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Orgânica Experimental: Extração Prof. Dr. Jonas Santos 16/02/2022 Extração No final do século 19, antes do desenvolvimento da síntese orgânica, os compostos orgânicos de interesse para o homem (corantes, medicamentos, ...) eram extraídos de fontes naturais (vegetais ou animais). Os produtos naturais continuam sendo de grande importância em química orgânica, sendo usados no desenvolvimento de fármacos, na fabricação de perfumes, etc... e métodos de extração continuam sendo muito usados. Na escolha de um método extrativo, deve-se avaliar a eficiência, a estabilidade das substâncias extraídas, a disponibilidade dos meios e o custo do processo escolhido, considerando a finalidade do extrato que se quer preparar 16/02/2022 Extrações transferência de solutos de uma fase líquida ou sólida para um solvente líquido Pode ser: Líquido-liquido sólido- líquido supercrítica: um processo de extração líquida no qual se empregam fluídos comprimidos ao invés de solventes usuais 16/02/2022 Fatores importantes nas extrações: Interações intermoleculares Área de contato Aquecimento – em alguns casos Uso de solvente quimicamente ativo Importante quando se deseja extrair/separar uma mistura onde os componentes possuem diferentes propriedades (acidez/basicidade) 16/02/2022 Emulsão – suspensão coloidal de um líquido em outro Algumas técnicas para quebrar uma emulsão: Repouso Se um dos solventes for água – adicionar sol. NaCl saturada Se o volume total for menor que 13mL – transferir para uma centrífuga 16/02/2022 A extração a partir de várias pequenas porções do solvente 2 é sempre melhor do que uma única a partir de volume equivalente. 16/02/2022 Características desejáveis: (i) não combinar quimicamente com o soluto; (ii) deve ter ação rápida; (iii) ter alta capacidade de absorção de água; (iv) não dissolver no solvente; (v) ser econômico; (vi) não catalisar outras reações (polimerização, autoxidação, condensação, solvólise, etc) Secantes por tipo de líquido: Alcoóis: K2CO3, CaSO4, MgSO4, CaO Haletos de alquila e arila: CaCl2, Na2SO4, CaSO4, MgSO4, P2O5 Hidrocarbonetos, éteres: CaCl2, Na2SO4, CaSO4, MgSO4, P2O5 Aldeídos: Na2SO4, CaSO4, MgSO4 Cetonas: Na2SO4, CaSO4, MgSO4, K2CO3 Ácidos orgânicos: Na2SO4, CaSO4, MgSO4 Bases orgânicas: NaOH, KOH, CaO, BaO 16/02/2022 Técnicas de extração Maceração: extração da matéria prima vegetal é realizada em recipiente fechado, em temperatura ambiente, durante um período prolongado (horas ou dias), sob agitação ocasional e sem renovação do líquido extrator (processo estático). Infusão: permanência, durante certo tempo, do material vegetal em água fervente, num recipiente tampado. Decocção: manter o material vegetal em contato, durante certo tempo, com um solvente (normalmente água) em ebulição Percolação: um processo dinâmico, onde se faz o arrastamento do princípio ativo pela passagem contínua do líquido extrator Arraste de vapor Extração contínua líquido-sólido (Soxhlet) 16/02/2022 Extração líquido-líquido A Extração Líquido-Líquido (ELL), também conhecida como extração por solvente ou partição, é um método utilizado para separar um ou mais compostos específicos de uma mistura heterogênea. Esta técnica se baseia na diferença de solubilidade de dois líquidos, presente numa mesma solução, ou seja, é um processo de separação que objetiva a extração de uma substância presente em uma fase líquida misturada à outra fase líquida. A fase da água é chamada de fase aquosa, a fase do solvente é chamada fase orgânica. 16/02/2022 Extração líquido-líquido Se dois compostos forem ambos solúveis em um solvente orgânico e insolúveis na água, estes compostos podem ainda ser separados através de uma extração ácido-básica se um deles puder ser convertido para um sal solúvel em água. Nesse caso a fase aquosa poderá conter uma base (NaOH, NaHCO3, K2CO3, ....) para a remoção de compostos ácidos da fase orgânica ou um ácido (HCl) para a remoção de compostos básicos da fase orgânica. A proporção do composto em cada fase dependerá do seu pKa e do pH do meio. 16/02/2022 Aplicação Remoção de um composto orgânico de uma solução quando a destilação não é possível (composto sólido ou instável ao calor). "Lavagem" de uma solução de um soluto orgânico em um solvente orgânico para retirar impurezas inorgânicas ou orgânicas solúveis em água. 16/02/2022 Extração sólido-líquido 16/02/2022 Extração sob refluxo 16/02/2022 Extração Quimicamente Ativa (ácido- base) É possível mudar as características de solubilidade de um composto? Como? A maioria dos compostos orgânicos é mais solúvel em solventes orgânicos do que em água, normalmente o coeficiente de partição K > 4 Contudo, algumas classes específicas de compostos orgânicos podem ser alteradas quimicamente para se tornarem mais solúveis em água. 16/02/2022 16/02/2022 Extração Quimicamente Ativa (ácido-base) Que tipos de compostos orgânicos podem ser feitos solúveis em água? Os ácidos e as bases orgânicas 16/02/2022 2/16/2022 Ácidos carboxílicos (pKa = 3 a 4) 5% de solução aquosa de NaOH. O NaOH é uma base inorgânica forte. também pode reagir com fracas bases inorgânicas (solução aquosa de NaHCO3 16/02/2022 Vamos tentar um exemplo de problema. Aqui temos uma mistura de ácido benzóico e naftaleno dissolvidos em diclorometano. 16/02/2022 Pode usar uma solução aquosa de NaOH 5% ou uma solução saturada de NaHCO3, para extrair o ácido benzóico como uma forma de sal. 16/02/2022 Aqui temos uma mistura de ácido benzóico e p-metoxifenol, dissolvidos em diclorometano. Você quer separar esses dois compostos. O que você pode fazer? 16/02/2022 2/16/2022 2/16/2022 Extração em funil de separação 16/02/2022 Extração em funil de separação 16/02/2022 Extração líquido-líquido 16/02/2022 Vantagens • Processo normalmente realizado à temperatura ambiente • Possibilidade de uso de diversos solventes • Baixo custo de investimento Desvantagens • Processo lento, tedioso e trabalhoso • Alto consumo de solventes orgânicos • Para obter o produto A (puro) é necessário eliminar o composto C, por evaporação, destilação, etc. Arraste a vapor Os óleos essenciais são isolados na maioria das vezes através de destilação por arraste a vapor. Neste procedimento, o vapor passa através do material da planta, vaporiza o óleo essencial que é então condensado juntamente com o vapor através de um recipiente refrigerado e recolhido em um outro recipiente 16/02/2022 Arraste a vapor Aparelhagem para destilação por arraste de vapor externo 16/02/2022 Arraste a vapor Aparelhagem para destilação por arraste de vapor interno 16/02/2022 Soxhlet o processo de extração contínua sólido-líquido extrai-se o(s) composto(s) a serem estudados de um sistema sólido (por exemplo, uma planta), usando-se um solvente que dissolve seletivamente o(s) composto(s) desejado, deixando para trás o sólido insolúvel indesejado. 16/02/2022 16/02/2022 Extração Soxhlet 16/02/2022 Vantagens • Extração contínua • Possibilidade de uso de diversos solventes voláteis • Baixo custo de investimento Desvantagens • Processo lento, tedioso e trabalhoso • Alto consumo de solventes orgânicos • Só pode ser utilizado para amostras sólidas Coeficiente de distribuição (Coeficiente de partição – Kp) KD = razão entre as concentrações do soluto em cada solvente Conhecendo o KD de um composto dado em um sistema de solventes dado, pode ser prever qual proporção será extraída. Exemplo: a solubilidade do composto A em água é de 0,600 g / 100 mL da água e de 12,6 g / 100 mL em éter etílico. 𝐷 [ ]é [ ]á 16/02/2022 Coeficiente de distribuição (Coeficiente de partição – Kp) Exemplo: a solubilidade do composto A em água é de 0,600 g / 100 mL da água e de 12,6g / 100 mL em éter etílico. 𝐷 [ ]é [ ]á 𝐷 , , A maior parte do composto A será encontrado na fase orgânica. Extrair uma mistura com diversas (geralmente três) parcelas pequenas do solvente é mais eficiente do que extrair com uma parcela grande do solvente. 16/02/2022 Coeficiente de distribuição (Coeficiente de partição – Kp) A uma determinada temperatura, a razão de concentrações de um soluto em cada solvente é uma constante. Essa razão é chamada de Coeficiente de distribuição, K. quando solvente1 e solvente2 são líquidos imiscíveis. Por convenção o solvente orgânico é o [1] e a água é o [2] 16/02/2022 1º Caso) Extração de 5,0g de soluto em 100mL de água por uma porção de 150mL de éter Total extraído: 4,69 g 16/02/2022 2º Caso) Extração de 5,0g de soluto em 100mL de água por três porções de 50mL de éter cada Total extraído: 4,98g 16/02/2022 Eugenol 2/16/2022 Informações fisico-químicas Ponto de ebulição 252 °C (1013 hPa) Densidade 1.065 g/cm3 (25 °C) Ponto de fulgor 124 °C Ponto de fusão -9.2 °C Pressão de vapor 0.04 hPa (25 °C) Solubilidade 2.46 g/l O papel tornassol azul, em presença de uma solução ácida, muda da cor azul para a vermelha. O papel tornassol vermelho, em contato com uma base, muda da cor vermelha para a azul. O papel neutro, em contato com ácidos, torna-se vermelho; em contato com bases, torna-se azul. 16/02/2022 16/02/2022
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