na maior parte, aos sistemas conjugados. Como alternativa para avaliaes cromatogrficas de compostos volteis, podem ser usadas tcnicas que proporcionam informao direta acerca da composio de uma amostra particular sem prvia separao dos componentes, isto , os mtodos espectroscpicos complementares. A espectroscopia no infravermelho pode ser usada para obter informaes acerca dos grupos funcionais da composio dos leos essenciais, principalmente grupos contendo oxignio uma vez que as vibraes moleculares so perceptveis nessa regio do espectro. Apesar de ser uma tcnica altamente sensvel, pouco seletiva no caso de misturas de multicomponentes e difceis para fazer medidas quantitativas de concentraes de componentes individuais [3]. A espectroscopia na regio do infravermelho (IV) uma das ferramentas mais comuns para a identificao de compostos orgnicos e inorgnicos puros, pois, com exceo de poucas molculas homonucleares, tais como O2, N2 e Cl2, todas as espcies moleculares absorvem radiao no IV. A intensidade de absoro uma funo da variao do momento de dipolo envolvido na vibrao. Duas categorias bsicas de vibraes moleculares so conhecidas: as vibraes de deformaes axiais e as de deformaes angulares. Uma vibrao de deformao axial (estiramento) envolve uma mudana contnua na distncia interatmica ao longo do eixo da ligao entre dois tomos. Vibraes de deformao angular so caracterizadas pela mudana no ngulo entre duas ligaes. O espectro IV obtido depois que uma transformao de Fourier converte o interferograma do domnio do tempo forma mais familiar do domnio de freqncias. O interferograma uma srie oscilatria de combinaes destrutivas ou construtivas, resultando de uma variao completa de comprimentos de onda [3]. Outros mtodos de extrao de leos essenciaisA enfleurage um mtodo utilizado pela indstria cosmtica e de perfumaria e consiste em colocar as plantas ou ptalas de flores em solventes orgnicos inodoros ou outros leos mais baratos tambm inodoros. Esse processo geralmente utilizado quando o rendimento de extrao extremamente baixo. Esse processo basicamente visa solubilizar um leo raro em outro leo ou solvente. Normalmente esse processo gera duas fraes, uma chamada absoluto, que a mais cara e nobre no podendo exceder 6% no grau de impurezas, sendo 1% o ideal. A outra chamada de concreto e contm restos de solventes e matrias graxas pesadas como parafinas, gorduras pesadas e cidos graxos. Um exemplo interessante que para se obter por exemplo1 Kg. de absoluto de ltus (Nelumbo nucifera) so necessrias aproximadamente 100000 flores, e o preo por quilo atinge cerca de 10.000 dlares americanos por quilograma de absoluto. J o concreto vale aproximadamente 1.000 dlares por quilograma.A prensagem um mtodo utilizado especialmente para extrao de leos de caroos e sementes de plantas, principalmente quando se deseja que o leo esteja livre de contaminao por misturas de solventes. A indstria alimentcia utiliza muito esse tipo de extrao que se baseia em colocar dentro de um recipiente especial, contendo inmeros furos muito pequenos, os caroos ou sementes que atravs de uma prensa hidrulica so esmagados. O leo obtido pela prensagem passa atravs desses furos, enquanto a maior parte da polpa permanece no recipiente para posteriormente ser aproveitada como adubo, rao para gado ou simplesmente descartada. O leo obtido passa ento por filtros e aps essa etapa est praticamente pronto para comercializao.Outro mtodo utilizado atualmente, em especial pela indstria farmacutica a extrao por fludo supercrtico, esse sistema se assemelha ao de arraste a vapor, porm o solvente utilizado o CO2 (dixido de carbono) submetido alta presso, nessas condies ele torna-se lquido. Em seguida ele passa por um reservatrio especial constitudo por ao inox eletro-polido e revestido internamente com uma camada vtrea que contm o material vegetal de onde se extrair o leo. Assim que o CO2 passa pelo material arrastando praticamente toda parte oleosa ele muda de estado tornando-se gasoso novamente e dessa forma as pequenas gotas de leo condensam-se nas paredes do reservatrio e escorrem para um recipiente de coleta, enquanto que o CO2 recolhido novamente por um sistema de compresso e posteriormente reutilizado [2].

Figura 2 .Esquema de extrao por fludo supercrtico6. Concluso

O rendimento obtido se mostrou inferior ao rendimento comumente obtido nas tcnicas utilizadas em grandes laboratrios e indstrias que produzem o eugenol em grande escala. Isso se deve ao fato da quantidade de produto utilizado, assim como, o tempo de arraste e a perda de calor para o ambiente, onde, para a obteno de um rendimento prximo dos 25%, ser necessrio fornecer um tempo de arraste maior. Entretanto, de acordo com o tempo fornecido e a quantidade de material o rendimento encontra-se satisfatrio, j que o tempo de arraste realizado, forneceu uma quantidade significativa para o resultado obtido, podendo assim ser quantificado, para posteriores clculos de rendimento.

7. Referncias Bibliogrficas

[1] Introduo a Qumica de Produtos Naturais: Isolamento do Eugenol a partir do Cravo da ndia.Laboratrio de Qumica Orgnica, UNB, 2008. [2]http://pt.shvoong.com/medicine-and-health/859383-m%C3%A9todos-extra%C3%A7%C3%A3o-%C3%B3leos-essenciais/. Acessado em 30/06/2010.[3]http://www.quimica.ufpb.br/posgrad/teses/Tese_Odair_Monteiro.pdf. Acessado em 01/07/2010.- http://periodicos.uem.br/ojs/index.php/ActaSciBiolSci/article/viewFile/400/216. Acessado em 30/06/2010.