A Extração de cafeína

Práticas de Química Orgânica e Engenharia dos Materiais

11º 1B2

Relatório da A.L. nº3

Extração da cafeína

[pic 1]

Professora: Sónia Monteiro

Alunos:

Inês Sousa Nº 14

João Barros Nº 16

Ricardo Ribeiro Nº22

Amarante, 23 de maio de 2017

Índice

Objetivo        3

Introdução Teórica        3

Material        6

Material de Laboratório        6

Reagentes        6

Esquema de montagem        7

Procedimento        9

Medições / Observações        11

Tratamento de dados        12

Conclusão e Análise Crítica de Resultados        13

Questões Pós-Laboratoriais        14

Bibliografia        15

Objetivo

       O objetivo desta experiência é extrair a cafeína de um amostra de café, purificá-la e determinar o seu ponto de fusão.

Introdução Teórica

       A cafeína (1,3,7-trimetilxantina) é um alcalóide que atua como estimulante do sistema nervoso central e está presente em uma grande quantidade de alimentos, é o estimulante mais comum atualmente, é barato e facilmente encontrado, o que contribui para seu elevado consumo. Historicamente, a cafeína proveniente de fontes naturais, tem sido consumida e apreciada desde sempre, sendo o chá a bebida mais antiga que contém cafeína.

       Alcalóides são substâncias orgânicas nitrogenadas de caráter básico, geralmente de origem vegetal, e que provocam efeitos fisiológicos característicos nos organismos humanos. Nem todas as substâncias classificadas como alcaloides obedecem rigorosamente a todos os itens dessa definição, por exemplo, o alcaloide da pimenta (piperina) não é básico, mas tem acentuada ação fisiológica. Do ponto de vista químico, os alcaloides não constituem um grupo homogéneo de substância. Quase todos, porém, apresentam estrutura química derivada de um composto heterocíclico. Uma classificação química de alcaloides baseia-se na estrutura deste heterociclo: alcaloides da piridina (nicotina), da xantina (cafeína), da quinolina, do pirrol, do indol, da piperidina, etc.

       A cafeína (1,3,7-trimetilxantina, 1) pertence á família dos alcaloides xantínicos (figura 1).

[pic 2]

[pic 3]

       A cafeína foi isolada do café por Runge em 1820 e do chá preto por Oudry em 1827. A cafeína é encontrada no guaraná, erva-mate e em outros vegetais, e é responsável pelo efeito estimulante de bebidas no chá e café e de refrigerantes como Coca-Cola e Pepsi-Cola. É também um dos pricípios ativos de bebidas ditas “energéticas” como Red Bull, TNT, e etc.

       Atuando sobre o sistema nervoso central, a cafeína age como estimulante, sendo rapidamente absorvida pelo trato gastrointestinal e metabolizada no fígado. A toxicidade e os efeitos adversos tem sido objeto de intensos estudos. A quantidade diária consumida no mundo é cerca de 50 mg/pessoa/dia e é oriunda basicamente do consumo de bebidas estimulantes. Usualmente, uma chávena (175 mL) de café contém de 85 a 115 mg de cafeína.

       A cafeína é relativamente tóxica (LD50 = 75 mg/kg), mas para se obter uma dose letal de cafeína, o indivíduo deveria ingerir cerca de uma centena de chávenas de café num curto período de tempo.

       A cafeína caracteriza-se por ser um pó branco, cristalino, com sabor muito amargo, sem cheiro e com aspecto brilhante. Em relação à reatividade, podemos dizer que a cafeína é estável em condições normais de temperatura e pressão. Os principais efeitos fisiológicos da atuação da cafeína no organismo humano são o efeito estimulante, o efeito diurético e a dependência química.

       Para a obtenção da cafeína neste trabalho foi utilizada algumas técnicas de separação, tais como: filtração simples, líquido-líquido, etc. O banho-maria é uma técnica utilizada para aquecer substâncias líquidas e sólidas que não podem ser expostas diretamente ao fogo e que precisam ser aquecidas de forma lenta e uniformemente. A cristalização tem o intuito de recuperar o soluto sólido de uma solução. O recipiente com a solução é deixada em repouso à temperatura ambiente e lentamente o solvente vai evaporando para a atmosfera. A filtração a vácuo permite a retenção do sólido através da passagem do líquido por um filtro poroso, separando uma fase contínua de uma fase dispersa, utilizando uma bomba de vácuo, que possibilita uma aceleração do processo, bem como maior eficiência. A recristalização é um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos a temperatura ambiente. Este método consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e logo esfriar lentamente. Em baixa temperatura, o material dissolvido tem menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais. O crescimento lento dos cristais, camada por camada, produz um produto puro, e as impurezas ficam na solução. O ponto de fusão de um sólido corresponde à temperatura a qual as fases sólida e líquida coexistem em equilíbrio a uma dada pressão, ou seja, a temperatura à qual as pressões de vapor das fases sólida e líquida são iguais. Os químicos orgânicos utilizam os pontos de fusão rotineiramente, para avaliarem a pureza de compostos cristalinos e para ajudar a identificar esses compostos.

Material

        Material de Laboratório

Balão de Erlenmeyer de 250 mL

Proveta de 500 mL

Placa de aquecimento

Vareta

Papel de filtro

Funil de Buchner

Kitasato de 250 mL

Recepiente de metal para banho-maria

Âmpola de decantação

 2 gobelés de 250 mL

Suporte Universal

Garra        

Hotte

Excicador

Balança

        Reagentes

Café moído

Tolueno (C6H5CH3)

Éter de petróleo

Carbonato de cálcio (CaCO3)

Água destilada (H2O)

Diclorometano (CH2Cl2)

Sulfato de sódio anidro (Na2SO4)

Esquema de montagem

        [pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7][pic 8]

[pic 9][pic 10][pic 11]

[pic 12]

        [pic 13][pic 14][pic 15]

...