ALCALOIDES DE TIPO PURINA

Herminio C. González Rivera

Objetivos

Extraer alcaloides del café, del té, del cacao o del mate. Purificar los productos naturales crudos. Analizar las estructuras moleculares de los productos obtenidos por métodos espectroscópicos. Comparar el contenido relativo de los alcaloides por cromatografía de capa delgada.

Introducción

Obtener productos naturales derivados de la purina por el método de extracción de las hojas del té, del mate y de los granos del café y del cacao.

Purificar la cafeína por recristalización. Identificar la cafeína por determinación de su punto de fusión y por análisis espectroscópico. Comparar el contenido relativo de cafeína, teobromina y teofilina en muestras comerciales de café, té,

cacao y mate por análisis cromatográfico de capa delgada.

Base Teórica y Destrezas

Tabla I: Alcaloides de tipo purina y su contenido aproximado:

A. Extracción de la cafeína de las hojas del te negro

Para extraer 2.5 gramos de te, dentro del mismo sobre comercial en que viene, es necesario hacer lo siguiente. Abra cuidadosamente un sobre comercial de te sin romperlo y transfiera todo el contenido a un vidrio de

reloj Iimpio y seco. Pese 2.5 g de las hojas de te y deposite esta cantidad nuevamente en el sobre original. Cierre el sobre y engrápelo para evitar que salga el te durante la extracción. Pese y añada 2.7 g de carbonato de sodio (Na2CO3) anhidro a un matraz de Erlenmeyer de 50 mL. Luego, añada 20 mL de agua destilada al matraz y caliente la mezcla sobre un baño de arena agitando ocasionalmente con la varilla de vidrio, hasta que se disuelva el carbonato de sodio.

Introduzca el sobre con los 2.5 g de te al matraz que contiene el carbonato de sodio de modo que el mismo se deposite horizontalmente en el fondo del matraz. Coloque un cristal de reloj sobre la boca del matraz, caliente cuidadosamente la suspensión acuosa y déjela hervir por 30 minutos en un baño de arena. Después, deje enfriar el matraz a temperatura de ambiente agitando en un baño de agua. Transfiera la solución acuosa a un embudo de separación. Lave el matraz con 5 mL de diclorometano (CH2Cl2) y transfiera el lavado al embudo de separación. Agite el embudo y separe la fase orgánica, siendo paciente porque el diclorometano tiende a emulsionarse en medio alcalino.

En caso de formarse una emulsión que dificulte reconocer ambas fases, añada 5 mL de una solución saturada de cloruro de sodio (NaCI) y agite con la varilla de vidrio, hasta que se formen las fases. Si no se observan las dos fases consulte al profesor para sugerencias.

Extraiga la cafeína de la fase acuosa agitando la misma con 5 mL de diclorometano. Separe las fases y extraiga nuevamente más cafeína de la fase acuosa con otros 5 mL de diclorometano. Combine los extractos orgánicos transfiriéndolos a un matraz de Erlenmeyer añada un poco de sulfato de magnesio anhidro para remover los últimos residuos de agua de la fase orgánica y espere unos minutos. Filtre el sulfato de magnesio por gravedad en otro matraz de Erlenmeyer seco y de peso conocido. Luego evapore el diclorometano en el extractor, calentando suavemente sobre el baño de arena.

Pese el producto crudo y determine el punto de fusión (p.f. = 230-235° C). Si el mismo quedó más de 5 grados por debajo, recristalice el sólido con el mínimo volumen posible de etanol al 95%. Pese el producto recristalizado y completamente seco, luego, tome el espectro de infrarrojo de su producto y compárelo con el espectro suministrado. Enseñe el producto final recristalizado a su instructor con comentarios respecto a la comparación de los espectros.

Datos experimentales: Cafeína en la hoja de te negroMasa del sobre de te completo 2.7 gDisolvente para la extracción - 2.7g mL (Na2CO3)Masa del extracto o cafeína crudo 2.5 g (aprox. Balanza a 2 lugares decimales.)Técnica de purificación de la cafeínaDisolvente usado en la purificación - Sulfato de Magnesiomasa de la cafeína pura 0.01 g% de cafeína en el sobre (0.01g/2.5g)x100 = 0.4%Rango de punto de fusión de la cafeína cruda ____230______ a _____235______ °CRango de punto de fusión de la cafeína pura _____232______ a _____235______ °C

B. ANALISIS CROMATOGRAFICO DEL CONTENIDO DE ALCALOIDES

a. Extracción

Pulverice con el pilón y el mortero, 2.5 gramos del material seco a extraerse, asignado por su instructor y que puede ser uno de los siguientes: te negro, mate, café o cacao. Luego, siga el siguiente procedimiento para extraer las cantidades mínimas de alcaloides de tipo purina para su análisis por cromatografía de capa delgada.

Mezcle bien los 2.5 g del material pulverizado con 2.5 mL de una solución acuosa de carbonato de sodio (Na2CO3) al 10% en un matraz de Erlenmeyer de 50 mL.

Añada 15 mL de metanol, tape la boca del matraz con un vaso invertido y caliente suavemente al reflujo por 15 minutos. Luego, enfríe el matraz agitando en un baño de agua que contenga poco hielo y filtre por gravedad en otro matraz de Erlenmeyer Iimpio y del mismo volumen. Concentre el filtrado calentando el matraz de Erlenmeyer sobre un baño de arena (a 60-75oC) en el extractor. EI volumen final del concentrado deberá ser de aproximadamente 1-2 mL.

b. Análisis de los extractos crudos por cromatografía de capa delgada (TLC).

EI cacao, el café, el mate y el te pueden ser identificados por sus contenidos característicos de los derivados de la purina que son la cafeína, la teobromina y la teofilina. Para analizar su extracto crudo concentrado por TLC, lIeve a cabo el siguiente procedimiento. Primero, obtenga una placa de sílica gel 60 F254 de 10 x 6 cm, un vaso de 400 ó 600 mL, limpio y seco que sirva de cámara para una placa de TLC de esas dimensiones, coloque en el vaso un papel de filtro en posición vertical y un vidrio de reloj o papel de aluminio para cubrir el vaso durante la cromatografía. Luego, prepare en una probeta la fase móvil para la cromatografía, mezclando 10 mL de acetato de etilo, 1.5 mL de metanol y 1.0 mL de agua. Agite la mezcla con una varilla de vidrio Iimpia y seca, tape la probeta y deje reposar unos 10 minutos. Mientras tanto, trace suavemente con un lápiz dos Iíneas horizontales a un centímetro de los bordes superior e inferior de la placa.

Ahora, prepare una solución de la cafeína pura obtenida en la parte A, disolviendo una pizca de la misma en 1.0 mL de metanol. Utilizando capilares diferentes para cada solución, deposite ambas soluciones ( la que acaba de preparar y la solución concentrada de su extracto obtenido en la parte B. a) sobre la línea de partida de forma tal que el diámetro de la micro-gota sobre la sílica gel no sobrepase los 5 mm. Deje que se seque la placa completamente, agregue la mezcla de disolventes sobre el papel de filtro, introduzca la placa en el vaso de cromatografía, vuelva a tapar el mismo y espere a que el disolvente llegue a la línea superior.

Cuando el frente del disolvente lIegue a la línea superior de la placa de sílica gel, saque la placa del vaso, déjela secar y detecte el resultado de su cromatografía irradiando con la lámpara de luz ultravioleta. Marque con un lápiz los contornos de sus manchas sobre la placa de TLC.

Calcule los valores Rf de sus compuestos, revise sus resultados, compárelos con la información contenida en la Tabla I y esté listo para discutir sus resultados en grupo.

Datos experimentales: Análisis del contenido de alcaloides

Material analizado - Extracto 1 Cafeína - Extracto 2 Café ConcentradoDisolvente usado en la extracción - Na2CO3

Disolvente usado en la TLC - 1mL EtanolAdsorbente usado en la TLC - Placa de sílica gel 60 F254Número de compuestos o manchas al revelar el cromatogramaValor de Rf para cada mancha en el cromatograma

A - Ext1 - Cafeina - Estraida de Te - Rf = 0.632B - Ext2 - Café Puro Concentrado - Rf = 0.632C - Teoferina - Rf = 0.664D - Cafeina - Rf = 0.649E - Teoborina - Rf = 0.506

Caffeine Teobromina Teofilina

A. Datos

Peso de la cafeína cruda: 0.01 g Aprox.Rendimiento del producto obtenido: 0.4 % Rango del punto de fusión de la cafeína aislada: ____232____ a ___235____ °C. (Pf. de referencia: ____230 - 235______ °C)

Punto de Fusion de la cafeina extraida no pudo ser determinado debido a que la extraccion solo produjo 0.01g de solido lo cual no fue suficiente para llevar a cabo este paso del experimento.

C. Asignación Pos-laboratorio:

1. Incluya en esta en ésta y en la siguiente página) el espectro que obtuvo y los buscó en el portal (IR y RMN de H-1, C-13 ). Establezca la correlación estructura-señal en cada uno.

N-H 3110

C=O 1699C=C 1659

C=C 1746 Sys 1,2 DiDobl. CH2

Dobl. CH3

2. Dibuje la estructura de cafeína, señale el átomo de nitrógeno más básico en la estructura y justifique porqué.

Este Nitrógeno posee 2 electrones libres y tiene menos impedimento estérico que los otros tres nitrógenos que están unidos a un grupo metilo.

3. ¿Por qué es necesario añadir una solución de carbonato de sodio para poder extraer la cafeína?

Esto es necesario para evitar que la cafeina se protone y la transforma en una salt de sodio o solido el cual se puede extraer evaporando el solvente utilizado (CH2Cl2).

Conclucion:

Referencias:

Nic, M.; Jirat, J.; Kosata, B., eds. (2006). "concentration". IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Online ed.) | ISBN 0-9678550-9-8

Chemistry: A Molecular Approach (2010) | ISBN-10: 0321730127 | ISBN-13: 978-0321730121 | Edition: 2 Chemistry (6th Edition) by John E. McMurry and Robert C. Fay (2011) | ISBN-10: 0321704959 | ISBN-13:

978-0321704955 | Edition: 6 Organic Chemistry (8th Edition) by John E. McMurry (2011) ISBN-10: 0840054440 | ISBN-13: 978-

0840054449 | Edition: 8 http://www.chemindex.com/ http://www.sigmaaldrich.com/ http://www.chemspider.com/ Manual de Química Orgánica – Chem 2222 UIPR Recinto Metropolitano http://www.sdbs.com/