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UNIVERSIDAD NACIONAL “FEDERICO VILLARREAL” FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES N ATURALES Y MATEMÁTICA ESCUELA DE QUÍMICA ASIGNATURA: QUÍMICA ORGÁNICA I Practica IV – EXTRACCIÓN EXTRACCIÓN CON SOLVENTES
DOCENTE: LEYDER VEGA
INTEGRANTES: •
BAUTISTA TITO CARLOS ALBERTO
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COLLAZOS MENDOZA ARTURO FERNANDO
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CONTRERAS RODRÍGUEZ MALÚ SANDY
CICLO: TERCERO AÑO: 2013
EL AGUSTINO, JUNIO DE 2013
INDICE
1. Resumen
3
2. Objetivos
4
3. Contenido
5
3.1. 3.2.
5 9
Marco teórico Procedimiento experimental
4. Gráficos
12
5. Interpretación de gráficos
12
6. Cuadro de resultados
12
7. Discusiones
13
8. Conclusiones
14
9. Bibliografía
15
10. Anexos
16
11. Comentarios
26
12. Cuestionario
27
2
1)
Resumen Las técnicas de extracción son diversas según lo que deseamos obtener, pero en esta ocasión hablaremos de dos técnicas en específico que van a ser la extracción sólido-líquido con soxhlet y la extracción líquido-líquido con la pera de decantación. El análisis de grasa hoy en día es una prueba que se realiza a nivel de productos alimenticios para poder elaborar tablas nutricionales, este análisis se puede dar gracias a la ayuda de estas técnicas de extracción; se analizará una muestra problema donde aplicaremos ambos métodos para poder medir los niveles.
3
2)
Objetivos Obtener el porcentaje de grasa de una muestra por ambos métodos extractivos. Reconocer los distintos métodos de extracción aplicados en el laboratorio. Aprender a elegir el disolvente adecuado para el tipo de extracción a realizar.
4
3)
Contenido
3.1) Marco Teórico La extracción con solvente es una técnica que consiste en usar un solvente (un líquido capaz de disolver otra sustancia) para separar o retirar compuestos de una fase Homogénea. En química orgánica se usa para la separación y aislamiento de sustancias de origen natural, para aislar sustancias que forman parte de una solución y para la remoción de impurezas solubles de una mezcla. Ejemplos de sustancias de origen natural que se obtienen por extracción con solventes: alcaloides a partir de hojas y cortezas, sustancias saborizantes a partir de semillas, esencias perfumadas a partir de flores, azúcar de la caña de azúcar, también, vitaminas, colorantes, hormonas, difíciles de separar por otros procedimientos, se han separado mejor por medio de estos métodos. Además, se podrán obtener aceites y grasas a partir de muestras vegetales y animales. La extracción puede ser: extracción líquido – líquido y sólido – sólido EXTRACCIÓN LÍQUIDO - LÍQUIDO En un laboratorio de química orgánica, esta operación se suele realizar entre una disolución acuosa (fase acuosa) y otro disolvente inmiscible con el agua (fase orgánica) con la ayuda de un embudo de decantación. La extracción, se puede definir como la transferencia de una sustancia desde un solvente o fase líquida a otra fase líquida , inmiscible con la anterior. La distribución del soluto entre las dos fases inmiscibles es un fenómeno de equilibrio que se describe por medio de la ley de distribución, cuya constante de equilibrio ( ) se denomina coeficiente de distribución (o coeficiente de partición o coeficiente de reparto), formulada por Nerst en 1891:
La expresión anterior muestra el reparto de una sustancia entre las fases (inicial) y (solvente extractante). Donde , son las concentraciones de (gramos por litro) en el solvente y , respectivamente y el coeficiente de reparto, es constante y depende de la naturaleza de dicho soluto, así como de la naturaleza de ambos disolventes y de la temperatura de trabajo.
Así, cuando una disolución (soluto en disolvente 1) se mezcla y agita con un segundo disolvente (disolvente 2) siendo ambos disolventes no miscibles el soluto se distribuye entre las dos fases líquidas. La relación de las concentraciones de soluto en cada fase es una constante ( ). Las constantes de distribución o reparto permiten calcular la concentración de soluto que permanece en una solución después de un número de extracciones y permiten determinar la manera más eficiente de realizar una separación por extracción. Se puede observar algunas desviaciones de la ley de distribución, cuando se producen otro tipo de equilibrios como de disociación, dimerización o formación de complejos con alguno de los solventes o con otro componente. Es importante tener en cuenta que las sustancias iónicas y los compuestos orgánicos polares, estarán en mayor proporción en la fase orgánica. De acuerdo con la expresión de coeficiente de distribución anteriormente comentada es evidente que no todo el soluto se transferirá al disolvente 2 en una única extracción (salvo que el valor de sea muy grande). Normalmente son necesarias varias extracciones para eliminar todo el soluto del disolvente 1. Para extraer un soluto de una disolución siemre es mejor usar varias pequeñas porciones del segundo disolvente que usar una única extracción con una gran cantidad. La extracción puede ser un método tanto de separación como de purificación. Muy frecuentemente se utiliza la extracción de una mezcla orgánica con un ácido diluido, normalmente HCl al 5% ó 10% (también sulfúrico diluido). En tales extracciones se consigue eliminar impurezas básicas (de la fase orgánica), especialmente aminas orgánicas. Las aminas se convierten en sus sales catiónicas que serán solubles en agua y serán así extraídas del material orgánico. Ejemplo: RNH2 + HCl RNH3+Cl− De igual manera se puede extraer una mezcla orgánica con una base diluida de bicarbonato al 5% o hidróxido de sodio diluido. En este caso las impurezas ácidas son convertidas en sales aniónicas solubles en agua. [1] →
Equipo: el equipo que más se utiliza a nivel de laboratorio para la realización de esta extracción, es el embudo de decantación, su diseño permite que la capa inferior (más densa) se pueda eliminar y así repetir el proceso de extracción. Solvente: la posición relativa de ambas fases (arriba o abajo) depende de la relación de densidades de ambas fases.
!
Los disolventes clorados como: cloroformo, cloruro de metileno o diclorometano, tetracloruro de carbono, quedan siempre en la capa inferior. Disolventes como: éter etílico, acetato de etilo, tolueno, benceno, hexano, éter de petróleo, quedan siempre en la capa superior. Es evidente que disolventes miscibles con el agua no son útiles para este proceso, tales como: acetona, etanol y metanol. Tanto el dietiléter como el acetato de etilo tienen mayor polaridad que el tolueno o hexano. Por lo tanto, cuando se desea extraer una sustancia orgánica polar debe emplearse, por ejemplo, uno de estos dos solventes polares. Requisitos: el solvente elegido debe ser inerte, inmiscible con agua y presentar el mayor valor de posible. En todos los casos es primordial la elección del solvente de extracción. Cuando no se conoce la estructura del compuesto que se desea extraer, se utilizan diferentes solventes (de menor a mayor polaridad) y se determina dónde queda el compuesto luego de cada extracción mediante técnicas cromatográficas (cromatografía en capa fina, cromatografía gas – líquido, etc.). De esta forma se busca el sistema de solvente/s más apropiado/s tanto para una extracción líquido – líquido como sólido – líquido. Problemas usuales en el proceso de extracción: con relativa frecuencia aparecen en el proceso de extracción emulsiones o interfaces que impiden una correcta separación en el embudo de decantación de las capas acuosa y orgánica, especialmente, cuando se trata de extracciones con cloruro de metileno. Esto es, el compuesto orgánico queda retenido en forma de pequeñas gotas (micelas) en la fase acuosa. La forma de solucionar este problema es la siguiente: agregar unos mililitros de solución de salmuera (solución saturada de NaCl) y agitar de nuevo. En la mayor parte de los casos se produce la separación de fases, puesto que las moléculas de agua que solvatan a moléculas orgánicas, ahora, preferirán solvatar al NaCl, puesto que, es compuesto iónico más afín con el agua. Secado de disoluciones orgánicas: en las extracciones de disoluciones acuosas con una fase orgánica se produce la transferencia de parte del agua (trazas) a la disolución orgánica a causa de la miscibilidad parcial de la fase orgánica y el agua. El procedimiento usual para eliminar esas trazas de agua es; tratar la solución con un agente desecante. Los desecantes son sales inorgánicas anhidras que toman agua hasta hidratarse. Las sales más empleadas son: "
Compuesto químico (agente desecante)
Capacidad de secado
Velocidad de secado
Adecuado para secar Haluros de alquilo y arilo, muchos ésteres, hidrocarburos saturados y aromáticos, éteres.
Cloruro de Calcio CaCl2
Alta
Media
Sulfato cálcico (Drieria) CaSO4
Baja
Rápida
Sulfato magnésico MgSO4
Alta
Rápida
Carbonato potásico K2CO3
Media
Media
Alta
Lenta
Sulfato sódico Na2SO4
No adecuado para secar Alcoholes, aminas, fenoles, aldehídos, amidas, aminoácidos, algunos ésteres, cetonas.
Muchos compuestos orgánicos Muchos compuestos incluyendo ácidos, cetonas, aldehídos, ésteres, aminas. Alcoholes, nitrilos, cetonas, ésteres, aminas. Haluros e alquilo y arilo, aldehídos, cetonas, ácidos.
g H2O/g desecante
Regeneración
Mecanismo de reacción
0.2 (1H2O) 0.3 (2H2O)
250ºC
Hidratación
--------
0.066
235ºC
Absorción
Compuestos ácidos sensibles.
0.2 – 0.8200ºC
200ºC --- rojo vivo
Hidratación
Ácidos y fenoles.
0.2
300ºC
Formación de hidrato
--------
1.2
150ºC
Hidratación
¿Qué volumen del solvente debemos agregar? El volumen de solvente a agregar dependerá del valor de la constante de partición del producto ( ) y de la concentración del compuesto en la mezcla inicial. De todos modos siempre será más eficiente llevar a cabo varias extracciones con pequeñas cantidades de solvente que una sola extracción utilizando el volumen total de la fase. Luego de n extraciones obtendremos análogamente la siguiente fórmula:
Esta última expresión solo vale cuando ambos solventes son totalmente inmiscibles. Donde: es el volumen inicial de la fase acuosa, es la masa (expresada en gramos) de sustancia a extraer, mL de solvente orgánico. Requisitos de la técnica El embudo se ocupa hasta la mitad de su capacidad. Para mezclar los dos solventes se coloca la tapa esmerilada del embudo, se coloca boca abajo el embudo y se agita con fuerza. Antes de permitir la separación de los líquidos inmiscibles, el embudo permanece boca abajo y se abre con mucho cuidado la llave, de esta forma se libera la sobrepresión debida a la volatilidad de los solventes orgánicos. • •
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Se cierra nuevamente la llave. El embudo se coloca en un aro con nuez para permitir la separación y se deja “medio” tapar. Para minimizar contaminación (de las dos capas, la fase inferior se elimina por la llave del embudo de decantación (quitando la tapa) y, la fase superior se eliminará por la parte de arriba del embudo. [1]
EXTRACCIÓN LÍQUIDO - LÍQUIDO En esta técnica de separación, los estados físicos de ambas fases se identifican nombrando primero la fase que contiene el soluto; así si el soluto se encuentra en la fase sólida y se desea extraerlo con un solvente líquido, el proceso se llama extracción sólido – líquido. La extracción sólido – líquido o lixiviación es una operación para separar los sustituyentes solubles en un sólido inerte con un solvente. El proceso completo de extracción suele comprender la recuperación por separado del solvente y del soluto. La extracción sólido – líquido tiene gran importancia en un gran número de procesos industriales. En metalurgia en la extracción de: cobre con ácido sulfúrico, oro con cianuro, etc. Muchos productos orgánicos naturales se separan de sus estructuras originales mediante lixiviación. Por ejemplo el azúcar se separa por lixiviación de a remolacha con agua caliente; los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como las de la soya y algodón mediante lixiviación con disolvente orgánico; el tamino se disuelve a partir de raíces y hojas de plantas. El té y café se preparan mediante técnicas y equipo muy similares a los utilizados en las verdaderas operaciones de lixiviación. Preparación del sólido: el éxito de una extracción (lixiviación) depende con mucha frecuencia de cualquier tratamiento anterior que se le pueda dar al sólido. La trituración y molienda de estos sólidos acelerará bastante la acción de extracción, porque las porciones solubles son entonces más accesibles al disolvente. Los cuerpos vegetales y animales tienen una estructura celular, los productos naturales que se van a extraer de estos materiales se encuentran generalmente dentro de las células. Si las paredes celulares permanecen intactas después de la exposición a un disolvente adecuado, entonces en la acción de extracción interviene la ósmosis del soluto a través de las paredes celulares. Éste puede ser un proceso lento, sin embargo, moler el material lo suficientemente pequeño como para liberar el contenido de las células es poco práctico y algunas veces indeseable. $
Velocidad de extracción: la velocidad de extracción es afectada por los siguientes factores: Temperatura Tamaño de las partículas Porosidad Agitación Para cada sistema está limitada por: el punto de ebullición del solvente, el punto de degradación del producto o del solvente, solubilidad de impurezas o por economía. La reducción de partículas tiene gran importancia, porque aumenta el área de contacto y disminuye el tiempo necesario para la extracción, sobre todo para sólidos de baja porosidad. La porosidad permite que el líquido penetre a través de los canales formados por los poros dentro del sólido, aumentando así el área activa para la extracción. • • • •
Equipo: el equipo empleado está diseñado para realizar operaciones de separación de sustancias líquidas contenidas en un sólido mediante la utilización de un disolvente que permite que se realice la separación. Extractor Soxhlet: el extractor soxhlet o simplemente soxhlet es un tipo de material de vidrio utilizado para la extracción de compuestos, generalmente de naturaleza lipídica, contenidos en un sólido, a través de un solvente afín. [1]
3.2) Parte experimental Extracción líquido-líquido Se empleó el embudo de separación para hacer las extracciones. Sujetamos el embudo de separación a un soporte, por medio de las pinzas de tres dedos. Nos cercioramos de que la llave esté bien cerrada para agregar la solución (efluente industrial doméstico) a 100ml. Luego agregamos 30ml del disolvente dicloroetano para extraer. Colocamos el tapón al embudo y agitamos moderadamente, disminuyendo así la presión interna del mismo después de cada agitación. Lo volvemos a su posición normal, quitamos el tapón y dejamos reposar hasta que haya separación de las fases orgánica y acuosa. Recuerde que a mayor intensidad del color, mayor concentración del soluto disuelto y viceversa.
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Se observa una tercera capa intermedia entre ambas fases, esta es la emulsión. Para romper la emulsión añadimos alcohol etílico a la solución entonces así nos queda solo en dos fases (acuosa y orgánica). Luego trasladamos el equipo a una campana extractora y le implementamos el embudo de decantación más un vaso de precipitado. Colocamos el papel filtro sobre el embudo y sobre él añadimos sulfato para que las trazas de agua queden atrapadas dentro del sulfato. El líquido vertido tiene que pasar por el embudo y este pasará al vaso de precipitado hasta obtener todo el solvente con muestra. Una vez concluido el llenado de solvente con muestra en el vaso de precipitado, lo ponemos en baño maría hasta que se evapore totalmente y así obtener la muestra de la grasa del chorizo en sólido, todo esto dentro de la campana extractora por los gases que emana.
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Extracción sólido-líquido • •
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En un matraz redondo de 500mL colocamos151 mL de dicloroetano. Medimos el papel filtro, lo cortamos y lo armamos en forma cilíndrica de tal manera que este encaje dentro de la cámara del Soxhlet. Cortamos el chorizo en pequeños trozos y lo introducimos en el cartucho ya armado el cual irá dentro de la cámara de extracción. Previamente a ello obtuvimos el peso de la luna de reloj que nos dio 32.67g. Luego el peso de la luna de reloj más el chorizo picado fue de 50.02g el cual fue descendiendo a 49.91g el cual fue el peso que opto el profesor el cual la diferencia en el cartucho nos dio 27.15g. Y el peso de la luna de reloj más el chorizo después de haber sacado y vaciado al cartucho fue 22.77g. En el momento en que la cámara de extracción se llena con el disolvente y llega a la parte superior del sifón, el disolvente drena hacia el matraz. Éste proceso se repite continuamente de tal manera que cada vez se extrae mayor cantidad de la grasa del chorizo.
11
4)
Gráficos
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Extracción de Grasa de Chorizo
5)
Interpretación de gráficos En el gráfico an erior demostramos el mejor rendimie to del soxhlet frente a la pera, ebido a que con una menor muestra pudo extraer una mayor cantidad d grasa debido a su sistema continuo qu presenta.
6)
Cuadro de resultados
Extracción de Grasa de Chorizo Equipo de Extracci n Soxhlet
Extracción con Pera d Decantación
Muestra (gr.)
Grasa total (gr.)
Muestra (ml)
Grasa total (gr.)
25.01 gr.
5.39 gr.
50 ml
0.07 gr.
12
7)
Discusiones La falta de calibración de la balanza dificultó el poder realizar el peso de nuestra muestra produciendo un contratiempo. El movimiento inadecuado del embudo de decantación produjo la formación de una emulsión, la cual fue rota con etanol. Durante el proceso de prueba del embudo de decantación se adhirió las paredes de la llave con la zona esmerilada por falta de aceitar. Debieron realizarse más extracciones líquido – líquido, debido a que se realizo una extracción simple y no una múltiple, evitando que se logre extraer mayor cantidad de grasa de la muestra. La extracción continua con el soxhlet debió durar al menos 4 horas para poder obtener mejores resultados a la hora de obtener nuestro producto. La muestra de chorizo que se empleo para el soxhlet presentó una tamaño inadecuado de corte, debido a que debió ser lo más pequeño posible para que existiera una mayor área de contacto con el solvente.
13
8)
Conclusiones Se obtuvo por ambos métodos de extracción la grasa del chorizo. El método de extracción más eficaz para extracción de grasa es el soxhlet. El solvente influye bastante a la hora de extraer una muestra. El desperdicio de solventes para aislar nuestra muestra es un problema para el laboratorio.
14
9)
Bibliografía
[1] Guía de Practica de Laboratorio de Química Orgánica I. Autor: Quím. Elva Cueva Talledo. Universidad Nacional Federico Villarreal. Lima – Perú 2012. Pag. 20 [2]http://www.biol.unlp.edu.ar/toxicologia/seminarios/parte_2/alcaloides.h tml
1
10) Anexos Extracción de alcaloides
Los alcaloides son compuestos nitrogenados, que se comportan como bases frente a los ácidos, formando sales. En su gran mayoría son de origen natural, sobre todo del reino vegetal, aunque se encuentren algunos semisintéticos y otros exclusivamente sintéticos. Presentan notables propiedades fisiológicas y toxicológicas, que se ejercen fundamentalmente sobre el sistema nervioso central, con predominio en alguno de sus niveles. Por estas razones pueden ser usados como fármacos. El uso prolongado de alguno de estos de estos compuestos produce en el hombre acostumbramiento, que constituyen verdaderas toxicomanías, con dependencia física y psíquica y un aumento de la tolerancia. Propiedades fisicoquímicas
Son sustancias que presentan en su constitución N, generalmente formando parte de heterociclos. De acuerdo a su estructura pueden agruparse en distintos grupos químicos. Bases acíclicas
colina, muscarina
Aminas aromáticas
efedrina, mescalina
Aminoalcoholes
veratrina, solanina
Bases pirrólicas
nicotina, higrina
Bases pirídicas
coniina, lobelina
Derivados de glioxalina
pilocarpina
Derivados del grupo tropano
cocaína, atropina, hiosciamina
Derivados indólicos
eserina, estricnina,toxiferinas
Bases quinoleicas
quinina
Bases isoquinoleicas
papaverina,narcotina, hidrastina
Alcaloides fenantrenicos
morfina, tebaína, codeína
Derivados del ácido lisérgico
ergotamina, ergobasina
Derivados de la tropolona
colchicina
Derivados de la aconina
aconitina
Derivados de purina cafeína
teobromina
1!
La presencia de oxígeno en la estructura determina que la sustancia sea un sólido blanco, de sabor amargo y cristalizable. La ausencia de oxígeno en la estructura del alcaloide hace que éste sea aceitoso, volátil u odorante. La mayoría de los alcaloides son insolubles o muy poco solubles en agua, pero se disuelven bien en alcohol, éter, cloroformo u otros solventes orgánicos. Se combinan con ácidos para dar sales, comportándose entonces como bases. Las sales son bastante solubles en agua e insolubles en solventes orgánicos.
En la diferencia de solubilidades de la base alcaloidea y de sus sales en agua y en solventes orgánicos se basa el método general de extracción.
Todos los alcaloides son activos a la luz polarizada. Presentan una fluorescencia característica bajo la luz UV o IR, dando lugar a espectros característicos. [2] Aislamiento y caracterización
Para la investigación de tóxicos alcaloidicos en materiales biológicos se requiere de extracción desde una determinada muestra, una posterior purificación y la aplicación de metodologías de identificación. Dentro de estas últimas se consideran reacciones generales para alcaloides, reacciones de caracterización de alcaloides y técnicas de identificación y cuantificación mediante CG y HPLC.
1"
Extracción
El objetivo de la extracción es el aislamiento de los tóxicos de la muestra problema, que puede ser sangre, vísceras, orina, lavado gástrico, vómitos o, eventualmente, restos de alimentos y bebidas, preparados farmacéuticos. Si la muestra constituye un material sólido se procederá con el método de extracción continua. En caso de ser una muestra líquida se tiene el método clásico de extracción en ampolla. Método de extracción continua
Es aplicable a material sólido o semisólido. Permite efectuar una extracción cuantitativa y reduce el tiempo de operación requerido por las técnicas clásicas. Unos 25 gramos del material se desmenuza y se procura obtener una papilla homogénea, agregando 1 a 2 gramos de ácido tartárico. La papilla obtenida se mezcla en una proporción 1:2 con sulfato de sodio anhidro obteniendo una masa homogénea que se deja secar al aire en un lugar templado y a una temperatura menor a 50°C. El material obtenido se disgrega y se deposita en un cartucho de papel de filtro para depositar en extractor Soxhlet. El extracto se recoge en balón o erlenmeyer esmerilado con éter a reflujo. Se agregan unos 5 mililitros de amoníaco para producir la hidrólisis y liberar así los tóxicos extraíbles en medio alcalino. Eliminación de proteínas
En los métodos de extracción directa, por ejemplo a trabajar con sangre, la presencia de proteínas facilita la formación de emulsiones entre el agua y los solventes de extracción, que dificultan la separación de los alcaloides. Por esta razón se procede a obtener filtrados libres de proteínas, para lo cual hay varios métodos. El más simple y directo consiste en el tratamiento con ácido clorhídrico concentrado y el calentamiento a baño maría durante una hora a 90°C. Todas las sustancias unidas a proteínas son liberadas pero el tratamiento es muy enérgico y no es adecuado para sustancias termolábiles como cocaína, aconitina, atropina. Si se sospecha presencia de ellas, se intentará con ácido clorhídrico 1N y calentamiento hasta 40OC que no lo resisten. También se dispone de otras técnicas menos enérgicas. Según el método de Stas-Otto, se procede a formar tartratos y oxalatos de alcaloides solubles en agua. La técnica es laboriosa pero da buenos resultados. 1#
El método del ácido túngstico aprovecha la formación de precipitados insolubles entre éste y las proteínas. La precipitación con sulfato de amonio es un muy buen método para drogas muy metabolizadas y extrae bien estricnina y morfina. Se han probado métodos que involucran el tratamiento con proteasas, como papaína, tripsina y subtilisina-A, que muestran ventajas sobre los métodos tradicionales, por ser menos enérgicos y presentar altos porcentajes de recuperación. Técnica de Stas Otto
Una porción de papilla de la muestra se trata con dos volúmenes de etanol acidificando con ácido tartárico, dejando en maceración una noche. Si se sospecha que no están presentes alcaloides lábiles en la muestra, se mantiene la mezcla a 60/70ºC durante al maceración. A continuación se filtra y se procede a la evaporación del etanol, obteniéndose un residuo siruposo. Se trata nuevamente con un volumen de etanol absoluto tibio, se filtra y se evapora, obteniéndose un residuo granular seco. Finalmente se trata con una porción de ácido sulfúrico al 5%, obteniéndose un filtrado acuoso libre de proteínas. Técnica del ácido túngstico
Una porción de la papilla obtenida de la muestra, se trata con una parte de tungstato de sodio al 25%, dos partes de agua y una parte de sulfato ácido de sodio al 50%, calentando la mezcla a 60/70ºC. Luego de obtener una preparación homogénea, se filtra por buchner, obteniéndose un extracto libre de proteínas. Precipitación por sulfato de amonio
Una porción de la papilla se trata con una parte de ácido clorhídrico diluido, y una parte de solución saturada de sulfato de amonio. La mezcla ase calienta y luego de enfriar ser procede a la filtración. Extracción en ampolla
Es aplicable a material líquido o en general, toda sustancia líquida o posible de ser solubilizada fácilmente. Se agrega bicarbonato de sodio hasta reacción alcalina al papel tornasol. Se procede a la extracción con ampolla de decantación con tres porciones de 15 mililitros de éter etílico. Se obtienen dos fases, una acuosa y otra orgánica. 1$
La fase acuosa se alcaliniza con hidróxido de amonio y se procede a la extracción con tres porciones de cloroformo. La fase orgánica obtenida luego de reunir los tres extractos, se filtra sobre sulfato de sodio anhidro y se evapora hasta sequedad. Se resuspende con unos mililitros de etanol, constituyendo éste el extracto cloroformo alcalino. La fase orgánica original, la de la primera extracción, se filtra sobre sulfato de sodio anhidro, se evapora hasta casi sequedad, constituyendo éste el extracto éter alcalino. En el extracto éter alcalino se encontrarán la mayoría de los alcaloides, mientras que en el extracto cloroformo alcalino se encontrarán a la morfina, estricnina, brucina y atropina. Purificación
Consiste en los procedimientos que tienen como finalidad la eliminación de impurezas que puedan enmascarar resultados. Los extractos cloroformo alcalino y éter alcalino se evaporan a sequedad y ser tratan con una porción de ácido sulfúrico diluido a 1/5 v/v, se lava luego con tres porciones de 10 mililitros cada una de solvente, se trata luego con una porción de hidróxido de amonio hasta reacción alcalina, realizándose nuevamente una extracción con tres porciones de 10 mililitros de solvente. El extracto se evapora a sequedad. Las extracciones del extracto éter alcalino se realizan con éter etílico y las del extracto cloroformo alcalino se harán con cloroformo. El residuo obtenido se redisuelve en etanol absoluto, obteniéndose una muestra adecuada para los análisis de identificación. Identificación
Los alcaloides, junto a otras drogas básicas de interés toxicológico, tienen un comportamiento análogo frente a un grupo de reactivos de precipitación que permiten sospechar su presencia. en una pericia toxicológica se hace uso de estas reacciones como primer paso de identificación, y a que una reacción positiva excluye la presencia de estos tóxicos, aunque una reacción positiva no asegura su presencia. La reacción con el Reactivo de Mayer (tetraiodo mercuriato de potasio) da lugar a la formación de un precipitado amarillento amorfo o cristalino. El Reactivo de Draggendorf (yodo bismutato de potasio) forma precipitados de dolor rojo anaranjado y en general amorfos. El Reactivo de Bouchardat (triioduro) genera precipitados de color rojo pardo. El procedimiento para estos reactivos generales comienza con la evaporación de 2 a 3 gotas del extracto etanólico en vidrio de reloj. Se agregan luego 2 a 3 gotas de ácido clorhídrico 5% hasta solubilizar los 20
residuos. A esta solución se agrega una gota del reactivo correspondiente. [2] Caracterización
La caracterización del alcaloide presente en la muestra problema permite descartar a un conjunto de sustancias alcaloideas y aproximarnos con relativa precisión a la identidad del alcaloide en cuestión. Dependiendo del objetivo del análisis que se efectúa, en función de los resultados de las pruebas de caracterización, se procederá a la aplicación de una técnica de confirmación. La caracterización puede llevarse a cabo por diversas técnicas cromatográficas (en columna, en papel, en placa delgada, en fase gaseosa), espectrofotométricas (U.V., I.R.), por ensayos biológicos o por reacciones químicas. Marcha sistemática de Banford
Constituye una técnica tradicional para la identificación de alcaloides. Las reacciones químicas que la componen tienen valor relativo y sus resultados no deben tomarse como concluyentes. Además la presencia de impurezas puede inhibir o alterar los resultados. Marcha de Bandford
Grupo I
Tebaina
H2SO4 (c)
Narcotina Morfeolicos (morfina, Grupo II apomorfina, codeina) Reactivo de Sinteticos (diluadid, dionina, Marquis heroina) Reaccion de Oliver Morfina, heroina Fe3Cl 1% Morfina Heroina
Rojo sangre a anaranjado Amarillo limon violeta de tonalidad variable violeta de tonalidad variable rojo brillante azul no desarrolla color
Grupo III
HNO3 fumante Ensayo de Vitali
Brucina Eserina Atropina, hiosciamina, escopolamina
Grupo IV
21
rojo intenso rojo anaranjado violeta azulado
Curare
azul violaceo a rojo violaceo estrias azules , violetas y verdes rojo a violeta
Estricnina
no da color
H2SO4 + Cr2O7K2 Estricnina Yohimbina Reactivo de Fröhde
Yohimbina Curare Reactivo de Mecke Estricnina Yohimbina Curare Reactivo de Estricnina Mandelin Yohimbina Curare
azul marron no da color azul verdoso marrón azul violáceo azul brillante violeta
Grupo V
Reactivo alcohólácido Novocaína Nicotina, mezcalina
amarillo (en frío) rosado violáceo (en caliente)
Grupo VI
Cl2 y vapores de NH3
rojo, con vapores NH3púrpura amarillo, con vapores NH3 verde.
Cafeína Quinina
Grupo VII
Cocaína, aconitina
El procedimiento para las reacciones de la marcha de Bandford, es el mismo que el utilizado en las reacciones generales, en vidrio reloj, agregando directamente el reactivo correspondiente sobre el residuo seco. Cuando hay una variación se indica lo contrario. Para cada grupo se describe un reactivo de grupo, para el cual aparece una reacción cromática característica. En algunos grupos existen reactivos de diferenciación que permiten discriminar, con alguna certeza, cual de los alcaloides del grupo se encontró.
22
En la realización de la reacción general para el Grupo I pueden detectarse interferencias debidas a falta de purificación (color pardo), por carbonización de la materia orgánica. La quinina presenta, en medio ácido, fuerte fluorescencia azulada al U.V., lo que permite identificarla con cierta seguridad. Los alcaloides del Grupo VII se caracterizan por no dar reacciones cromáticas netas. Por ello es necesario proceder a identificarlos por otras técnicas. La reacción de Oliver consiste en agregar al extracto seco del alcaloide una gota de solución de SO4Cu al 1% y una gota de agua oxigenada 10 vol., alcalinizando con amoníaco. El ensayo de Vitali consiste en la evaporación a sequedad el baño maría una pequeña fracción del extracto del alcaloide con una gota de ácido nítrico fumante. El residuo pardusco obtenido se trata, una vez frío, con una o dos gotas de potasa alcohólica. Reacciones de confirmación
Una vez que se efectuó la marcha de Bandford, puede ser necesario confirmar la presencia de alguno de los alcaloides encontrados. Para ello se dispone de las llamadas reacciones confirmatorias. Reacción del picrato para cocaína Colocar una gota de la solución a ensayar sobre un portaobjetos y llevar a sequedad. Adicionar una gota de ClH al 1% y evaporar nuevamente. Finalmente agregar una gota de ácido pícrico saturado y observar al microscopio la formación de microcristales característicos con forma de plumeritos. Reacción de Da Silva
Usada para la confirmación de cocaína. Sobre el extracto del éter alcalino evaporado en vidrio reloj, se agregan 2-3 gotas de potasa alcohólica, se calienta a baño maría y se observará la aparición de un característico olor a benzoato de etilo.
Reacción de Kieffer
Se evaporan unas gotas del extracto clorofórmico, dejando enfriar. Se agrega luego una solución al 1% de (Fe(CN)6)K3. La aparición de un color azul intenso por formación de azul de prusia (Fe(CN)6)3Fe4 , da cuenta del poder reductor de la morfina por la presencia de una función fenólica.
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Reacción de la tetrahidroestricnina
Se colocan en un tubo dos o tres gotas del extracto de cloroformo alcalino y se seca en baño de agua. Se agregan entonces dos granallas de zinc y 0.5 mililitros de la solución de cloruro mercúrico. Calentar en baño durante cinco minutos En una cápsula de porcelana colocar un pequeño cristal de nitrito de sodio, volcando a continuación el producto de la reducción. Calentar en baño y observar la aparición del color rosado en caso de presencia en la muestra original de estricnina. Reacción para nicotina
La reacción con el p-dimetilamino-benzaldehido que caracteriza a la nicotina como parte del Grupo V en la marcha de Bandford, no siempre se verifica adecuadamente. Por ello se procede a confirmar con la siguiente técnica. Se coloca en un tubo de ensayo un mililitro de reactivo vainillina clorhídrico., agregando luego, cuidadosamente por las paredes del tubo dos a tres gotas de la solución acuosa de nicotina. Aparecerá en la interfase un color rosado que se irá intensificando con el tiempo. Reacción de la talioquinina
Se evaporan en un tubo de ensayo, dos o tres gotas del extracto, disolviendo con 0.5 mililitros de ácido acético al 2% y 0.5% de agua destilada. Se agregan entonces dos o tres gotas de agua de bromo al 50%, cuidando de no agregar en exceso. Luego, alcalinizar con amoníaco al 20% observándose la aparición de un color verde característico. Cromatografía en capa fina
La técnica es similar a la utilizada para las drogas psicotrópicas de naturaleza alcalina. En ocasiones se aísla un alcaloide desde la marcha de rutina para identificación de un psicotrópico en general, y se identifica recién en la cromatografía por comparación con testigos. La fase fija a utilizar es sílica gel G y el solvente de corrida habitual es la mezcla metanol:amoníaco (99/1)El revelado de la placa se realiza con yodoplatinato de potasio, determinando entonces los Rf. Reactivos. Potasa alcohólica: Se
disuelven 5 gramos de KOH en 100 mililitros de
etanol absoluto.
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Se disuelve 1 gramo de pdimetilaminobenzaldehído en 100 mililitros de etanol absoluto, con 20 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Reactivo de Frödhe: Disolver 1 gramo de molibdato de amonio en 100 mililitros de ácido sulfúrico concentrado. El reactivo se prepara en el momento de usar. Reactivo de Mandelin: Disolver 1 gramo de vanadato de sodio en 100 mililitros de ácido sulfúrico concentrado. Se prepara en el momento de usar. Reactivo de Mecke: 1 gramo de ácido selenioso se disuelve en 200 mililitros de ácido sulfúrico concentrado. El reactivo se prepara en el momento se usar. Yodoplatinato de potasio: Se disuelven 45 mililitros de yoduro de potasio al 10% y 5 mililitros de ácido cloroplatínico al 5% en 100 mililitros de agua destilada. Reactivo de vainillina: Se disuelven 0.04 gramos de vainillina en 100 mililitros de ClH concentrado. Cloro naciente: Agregar unos cristales de clorato de potasio a una solución concentrada de ClH. Reactivo de Marquis: Formol concentrado. [2] Reactivo
alcohol-ácido:
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11) Comentarios
La falta de materiales (vidrio y reactivos) dificulta el desarrollo de la práctica, Se debería emplear equipos de reflujo para el agua, para así evitar el desperdicio de ésta misma. Dar mantenimiento adecuado a los equipos, para poder lograr un mejor desempeño. En el grupo de trabajo se observó la falta de coordinación para empezar a realizar la práctica de laboratorio. El no haber leído minuciosamente la guía de laboratorio nos dificultó en el avance eficaz del manejo de materiales y reactivos a emplear en dicho momento.
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12) Cuestionario a) Diga cuál es la mejor técnica de extracción líquido – líquido: simple o múltiple
La mejor técnica a emplear en la extracción líquido-líquido es la extracción múltiple, debido a que el producto de mayor contacto del solvente con la muestra en menores cantidades permite una mayor extracción del compuesto. b) ¿En qué casos debe utilizarse la extracción múltiple? La extracción múltiple se emplea para la muestra que en presencia de elevada temperatura tienda a descomponerse. c) ¿En qué casos conviene emplear el método de extracción continua? Se emplea en equipos de extracción a reflujo y en Soxhlet, conviene emplear en compuestos que pueden soportar altas temperaturas. d) Después de realizar la extracción, se tiene la sustancia problema disuelta en un disolvente. Diga cómo se puede aislar esta sustancia.
La manera de aislar una muestra es por evaporando el solvente o aplicando agentes desecantes. e) Diga cuál de los siguientes sistemas de disolventes son factibles para una extracción. Explique además, de acuerdo a su densidad, en qué fase quedarían ubicados los disolventes I. n-Hexano-agua II. Tolueno-agua III. Ac. Acético-agua IV. Ac. Clorhídrico-agua
Los disolventes factibles para la extracción son: el hexano y el tolueno; debido a que son apolares y presentan una densidad menor que la del agua. -
n-Hexano (0.654 g/cm3) Tolueno (0.866 g/cm3) Ac. Acético (1.05 g/cm3) Ac. Clorhídrico (1.19 g/cm3) Agua (1.00 g/cm3)
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f) ¿Cuál es la toxicidad de las sustancias utilizadas en este experimento? Diclorometano
Inhalación: Puede provocar vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, náuseas, pérdida del conocimiento, debilidad y muerte. Ingestión: Puede causar dolor abdominal. Contacto con la piel: Puede provocar piel seca, enrojecimiento y sensación de quemazón. Contacto con los ojos: Puede causar enrojecimiento, dolor y quemaduras profundas graves. Acetona
Inhalación: Puede producir salivación, confusión mental, tos, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, dolor de garganta, pérdida del conocimiento y cuadro de coma. Ingestión: Puede causar náuseas, vómitos Contacto con la piel: Puede provocar piel seca y enrojecimiento. Contacto con los ojos: Puede causar enrojecimiento, dolor y visión borrosa. Posible daño en la córnea.
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