Extração da cafeína do chá preto e caracterização por cromatografia e ponto de fusão. Síntese do ácido 5-nitrosalicílico e preparação do derivado 5-nitrosalicílato de cafeína.

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Extração da cafeína do chá preto e caracterização por cromatografia e ponto de fusão.
Síntese do ácido 5-nitrosalicílico e preparação do
derivado 5-nitrosalicílato de cafeína.
Ítalo Silva Félix[footnoteRef:0] [0: Graduando em Química Industrial pela UFU. E-mail: italosptc@gmail.com] 
Ana Flávia Caldeira[footnoteRef:1] [1: Graduanda em Química Industrial pela UFU. E-mail: anafcm@ufu.br] 
Jéssica Gonçalves Braga[footnoteRef:2] [2: Graduanda em Química Industrial pela UFU. E-mail: jessibragaaa@ufu.br] 
Resumo: A Cafeína é um composto químico de fórmula C8H10N4O2, classificada como alcalóide do grupo das xantinas e nomeado (IUPAC usual) como 1,3,7- trimetilxantina. Está presente em algumas plantas e é usada para o consumo como estimulante em bebidas, na forma de infusão. É possível que sua presença em plantas se deva à proteção contra predadores. A cafeína, 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona, se apresenta como uma substância branca, sem gosto, que constitui aproximadamente 5% do peso das folhas de chá. O conteúdo de cafeína de folhas de chás depende da variedade e da região de ocorrência. A ação biológica da cafeína inclui estimulação cardíaca e respiratória, bem como efeito diurético. O chá contém traços de alcalóide teofilina, cuja estrutura é similar à da cafeína, ele estimula a ação muscular e relaxa a artéria coronária. Deste modo pode-se observar que uma simples xícara de chá tem múltiplos efeitos sobre quem a toma.
Palavras-chave: cafeína, extração, Camellia sinensis
Abstract: Caffeine is a chemical compound with the formula C8H10N4O2, classified as an alkaloid of the xanthines group and named (usual IUPAC) as 1,3,7-trimethylxanthine. It is present in some plants and is used for consumption as a stimulant in beverages, in the form of an infusion. It is possible that its presence in plants is due to protection against predators. Caffeine, 3,7-dihydro-1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6-dione, appears as a white, tasteless substance that constitutes approximately 5% of the weight of tea leaves. The caffeine content of tea leaves depends on the variety and region of occurrence. The biological action of caffeine includes cardiac and respiratory stimulation, as well as a diuretic effect. The tea contains traces of theophylline alkaloid, whose structure is similar to that of caffeine, it stimulates muscle action and relaxes the coronary artery. In this way it can be seen that a simple cup of tea has multiple effects on the person who takes it.
Keywords: caffeine, extraction, Camellia sinensis
1. Introdução
A cafeína se apresenta sob a forma de um pó branco ou pequenas agulhas, que se fundem a 235-238 °C e sublimam a 178 °C, em condições normais de temperatura e pressão. Possui massa molar de 194,19 g.mol-1, densidade de 1,23 g/cm³, é extremamente solúvel em água quente, não tem cheiro e apresenta sabor amargo.
Em seu grupo a cafeína é a que mais atua sobre o sistema nervoso central. Doses terapêuticas de cafeína estimulam o coração aumentando a sua capacidade de trabalho, produzindo também dilatação dos vasos periféricos. Sua rápida ação estimulante faz dela poderoso antídoto à depressão respiratória. A ingestão excessiva pode provocar irritabilidade, ansiedade, dor de cabeça ou insônia. Os portadores de arritmia cardíaca devem evitar o uso desta substância. Altas doses de cafeína excitam demasiadamente o sistema nervoso central e os reflexos medulares, podendo ser letal. Estudos demonstraram que a dose letal, para humanos, é de 10 g. [1]
A Cafeína é encontrada em muitas espécies de plantas e sua função no organismo vegetal é atuar como pesticida natural. Algumas plantas que possuem essa molécula são o café, o chá preto, a erva-mate, o cacau, o guaraná e a cola. Níveis elevados de cafeína são encontrados em mudas jovens que ainda estão desenvolvendo folhagens sem proteção mecânica. A Cafeína paralisa e mata determinados insetos que se alimentam da planta. [2]
O chá e o café são as bebidas mais consumidas do mundo, além disso a cafeína presente nessas bebidas são utilizadas em refrigerantes, energéticos e suplementos de alta performance. Sendo assim a síntese, caracterização e estudo dessa molécula é de extrema importância. [3]
2. Experimental
OBTENÇÃO DA ACETANILIDA
2.1 Materiais:
· Béquer de 250 mL; 
· Chapa de Aquecimento;
· Erlenmeyer de 500 mL;
· Kitassato de 1000 mL;
· Funil de Buchner;
2.2 Reagentes: 
· Folhas de chá preto; 
· Água destilada; 
· Carbonato de Cálcio;
· Cloreto de Metileno;
· Sulfato de Sódio 
2.3 Extração:
Em um béquer de 250 mL de capacidade, colocar 10 gramas de folhas de chá preto picada e um volume de 150 mL de água destilada. Aqueça a mistura até ebulição e mantenha esse processo por cerca de 15 minutos. Use chapa de aquecimento para isto. Após deixar esfriar e adicionar cerca de 1 grama de carbonato de cálcio [CaCO3] para precipitar os taninos. Agite com auxílio de um bastão de vidro e deixe esfriar. Filtrar a suspensão através de uma fina camada de Celite colocada sobre o papel filtro no funil de Büchner. Com auxílio de um copo de Kitassato conectado a uma fonte de vácuo , proceda à filtração utilizando pressão reduzida (com auxílio de uma trompa d’água). Se o filtrado ainda estiver quente (morno), deixar esfriar (temperatura ambiente), e transferir o conteúdo para um funil de separação. Adicione cerca de 25 mL de Diclorometano (Cloreto de Metileno, CH2Cl2) e misture gentilmente para evitar a formação de emulsões. *Obs. Não agite vigorosamente o funil de separação contendo os dois líquidos. Separe a fase orgânica, recolhendo-a em um Erlenmeyer e reserve. À fase aquosa remanescente no funil de separação, adicione mais 25 mL de Diclorometano e repita o procedimento, juntando as frações orgânicas no final. Adicione 2 espátulas de Sulfato de Sódio (Na2SO4) anidro, este sal atua como agente secante, retirando a água do solvente. A quantidade de agente secante deve ser suficiente até que o sólido fique solto pelo fundo do Erlenmeyer. Deixe em repouso por cerca de 10 minutos e filtre a solução para balão de fundo redondo de 100 mL (previamente pesado) e evapore o solvente em evaporador rotatório até a saída de todo o solvente (CH2Cl2). Pese a cafeína bruta e calcule o rendimento em massa (Massa de Cafeína/Massa de Chá-Preto)
2.4 Recristalização:
 Após decorrido o tempo de evaporação do solvente, transferiu-se o produto sintetizado para um erlenmeyer de 50 ml com auxílio de uma espátula. Na capela adicionou-se 5 ml de totueno com auxílio de um pipeta acoplada em uma pera. Levou-se para o banho Maria até solubilizar, em seguida adicionaram-se gotas de éter de petróleo. Esperou-se esfriar a solução, a qual foi levada para o sistema de filtração a vácuo. Em seguida o produto foi levado à capela de exautão para total evaporação do solvente. 
2.5 Cromatografia em Camada Delgada (CCD):
 Para fazer a análise por CCD foi aplicada uma pequena quantidade do produto extraído e da cafeína comercial com o auxílio de um capilar próximo da extremidade inferior. Foram utilizadas duas placas cromatográficas de sílica gel, e em cada uma foi feito um risco com lápis, cerca de 1 cm acima do início das placas e sobre esse risco foram marcados três pontos de aplicação para as amostras, sendo cada ponto numerado: 1, 2 e 3. Em uma proveta foram medidas soluções de hexano e acetato de etila em diferentes porcentagens. Fez-se teste para avaliar a eficiência do sistema, onde houve a necessidade de aumentar sua polaridade. O sistema utilizado foi de 7:4 Hex/AcetEt, que em um Becker vedado por um vidro de relógio, serviu como câmara de eluição fechada, onde as placas foram imersas. A placa CDC foi retirada da câmara de eluição quando o solvente apresentava-se a cerca de abaixo da extremidade superior da placa. Em seguida deixou-se evaporar o solvente, posteriormente visualizou o mesmo em câmara de UV. 4.3 Preparo do Derivado Para a síntese do derivado foram utilizados 0,0228g do produto (cafeína) e 0,0164 g de ácido salicílico. Dissolveu-se os reagentesem 1,824 ml de tolueno em um erlenmeyer. A mistura foi aquecida em banho-maria. Adicionou-se em seguida, aproximadamente 18 gotas de éter etílico. O erlenmeyer foi retirado do banho quente e levado a geladeira para esfriar e cristalizar. Após a formação dos cristais, o produto foi filtrado a vácuo. A amostra foi armazenada por 4 dias e em seguida teve seu ponto de fusão medido. 
2.6 Preparo do Derivado:
Para a síntese do derivado foram utilizados 0,0228g do produto (cafeína) e 0,0164 g de ácido salicílico. Dissolveu-se os reagentes em 1,824 ml de tolueno em um erlenmeyer. A mistura foi aquecida em banho-maria. Adicionou-se em seguida, aproximadamente 18 gotas de éter etílico. O erlenmeyer foi retirado do banho quente e levado a geladeira para esfriar e cristalizar. Após a formação dos cristais, o produto foi filtrado a vácuo. A amostra foi armazenada por 4 dias e em seguida teve seu ponto de fusão medido. 
2.7 Ponto de Fusão:
 Os capilares para serem usados nessa medição tiveram que ter uma das extremidades vedada por aquecimento num bico de Bunsen. Para depositar o pó dos produtos sintetizados na extremidade aberta bateu-se de leve a extremidade fechada do tubo na superfície da bancada onde estavam as amostras, várias vezes. Repetiu-se esse procedimento até o capilar conter uma coluna de sólido equivalente a 1,2 cm de altura. Inseriu-se o tubo capilar no aparelho de pontos de fusão e iniciou-se o aquecimento. A temperatura foi sendo deixada subir de forma relativamente rápida até cerca de 30-40°C abaixo do ponto de fusão esperado para o composto que é de 238º C. Diminuiu-se então a velocidade de aquecimento do aparelho de modo que, durante a determinação do intervalo de fusão, a temperatura não aumente mais. Para a medição do ponto de fusão do derivado, utilizou-se o mesmo processo descrito acima.
2.15 Reações:
3. Considerações Finais
A metodologia proposta é adequada para a quantificação de cafeína em folhas de chá-preto. As principais vantagens do método são a simplicidade, as amostras não precisam de pré-tratamento e a rapidez. Neste experimento foi possível obter a substância orgânica (cafeína) existente nas folhas do chá através das técnicas experimentais tais como: filtração simples, líquido-líquido, cromatografia e ponto de fusão. Através dos testes cromatográficos contendo cafeína padronizada foi possível a identificação da cafeína, pois ambas foram arrastadas com as mesmas velocidades pelo eluente, tendo também como fator determinante o fator de retenção que apresentaram os mesmos valores, o que comprova a presença da cafeína como também de outras substâncias ou impurezas contidas nas amostras. 
4. Referências
[1] INGERSOLL, A.W.; FUSON, R.C.; ROSS, E. Organic Synthesis, Collective Vol. 2, 503-506. Assymetric Synthesis, Ed. Morrison, J.D.; Academic Press, Vol. 1 a 5. 
[2] PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Química orgânica experimental: técnicas de escala pequena. 3a Ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013.
[3] diariodoestadogo.com.br/as-10-bebidas-mais-consumidas-no-mundo-110252/ <Acessado em Setembro de 2021>