PRODUCTOS NATURALES II-PARTE

I. OBJETIVOS

Alcaloides: obtencin de la cafena del t. Tepenoides superiores: extraccin y separacin de pigmentos de las plantas.

II. FUNDAMENTO TEORICO

Los alcaloides son una familia de productos naturales que se caracterizan por la presencia de nitrgeno en su estructura, lo que les confiere propiedades bsicas (o alcalinas). Suelen ser sustancias amargas y/o txicas, cuyo papel es proteger a las plantas de los insectos y otros animales herbvoros, hacindolas poro atractivas.Muchos de ellos son drogas que son utilizadas en la industria farmacutica debido a sus propiedades anestsicas, como la morfina, la cocana y la codena, entre otros usos.

La cafena es una purina que por su comportamiento parecido al de las bases o lcalis, se considera dentro de los alcaloides. Originalmente fue aislado de la semilla del caf, de all su nombre, donde se encuentra en concentraciones hasta de 1,5%; sin embargo, el t negro contiene hasta 5% de cafena, por lo que es ms apropiado obtenerla del caf.Es uno de los alcaloides ms conocidos debido a que se halla presente en muchas bebidas y medicamentos corrientes.

El limoneno pertenece a una clase de terpenos, stos tienen una unidad bsica del isopreno.Se encuentra en muchos aceites esenciales, por ejemplo: en limones, naranjas, limas, bergamotas y alcaravea.

III. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPO

Materiales.

Tubos de ensayo Varilla de vidrio Vaso precipitado Pipeta Luna de reloj Gotero Baln Cuchillo Pocillo Papel filtro embudo Matraz redondo Pera de decantacin Balanza analtica Piseta con agua

Reactivos: Metanol ter dietlico ter de petrleo Sulfato de sodio anhidro Carbonato de sodio Cloroformo

Muestras: Hojas de geranio T

Equipos: Equipo de destilacin Cocina elctrica Equipo de destilacin

IV. PARTE EXPERIMENTAL

1. ALCALOIDES: OBTENCIN DE LA CAFENA DEL T

a) Pesamos 5,038 g de t negro y lo atamos en una gasa formando una especie de bolita. b) En un vaso de 250 ml de capacidad pusimos 7,67 g de carbonato de sodio y aadimos 80 ml de agua destilada, removimos con una varilla de vidrio hasta disolver el carbonato. c) Colocamos la bolsita de t dentro del vaso que con tiene la solucin de carbonato de sodio, presionamos con la varilla para empapar totalmente. Pusimos el vaso con su contenido en una cocina elctrica para hervir durante 28 minutos. d) De vez en cuando presionamos la bolilla con la varilla con el fin de realizar una buena extraccin. Al cabo de un tiempo enfriamos la solucin en bao Mara. e) Extrajimos el atado de t a otro vaso y presionando con una varilla extrajimos todo el lquido posible. Mezclamos este lquido con el contenido del primer vaso y vertimos a una pera de decantacin. Aadimos unos 7,5 ml de cloroformo, agitamos varias veces para que se mezclen, y dejamos en reposo.

f) Pesamos un vaso de 50 ml limpio y seco y colocamos debajo de la pera de decantacin. Con mucho cuidado recogimos la capa oscura (cafena) y llevamos a evaporar hasta sequedad en una cocina elctrica.g) Enfriamos el vaso a temperatura ambiente, luego pesamos nuevamente. Por diferencia de pesos encontraremos la cantidad de cafena obtenida y determinaremos el porcentaje de rendimiento. Reaccin de la Murexida En un disco pequeo de porcelana colocamos unos cuantos cristales de cafena que se obtuvo en el experimento anterior, le agregamos 3 gotas de cido ntrico concentrado, calentamos para evaporar el lquido. Agregamos dos gotas de hidrxido de amonio. Si la mezcla se torna violeta, se ah confirmado la presencia de cafena.

2. AISLAMIENTO DE LIMONENO DE NARANJASa) Con un cuchillo de cocina quitar la cascara de aproximadamente 3 naranjas, con todo y la pulpa blanca que lleva adherida, cuidando de no presionar o tocar demasiado la cscara para evitar la prdida de aceite esencial.b) Preparar un picadillo, o si se puede, un pur en un matraz redondo y de 500 ml. En la boca central se ensambla un aparato de destilacin.c) En la boca lateral se coloca un embudo para adicionar agua. Se utiliza un matraz Erlenmeyer para colectar el destilado.d) Adicionar agua al pur y calentar procurando que la ebullicin no sea muy violenta y que el nivel de lquido en el interior del matraz se mantenga constante durante el proceso de destilacin. Debe destilarse tan rpido como sea posible, de manera que se colecten 150-200 ml del lquido turbio o aceitoso.e) Concluido con la destilacin, desechar el pur del matraz y enfriar el destilado y transferir a un embudo de separacin y adicionar 5-10ml de pentano (o bien ter), agitar vigorosamente y dejar reposar para que las capas se separen.f) Colocar la disolucin de pentano en un matraz Erlenmeyer pequeo y secar con sulfato de sodio anhidro.g) Filtrar la disolucin a un matraz limpio y seco de 50ml previamente pesado, evaporar el pentano con un bao de vapor. Pesar nuevamente el matraz con el limoneno, medir el volumen y determinar su ndice de refraccin.

Pruebas de identificacina) Para comprobar la presencia de los dobles enlaces del limoneno, vierta 0,5 ml de tetrahidrofurano en un tubo de ensayo pequeo, limpio y seco, adicionar dos o tres gotas de destilado, agitar hasta disolver. Aadir gota a gota solucin de bromo en tetracloruro de carbono al 2%. Si la solucin se vuelve incolora es prueba positiva de la existencia de dobles o triples enlaces.b) Otra prueba alternativa es realizar una prueba con disolucin acuosa de KMnO4 Si la mezcla se vuelve caf claro o incolora, la prueba es positiva, debido a que se oxidan y rompen los dobles enlaces.

V. RESULTADOS

1. ALCALOIDES: OBTENCIN DE LA CAFENA DEL T En la obtencin de la cafena del t, primero se peso un vaso de precipitado (mv = 34,045 g) donde se colocara la capa oscura (la cafena) y luego se llevo a evaporar hasta sequedad, luego de secarlo se volvi a pesar el vaso de precipitado con la cafena (mv+c = 42,309 g). Ahora hallamos la masa de la cafena obtenida (mc)mc = mv+c - mv = 42,309 g 34,045 g mc = 8,264 g de cafena obtenida en el laboratorio.Entonces se puede decir que se obtuvo 8,264 g de cafena impura.Reaccin de la Murexida De acuerdo a los resultados obtenidos, el resultado que se obtuvo un color naranja, el cual el color esperado era un rojo, de tal forma que la prueba de la murexida no sali como tal, pudo haber sido afectada por varios factores como el de no contar con Na en buenas condiciones y hacer dejado la prueba varios das reposando.

2. AISLAMIENTO DE LIMONENO DE NARANJAS

Para la realizacin de esta prctica se trabaj con cscaras de naranja trituradas debido a que el limoneno se encuentra ms concentrado en la cascara que en la propia naranja, en particular se utilizaron 179 gr de naranja (obtenida de restar el peso del matraz menos el peso del matraz con las cascaras de naranja). En este ejercicio en particular, se utiliz un sistema de destilacin, para obtener el limoneno, sin embargo, el punto de ebullicin del limoneno llega hasta los 178C, es decir, presenta un punto demasiado alto, sin embargo, la extraccin se realiz a los 100 C, debido a que el agua en el interior se vaporizo, llevando con ella al limoneno, consiguiendo que ambos destilaran al mismo tiempo y se pudieran atrapar en el matraz, a este mtodo se le llama destilacin por arrastre de vapor y se debe a que al ser 2 compuestos inmiscibles la tensin de vapor de cada uno de ellos no estara afectada por la presencia del otro, ya que se obedece la ley de Dalton la cual dice que: la relacin molecular de dos compuestos en el destilado es igual a la relacin de sus presiones de vapor, en la mezcla que hierve el componente ms voltil contribuye a la fase de vapor con un nmero mayor de molculas por tanto, la suma de ambas presiones de vapor provocaran que el punto de ebullicin disminuya La primera gota en el destilado cayo a: 91 CEl volumen final que se obtuvo fue de 69ml (volumen que se obtuvo en el destilado).Luego para el filtrado solo utilizamos 34,5 ml, luego agregamos hexano, de haber filtrado y evaporado en bao mara, el volumen del aceite y volumen final fue de: 1,5 ml.Para la obtencin de rendimiento de esta prctica, tenemos que remontarnos al peso total de las cascaras de naranja, el cual dividiremos por la cantidad de limoneno obtenido:

Pruebas de identificacin:

Estas pruebas no se realizaron, pero segn teora lo que se hizo fue demostrar la presencia de los dobles enlaces, ya que el limoneno presenta dobles enlaces aislados, al aadirle los correspondientes reactivos, la solucin dara incolora lo que sera una prueba positiva de la existencia de dobles o triples enlaces.

VI. CUESTIONARIO1. Qu son los alcaloides y qu efectos fisiolgicos presentan? Mencione y escriba la estructura de por lo menos 10 alcaloides.

No existe una definicin exacta para los alcaloides, pero se puede considerar como: Un compuesto orgnico de origen natural (generalmente vegetal), nitrogenado (el nitrgeno se encuentra generalmente intracclico), derivados generalmente de aminocidos, de carcter ms o menos bsico, de distribucin restringida, con propiedades farmacolgicas importantes a dosis bajas y que responden a reacciones comunes de precipitacin. Las reacciones que inducen los alcaloides sobre el organismo humano son variables y en algunos casos contrapuestos. Una misma sustancia de este grupo puede presentar varios efectos. Algunos son vasoconstrictores, por lo que reducen el dimetro de los vasos sanguneos. Tal es el caso de la efedrina, que se utiliza para combatir el asma, la sinusitis o el catarro. El efecto contrario se registra en los alcaloides vasodilatadores como la reserpina. stos incrementan el grosor de venas y arterias y, en consecuencia, hacen disminuir la tensin arterial. Otros son estimuladores del corazn o de la respiracin. As, por ejemplo, la quinidina se emplea en el tratamiento de ciertas arritmias cardiacas y la nicotina es un activador respiratorio, al contrario de la morfina, que reduce la frecuencia y la intensidad de la respiracin.

Nicotina Cocana Morfina

Guanina Cafena Limoneno

2. Qu es la cafena y para qu sirve? Explique la reaccin de la murexida con su correspondiente ecuacin qumica. A qu atribuye el color violeta?

Lacafenaes unalcaloidedel grupo de lasxantinas, slido cristalino, blanco y de sabor amargo, que acta como unadroga psicoactivayestimulante. En loshumanos, la cafena es unestimulantedelsistema nervioso centralque produce un efecto temporal de restauracin del nivel de alerta y eliminacin de lasomnolencia.

En la reaccin de la murexida el color purpura que aparece es que indica la presencia de la murexida (cido rico), la murexida es una sal amnica del cido purprico.

NH4OH

+ HNO3

3. Qu cantidad de cafena se obtuvo?, Cul es el rendimiento?

En la obtencin de la cafena del t, primero se pes un vaso de precipitado (mv = 34,045 g) donde se colocara la capa oscura (la cafena) y luego se llev a evaporar hasta sequedad, luego de secarlo se volvi a pesar el vaso de precipitado con la cafena (mv+c = 42,309 g). Ahora hallamos la masa de la cafena obtenida (mc)

mc = mv+c - mv = 42,309 g 34,045 gmc = 8,264 g de cafena obtenida en el laboratorio.

Rendimiento de la cafena:Se utiliz 5 g de t puro. Pero se sabe que el t contiene un 5% de cafena. Entonces para 100 g de t se tendra 5g de cafena, haciendo una regla de tres simple hallamos cuanto de cafena hay en 5 g de t.

100 g t 5 g de cafena5 g de t x g de cafena x = 0,25 g de cafena hay en 5 g de t puro.25% de rendieminto4. Cuntas unidades de isopreno intervienen para formar el limoneno? Identifquelas.

El limoneno posee 2 unidades de isopreno.

5. Existen 14 posibles ismeros para la misma frmula, C10H16, que difieren en la posicin de los dobles enlaces; dibuje sus estructuras.

6. El limoneno es una molcula polar o no polar? Justifique.

El limoneno es una molcula no polar, porque tiene dos polaridades distintas. Su anillo aromtico es no polar (como todo anillo aromtico) y los ligandos que tiene (CH3), tambin son no polares.No es acido porque no tiene protones para dar, y no es bsico porque no tiene tampoco par electrnico libre para aceptar protones.No es soluble en agua porque el agua es un solvente polar, y el limoneno es no polar. (Lo similar disuelve a lo similar).

7. Durante la separacin del limoneno a partir de su disolucin acuosa, Qu capa lo contiene, la superior o la inferior? Por qu?

La capa que contiene al limoneno es la capa superior ya que como se obtuvo el aceite este es menos denso que el agua, la densidad del limoneno es de 0,84g/ml en cambio la del agua es de 1g/ml.

8. El punto de ebullicin del limoneno es 177C; entonces Por qu es posible separarlo de las cascaras del ctrico por destilacin con agua?

Debido a que el agua y la esencia de limoneno son inmiscibles y cada una de estas sustancias proporcionan una presin de vapor diferente, segn la ley de Dalton(la relacin molecular de dos compuestos en el destilado es igual a la relacin de sus presiones de vapor, en la mezcla que hierve el componente ms voltil contribuye a la fase de vapor con un nmero mayor de molculas), la presin total ser la suma de ambas y esto provocara que el punto de ebullicin disminuya; esto nos permite realizar una destilacin por arrastre con vapor, en donde el limoneno, cuyo punto de ebullicin es muy superior a la del agua, se volatiliza en cantidad proporcional a su presin de vapor y masa molar, al pasar por l una corriente de vapor de agua, condensndose posteriormente juntos, separndose all se puede extraer el limoneno ya que no es soluble en agua.

9. La vitamina A es tambin un terpeno que puede separarse con hexano de las zanahorias y de las espinacas. Cul es su estructura? Cuntas unidades de isopreno la forman?

La vitamina A contiene 3 unidades de isopreno como se muestra en la siguiente figura.

10. Interprete los espectros infrarrojos de la cafena y del limoneno que se adjuntan en Anexos. La absorcin de luz infrarroja de energa o frecuencia apropiada (25-15 m; 4.000-666 cm-1) excita a la molcula desde su estado fundamental hasta un estado excitado producindose la vibracin de un modo determinado. Una molcula absorber energa cuando esta sea igual a la necesaria para que se produzca una transicin vibracional de la molcula.

Seal cm-1Grupo Movimiento

3116, 2953=C-HAlargamiento

1734, 1556C=CAlargamiento

1470, 1358CH3Flexin

920, 895,800C-HAlargamiento

500C-HDeformacin

Seal cm-1GrupoMovimiento

3134C-HAlargamiento

2850N-CH3Alargamiento

1705C=OAlargamiento

1660C=CAlargamiento

1604, 1548, 1440Sistema de pirimidina

1470, 1358CH3Flexin

1230, 1197, 1020C-NAlargamiento

740C-HDeformacin

VII. CONCLUSIONES

Los mtodos de extraccin usados para el limoneno nos proporcion un nuevo mtodo de destilacin ya que el comnmente usado era la destilacin normal, pero en este caso fue ser utilizado la destilacin por arrastre de vapor, en el cual las presiones se igualan y por tanto de esta destilacin se extrajeron un lquido en dos fases en la que se encontraba en la parte superior en suspensin el limoneno y agua a la temperatura del compuesto de menos punto de ebullicin, en este caso el agua.

A pesar de no poder determinar la configuracin quiral del precisa del limoneno, podemos decir que se encontraba en su mayora la configuracin levgira, debido a que este compuesto se encuentra con frecuencia en las cascaras de naranja, adems de proporcionar un olor caracterstico de las naranjas y no de otros ctricos como el limn (configuracin dextrgira)Para nuestra formacin como qumicos, tener en cuenta este tipo de conocimientos es fundamental, ya que, procesos como el de esta prctica son muy utilizados en la industria, puesto que el limoneno es un aceite que presenta un olor y sabor ms agradable y es utilizado para productos como: aromatizantes, perfumes, alimentos, medicinas, etc. VIII. BIBLIOGRAFA H. D. Durst, G. W. Gokel; QUIMICA ORGNICA EXPERIMENTAL; Editorial revert, S.A., Barcelona Espaa 2007. Pg. (177) Hans Beyer, Wolfgang Walter; MANUAL DE QUMICA ORGNICA; Versin espaola de la 19 edicin, edicin alemana H. Dupont Durst,George W. Gokel, QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL, ED. Revert, S.A. Espaa. Willian Listromberg, W. (1979). Curso breve de qumica orgnica. Espaa: Editorial Revert S.A. Pgs. 462-464. Thornton Morrison, R. et Leison Boyd, R. (1990). Qumica orgnica. 5ta. edicin. Mxico: Pearson. Pg. 468. http://www.quimicaorganica.org/alquenos.html