Relatório 02 - Destilação por Arraste a Vapor (Óleo de Cravo) e Extração (Eugenol)

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QFL 1423 - Química Orgânica Experimental
DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR DE ÓLEO
DE CRAVO E EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA DO
EUGENOL
Cesar Policarpo Felisbino, 9792421
Nicolas Mariano de Oliveira, 10296931
São Paulo
Agosto de 2019
1. OBJETIVOS
Esse experimento teve principal objetivo a extração e isolamento do eugenol
em forma de um óleo, por destilação por arraste a vapor e extrações sucessivas.
Pretendia-se aprender a montar a aparelhagem e adquirir prática da destilação,
assim como executar a técnica correta de extração para, por fim, determinar o
rendimento e a pureza do óleo obtido.
2. RESULTADOS
Foram pesados 25,00 g de cravo, adicionado então a 100 mL de água, e esta
mistura foi submetida à destilação por arraste a vapor, seguida de uma extração
quimicamente ativa. A seguir são apresentados os resultados da fração obtida logo
após a primeira etapa da extração do destilado com diclorometano (imagens 2 e 5),
seguida do cromatograma da fase orgânica obtida com adição de NaOH 5%
(imagens 3 e 6) e, então, do cromatograma após a extração com ácido (imagens 4 e
7).
O diclorometano (CH2Cl2) puro elui em 2,188 min, correspondendo ao
primeiro pico observado nos três cromatogramas - não contabilizado pois se trata do
solvente. Os demais picos observados (três na fração 1 e 2, e dois na fração 2)
correspondem ao eugenol, acetato de eugenila e cariofileno.
Imagem 1: principais componentes do óleo de cravo.
Após a última extração, o solvente (diclorometano) foi roto-evaporado e o
rendimento foi calculado:
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 ó𝑙𝑒𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑐𝑟𝑎𝑣𝑜 𝑥100 =
0,29𝑔
25𝑔 𝑥100 = 1, 16%
Para um maior aprofundamento dos resultados e posterior discussão,
utilizou-se neste relatório os cromatogramas de dois grupos, 46 e 54.
Imagem 2: análise cromatográfica da fração 01 (grupo 46), obtida da primeira etapa da extração com
diclorometano.
Imagem 3: análise cromatográfica da fração 02 (grupo 46), obtida após a adição de NaOH 5%.
Imagem 4: análise cromatográfica da fração 03 (grupo 46), obtida ao final da extração com HCl.
Imagem 5: análise cromatográfica da fração 01 (grupo 54), obtida da primeira etapa da extração com
diclorometano.
Imagem 6: análise cromatográfica da fração 02 (grupo 54), obtida após a adição de NaOH 5%
Imagem 7: análise cromatográfica da fração 03 (grupo 54), obtida ao final da extração com HCl.
3. DISCUSSÕES
Era esperado que a destilação nos fornecesse uma mistura do eugenol com
acetato de eugenila e cariofileno, além da água envolvida no processo. Assim, o
destilado foi extraído com diclorometano. Baseado nas estruturas dos compostos, e
tendo em vista a baixa solubilidade do eugenol e do cariofileno em água (2,6 g.L-1 e
menos de 1,0 g.L-1, respectivamente), esperava-se que esses dois compostos
estivessem na fase orgânica após a extração, enquanto o acetato de eugenila, de
solubilidade 83,0 g.L-1 em água, deveria apresentar-se solubilizado na fase aquosa,
com apenas traços no diclorometano. Essa expectativa foi condizente com os
resultados obtidos ao injetar uma alíquota da fase orgânica (fração 01) no
cromatógrafo gasoso, onde obtivemos um pico próximo a cerca de 2 min., referente
ao diclorometano, e um pico em 3,198 min., para o fração do grupo 46, e em 3,189
min., para o grupo 54, referentes ao eugenol. Nessa fase, o eugenol representa
93,17% e 94,39% dos produtos eluídos, para o grupo 46 e 54, respectivamente, já
indicando bom grau de pureza. Também obtivemos dois outros picos de áreas muito
pequenas em comparação ao eugenol, provavelmente provenientes do cariofileno e
acetato de eugenila, ambos apresentando tempo de retenção maior. Isso se dá
devido a suas estruturas que teriam melhor interação com a coluna, e também aos
seus valores mais elevados de peso molecular em comparação com o do eugenol,
tendo assim uma eluição mais lenta.
Após a primeira etapa da extração do produto da destilação com
diclorometano, foi realizada a extração em fase aquosa básica com NaOH 5%, no
qual reservou-se uma alíquota da fase orgânica desta etapa (fração 02), seguida de
acidificação do meio da fase aquosa até pH 2 e de uma nova extração com
diclorometano, no qual também retirou-se uma alíquota (fração 03) para análise no
cromatograma. Analisando e comparando as estruturas eugenol e cariofileno
(predominantes em maior proporção na primeira fase orgânica, quando comparado
ao acetato de eugenila), é possível notar que o eugenol possui um hidrogênio ácido,
localizado no grupo hidroxila; dessa forma, ao realizar uma extração com meio
aquoso básico, tornamos o eugenol solúvel na fase aquosa ao deslocar seu
equilíbrio para a formação da base conjugada, a qual é carregada negativamente,
permitindo ser solvatada por água. Isso nos permite separar o eugenol do
cariofileno, que continua solubilizado em fase orgânica.
A acidificação da fase aquosa, seguida pela extração com diclorometano,
permite que o eugenol volte à forma protonada e seja isolado no solvente orgânico.
Observando, primeiramente, os cromatogramas apresentados na imagem 03 e 06,
vemos uma maior proporção de cariofileno e acetato de eugenila na fase orgânica
da fração 02 de ambos os grupos, indicando que uma parte do eugenol ficou solúvel
na fase aquosa básica, entretanto, mostrando também uma perda de rendimento
final, uma vez que nem todo eugenol presente no sistema sofreu desprotonação.
Por fim, essa técnica se mostrou bem sucedida ao analisarmos os
cromatogramas da fração 03 de cada grupo, onde temos um único pico (com
exceção daquele indicando o solvente) em 3,193 min. e em 3,173 min., em cada
cromatograma, correspondentes ao eugenol, indicando alto grau de pureza do
nosso composto.
O processo todo obteve um rendimento de 1,16%. No entanto, é preciso levar
em consideração que a destilação não foi executada até o final, devido ao tempo
limitado de laboratório, e que a prática de múltiplas etapas de extração sempre
resulta em alguma perda de massa de produto, pois a mais ínfima solubilidade de
um material em um determinado solvente pode interferir no rendimento final.
4. CONCLUSÃO
Podemos ver, tanto pela quantidade e composição dos picos medidos nos
cromatogramas, que a expectativa teórica descreve com fidelidade o processo
executado em laboratório. Além disso, obtivemos êxito no isolamento do eugenol
segundo o método no que diz respeito a pureza (100,0%). O rendimento obtido foi
de 1,16%, extremamente baixo em relação à massa inicial de cravo (25,0 g), porém
adequado ao considerar que uma grande porcentagem da massa do cravo
corresponde a matéria orgânica e não ao eugenol, em que o aumento da pureza é
concomitante com a diminuição do rendimento.
5. REFERÊNCIAS
[1] PAVIA, G.M. Lampman. Introduction to Organic Laboratory Techniques, 3 ed. -
Editora Elsevier, 1990.
[2] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/eugenol acessado em 07/09/2019
às 20:25
[2] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Caryophyllene acessado em
07/09/2019 às 20:27.
[3] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Acetyleugenol acessado em
07/09/2019 às 20:49.
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/eugenol
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Caryophyllene
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Acetyleugenol#section=Top