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 Bolsista didático: Vitor Hugo

COMPOSTOS ORGÂNICOS

VOLÁTEIS (VOC)

• Compostos orgânicos com alta pressão de vapor;

• Queima de combustíveis;

• Poluição;

TERPENOS

• Isopreno e fórmula química geral (C5H8)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 C10H16 monoterpeno Limoneno (essências de limão e laranja).

3 C15H24 sesquiterpenos Essências de gengibre, limão e camomila.

Em plantas e animais como agentes de defesa.

4 C20H32 diterpenos Vitamina A

6 C30H48 triterpenos Colesterol

8 C40H64 tetraterpenos Carotenoides e licopenos

Mais de 10 – politerpenos Borracha

NOMENCLATURA DOS TERPENOS

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; •Indústria cosmética e alimentícia.

O LIMONENO

• Óleo essencial, hidrocarboneto cíclico insaturado (terpeno);

• Líquido incolor, volátil e oleoso;

• Isômeros ópticos: o D-limoneno (R-limoneno ) e o L-limoneno (S-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.

água H2O 18,02 0,997 0 100 -

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:

Ptotal = xA . P0A + xB . P

0B 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).

Ptotal = P0A + P0B

Ebulição: Pvapor= Patm

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

EXEMPLO

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).

Hoje realizaremos a extração com n-hexano.

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)

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/limoneno/

• 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

edition, Brooks/Cole, 1993.

FLUXOGRAMA

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

NOMENCLATURA DOS TERPENOS

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-limoneno (S-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

C10H16

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.

água H2O 18,02 0,997 0 100 -

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:

Ptotal = P0A + P0B Onde P0A e P0B 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:

Ptotal = xA . P0A + xB . P

0B Onde (xA . P

0A) e (xB . P0B) correspondem às pressões parciais de vapor.

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.

Hoje realizaremos a extração com n-hexano.

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.

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