UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

Extracción Mesa: Dos

Curso: Química Orgánica

Docente: Fritz Choquesillo Peña

Alumnos:

Hijar López, Julio Armando

Cód.13040011

Gonzales Bravo, Katterine Rosario

Cód. 13040010

Heden, Vega Segura

Cód. 13040055

Día de Laboratorio: miércoles

Hora: 8.00-12.00 am

Ciclo académico: ll-Semestre

Lima-Perú

2013

l. IntroducciónLa extracción es uno de los métodos más comunes para la separación de un compuesto orgánico a partir de una mezcla. Este proceso es ampliamente utilizado por los químicos, no sólo en el aislamiento de productos naturales, sino también en el aislamiento y purificación de los productos obtenidos de muchas reacciones químicas y en especial los compuestos preparados vía procesos de síntesis.

Desapercibidamente en nuestra vida diaria también lo realizamos. Por ejemplo, probablemente al empezar el día, se preparan una buena taza de café o té, gracias sin lugar a dudas, al proceso de extracción. A partir de los granos de café o las hojas de té, empleando agua caliente, se extraen la cafeína y otros compuestos solubles en el agua, como es el caso de los taninos.

La distribución de solutos entre las diferentes fases es el resultado de los fenómenos de partición o adsorción. La separación implica la diferencia de solubilidades de una sustancia en dos disolventes inmiscibles, en otras palabras, la disolución selectiva. Mientras que la adsorción, por otro lado, se basa en la atracción selectiva de una sustancia en una mezcla líquida o gaseosa a la superficie de una fase sólida. La sustancia que se extrae sufre el fenómeno de partición entre las dos fases inmiscibles que están en contacto, y la relación de su distribución entre las fases dependerá de la solubilidad relativa del soluto en cada fase.

La selección del disolvente adecuado para llevar a cabo la extracción es clave para el éxito de esta técnica para aislar y purificar compuestos, Los disolventes utilizados más comunes son el agua, éter etílico, éter de petróleo, etanol y benceno

En esta práctica se realizó la extracción del ácido acetil salicílico de un compuesto químico en forma farmacéutica (pastilla) que contenía este principio activo se realizó a través de una extracción simple, utilizando un embudo de decantación como también solventes, una fase acuosa con la pastilla en ella y la fase orgánica el diclorometano y así al final de la extracción, se pudo observar el ácido acetil salicílico, como residuo, luego de la evaporación a temperatura de ambiente del solvente orgánico.

También se realizó la extracción liquido- líquido, simple y múltiple del iodo, utilizando como fase acuosa lugol 0.1% (solución de yodo más yoduro de potasio y agua destilada) y como fase orgánico seleccionado utilizamos el diclorometano obteniendo resultados positivos determinando que el anión yoduro es más soluble solventes orgánicos que en agua, también en la extracción múltiple se vio que la fase acuosa es la más coloreada (Fritz, 2013).

ll. Marco teóricoExtracción.

La extracción es la técnica más empleada para la separación de un sustancia de una mezcla o de una fuente natural, también puede definirse como la separación de un componente de un material solido o líquido por medio de un disolvente. Permite separar el producto que se desea y dejar en la mezcla los productos secundarios o bien extrae los productos secundarios y dejar el principal. Mediante el empleo de un disolvente que es inmiscible con el líquido que contiene el material. La técnica consiste en agitar una solución generalmente acuosa con un disolvente orgánico inmiscible, extractar luego dejar en reposo hasta que distinguir las fases en los líquidos. Los distintos solutos se distribuyen en ambos líquidos de acuerdo a la solubilidad relativa a cada uno de ellos. De este modo las sales inorgánicas, prácticamente insolubles en los disolventes orgánicos más comunes, permanecerán en la fase acuosa, mientras que los componentes orgánicos, que no forman puentes de hidrogeno, insolubles en agua se encontraran en la fase orgánica. (Alicia, 1988)

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN

Extracción Continua.- También denominada Extracción Sólido – Líquido, consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla sólida los cuales deberán ser prácticamente insolubles en el disolvente líquido utilizado. Tiene lugar en dos etapas, existe un contacto del disolvente con el sólido que cede el componente soluble (soluto) al disolvente. Se recurre a este método cuando el sistema a extraer forma emulsiones intratables, o cuando el compuesto orgánico es más soluble en agua que el disolvente orgánico que se utiliza. Este proceso puede llevarse a cabo a temperatura ambiente o en caliente, en este caso a fin de evitar la pérdida de disolvente, suele realizarse una ebullición a reflujo. En la segunda parte hay una separación de la disolución del resto del sólido. Una vez que se ha saturado el disolvente, se separa del sólido que queda, normalmente por filtración. Existen tres diseños básicos de aparatos para realizar una extracción continua: a) Aparato de Soxhlet para extracción sólido-líquido b) Aparato para extracción líquido-líquido con un disolvente menos denso que la solución que contiene la sustancia a extraer c) Aparato para extracción líquido-líquido con un disolvente más denso que la solución que contiene la sustancia a extraer.

a) Extracción mediante aparato de Soxhlet.- Es un método de extracción continuo que se utiliza para materiales sólidos. Consiste en colocar el material a extraer, previamente molido y pesado, en un cartucho de celulosa que se introduce en la cámara de extracción, conectada por una parte a un balón se calienta a ebullición, un refrigerante. El disolvente contenido en el balón se calienta a ebullición, el vapor asciende por el tubo lateral y se condensa en el

refrigerante, cayendo sobre el material. Cuando alcanza el nivel conveniente sifona por el tubo regresando al balón.

Extracción Discontinua.-Denominada Extracción Líquido – Líquido, Consiste en la transferencia de una sustancia de una fase a otra, llevándose a cabo entre dos líquidos inmiscibles. Las dos fases líquidas de una extracción son la Fase Acuosa y la Fase Orgánica, para distinguir las 2 fases y facilitar su separación se emplea un embudo de decantación o pera de bromo. En este caso el componente se encuentra disuelto en un disolvente A (generalmente agua) y para extraerlo se utiliza un disolvente B (un solvente orgánico como éter etílico, benceno, diclorometano, etc.) los que son inmiscibles entre sí. Los disolventes A y B se agitan en un embudo de separación y se deja reposar hasta que se separen las dos fases o capas, permitiendo que el compuesto presente se distribuya en las capas de acuerdo a sus Solubilidades Relativas.

a) Extracción simple.- Se realiza en un solo proceso o etapa, generalmente con fines cualitativos, se utiliza cuando el valor de la relación de distribución delo componente a separar es elevado.

b) Extracción múltiple.-Consiste en realizar un número determinado de extracciones simples retirando después de cada calibración la fase orgánica y se cumple que la suma de los volúmenes parciales es igual al volumen en total empleado en una extracción simple.

c) Extracción en distribución contracorriente.- se necesita dos líquidos inmiscibles y que están en contacto y fluyen en direcciones opuestas.

Extracción Selectiva:

Utilizando soluciones ácidas o básicas capaces de convertir los compuestos orgánicos ácidos o básicos según sea el caso, en sus sales correspondientes, que son solubles en agua e insolubles en el agente extractante, todo esto con el fin de separar el ácido o la base orgánicos en una mezcla, según se requiera.

Extracción con fluidos supercríticos.

Se utiliza un fluido de forma supercrítico para extraer de forma rápida y selectiva analitos orgánicos de muestras complejas. Fluido crítico: Estado físico de una sustancia que está en su presión critica (Pc) y temperatura crítica (Tc).

Ley de Distribución de Nernst

Ley de distribución de Nernst-Coeficiente de reparto (KD) establece que una sustancia se distribuye entre dos solventes hasta que en el equilibrio se alcanza una relación constante de actividades de la sustancia en las dos capas para una temperatura establecida. Una vez alcanzado el equilibrio, el potencial químico del soluto será el mismo en ambas fases: 𝜇1=𝜇2. Dicha Ley de Distribución sólo se aplica a especies moleculares simples. La relación C1 /C2 no se mantiene constante cuando el soluto está ionizado, polimerizado o solvatado en un solvente y no en el otro. La Ley de Nernst sólo es exacta cuando se usa una pequeña cantidad de soluto. La adición de grandes

Co=Concentración del componente orgánico.Ca=Concentración del componente acuoso. So= Solubilidad del componente orgánico.Sa=Solubilidad del componente acuoso.Vo= Volumen del componente orgánico.Va= volumen del componente acuoso.P=presión.

cantidades de la sustancia distribuidora generalmente aumenta las solubilidades mutuas de los dos solventes, que eran insolubles entre sí. Al agitar una solución acuosa de la sustancia a separar con un solvente orgánico esta sustancia se distribuye parcialmente en cada uno de los disolventes hasta alcanzar el equilibrio, de forma que las concentraciones en ambos solventes(Co y Ca),son directamente proporcionales a sus solubilidades en el disolvente a una temperatura dada (So y Sa). A esta relación que guardan las concentraciones del soluto en cada disolvente en el equilibrio, se le denomina coeficiente de reparto o de distribución. Depende de la temperatura y de la naturaleza de los solventes y soluto involucrados, y no de la cantidad de los solventes y soluto (siempre y cuando se trabaje a concentraciones relativamente diluidas).

Características del disolvente de extracción

La extracción selectiva de un componente de una mezcla disuelta en un determinado disolvente se puede conseguir añadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes condiciones.

Que no sea miscible con el otro disolvente. Que el componente deseado sea mucho más soluble en el disolvente de

extracción que en el disolvente original. Que el resto de componentes de la muestra no sean solubles en el

disolvente de extracción (impurezas u otros principios activos no deseados).

Que sea suficientemente volátil, de manera que se pueda eliminar fácilmente del producto extraído mediante destilación o evaporación.

Disolventes inmiscibles con el agua: Disolventes utilizados con mayor frecuencia

Cuanto más polar es el disolvente orgánico, más miscible (soluble) es con el agua. Por ejemplo, disolventes polares como el metanol, el etanol o la acetona son miscibles con el agua, y por lo tanto, no son adecuados para extracciones líquido-líquido. Los disolventes orgánicos con baja polaridad como el diclorometano, el éter dietílico, el acetato de etilo, el hexano o el tolueno son los que se suelen utilizar como disolventes orgánicos de extracción. (Valcárcel, 1988)

KD =CoCa=SoSa

=

PVoPVa

 Tabla 1: Disolventes de extracción comúnmente utilizadosNombre Fórmula Densidad

(g/mL)Punto de ebullición

(ºC)

Peligrosidad

Disolventes de extracción menos densos que el aguaÉter dietílico (CH3CH2)2O 0,7 35 Muy inflamable,

tóxicoHexano C6H14 ≈ 0,7 > 60 InflamableBenceno C6H6 0,9 80 Inflamable,

tóxico, carcinógeno

Tolueno C6H5CH3 0,9 111 InflamableAcetato de etilo

CH3COOCH2CH3 0,9 78 Inflamable, irritante

Disolventes de extracción más densos que el aguaDiclorometano CH2Cl2 1,3 41 TóxicoCloroformo CHCl3 1,5 61 TóxicoTetracloruro de carbono

CCl4 1,6 77 Tóxico

Fuente: www.ub.edu.com

lll. Objetivos Aprender los fundamentos de extracción, para la obtención de los

compuestos orgánicos. Aplicar y tener dominio del proceso de extracción. Obtener el ácido salicílico como principio activo a partir de la aspirina

lV. Materiales y Método OperatorioMateriales de extracción

Para la extracción se usó un mortero y pilon, beaker, varilla o bagueta, cucharilla, probeta, tubos de ensayos para las muestras, pera de bromo, gradilla, placa Petri, soporte universal, pipeta.

Reactivos

Diclorometano o cloroformo (CH2Cl2) como disolvente orgánico, agua (H2O) como solvente inorgánico, aspirina, lugol al 0,1%

Fig. 1) A: pulverización de la aspirina. B: Filtración de la aspirina. C: Extractar. D: Separación del ácido acetil salicílico a partir de Aspirina, se observa la interface entre el agua y el disolvente orgánico. Interface: in

Extracción del ácido acetil salicílico

En un matraz Erlenmeyer se depositó dos tabletas de aspirina (500 mg), previamente pulverizados con el mortero y pilón (Fig. 1-A), se le agrego 50 mL de agua destilada y se disolvió, no obstante se utilizó el proceso de filtración debido (Fig. 1-B), a que no se disolvió al 100%, luego se trasvasó directamente a la pera de bromo y se le agrego el diclorometano y se extractó (Fig. 1-C) (agitación hacia adelante y atrás, sujetando la pera de bromo por la parte superior e inferior), con el motivo de generar calor por fricción entre ambos líquidos. Por último en una placa Petri se dejó caer lo extraído (ácido acetil salicílico) (Fig. 1-D).

Extracción simple y múltiple del Iodo

Para la extracción simple se depositó 10 mL de una solución acuosa de Lugol al 0.1%, luego se agregó diclorometano 10 mL se extractó y en un tubo de ensayo se depositó y este a su vez se dividió, el primer tubo A contiene la fase orgánica y el tubo B contiene la fase acuosa. Para la extracción múltiple se depositó 10 mL de una solución acuosa de Lugol al 0,1% y se adicionó 5 mL de diclorometano a la pera de bromo, se extractó y con un tubo de ensayo se depositó, a la fase acuosa remanente

A B

C DCH2Cl2

en el embudo se le adiciono otros 5 mL de diclorometano se extractó y se depositó en un tubo de ensayo y se dividió, el primer tubo C contiene la fase orgánica y el tubo D contiene la fase acuosa.

V. ResultadosLa experiencia demostró que en la extracción se obtuvo lo esperado, solo el ácido sin los excipientes del fármaco, y notamos que se formaron como cristales; esto se debe a que aún hay un poco de agua haciendo que se cristalice en menor grado (Fig. 3-A). En la extracción simple se nota claramente la presencia del yodo por el color rosado cuando se mezcla con un disolvente orgánico, porque en si es un rosado intenso, pero en menos concentración, se observa en el tubo A (Fig. 3-B), para la extracción múltiple también demostramos la presencia de yodo por su color característico rosado (Fig. 3-C), pero se puede apreciar un poquito más intenso que en la extracción simple, se observa en el tubo C. Se observa que hay mayor rendimiento en una extracción múltiple que en una simple, puesto que al comparar A y C se ve una ligera variación de color entre ambos tubos, notando que el tubo C tiene un poquito más de color (Fig. 3-D)., no obstante también al hacer la comparación entre los disolventes que se encuentra en el tubo B y D, se nota que el tubo D está un poco más claro que el

tubo B, esto hace referencia a que el disolvente reaccionó un poco más con el lugol (Fig. 3-E).

Fig. 2) A: En ambas extracciones tanto múltiple como simple se mezcló lugol y CH2Cl2. B: Extracto para ambos casos. C: Separación del Iodo a partir del lugol, luego de extractar se torna un color medio rosado. Lugol: lg – Interface: in

CH2Cl2

Fig X) A: Se mostró la separación del Cmúltiple. D: Comparación de intensidad de color del yodo, se observa que en el tubo C es más concentrad, pero en mínimas cantidades. E: Se demuestra que en el tubo C hay más concentración de yodo porque está un poco más claro, demostrando que se extrajo más yodo.

A B

CC8H4(OCOCH3)COOH

Vl. DiscusiónLos compuestos de iodo pueden oxidarse o reducirse a estado elemental para conseguir su separación ya que el yodo se solubiliza en disolventes dadores y no dadores. En el primer caso, utilizando alcoholes o cetonas, se forman complejos de transferencia de carga de color pardo; con disolventes no dadores, como tetracloruro de carbono o cloroformo, presenta color violeta. La extracción del iodo esta interferida por la presencia de ioduro en la fase acuosa, debido a la formación del ion triyoduro, que al estar cargado no se solubiliza en el disolvente orgánico. (Valcárcel y col; 1988). El problema es una mezcla homogénea de yodo y agua. Puesto que el yodo es mucho más soluble en tetracloruro de carbono (CCl4) que en agua, y como esta es insoluble en el CCl4, el yodo puede transferirse al CCl4 por medio de un proceso de extracción (Pérez y col; 1991).

La separación o extracción de un compuesto presente en una muestra liquida o solida se realiza con disolventes capaces de arrastrar aquel y de separarlo de la muestra. La solubilidad de un producto está en función de su polaridad, de modo que las sustancias iónicas o polares se disuelven en disolventes polares y las no iónicas, lipidicas en disolventes apolares o lipofilicas (Repetto J y col; 2009).

El reconocimiento del yodo lo hicimos por esa coloración, puesto que el yodo al ser una molécula biatómica posee un radio atómico voluminoso que es más fácil de excitar, porque se necesita poca energía. Este volumen origina un efecto batocrómico (fenómeno físico que se verifica cuando la longitud de onda de absorción de una sustancia se desplaza hacia longitudes de onda más grandes o de menor energía por efecto del solvente o por sustituyentes) marcado en la absorción de la luz; entonces el yodo cambia al variar en el disolvente que se encuentra, en disolvente no polares (para nuestro caso cloroformo o diclorometano) se torna de color violeta propia de la molécula I2 en estado de vapor y en disolvente polar se torna de color amarillo al pardo dependiendo de la concentración( Burrel y col; 2008).

Un aspecto negativo de la extracción por etapas es que el soluto (elemento a extraer) queda muy diluido en la fase orgánica dificultando su separación en algunos casos. Desde el punto de vista práctico, se presenta otro problema en la técnica de extracción por etapas, cuando el disolvente orgánico es menos denso que el agua, ya que al trasvasar consecutivamente la fase acuosa se presentaría una contaminación por arrastre. (Valcárcel, 1988)

Vll. Conclusiones

Se aprendió los fundamentos básicos para poder realizar una extracción, a partir de ello se concluye que una extracción múltiple tiene más eficacia, que una extracción simple y esto se verifica con la obtención de la constante de distribución (KD).

Debido a las experiencias realizadas en laboratorio con la obtención de los compuestos del ácido salicílico y del yodo se pudo aplicar y en cierta medida dominar la técnica de extracción la cual es importante en la industria farmacéutica.

Se obtuvo el principio activo de la aspirina por medio de un proceso ya aprendido como es la extracción simple, luego de dejarlo reposar para su evaporación se solidifico pero todavía había presencia de humedad esto se comprobó por la presencia de cristales muy pequeños.

VIIl. Resolución de cuestionario N°31.- ¿Qué fase acuosa u orgánica, representan los tubos de prueba?

Tabla 2: Fases obtenidas en la experimentación con el lugol (H2O+I2+KI) y el Diclorometano (CH2Cl2)

LETRAS DE TUBOS FASE ACUOSA FASE ORGÁNICA(A) CH2CL2 + I2

(B) H2O + KI+I2

(C) CH2CL2 + I2

(D) H2O + KI

Siendo la intensidad del color proporcional a la intensidad del color, ¿cuál de las fases acuosas es más concentrada? ¿Qué le indica ello?

Según la intensidad del color, la fase acuosa más concentrada es la del tubo (B), y esto se hizo evidente cuando se apreció que tenía una coloración un poco amarillenta pálida en comparación al tubo (D) que nos dio una fase acuosa casi incolora. Esto nos indica que todavía hay presencia de I2 en forma de su respectivo yoduros debido a que solo se realizó una extracción en

cambio en el tubo (D) se realizaron dos extracciones proporcionándonos una fase acuosa menos concentrada.

2.- ¿Cuál de las fases orgánicas, presenta mayor concentración?, ¿Qué le indica ello?

La fase orgánica que nos brinda mayor concentración es la del tubo (C) en comparación al tubo (A), esto se evidencia cuando se compara la coloración violeta del compuesto orgánico presente en los dos tubos (A y C), a pesar de que la variación de intensidad de color sea muy ligera.

Esto nos indica que el cloro presente en el compuesto orgánico a desplazado mayor cantidad de I2 el cual formaba parte de los yoduros presentes en el Lugol, todo esto se hizo posible debido a que el yodo es menos oxidante que el cloro por lo tanto esto favoreció al desplazamiento ; además tiene que ver mucho la naturaleza de los compuestos y las fuerzas intermoleculares presentes, ya que el yodo es una molécula apolar debido a que su diferencia de electronegatividad es nula de igual manera el diclorometano es una molécula apolar y por prácticas anteriores se sabe que lo semejante disuelve a lo semejante.

3.-Determine la cantidad de ácido salicílico que se obtiene al realizar una extracción múltiple en tres etapas, empleando un volumen total de cloroformo 120ml. A partir de una solución acuosa que contiene 60mg del soluto en un volumen de 200ml, KD (agua/cloroformo): 3.5 a temperatura ambiente.

Datos:

Peso de sto. en la fase orgánica: X Volumen de fase orgánica: 120ml Peso de sto. en fase acuosa: 60mg Volumen de fase acuosa: 200ml KD: 3.5

Resolución:

Primera etapa: Segunda etapa:

Tercera etapa: Resultado:

58.126mg

E. SIMPLE < E. MÚLTIPLE

40.645mg < 58.126mg

IX. BibliografíaLibros

1. Valcárcel C, Gómez H. Técnicas analíticas de separación: Extracciones de pares iónicos.1ra ed. España: REVERTÉ; 1988.p.240.

2. Pérez P, Solano O, Tomas A. Prácticas de laboratorio de química orgánica: Extracción.5ta ed. Murcia: Universidad de Murcia. Secretariado de publicaciones; 1991.p.42.

3. Repetto J, Repetto K. Toxicología Fundamental: Extracción con disolventes orgánicos.4ta ed. España: Ediciones Díaz de Santos; 2009.p.529.

4. Burrel Martí, Lucena Conde, Arribas Jimeno y Hernández Mendez. Química Analítica Cualitativa 18va ed. Madrid: Editorial COPYRIGHT; 2008 .p. 255-257.

5. J. Daniel, R. Carl. Determinación de estructuras orgánicas. España: REVERTÉ S.A; 1981 .P. 23-18.

6. M. Valcárcel, A. Gómez. Técnicas analíticas de separación. Barcelona. REVERTÉ S.A; 1988.P.181-173.

7. L. Alicia, Z. Julio, L. Diana, L. Liza, T. Mariela, D. Maestri. Fundamento teórico-práctico de química orgánica. Argentina. Encuentro; 2008.P.50-41.

1ra 2da. 3ra. 40.645mg + 13.111mg + 4.370mg

Comparación de la cantidad de soluto en la fase orgánica:

Página web

8. Tabla de extracciones [En línea]. 2013 [Citado 2013 Set 13]; Disponible en: http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extraccio_util.html .