EXTRAÇÃO DE PRINCÍPIOS DE FONTES NATURAIS DANIEL THOMAZ WEVERTON CAMPOS NOZELA

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1 EXTRAÇÃO DE PRINCÍPIOS DE FONTES NATURAIS DANIEL THOMAZ WEVERTON CAMPOS NOZELA

2 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 C 5 H 10 a que se chamou terpenos.

3 O VALOR DOS ÓLEOS ESSENCIAIS Os óleos essenciais destacam-se por sua grande importância terapêutica e econômica devido ao grande teor de constituintes ativos Possuem inúmeras propriedades farmacológicas, tais como: Antimicrobiano Germicida Cicatrizante Vermífugo Analgésico Expectorante Antisséptico

4 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.

5 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.

6 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.

7 Pirofosfato de dimetil-alila CH 2 OPP + + CH 2 OPP +. OPP - CH 2 OPP Pirofosfato de isopentenila H.. OH 2 CH 2 OPP Pirofosfato de geranila

8 OPP OPP Pirofosfato de geranila -H + + Limoneno

9 LIMONENO É 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

10 APLICAÇÕES DO LIMONENO Desengraxante de uso geral Limpadores de máquinas industriais Limpadores de grafite Desengraxante para as mãos Removedor de adesivos Removedor de chicletes Limpezas de peças mecânicas Removedor 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

11 O LIMONENO SE APRESENTA EM TRÊS FORMAS: LEVÓGIRO, DESTRÓGIRO E RACÊMICO S-(-)-limoneno (p.eb. 176ºC) O limoneno levógiro (-) é extraído da casca da laranja e possiu um odor característico. 1-metil-4(1metiletenil)cicloexeno C 10 H 16

12 R-(+)-limoneno (p.eb.176ºc) O limoneno destrógiro (+) é abundante na naturaza. É um líquido oleoso que pode ser extraído fácilmente da casca do limão e é responsável pelo seu odor.

13 PROPRIEDADES FÍSICAS DO LIMONENO Ponto de ebulição: 176 C Ponto de fusão: -75 C Densidade relativa (água = 1): 0,84 g.cm -3 Solubilidade: insolúvel em água e solúvel em álcool Pressão de vapor, a 14.4 C: 0,4 kpa Densidade relativa de vapor (ar = 1): 4,7 g.cm -3 Ponto de inflamação: 48 C Temperatura de autoignição: 237 C Límites de explosividade, % em volume no ar: 0,7-6,1 (a 302 C)

14 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

15 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.

16 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 puros individuais: P t = P 1 + P P i Por meio de cálculos c simples e aplicando as leis dos gases, podemos estabelecer a proporção dos vapores em função de seus pesos moleculares e das suas pressões parciais. Se P a e P b são as pressões parciais de vapor de líquidos A e B, no ponto de ebulição da mistura, então a pressão total P t será: P t = P a + P b (1)

17 E a composição do vapor: n a P = a n P (2) b onde: (2) n a e n b são os números n de moles das substâncias em dado volume da fase de vapor. Como: b n = a W M a a e n = b W M b b (3) onde: (3) W= peso em gramas da substância em um dado volume de vapor e M = peso molecular da substância. Substituindo (3) em (2), temos: W a M ap = a (4) W b M b P b

18 ou seja, os pesos relativos de dois componentes de uma mistura de fase vapor são idênticos aos pesos relativos do destilado, isto é,, os pesos dos dois líquidos l sendo recolhidos num recipiente são diretamente proporcionais as suas pressões de vapor e aos seus pesos moleculares. A equação (4) indica que, quanto menor o produto M a P a tanto maior é o volume de W b e daí a grande aplicação da destilação com arraste de vapor nos processos industriais para separação de compostos de elevado peso molecular e de baixa pressão de vapor.

19 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.

20 Principais características do ponto de ebulição de uma mistura numa destilação por arraste de vapor: O p.e. de uma mistura imiscível corresponde à temperatura na qual a soma das pressões individuais de 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

21 Tabela com as Constantes Físicas: F Nomenclatura Fórmula Mol (g/mol) 1-metil- 4(1metiletenil) cicloexeno Densidad e (g/ml) Ponto de Ponto de Fusão (ºC) Ebulição (ºC) C10H16 136,24 0, ,5 a 176 Insolúvel em n-hexano C6H14 86,18 0, a Insolúvel em Solubilidade Propriedades Toxicidade Gerais _ Irritante a água e pele e solúvel em sensibilizante álcool Colorido, Náuseas, água e líquido muito dor de míscivel com volátil, odor cabeça, álcool, peculiar e irritação nos clorofórmio e sufocante éter olhos nariz, e fraquesa muscular, dermatite, pneumonia química sulfato de Na2SO4 142,04 2,7 800 _ Solúvel em Pó ou critais _ sódio água e ortorrômbicos insolúvel em álcool água H2O 18,02 0, _

22 Procedimentos de Segurança: a: Além m dos procedimentos normais de segurança, a, tais como, o uso de óculos, avental, calça a comprida, cabelo comprido preso e sapato fechado, não podemos esquecer que o limoneno é altamente inflamável e portanto, o uso de chama do bico de Bunsen não é recomendado (alternativa: manta elétrica). Deve - se usar capela durante o experimento, pois tanto o limoneno quanto o n-hexanon são irritantes aos olhos e mucosas nasais. É bom salientar que, o n-hexanon apresenta ainda, quando seus vapores são inalados, possíveis náuseas, n dores de cabeça a e tontura. Recomenda - se evitar o contato deste solvente com a pele, pois poderá causar adormecimento das extremidades, fraqueza nos músculos m e inflamação na pele. Em casos extremos recomenda-se o uso de luvas cirúrgicas. rgicas.

23 FLUXOGRAMA 20 g de óleo de laranja (30 ml) em balão de 250 ml * atentar para que o destilado apresente somente uma única fase Destilar usando sistema de destilação por 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 DESTILADO

24 SISTEMA DE DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR

25 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 Repetir duas vezes a extração com 20 ml de n-hexano FASE ORGÂNICA (SUPERIOR): limoneno e n-hexano Coletar a fase orgânica em um erlenmeyer (A) de 250 ml

26 FASE AQUOSA (INFERIOR): água e traços de limoneno Descartar em lugar apropriado *Sulfato de Sódio anidro: Forma com a água um sal deca-hidratado (Na2SO4.10H2O), em temperatura inferior à 32,50C. FASE ORGÂNICA (SUPERIOR): limoneno e n-hexano Coletar a fase orgânica das duas extrações no mesmo erlenmeyer (A) de 250 ml Adicionar Na 2 SO 4 anidro Guardar o erlenmeyer (A) na geladeira até próxima aula

27 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, p Gonçalves, D., Wal, E. e Almeida, R. R. Química Orgânica Experimental. São Paulo: Ed. McGraw-Hill, p Mc Murry, J. Química Orgânica V2, 4ª edição, p Revista Química Nova na Escola, nº 11, maio 2000

28 SITES: htm /pral.html