Cromatografia em camada delgada-Relatório química orgânica experimental -

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA
Disciplina: Química Orgânica Experimental V
Professora: Isakelly Pereira Marques
Aluna: Denise da Silveira
matrícula: 220015118
Cromatografia em camada delgada
Niterói, 16 de maio de 2023
1
1. Introdução
As interações intermoleculares entre as moléculas de uma mesma
substância, ou substâncias diferentes, definem suas propriedades físico-químicas,
como ponto de fusão, ponto de ebulição e solubilidade, sendo as principais
denominadas Forças de Dispersão, Dipolo-Dipolo e Ligações de Hidrogênio, em
ordem crescente de intensidade.1
De modo exposto, a origem dessas interações, bem como as diferenças
entre elas, pode ser explicada pela diferença de eletronegatividade entre os átomos
envolvidos em ligação, sendo assim, quanto maior essa diferença, maior a
polarização das ligações, influenciando diretamente no modo em que a molécula irá
interagir com as outras no espaço.1
Em síntese, se dois átomos estão em ligação e um deles apresenta uma
elevada eletronegatividade, o átomo de menor eletronegatividade apresenta uma
carga parcial positiva, enquanto que o outro apresentará uma carga parcial
negativa, caracterizando a molécula em questão como polar, podendo apresentar
interações Dipolo-Dipolo ou Ligação de Hidrogênio, sendo essa última caracterizada
pela ligação do átomo de Hidrogênio aos átomos de Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio.1
Contudo, quando se trata do ponto de fusão das substâncias, ou seja, a
temperatura em que uma substância sólida passa para o estado líquido, esse não
segue estritamente essa teoria, isto é, quanto maior as forças intermoleculares
envolvidas, maior o ponto de fusão. Isso acontece porque o ponto de fusão sofre
influência não somente dessas interações, mas também do arranjo cristalino,
levando em consideração substâncias sólidas.2
No entanto, se a diferença de eletronegatividade for pequena, a força da
interação, agora responsável apenas pela polarizabilidade das moléculas em
contato, é considerada fraca, não havendo a formação de dipolos elétricos,
caracterizando tal molécula como apolar, apresentando interações de Forças de
Dispersão.3
Em um processo envolvendo forças intermoleculares, a solubilidade de um
composto em outro aumenta quando a intensidade das forças de atração entre as
moléculas do próprio soluto e entre as moléculas do próprio solvente é superada
pela intensidade das forças atrativas que se estabelecerão entre as moléculas do
soluto e do solvente.4
A solubilidade é o principal aspecto a ser examinado . O processo de
solubilização de uma substância química é decorrente da interação entre a espécie
que se pretende solubilizar e a substância que a dissolve . Assim, sustenta a
definição de que a quantidade de soluto que dissolve numa certa quantidade de
solvente , é uma condição de equilíbrio . Dessa forma , a solubilidade é diretamente
associada com a estrutura molecular, principalmente com a polaridade, momento
dipolo , das ligações químicas.4
2
Compostos apolares ou pouco polares são solúveis em solventes apolares ou
de baixa polaridade, na mesma proporção que compostos de elevada polaridade
são solúveis em solventes também polares, conforme a regra de que apolar dissolve
apolar e polar dissolve polar.4
O açafrão da terra é um composto fenólico alaranjado que é bastante
utilizado nos países orientais como composto medicinal, tempero e corante em
alimentos. Esse composto detém de três pigmentos, curcumina ,
bisdemetoxicurcumina e demetoxicurcumina , que possuem a característica de
serem antioxidantes para o organismo humano.5
2. Objetivo
Separar os curcuminóides: curcumina, desmetoxicurcumina e
bisdesmetoxicurcumina presentes no extrato etanólico do açafrão da terra por
cromatografia em camada delgada.
3. Resultados e Discussões
A cromatografia é um processo bastante simples e eficaz utilizado para
separar uma mistura de dois ou mais compostos utilizando-se duas fases: uma
estacionária (fixa) e uma móvel (eluente). A CCD, especificamente, é utilizada para
a separação de misturas sólido-líquido, qualitativamente e em pequenas
quantidades.
A montagem da aparelhagem do experimento é simples, entretanto exige um
cuidado minucioso no manuseio. São utilizadas uma câmara de eluição - composta
por um béquer de 100 mL, um vidro de relógio, papel de filtro e o eluente -, além de
uma placa de sílica gel contendo a amostra.
Inicialmente é montada a câmara de eluição. Primeiramente é necessário
marcar 0,3 cm de altura em um béquer de 100 mL, pois representa a quantidade
necessária de eluente, a fim deste não encostar no marco de origem da amostra na
placa de sílica gel e comprometer o experimento. Após a marcação, é adicionada a
quantidade de eluente até atingir a marca, e coloca-se o vidro de relógio para tapar
o sistema, para que o eluente não vaporize. É colocado, então, o papel de filtro
dentro da câmara, o qual terá a função de saturar o sistema através da absorção do
líquido, favorecendo a eluição.
Com a câmara montada, espera-se o tempo necessário para que a saturação
esteja completa e seja adicionada a placa de sílica gel. Para isso, observa-se o nível
de eluente: se este ainda estiver aproximadamente na marcação de 0,3 mL, já é
possível adicionar a placa, mas caso o nível tenha abaixado, será necessário
adicionar mais eluente até atingir os 0,3 cm novamente, e somente então adicionar
a placa.
3
Para a montagem da amostra na placa de sílica gel, foi utilizado um capilar
para adicionar a amostra no ponto de origem marcado com um lápis, a cerca de 1
cm de distância da borda inferior da placa. O lápis é utilizado por não possuir uma
pigmentação capaz de interferir no resultado do experimento. São necessárias de 6
a 8 aplicações no mesmo ponto (centro da linha), para que um pequeno círculo com
a amostra seja feito com a quantidade amostral adequada. As aplicações devem ser
feitas assim que a quantidade de amostra da 4 aplicação anterior tenha secado,
para evitar que a amostra se espalhe muito na placa pelo intervalo inadequado entre
as aplicações.
A placa de sílica gel é adicionada cuidadosamente na câmara de eluição
saturada através de uma pinça. A placa deve ficar apoiada na base e no vidro lateral
do béquer, de forma que fique o mais ereta possível, para facilitar a atuação da
capilaridade, e deve ficar no lado oposto ao papel de filtro.
A teoria envolvida na realização da CCD da amostra etanólica de açafrão da
terra se fundamenta no conceito de polaridade. Compostos com polaridades
semelhantes interagem mais intensamente, devido às interações intermoleculares.
Para que os curcuminoides sejam separados na placa, é necessário que interajam
tanto com a fase móvel (eluente) quanto com a fase estacionária (placa).
O eluente flui através da placa por capilaridade. Como a placa de sílica gel é
relativamente polar (possui hidroxilas), o eluente também deve ter uma
característica polar para que flua adequadamente. Porém, a polaridade é um
conceito relativo, já que depende de comparações entre substâncias mais polares e
menos polares. Se um composto possui mais grupos polares que outro, pode ser
considerado mais polar, em comparação, mas nunca isoladamente. Visto que a
polaridade é dependente de comparações, é possível entender o mecanismo
envolvido na CCD.
O eluente em questão deve interagir com a placa de sílica de forma
intermediária, a fim de conduzir os curcuminoides, que possuem estruturas polares,
e também interagir com a placa. Se o eluente for consideravelmente apolar, não vai
interagir com a placa nem com os curcuminoides, subindo por capilaridade
rapidamente e inviabilizando a separação.
Por outro lado, se o eluente for muito polar, como a água (H2O), que
apresenta interações fortes de ligação de hidrogênio, por exemplo, irá interagir
muito intensamente com a placa, também inviabilizando o fluir que promove a
separação dos curcuminoides. Dessa forma, o eluente utilizado no experimento
deve interagir intermediariamente com a placa e com os curcuminóidespara garantir
o sucesso da separação.
Os curcuminoides são relativamente polares, possuindo grupos de hidroxila,
carbonila e éteres. Na amostra do extrato etanólico concentrado de açafrão da terra,
estão concentrados três tipos de curcuminoides, e suas estruturas estão descritas a
seguir:
4
Fonte: Curcumina, o Pó Dourado do Açafrão-da-Terra.6
Considerando as estruturas acima, é possível perceber o porquê o eluente
deve ter polaridade intermediária, não devendo ficar no "extremo apolar” ou “polar”.
Para o presente experimento, foi utilizada uma mistura de 95% de diclorometano e
5% de metanol. As proporções utilizadas foram 9,5 mL e 0,5 mL, obtendo-se um
eluente de 10 mL.
Os componentes da mistura do eluente foram escolhidos a fim de fornecer
uma interação média com os curcuminóides e com a placa de sílica gel. O
diclorometano é um composto que possui ligações covalentes polares em sua
estrutura, por conta da diferença de eletronegatividade entre o cloro e o carbono.
Como a polaridade do diclorometano não é tão acentuada (interage apenas
com dipolo-dipolo), é necessário aumentar a polaridade do eluente adicionando uma
substância mais polar comparativamente. Para isso, foi utilizado 0,5 mL de metanol,
composto que, por possuir uma hidroxila, é capaz de interagir por ligações de
hidrogênio (interação intermolecular), aumentando assim a polaridade do eluente.
Portanto, a mistura do eluente 95% diclorometano e 5% metanol oferece
polaridade suficiente para interagir com a fase estacionária, mantendo o fluxo
capilar, e também com os curcuminóides, viabilizando a separação entre eles.
Caso o eluente fosse muito apolar, os curcuminoides não interagiriam com a
fase móvel, se fixariam à fase fixa muito precocemente, e não avançariam por
capilaridade. Caso o eluente fosse muito polar, os curcuminoides iriam interagir
muito fortemente com a fase móvel, subindo demais por capilaridade e
comprometendo o resultado experimental.
5
Com a aparelhagem montada e a placa dentro da câmara de eluição, é
possível observar o andamento do experimento. À proporção que o eluente sobe
pela placa por capilaridade, a amostra é compartilhada entre a fase móvel e a
estacionária. Durante esse processo, os curcuminoides interagem com a placa e
são separados de acordo com a sua polaridade
A curcumina, por possuir mais grupos polares, é mais polar que os outros
curcuminoides e interage com a placa mais rapidamente. A desmetoxicurcumina,
por possuir um grupo polar a menos, interage após a curcumina. A
bisdesmetoxicurcumina, por possuir a menor polaridade entre os três curcuminoides
em questão, interage mais com o eluente do que com a placa, fluindo mais por
capilaridade e sendo o último à se fixar à placa de sílica gel (fica a uma distância
maior da marcação de origem).
Após a separação dos curcuminoides, a placa é cuidadosamente retirada da
câmara com o auxílio de uma pinça e apoiada no vidro de relógio até que esteja
completamente seca. Cada mancha observada corresponde a um componente
separado da mistura original, que neste caso são os curcuminoides presentes no
extrato etanólico concentrado de açafrão da terra.
Se os componentes apresentarem cores, será possível observar a separação
à olho nu. Como os curcuminoides apresentam cor amarelada, observam-se três
separações da mesma cor. Existem compostos em misturas específicas que
apresentam faixas de cores diferentes, enquanto que também há compostos
incolores. Nesses casos, faz-se necessário revelar a placa.
Após a conclusão da CCD, a placa já seca foi colocada em uma câmara
escura com lâmpada de radiação ultravioleta para uma melhor visualização da
separação dos curcuminoides. Sob a luz UV, os compostos geralmente aparecem
fluorescentes na placa, o que sugere a estrutura do composto.
A placa de sílica-gel emite frequências com o comprimento de onda de cerca
de 254 nm, e por conta disso a visualização nessa frequência não é tão clara, e por
isso foi aplicada a frequência de 365 nm, para permitir uma melhor visualização.
A definição de quais seriam os respectivos compostos separados na amostra
foi dada por propostas, suposições e análises das estruturas das substâncias
envolvidas. Porém, para que a análise seja confirmada, é necessário usar uma faixa
padrão como comparação para os resultados.
Sob uma série de condições específicas (como espessura da placa,
temperatura, tipo de eluente, entre outras), determinado composto sempre percorre
uma distância fixa relativa à distância que o eluente percorre. A proporção entre a
distância que o composto percorre e a distância que o eluente percorre é chamada
valor de Rf. O símbolo Rf se refere a "retardation factor" ("fator de atraso") ou "ratio
to front" ("razão até a frente"), e é expresso como uma fração decimal:
=𝑅
𝑓
𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 
𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑒𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
6
Quando as condições de medição são especificadas, o valor de Rf
corresponde a uma propriedade física do composto, sendo usado também para a
identificação de compostos. Os valores de encontrados para os curcuminoides𝑅
𝑓
 
foram:
● Distância percorrida pelo eluente = 4 cm
● Distância percorrida pela curcumina = 1 cm - = 0,2𝑅
𝑓1
● Distância percorrida pela desmetoxicurcumina = 2,3 cm - = 0,5𝑅
𝑓2
● Distância percorrida pela bisdesmetoxicurcumina = 2,9 cm - = 0,7𝑅
𝑓3
𝑅
𝑓1
 = 𝑑1𝑑𝑒 = 
1
4 = 0, 2
𝑅
𝑓2
 = 𝑑1𝑑𝑒 = 
2,3
4 = 0, 5
𝑅
𝑓1
 = 𝑑1𝑑𝑒 = 
2,9
4 = 0, 7
Os resultados encontrados para cada um dos curcuminoides se fundamenta
na polaridade relativa entre eles. A curcumina possui um grupo metóxi, que
promove polarização, em cada um dos anéis aromáticos de sua estrutura,
possuindo maior polaridade, interagindo mais com a fase estacionária e percorrendo
a menor distância ( = 0,2).𝑅
𝑓
Já a desmetoxicurcumina possui um grupo metoxi a menos (em apenas um
anel aromático), tendo menor polaridade em comparação à curcumina, então
percorreu uma distância maior por interagir mais com a fase móvel( = 0,5). Por𝑅
𝑓
fim, a bisdesmetoxicurcumina não possui grupo metoxi em sua estrutura, e por isso
foi o curcuminoide que interagiu mais com o eluente entre os três, percorrendo uma
distância maior ( = 0,7).𝑅
𝑓
7
Placa de CCD obtida no experimento
4. Conclusões
Foi possível observar a separação dos curcuminóides (curcumina,
desmetoxicurcumina e bisdesmetoxicurcumina) presentes no extrato etanólico
concentrado de açafrão da terra, pela
observação da placa de sílica-gel.
5. Parte experimental
5.1 Desenho da aparelhagem
8
1- Béquer de 100 mL; 2 - Vidro de relógio; 3 - Papel de filtro; 4 - Placa de sílica; 5 -
Eluente
Placa de CCD vista sobre frequência UV de 365nm / 254nm
5.2 Procedimentos experimentais
Para a realização do experimento, inicialmente foi marcado no béquer uma
altura de 0,3 cm. Para o preparado o eluente, misturou-se 9,5 mL de diclorometano
com 0,5 mL de metanol. Com o eluente pronto, foi adicionado uma quantidade no
béquer até atingir a altura de 0,3 cm previamente marcada, e então foi adicionado
um pedaço de papel de filtro.
Enquanto a saturação acontece, a amostra é aplicada na placa de sílica-gel
no ponto de origem marcado com lápis, e então é adicionada na câmara de eluição.
9
5.3 Dados físicos
5.3.1 Diclorometano.7
Ponto de ebulição 40 °C (1013 hPa)
Densidade 1.33 g/cm3 (20 °C)
Limite de explosão 13 - 22 %(V)
Temperatura de ignição 605 °C DIN 51794
Ponto de fusão -95 °C
Pressão de vapor 584 hPa (25 °C)
Solubilidade 20 g/l
Informações toxicológicas Provoca irritação cutânea.
Provoca irritação ocular grave.
Pode provocar sonolência ou vertigens.
Suspeito de provocar cancro.
Declaração cautelar Pedir instruções específicas antes da
utilização.
Não manuseie o produto antes de ter
lido e percebido todas as precauções
de segurança.
Evitar respirar as poeiras/ fumos/
gases/ névoas/ vapores/ aerossóis.
SE ENTRAR EM CONTACTO COM A
PELE: lavar abundantemente com
água.
SE ENTRAR EM CONTACTO COM OS
OLHOS:Enxaguar cuidadosamente
com água durante vários minutos. Se
usar lentes de contacto, retire-as, se tal
lhe for possível. Continue a enxaguar.
EM CASO DE exposição ou suspeita de
exposição: consulte um médico.
5.3.2 Curcuma.8
10
Os principais compostos identificados para os derivados de Curcuma longa
correspondem à curcumina, bisdemetóxicurcumina e demetóxicurcumina.
Nome do produto Curcumina para síntese
Fórmula 𝐶
21
𝐻
20
𝑂
6
Peso molecular 368.39 g/mol
Aspecto Estado físico: pó Cor:
amarelo-alaranjado
Ponto de fusão/congelamento 183 °C
Estabilidade química O produto é estável quimicamente sob
condições ambiente padrão
(temperatura ambiente).
5.3.2 Metanol.9
Ponto de ebulição 64.5 °C (1013 hPa)
Densidade 0.792 g/cm3 (20 °C)
Limite de explosão 5.5 - 44 %(V)
Temperatura de ignição 420 °C DIN 51794
Ponto de fusão -97.8 °C
Pressão de vapor 128 hPa (20 °C)
Informações toxicológicas Líquido e vapor facilmente inflamáveis.
Tóxico por ingestão, contacto com a
pele ou inalação.
Afecta os órgãos.
Declaração cautelar Manter afastado do calor, superfícies
quentes, faísca, chama aberta e outras
11
fontes de ignição. Não fumar.
Manter o recipiente bem fechado.
Usar luvas de proteção/ vestuário de
proteção/ proteção para os olhos/
proteção facial/ proteção auditiva.
EM CASO DE INGESTÃO: contacte
imediatamente um CENTRO DE
INFORMAÇÃO
ANTIVENENOS/médico.
SE ENTRAR EM CONTACTO COM A
PELE (ou o cabelo): Retirar
imediatamente toda a roupa
contaminada. Enxaguar a pele com
água.
EM CASO DE INALAÇÃO: retirar a
pessoa para uma zona ao ar livre e
mantê-la numa posição que não
dificulte a respiração. Contacte um
CENTRO DE INFORMAÇÃO
ANTIVENENOS/médico.
Armazenar em local bem ventilado.
Manter o recipiente bem fechado.
6. Bibliografia
1. ROCHA, Willian R. Interações intermoleculares. Cadernos Temáticos de
Química Nova na Escola, v. 31, p. 36, 2001.
2. MOHRIG, J.R. et al. Laboratory Techniques in Organic Chemistry: Supporting
Inquiry-Driven Experiments. 4 ed. New York: W. H. Freeman and Company,
2014, p. 212.
3. McMURRY, J., Química Orgânica vol. 1. Editora CENGAGE Learning.
Tradução da 9ª Edição Norte Americana, p. 177-213
4. MARTINS, C. R ., LOPES, W. A ., ANDRADE , J. B. Solubilidade das
substâncias orgânicas. Química Nova , Salvador, v. 36 , n. 8, 1248 -1255,
2013.
5. BRAGA , M . E . M Obtenção de compostos bioativos de Curcuma longa L. e
Lippia alba M. por tecnologia supercrítica: rendimento global, cinética de
extração, composição química e aproveitamento do resíduo amiláceo . 2005
.20 0 f . Tese (Doutorado em Engenharia de Alimentos ) - Faculdade de
Engenharia de Alimentos , Universidade Estadual de Campinas , Campinas,
2005.
6. Sueth-Santiago, V., Mendes-Silva, G. P., Decoté-Ricardo, D., & Freire de
Lima, M. E. (Ano). Curcumina, o Pó Dourado do Açafrão-da-Terra:
Introspecções sobre Química e Atividades Biológicas.
12
https://doi.org/10.5935/0100-4042.20150035. Acesso em 16 de maio de
2023.
7. MERCK Millipore. Dados físicos e químicos do diclorometano. Disponível em:
https://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Dichloromethane,MDA_CHEM-
106050 Acesso em 16 de maio de 2023.
8. MERCK Millipore. Dados físicos e químicos da curcuma. Disponível em:
https://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/msds/MDA_CHEM-820354?Or
igin=PDP Acesso em 01 de maio de 2023.
9. MERCK Millipore. Dados físicos e químicos do metanol. Disponível em:
https://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Methanol,MDA_CHEM-822283
Acesso em 16 de maio de 2023.
13
https://doi.org/10.5935/0100-4042.20150035
https://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Dichloromethane,MDA_CHEM-106050
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