Isolamento de substâncias naturais _ extração do limoneno BAC 2012

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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 . P
0A + 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 = P
0A + 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/li
moneno/ 
 
• 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 carotenoidese 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 = P
0A + 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 . P
0A + xB . P
0B 
 
Onde (xA . P
0A) e (xB . P
0B) 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 comágua 
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. 
FLUXOGRAMA