apunte trabajos prácticos y tareas de aula 2014
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FAC. CS. BIOQUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS
TRABAJOS PRÁCTICOS
TAREAS DE AULA
Área: Farmacognosia
2014
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Docentes responsables del dictado de la asignatura Farmacognosia
Directora Académica del Área: Prof. Asociada Dra. Susana A. Zacchino
Prof. Adjunto Dr. Ricardo L. E. Furlan
Prof. Adjunto Dra. Silvia N. López
Prof. Adjunto Dr. Maximiliano A. Sortino
J.T.P. Dra. María Victoria Castelli
J.T.P. Dr. Marcos G. Derita
Auxiliar de 1ª Dr. Mario O. Salazar
Auxiliar de 1ª Dra. Laura A. Svetaz
Auxiliar de 1ª Lic. Carlos M. Solis
Auxiliar de 2ª Lic. Estefanía Butassi
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Indice
Tabla de contenido ............................................................................................. 4
Hidratos de carbono ........................................................................................... 5
Ejercitación sobre heterósidos ............................................................................ 9
Lípidos .............................................................................................................. 12
T.P. Lípidos ...................................................................................................... 31
T.A. Lípidos ..................................................................................................... 33
Alcaloides ......................................................................................................... 39
Ejercitación sobre alcaloides ............................................................................ 40
Alcaloides de la Quina ..................................................................................... 43
T.P. Alcaloides de la Quina ............................................................................. 46
Aceites Esenciales ............................................................................................ 48
T.P. Aceites Esenciales .................................................................................... 70
T.A. Aceites Esenciales .................................................................................... 78
Carotenoides ..................................................................................................... 81
T.P. Carotenoides ............................................................................................. 88
Hipérico generalidades ..................................................................................... 91
T.P. Hipérico .................................................................................................... 96
Anexos .............................................................................................................. 98
Recristalización ................................................................................................ 98
Cromatografía en Capa Delgada .................................................................... 107
Desecación y Agentes Desecantes ................................................................. 110
Cromatografía de Adsorción en Columna ...................................................... 118
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Trabajos Prácticos 2014
Para el desarrollo de los trabajos prácticos el alumno debe conocer: Metodología de
Trabajo en Productos Naturales (clase teórica con la bibliografía indicada en ella) y
Métodos Espectroscópicos (fundamentalmente IR, UV y 1H-RMN).
TRABAJO PRÁCTICO (T.P.) CONOCIMIENTOS NECESARIOS
LIPIDOS
Tarea de aula
T.P. Obtención de trimiristina a partir de
Nuez Moscada y saponificación del
triglicérido
- Lípidos: generalidades
- Recristalización
- Cromatografía en Capa Delgada
- Guía de T.P. Obtención de trimiristina a partir de
Nuez Moscada
ALCALOIDES
Tarea de aula
Obtención de quinina y quinidina a partir de
Quina
- Alcaloides: generalidades
- Metodología de trabajo con alcaloides
- Agentes desecantes
- Teoría sobre Quina
- Guía de T.P. Obtención de alcaloides de la Quina
ACEITES ESENCIALES
Tarea de aula
Obtención de aceite esencial de Clavo
Obtención de eugenol a partir de aceite
esencial de Clavo
- Aceites Esenciales: generalidades
- Destilación de líquidos inmiscibles
- Agentes desecantes
- Guía de T.P. Obtención de aceite esencial de
Clavo y Manzanilla
CAROTENOIDES
Obtención de -caroteno a partir de
Zanahoria
- Carotenoides: generalidades
- Cromatografía de Adsorción en Columna
- Agentes desecantes
- Guía de T.P. Obtención de β-caroteno a partir de
Zanahoria
HIPÉRICO
Estudio comparativo de extractos y productos
comerciales que contienen Hipérico por CCD
- Generalidades de Hipérico
- Principales componentes
- Monografías farmacopeicas
- Guía de T.P.
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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HIDRATOS DE CARBONO: INTRODUCCIÓN
Los carbohidratos o hidratos de carbono son polihidroxialdehídos, polihidroxicetonas o
compuestos que por hidrólisis se convierten en aquellos. Un carbohidrato que no es hidrolizable
a compuestos más simples, se denomina monosacárido. Los monosacáridos que contienen un
grupo aldehído, se le conoce como aldosa; si contiene una función cetona es una cetosa. Según
el número de átomos de carbono que contenga, se conoce como triosa, tetrosa, pentosa,
hexosa, y así sucesivamente. La mayoría de los monosacáridos naturales son pentosas o
hexosas, siendo la más importante la aldohexosa (+)-glucosa (fórmula molecular: C6H12O6). Si
examinamos la fórmula estructural de las aldohexosas, se observa que contienen cuatro centros
quirales o carbonos asimétricos (marcados con asteriscos):
Figura 1: aldohexosa
Para representar en un plano los carbonos asimétricos se han ideado varias
representaciones convencionales en proyección. La más utilizada es la de Fischer. Según esta
convención, se proyecta la molécula sobre el plano del papel con las siguientes condiciones:
La cadena carbonada se sitúa en vertical, con las valencias que la integran en dirección a
la parte posterior del plano.
La cadena se orienta con la parte más oxidada hacia arriba y la más reducida hacia
abajo.
Las valencias que no integran la cadena carbonada resultan horizontales y dirigidas
hacia la parte anterior del plano
Como estándar de referencia, se eligió el compuesto gliceraldehído, por ser el
carbohidrato más sencillo (una aldotriosa) capaz de exhibir isomería óptica.
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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Así, se denomina isómero D al que presenta el OH a la derecha del espectador e isómero
L al que lo tiene hacia la izquierda en el gliceraldehído:
en los azúcares se considera grupo OH unido al penúltimo carbono (por ser el
carbono asimétrico más alejado del grupo aldehído o cetona)
La nomenclatura D-L permite designar la configuración espacial absoluta de un
enantiómero que posee un solo carbono asimétrico. Las letras D y L proceden de las palabras
latinas dextro y levo, pero no se debe confundir con la nomenclatura relativa que clasifica a los
enantiómeros en formas dextrógiras y levógiras.
La D-(+)-glucosa puede describirse también como un hemiacetal cíclico, resultante de la
reacción entre el grupo aldehído y el hidroxilo del C-5 de la estructura de la cadena abierta.
Hay dos formas isómeras de la D-(+)-glucosa debido a que estas estructura cíclica tiene un
centro quiral más que la estructura abierta original de Fischer. La α-D-(+)-glucosa y la β-D-(+)-
glucosa son diasterómeros, puesto que difieren en configuración del C-1. Tal par de
diasterómeros se llaman anómeros.
Figura 2: Ciclación de la glucosa y posterior reordenamiento
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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Figura 3: Formas de representar la estructura de la α-D-(+)-glucosa (p.f. 146º, [α] = + 112). (a) Fisher; (b)
Haworth; (c) silla.
BIBLIOGRAFÍA
1. Robert Thornton Morrison/Robert Neilson Boyd. Química Orgánica; Fondo Educativo
Interamericano S.A., 1976; pp. 1097-1133.
EJERCITACIÓN DE HIDRATOS DE CARBONO
1. Entre los siguientes azúcares distinga:
a) aldosas y cetosas.
b) D y L.
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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2. a - Indique el nombre completo de las siguientes cuatro estructuras de la galactosa.
b – Marque los pares de enantiómeros.
c – Escriba las cuatro estructuras con fórmulas de Haworth.
3. La imagen especular de la α-L-(-)-galactopiranosa es:
a) β-L-(+)-galactopiranosa.
b) α-L-(+)-galactofuranosa.
c) α-D-(+)-galactopiranosa.
d) α-D-(+)-galactofuranosa.
4. El símbolo (+) o (-) es:
a) Un valor teórico.
b) Un valor relacionado con la estereoquímica absoluta.
c) Un valor experimental.
Explique su elección.
5. Dibujar la fórmula conformacional para la α-D-galactopiranosa y dibujar:
a) Su enantiómero.
b) Su anómero.
c) Un diasterómero.
d) Un epímero.
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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EJERCITACIÓN SOBRE HETERÓSIDOS
1. Clasifique los siguientes heterósidos desde todos los puntos de vista que Ud. conoce.
2. Indique cuales son los compuestos que darían reacción de Fehling positivo. Explique
por qué.
3. Explique la reacción de hidrólisis con HCl diluido de los compuestos Digoxina,
Senósido C, Vitexina, Asiaticósido y Rutina.
Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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Ejercitación de Hidratos de carbono y Heterósidos
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Lípidos
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LÍPIDOS
Desde el punto de vista bioquímico se considera que los lípidos son aquellas sustancias
que siendo insolubles en agua, pueden ser extraídas de las células con disolventes orgánicos de
baja polaridad como éter y cloroformo. Esta definición comprende una amplia variedad de
sustancias (esteroides, terpenos, grasas, aceites, ceras, fosfolípidos, etc.) que difieren mucho
desde el punto de vista estructural.
Sin embargo, en este capítulo nos centraremos en los aceites, grasas, ceras y fosfolípidos
o sea en los ésteres de los ácidos grasos con diferentes alcoholes. En el caso de los aceites,
grasas y fosfolípidos, el alcohol es el glicerol y en el caso de las ceras, es un alcohol de alto
peso molecular.
Veremos ésteres naturales en otra parte de esta asignatura, por lo que debe quedar bien
claro quiénes son los componentes de los ésteres lipídicos desde el punto de vista químico.
GRASAS Y ACEITES
Las grasas son los constituyentes principales de las células almacenadoras de éstas en
animales y plantas, y constituyen una de las reservas alimenticias importantes del organismo.
La diferencia entre grasas y aceites se da en que las primeras son sólidas a temperatura
ambiente, en tanto que, los aceites son líquidos.
Desde el punto de vista químico tanto los aceites como las grasas son ésteres
carboxílicos de un alcohol, el glicerol, con ácidos grasos. Si los tres hidroxilos del alcohol están
esterificados con un ácido graso, el éster se llama triglicérido (Figura 1). Si los ácidos grasos
que forman el triglicérido son del mismo tipo se los denomina triglicéridos homogéneos, en
caso que alguno o todos los ácidos grasos que formen un triglicérido sean diferentes entre sí se
denomina triglicérido heterogéneo.
Lípidos
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Figura1: Reacción de formación de triglicéridos.
Si ese glicérido tiene dos hidroxilos esterificados se llama diglicérido, y si tiene un
hidroxilo esterificado se llama monoglicérido (Figura 2).
Diglicéridos Monoglicérido
Figura2: Estructura de los dos posibles diglicéridos y monoglicéridos.
Los ácidos grasos componentes de los lípidos naturales contienen en la mayoría de los
casos un número par de átomos de carbono (de 2 a 22 átomos de carbono), lo cual es un
resultado natural de la biosíntesis de los mismos (Tabla I). Aquellos que contienen 14, 16 y 18
carbonos son los que se encuentran en mayor proporción en las grasas y aceites de origen
natural.
TABLA I: ÁCIDOS GRASOS SATURADOS
Etanoico o acético 2:0
Butírico o butanoico 4:0
Hexanoico o caproico 6:0
Octanoico o caprílico 8:0
Lípidos
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Decanoico o cáprico 10:0
Dodecanoico o láurico 12:0
Tetradecanoico o mirístico 14:0
Hexadecanoico o palmítico 16:0
Octadecanoico o esteárico 18:0
Eicosanoico o araquídico 20:0
Docosanoico o behénico 22:0
En la naturaleza se encuentran ácidos grasos conteniendo instauraciones en una
proporción considerable. Los más comunes son aquellos que presentan dobles enlaces en sus
estructuras. El número de dobles enlaces pude variar de uno a seis (en plantas superiores el
número raramente excede los tres, pero en animales y algas puede llegar a seis) y en aquellos
casos que presentan más de uno, los mismos no se encuentran conjugados (Tabla II).
TABLA II: ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
Lípidos
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Además de los ácidos grasos mostrados anteriormente se han descripto otros que se
encuentran en menor proporción como por ejemplo los hidroxilados, acetilénicos (conteniendo
triples enlaces) y cíclicos (Tabla III).
TABLA III: ÁCIDOS GRASOS HIDROXILADOS, ACETILÉNICOS Y CÍCLICOS.
HIDROXILADOS
ACETILÉNICOS
CÍCLICOS
Lípidos
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NOMENCLATURA
Para nombrar los ácidos grasos se han desarrollado diversos tipos de nomenclatura. El
nombre trivial es el más comúnmente empleado. Pero, si por ejemplo consideramos el ácido
linoleico (Tabla II), las distintas posibilidades de nombrarlo que se encuentran en la literatura
son:
Según la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry): ácido cis, cis-
octadeca-9, 12-dienoico.
En forma reducida: C18:2 ∆9,12
, donde el C18 indica el número de átomos de carbono; 2
el número de insaturaciones y ∆ (delta mayúscula) indica la localización de los dobles enlaces
de configuración cis.
Para los estudios de bioquímica y biosíntesis, se usa: C18:2 ω:6. C18 indica el número
de átomos de carbono; 2 el número de insaturaciones y ω (omega) el número de átomos de
carbono desde el metilo terminal hasta el doble enlace.
Para la nomenclatura IUPAC se debe considerar que el carbono carbonílico siempre es
el C1. Esta nomenclatura tiene el inconveniente de que la oxidación de los ácidos grasos
durante su metabolismo intracelular se efectúa con acortamientos de la cadena de átomos de
carbono en unidades de dos átomos de carbono, (la β-oxidación), proceso que ocurre a partir
del carboxilo (C1); por lo tanto, la relación del nuevo carboxilo que se forma en la cadena de
carbono respecto de la posición de el o los dobles enlaces, cambia. La última nomenclatura
tiene la ventaja de que denomina C1 al del extremo opuesto, es decir al del metilo, y por lo
tanto durante la β-oxidación del ácido graso, la relación entre el C1 y los dobles enlaces no
resulta alterada.
Nomenclatura de triglicéridos
Los glicéridos se designan como ésteres; por ejemplo: tripalmitato de glicerilo o
nombres derivados del ácido graso cambiando la terminación “ico” por “ina” (para el caso
anterior sería tripalmitina).
El grado de esterificación se indica por los prefijos mono, di o tri en el caso de glicéridos
simples que tienen un solo tipo de ácido graso (Figura 3.a). Para los glicéridos mixtos, se usan
los prefijos de acuerdo con el número de radicales presentes, señalando las posiciones que
ocupan con la letra del alfabeto griego (Figura 3.b y c).
Lípidos
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(a) Tripalmitato de glicerilo (o tripalmitina)
(b) estearo palmitato γ oleína
(c) monopalmitato de glicerilo
Figura 3: Estructura de: (a) tripalmitato de glicerilo, (b) palmitato estearo γ oleína y (c) monopalmitato de
glicerilo.
ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES
Las grasas son nutrientes indispensables y se admite que en la alimentación deben
constituir del 30 al 35% del aporte calórico diario. Si bien esto es cierto, debe quedar claro, que
no todos los ácidos grasos tienen igual importancia en la dieta. Algunos ácidos grasos
poliinsaturados son indispensables y se los denomina “ácidos grasos esenciales” (AGE) porque
el organismo humano no los sintetiza (ej. ácido linoleico) y por eso deben ser aportados
necesariamente con la dieta. Los AGE poseen un importante papel biológico, siendo
constituyentes de fosfolípidos y precursores de eicosanoides (prostaglandinas, leucotrienos y
tromboxanos). Básicamente se distinguen tres ácidos grasos esenciales: ácido linoleico, ácido
linolénico y ácido araquidónico.
En caso de déficit, los ácidos linolénico y araquidónico podrían sintetizarse a partir del
ácido linoleico, por eso el ácido linoleico se considera como el “más esencial” de todos ellos.
El ácido araquidónico (20:4) es quizás el ácido graso más importante de los tipo Omega (ω),
dado que es precursor directo de los eicosanoides.
Lípidos
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Los AGEs se encuentran en alimentos de origen animal y vegetal; específicamente, los
alimentos ricos en AGEs incluyen las semillas vegetales y los aceites de pescados de agua fría.
Cuando se habla de ácidos grasos alimentarios generalmente se refiere a ellos como Omega 3
(ω 3) y Omega 6 (ω 6) (Figura 4); que como se ha explicado antes, está relacionado con la
posición del primer doble enlace desde el extremo metilo.
Ácido linolénico Ácido linoleico
Figura 4: Numeración según la nomenclatura omega (ω) de los ácidos linolénico (ω 3) y linoleico (ω 6).
Estos no son los únicos tipos de omega que existen sino que todos aquellos que tengan
instauraciones en esas posiciones van adquirir tal denominación, por lo tanto los ácidos grasos
insaturados en estas posiciones con mayor número de carbono también son considerados ácidos
grasos tipo omega.
CONFIGURACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS NATURALES
La configuración de los dobles enlaces de los ácidos insaturados naturales es casi
siempre cis. Esta preferencia en la configuración está directamente relacionada con el punto de
fusión de los ácidos grasos.
En estado sólido las moléculas se acomodan entre sí lo mejor que pueden,
manteniéndose unidas por fuerzas de Van der Waals. Cuando mejor logran acomodarse, tanto
más alto resulta el punto de fusión. Las cadenas de ácidos saturados (Figura 5a) se hallan
extendidas en zig-zag debido a los ángulos de enlace tetraédricos de modo que encajan bien
unas con otras.
Las cadenas insaturadas trans (Figura 5b) se parecen mucho a las saturadas, pero en las
cadenas insaturadas cis (Figura 5c) el zig-zag no es lineal por lo que el acomodamiento mutuo
es bastante deficiente. El resultado neto es que la instauración cis disminuye el punto de fusión
del triglicérido (Tabla IV).
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Figura 5: Estructura de ácido graso saturado (a) y ácido graso monoinsaturado configuración trans (b) y cis (c).
TABLA IV: PUNTOS DE FUSIÓN
ÁCIDOS GRASOS SATURADOS ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
Nombre Estructura Pf Nombre Estructura Pf
Ácido láurico 12:0 44º Ácido palmitoleico 16:1 ω-7 32º
Ácido mirístico 14:0 58° Ácido oleico 18:1 ω-9 16,3º
Ácido palmítico 16:0 63° Ácido linoleico 18:2 ω-6 -5º
Ácido esteárico 18:0 72° Ácido linolénico 18:3 ω-3 -11,3º
ACEITES Y GRASAS VEGETALES
La formación de grasas y aceites es particularmente activa en el período de maduración
de los frutos y semillas, almacenándose preferentemente en el endosperma, generalmente en
cantidades entre el 20-50%.
Los aceites y grasas naturales están constituidos por mezclas de triglicéridos líquidos y
sólidos en las que normalmente predominan uno o dos ácidos grasos (Tabla V). La extracción
de las mismas se realiza con solventes orgánicos o por expresión en prensas hidráulicas en frío
o caliente.
Junto a los triglicéridos, en los aceites y grasas vegetales se encuentran siempre ácidos
grasos libres y una fracción constituida por sustancias lipófilas no saponificables, variable en
cantidad en los distintos aceites. Como componente de esta fracción insaponificable se
encuentran esteroles (fitosteroles como sitosterol, estigmasterol) tocoferoles (alfa-tocoferol),
carotenos, escualeno, alcoholes terpénicos, etc.
El aceite de oliva, por ejemplo, contiene un alto porcentaje de ácido oleico mientras que
el aceite de maíz se compone principalmente de los ácidos linoleico y oleico. La manteca
contiene muchos ácidos grasos, la mayoría saturados.
Lípidos
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TABLA V: COMPOSICIÓN TÍPICA EN ÁCIDOS GRASOS DE GRASAS Y ACEITES
COMPOSICION MEDIA %
Láurico Mirístico Palmítico Esteárico Palmitoleico Oleico Linoleico Linolénico
ANIMALES
Mantequilla 2.5 11.1 29.0 9.2 4.6 26.7 3.6 -
manteca de cerdo ---- 1.3 28.3 11.9 2.7 47.5 6.0 ---
hígado de bacalao ---- 5.8 8.4 0.6 20.0 29.1 29.1 ---
Ballena 0.2 9.3 15.6 2.8 14.4 35.2 --- ---
VEGETALES
manteca de cacao --- --- 24.4 35.4 --- 38.1 2.1 ---
Coco 45.4 18.0 10.5 2.3 0.4 7.5 ---- ----
Maíz ---- 1.4 10.2 3.0 1.5 49.6 34.3 ----
semilla de algodón ---- 1.4 23.4 1.1 2.0 22.9 47.8 ---
Linaza --- --- 6.3 2.5 --- 19.0 24.1 47.4
Oliva --- --- 6.9 2.3 --- 84.4 4.6 ---
Cacahuete --- --- 8.3 3.1 --- 56.0 26.0 ---
Soja 0.2 0.4 9.8 2.4 0.4 28.9 50.7 6.5
REACCIONES QUE PUEDEN EXPERIMENTAR LOS TRIGLICÉRIDOS
El grupo éster y los dobles enlaces de los triglicéridos pueden experimentar reacciones
químicas, entre ellas:
1) HIDRÓLISIS DE LOS ACEITES FIJOS O SAPONIFICACIÓN: es la hidrólisis en medio
alcalino que produce sales de ácidos carboxílicos y glicerol (Figura 6), ambos solubles en
agua. El jabón corriente actual es una mezcla de sales sódicas de ácidos grasos de cadena larga.
Figura 6: Reacción de saponificación.
Lípidos
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2) HIDROGENACIÓN DE DOBLES ENLACES: la hidrogenación de alguno de los
dobles enlaces de ácidos grasos convierte a los triglicéridos en sólidos. Este endurecimiento de
los aceites es la base de una industria importante que produce grasas para cocinar y
oleomargarinas. La hidrogenación no sólo cambia las propiedades físicas de una grasa sino
también las propiedades químicas y además una grasa hidrogenada es menos propensa a
ponerse rancia que una no hidrogenada.
3) ENRANCIAMIENTO: es un proceso degradativo de oxidación, como consecuencia del
cual las grasas adquieren caracteres organolépticos desagradables. La rancidez se debe a la
presencia de ácidos y aldehídos volátiles de mal olor, sustancias que resultan del ataque por el
oxígeno a posiciones alílicas reactivas en las moléculas del triglicérido.
La causa más común de enranciamiento es la oxidación atmosférica espontánea, la luz, el
calor, la humedad y ciertos metales la aceleran. Por efectos de la rancidez, no solamente se
alteran los caracteres organolépticos sino que las grasas rancias son inconvenientes porque
destruyen factores indispensables en la alimentación (Vitamina A y E, etc).
La estabilidad de algunos aceites a la rancidez se debe a la presencia de sustancias que
actúan como inhibidores de la oxidación llamadas antioxidantes. Son antioxidantes naturales
los tocoferoles, la cefalina y el gosipol.
Es posible que la hidrogenación retarde el desarrollo de la rancidez, reduciendo el número
de dobles enlaces y luego el número de posiciones alílicas.
4) ISOMERIZACIÓN DE DOBLES ENLACES: en presencia de catalizadores de
hidrogenación, los compuestos insaturados no sólo se hidrogenan sino que también se
isomerizan (con desplazamientos de dobles enlaces o transformaciones estereoquímicas) lo que
afecta las propiedades físicas y químicas.
DIFERENCIA ENTRE GRASAS Y ACEITES
Grasas: Son mezclas complejas de triglicéridos que contienen mayor proporción de ácidos
grasos saturados (Figura 7) y por tal razón son sólidas a temperatura ambiente.
Figura 7: Estructura de tripalmitina.
Lípidos
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Aceites: Son mezclas complejas de triglicéridos que contienen mayor proporción de ácidos
grasos insaturados (Figura 8) y por tal razón son líquidas a temperatura ambiente.
Figura 8: Estructura de linoleil palmitato γ oleina.
USOS DE ACEITES Y GRASAS
Los aceites vegetales son de amplio uso en cosmética como el aceite de almendras, oliva,
maní, coco, jojoba, etc., aunque también encuentran muchas otras aplicaciones.
Como ya dijimos mediante el proceso denominado hidrogenación catalítica es posible
adicionar hidrógeno a los dobles enlaces de los glicéridos insaturados de aceites, para
convertirlos en grasas sólidas o semisólidas, según la extensión en la que se haya llevado a
cabo el proceso.
Muchas grasas comestibles se producen por hidrogenación de aceites de maíz y de
semillas de algodón. Las margarinas se preparan por hidrogenación de aceites hasta alcanzar la
consistencia de la mantequilla, mezclando íntimamente el producto con sobrantes de leche,
completando con vitamina A y añadiéndole un colorante artificial.
En los últimos años, la grasa saturada de la dieta se ha considerado como un factor
causante de las enfermedades ateroescleróticas, las más serias de las cuales son la trombosis
coronaria y la parálisis cerebral.
A consecuencia de las posibles implicaciones en la salud, los aceites como el de maíz y
cártamo, que contienen grandes porcentajes de ácido linoleico (poliinsaturado), se emplean
cada vez en mayor cantidad como alimentos. Las grasas de cocina semisólidas y las margarinas
pueden hacerse a partir de esas grasas poliinsaturadas mediante el empleo de emulsionantes, en
lugar de la hidrogenación, que se convierte así en una práctica del pasado.
Lípidos
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CARACTERIZACIÓN DE LOS LÍPIDOS NATURALES
Si los aceites naturales contienen ácidos grasos distintos son posibles estructuras
diferentes de triglicéridos. Algunas de ellas se deberían a que determinados ácidos grasos
ocupan diferentes posiciones (por ejemplo la l-palmitato diestearina, es diferente de la 2-
palmitato diestearina) y otras a pares DL (por ejemplo la l-palmitato diestearina puede existir
como D o como L). Además pueden existir triglicéridos de diferente composición como la
palmitodiestearina y la estearodipalmitina.
Todos estos compuestos difieren muy poco en sus propiedades físicas por lo que resultan
muy difíciles de separar. Es por eso que para caracterizar a un aceite o una grasa natural, se
usan las propiedades medias de la muestra y no las de sus componentes particulares.
En la página siguiente se detallan los diversos ensayos cuantitativos que se utilizan para
caracterizar grasas y aceites.
Índice de acidez
Es la cantidad en mg de KOH necesaria para neutralizar los ácidos libres contenidos en
un gramo de sustancia.
REACCIÓN QUÍMICA
PROPIEDADES DESCRIPTAS: cantidad de ácidos libres que forman parte de esa sustancia.
Índice de saponificación
Es la cantidad en mg de KOH necesaria para neutralizar los ácidos libres y saponificar
los ésteres contenidos en un gramo de sustancia.
REACCIONES QUÍMICAS
Reacción de neutralización:
Reacción de saponificación:
PROPIEDADES DESCRIPTAS: cantidad de ácidos totales (libres y esterificados) que forman
parte de esa sustancia.
Lípidos
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Índice de éster
Es la cantidad en mg de KOH necesaria para saponificar los ésteres contenidos en un
gramo de sustancia. Si el índice de saponificación y el índice de acidez han sido determinados,
por diferencia entre los dos, se obtiene el índice de éster.
REACCIÓN QUÍMICA
PROPIEDADES DESCRIPTAS: cantidad de ácidos esterificados que forman parte de esa
sustancia. Se puede calcular el peso molecular medio, por ejemplo para un triglicérido seria:
PMtg = 168 x 1000 168 = 3 x PMKOH
Índice de ester tg=triglicérido
Índice de iodo
El índice de iodo de un aceite o grasa representa los gramos de iodo capaz de ser fijado, en
determinadas condiciones, por 100 gramos de la muestra en ensayo.
REACCIÓN QUÍMICA
PROPIEDADES DESCRIPTAS: grado de instauración, un milimol de sustancia consume dos
miliequivalentes (256 mg) de iodo.
Índice de hidroxilo o índice de acetilo
Es la cantidad en mg de KOH necesaria para neutralizar el ácido acético obtenido por
hidrólisis de un gramo de aceite o grasa acetilado. Se obtiene por diferencia entre el índice de
saponificación de la muestra acetilada y de la muestra sin acetilar (ver ensayos para aceites y
grasas de la Farmacopea Nacional Argentina)
REACCIÓN QUÍMICA
Lípidos
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PROPIEDADES DESCRIPTAS: el ácido graso primero se acetila con anhídrido acético que se
combina con todos los grupos hidroxílicos presentes. Como éstos no existen en la mayoría de
los ácidos grasos (tanto libres o formando parte de glicéridos), los pequeños valores de índice
de acetilo que suelen obtenerse se deben a cantidades relativamente pequeñas de esteroles. En
cambio en un aceite como el de ricino, el índice de acetilo es elevado (146-150) como
consecuencia de la gran cantidad de ácido ricinoleico, un hidroxiácido.
La acetilación se realiza según el siguiente esquema
Muestra de aceite + Anhídrido acético
Calentamiento a reflujo durante 2 hs.
Agregar 500 mL de agua destilada y hervir haciendo burbujear N2 y CO2
Enfriar y separar el agua
Agua Aceite acetilado
Agregar Na2SO4 y dejar en contacto 1 hora
Filtrar y secar en estufa
ACEITE CLARO Y BRILLANTE
ACEITES SECANTES
Ciertos aceites contienen gran proporción de glicéridos muy insaturados. Los más notables
de ellos son, el aceite de linaza (semilla de lino) y el aceite de tung (de la nuez de tung). Tales
aceites se polimerizan dando una película resistente y lustrosa cuando se ponen en contacto con
el oxígeno de la atmósfera. Se conocen con el nombre de aceites secantes y se emplean
considerablemente en la formulación de pinturas, especialmente para superficies exteriores. El
índice de Iodo da una medida de las propiedades secantes de un aceite (ver más adelante). Los
aceites empleados en alimentación son los semisecantes, por ejemplo el de soja y el de girasol.
Índice de iodo < 100 = no secante
Lípidos
26
Índice de iodo entre 100 y 150 = semisecante
Índice de iodo > 150 = secante
CERAS
Las ceras son productos naturales muy distribuidos en vegetales y animales, y cumplen
una función de recubrimiento. Químicamente son ésteres de alcoholes saturados,
monohidroxilados y de alto peso molecular (C12 a C36), con ácidos grasos de peso molecular
elevado (Figura 9). Es característico que tanto los alcoholes como los ácidos grasos sean de un
número par de átomos de carbono (Tabla VI). La mayoría de estos alcoholes sólo se han
encontrado en las ceras, siendo casi todos de cadena recta aunque en algunas ceras se puedan
encontrar alcoholes cíclicos como los esteroles.
Figura 9: Estructura de palmitato de miricilo (a) y cerotato de cetilo (b).
Las ceras de plantas son en general de punto de fusión superior a las de otro origen. El
mejor solvente solubilizador de ceras es el benceno; son también solubles en éter, cloroformo y
casi todas son solubles en alcohol caliente. La solubilidad está en razón inversa al peso
molecular de los componentes.
TABLA VI: COMPONENTES DE LAS CERAS
Alcoholes primarios saturados
Láurico C12H26O
Mirístico C14H30O
Cetílico C16H30O
Octadecanol C18H38O
Eicosanol C20H42O
Carnaubílico C24H50O
Cerílico C26H54O
Octacosanol C28H58O
Miricílico C30H62O
Lacerol C32H66O
Incarnatílico C34H70O
Alcoholes secundarios
Nonacosan-10-ol CH3-(CH2)18-CHOH-(CH2)8-CH3
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Nonacosan-15-ol CH3(CH2)13-CHOH-(CH2)13-CH3
Ácidos
Palmítico CH3(CH2)14COOH
Lignocérico CH3(CH2)22COOH
Cerótico CH3(CH2)24COOH
Montanito CH3(CH2)26COOH
Melissico CH3(CH2)28COOH
Laceroico CH3(CH2)30COOH
SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LAS CERAS
Las ceras son generalmente secreciones de insectos o cubiertas protectoras de las hojas
o de los frutos, muy raramente son constituyentes celulares. En los animales las ceras sirven
para formar una cubierta protectora contra el agua, por su propiedad de hidrofobicidad. Este es
el papel de la secreción cérea elaborada por las glándulas esteatofrigias de las aves acuáticas,
las que segregan una cera con la cual recubren su plumaje evitando que se moje. También es
evidente esta acción protectora de la cera de abeja en los panales de miel, de la lanolina en la
lana de oveja, etc.
En los vegetales, las ceras se hallan como componentes de la capa cuticular o como ceras
epicuticulares que recubren hojas, tallos, frutos, etc. y probablemente su principal función es
protegerlos contra la transpiración excesiva. Las hojas de casi todas las coníferas se hallan
recubiertas por una membrana cuticular cérea que contribuye a retener la humedad.
DIFERENCIA ENTRE ÁCIDOS GRASOS, GLICÉRIDOS Y CERAS
Una diferencia práctica importante entre ácidos grasos, glicéridos (aceites o grasas) y
ceras está relacionada con los diferentes tipos de reacciones y reactividades en medio alcalino.
La saponificación, del griego sapon (jabón), es la reacción de hidrólisis de enlaces ésteres bajo
condiciones básicas en medio acuoso o alcohólico que experimentan aceites, grasas y ceras
(obteniéndose las sales de los ácidos grasos y alcohol). Esta reacción es diferente a la que
experimentan los ácidos grasos libres en las mismas condiciones, estos se neutralizan (N)
formando la sal correspondiente.
Si bien glicéridos y ceras saponifican, las condiciones en las que esta reacción se lleva a
cabo son diferentes para cada grupo. Las ceras saponifican (S) solo cuando se utiliza un medio
alcohólico en tanto que los glicéridos saponifican en este medio como en acuoso.
Lípidos
28
TABLA IV: Diferencia de reactividad de ácidos grasos, glicéridos y ceras.
NaOH aq. NaOH aq. KOH alcohólico KOH alcohólico
Tº ebullición Tº ambiente Tº ebullición Tº ambiente
AC. GRASOS N N N N
GLICÉRIDOS S NS S NS
CERAS NS NS S NS
(N= NEUTRALIZA, S= SAPONIFICA y NS= NO SAPONIFICA)
FOSFOLÍPIDOS
También llamados fosfátidos, incluyen todos los componentes lipídicos que contienen
fósforo en sus moléculas. Los fosfolípidos son en general solubles en los solventes orgánicos
de las grasas, pero difieren considerablemente por ser insolubles en acetona, solvente que tiene
la propiedad de precipitarlos desde sus soluciones en alcohol, cloroformo, etc. La cefalina y la
esfingomielina son también insolubles en alcohol frío; la esfingomielina es casi insoluble en
éter etílico.
Los fosfolípidos son insolubles en agua, pero son muy higroscópicos y fácilmente
emulsionables, son precipitados por los ácidos y con numerosas sales como cloruro de platino y
cadmio forman compuestos de adición insolubles.
Son componentes esenciales de las células animales y vegetales. Se clasifican en:
A) LECITINAS (son los únicos fosfolípidos de aplicación en farmacia)
B) CEFALINAS
C) ESFINGOMIELINAS
Las lecitinas son sustancias complejas que se encuentran en todos los tejidos, abundando
especialmente en el cerebro, en los nervios, en el esperma y en la yema del huevo de gallina
(aproximadamente un gramo por yema).
Las lecitinas derivan del glicerol, como los aceites y las grasas pero se diferencian de
ellas en que una función alcohólica se encuentra esterificada por un ácido inorgánico, el
ortofosfórico. Siendo posible dos ácidos glicerofosfóricos, las lecitinas pueden derivar de
ambos tipos (Figura 10).
Lípidos
29
Figura 10: Estructura de -ácido glicerofosfórico (a) y -ácido glicerofosfórico (b).
Los ácidos grasos hallados en las lecitinas son, entre los saturados: palmítico y esteárico;
y entre los no saturados: oleico, linoleico, linolénico y araquidónico, este último, se halla en las
lecitinas vegetales.
Se acepta que en general los ácidos grasos presentes en una molécula de lecitina son
diferentes, y que uno de ellos es saturado y el otro es etilénico. No se descarta la posibilidad de
que existan lecitinas con un solo ácido graso. Las lecitinas más abundantes pertenecen a la serie
y generalmente el ácido graso insaturado está en posición .
Otro constituyente importante que se encuentra en la lecitina (Figura 11, a) es la colina
(Figura 11, b), la cual está esterificando una función ácido fosfórico. La colina es una base
muy fuerte, y funciona en el organismo impidiendo la acumulación de grasa
Figura 11: Estructura de lecitina (a) y colina (b).
Fuentes de obtención de lecitina
-Ovolecitina: yema de huevo
-Vegilecitina: porotos de soja
-Cerebral: sesos de ternera
Usos: emulsionante, debido a los grupos polares que contiene es fácilmente dispersable en agua
y puede favorecer la formación de emulsiones O/A. Sin embargo es muy raro que sea utilizada
sola, como agente emulsionable. Por otro lado es difícil de conservar por su fácil oxidación.
Lípidos
30
Otras funciones: antioxidante, estabilizante de alimentos y preparados farmacéuticos.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS FOSFOGLICÉRIDOS
Son sólidos blancos de consistencia cérea, por exposición al aire se oscurecen y
experimentan cambios complejos a causa de la tendencia de sus ácidos grasos no saturados a
peroxidarse por la acción del oxígeno atmosférico.
Esquema de saponificación y separación de ácidos grasos, glicerol y sustancias
insaponificables
MATERIAL VEGETAL
FRACCION LIPIDICA
GLICEROL + SALES POTASICAS + SUSTACIAS INSAPONIFICABLES
FASE ETEREA
Sustancias insaponificables
FASE ACUOSA
Sales de ácidos grasos + Glicerol
Extracción con solventes
Saponificación (KOH alcohólico)
1) Evaporar el solvente
2) Extracción con éter/ agua
1) Acidificar (HCl diluido)
2) Extracción con solvente orgánico
FASE ETEREA
Mezcla de ácidos grasos
FASE ACUOSA
Glicerol
BIBLIOGRAFÍA
1-Farmacognosia. “Fitoquímica de Plantas Medicinales” 2º, Jean Bruneton, Editorial Acribia,
S.A. Zaragoza (España). 2001.
2- Dewick, P.M. Medicinal natural products: a biosynthetic approach 2° Ed, John Wiley &
Sons Ltd., Chichester, UK. 2002.
3- Lipid libray: Lipid Chemistry, Biology, Technology & Analysis. The American Oil
Chemists’ Society. Libre acceso via Internet HtT.P.://lipidlibray.aocs.org.
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Guía de Trabajo Práctico: Lípidos
OBJETIVOS
*Obtención de trimiristina a partir de Nuez Moscada.
*Generación de ácido mirístico a partir de trimiristina.
OBTENCIÓN DE TRIMIRISTINA A PARTIR DE NUEZ MOSCADA
La Nuez Moscada es la semilla madura y desecada de Myristica fragrans (Flia.
Miristicáceas), desprovista de sus tegumentos y del arilo y a veces provista de una delgada capa
de cal que le sirve para ahuyentar los insectos (Figura 12). El secado de la semilla dura de 3 a
6 semanas, luego de las cuales se le quitan las testas. Los árboles de Myristica fragrans,
cultivados en regiones tropicales, fructifican 2 a 3 veces al año.
(a) (b) (c) (d)
Figura 12: Fruto carnoso de Myristica fragrans (a y b), semilla cubierta del arilo (c) y semilla seca desprovista del
arilo y de la capa carnosa externa (d).
Constituyentes de las semillas:
25-40% de un aceite fijo sólido a temperatura ambiente (manteca de Nuez Moscada)
constituido por trimiristina (Figura 13, a).
8-15% de un aceite volátil que contiene safrol y miristicina (Figura 13, b y c
respectivamente) como constituyentes principales.
Figura 12: Estructura de trimiristina (a), de safrol (b) y de miristicina (c).
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32
AISLAMIENTO DE LA TRIMIRISTINA
1. Calentar a reflujo 2,5 gr. de Nuez Moscada finamente pulverizada en 15 ml. de éter de
petróleo durante 40 minutos en baño de agua.
2. Filtrar por gravedad con papel de filtro plegado. Desechar el residuo sólido.
3. Eliminar el solvente por destilación. Se obtiene un residuo semisólido. Guardar una
muestra en tubo de Khan.
4. Recristalizar desde etanol. Se obtiene la trimiristina cristalina cuyos cristales son
incoloros e inodoros y cuyo punto de fusión está comprendido entre 54-55 ºC (las aguas madres
y las aguas de lavado contienen miristicina y otros productos que no serán extraídos en éste
trabajo práctico y por lo tanto se descartan).
GENERACIÓN DE ÁCIDO MIRÍSTICO A PARTIR DE TRIMIRISTINA:
SAPONIFICACIÓN DE LA TRIMIRISTINA
1. Calentar a reflujo 500 mg de trimiristina con 7,5 ml. de solución de KOH alcohólico
al 3,5 % P/V durante una hora en un baño de agua. Separar una porción de muestra para el
análisis final.
2. Agregar 15 ml de agua al balón. Agitar para ver la formación de espuma.
3. Acidificar con HCl concentrado (hasta pH ácido) y dejar a temperatura ambiente hasta
que solidifique el ácido mirístico.
4. Filtrar por succión y lavar los cristales con agua destilada.
5. Analizar los resultados por CCD.
Sembrar: (1) Extracto crudo, (2) TM pura, (3) Ácido mirístico
Fase Estacionaria: Sílica Gel 60F
Fase Movil: Hexano:AcOEt (9:1)
Revelador: Vapores de I2.
CUESTIONARIO
1. ¿Cuáles son los pasos a seguir en la recristalización de la trimiristina y del ácido mirístico?
2. Explique por medio de ecuaciones y fórmulas químicas que obtiene por la saponificación de
la trimiristina. ¿Cuál es el objeto del agregado de HCl cc. luego de la saponificación y qué
producto se obtiene?
3. ¿Considera Ud. suficiente la cantidad de KOH usado en éste trabajo práctico para la
saponificación de la trimiristina? Justifique su respuesta.
Lípidos
33
TAREA DE AULA DE LÍPIDOS
A. EJERCITACIÓN SOBRE CROMATOGRAFÍA EN CAPA DELGADA
1. Ordene los siguientes solventes en orden creciente de polaridad (ver pág. 123). Dibuje sus
fórmulas químicas
Metanol
Cloroformo
Hexano
Acetato de etilo
Agua
2. Ordene las siguientes mezclas de solventes en orden creciente de polaridad
Hexano puro
Hexano:acetato de etilo 5:5
Hexano:acetato de etilo 7:3
Hexano:acetato de etilo 2:8
Acetato de etilo puro
3. Se realiza una CCD de los compuestos A y B, utilizando como fase estacionaria sílica Gel y
como fase móvil hexano:acetato de etilo 5:5, dando como resultado el cromatograma de la figura.
a) ¿Qué mancha corresponde a cada compuesto? Justifique
b) ¿Cómo será el cromatograma si utilizamos como fase móvil hexano?
c) ¿Y si usamos metanol?
A B
OH C
H2C CH3
HO OH
4. ¿Qué relación existe entre la posición relativa en una CCD y el orden de elución en una
cromatografía en columna? (suponer que se utilizan las mismas fases móviles y estacionarias en ambos
casos)
Punto de siembra
Frente de solvente
Desarrollo
Lípidos
34
5. El siguiente cromatograma fue realizado con las siguientes condiciones: fase móvil
hexano:acetato de etilo 5:5 y fase estacionaria Sílica gel. ¿Qué cambios realizaría para lograr una mayor
separación de las manchas?
B. EJERCITACIÓN SOBRE LÍPIDOS
1. Si realiza una CCD utilizando sílica gel y cloroformo, de una mezcla de tripalmitina y ácido
palmítico.
a) ¿Cuál sería el resultado de la misma una vez revelada con vapores de Iodo?
b) ¿A qué compuesto corresponde cada mancha?
c) ¿Cuál sería el resultado si utilizara metanol como fase móvil?
d) ¿Y si utilizara hexano?
e) ¿Qué sucedería si cambiara la fase estacionaria por alúmina?
f) ¿Y si la cambiara por RP18?
2. El grado de insaturación de lípidos de membranas en las patas de reno es mayor en las células
cercanas a los cascos que en las cercanas al cuerpo. ¿Qué valor tiene este gradiente de insaturación para
la supervivencia?
3. Escriba las estructuras de todos los glicéridos que sean formados por los ácidos oleico y palmítico.
4. Calcular el PM de un triglicérido puro cuyo índice de saponificación es 200.
5. Calcular el índice de saponificación y el de iodo de un triglicérido puro de PM = 718 y que incluye
dos insaturaciones. Clasifíquelo de acuerdo a su secatividad.
6. Calcule el índice de acidez de un aceite de densidad 0.9 g/ml, sabiendo que en la titulación de 10 ml
de aceite se consumieron 9 ml de KOH 0.1 N.
7. Se tienen los siguientes índices de iodo para varios aceites: A=80, B=180, C=0,
D=100.Clasifíquelos de acuerdo a su secatividad. ¿Cuáles eligiría para alimentación?
8. ¿El punto de fusión de las grasas naturales estará dado por un valor neto? ¿Por qué?
Punto de siembra
Frente de solvente
Desarrollo
Lípidos
35
9. Escriba un ejemplo de un aceite, una grasa y una cera marcando sus semejanzas y diferencias. Diga
si el aceite que escribió es un triglicérido simple o mixto. Explique por qué.
10. Defina los índices de lípido. Bajo qué condiciones determina el índice de acidez y de
saponificación. ¿A qué se debe esa diferencia?
Indicar si los valores de los índices de lípido serán iguales o distintos de cero.
Índice de
acidez
Índice de
éster
Índice de
saponificación
Índice de
yodo
Índice de
acetilo
Triestearina pura
Tripalmitina con ácido
palmítico
Trirricinoleína pura
Trilinoleína con ácido
linoleico
11. ¿Cuál de los siguientes glicéridos simples tiene mayor índice de iodo: palmitina, trioleína o
trilinoleína? Escriba sus fórmulas y explique.
12. ¿Cómo están compuestos los aceites y grasas vegetales?
13. ¿Cómo explica la capacidad detergente de los jabones en relación con su estructura (sales sódicas de
ácidos grasos)?
14. Realice un esquema indicando reactivos y condiciones de trabajo para lograr la separación de ácido
palmítico y ácido esteárico a partir de una mezcla de:
a) Ácido palmítico y triestearina
b) Ácido esteárico y palmitato de cetilo
c) Estearato de cetilo y tripalmitina
15. ¿Qué método/s de extracción por solventes utilizaría para obtener un lípido termolábil a partir de
una muestra vegetal? ¿qué tipo de solventes utilizaría?
16. Ud. recibe en su laboratorio una muestra que contiene Acido linolénico y triestearato de glicerilo
a) Indique cómo esperaría que le dieran los índices de lípido (acidez, saponificación, éster, acetilo,
yodo) y justifique.
b) Esquematice cómo esperaría que le diera una Cromatografía en Capa Delgada de la muestra que
Ud. recibió y justifique.
b.1- Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Lípidos
36
Fase móvil: Hexano-Acetato de Etilo (9:1)
Revelador: Yodo.
b.2- Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Fase móvil: Hexano-Acetato de Etilo (7:3)
Revelador: Yodo.
b.3- Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Fase móvil: Hexano-Acetato de Etilo (3:7)
Revelador: Yodo.
b.4- Fase estacionaria: RP18
Fase móvil: Solvente adecuado para que ambos tengan relaciones de frente entre 0,3 y 0,8.
Revelador: Yodo.
c) Esquematice de la manera más completa posible (indicando reactivos y condiciones) cómo
procedería para obtener por separado el Ácido estéarico y Ácido linolénico.
d) ¿Qué metodología utilizaría para verificar la pureza del Ácido esteárico?
17. Si Ud. tiene una mezcla que contiene Trilinoleína y en menor proporción Ácido Ricinoleico:
a) ¿Cómo esperaría que dicha mezcla se presente a temperatura ambiente?
b) Caracterice a la muestra según los índices que debería presentar, explicando en cada caso qué
sustancia aporta ese resultado y por qué.
c) Proponga un esquema que permita separar a los componentes del extracto hasta obtener los
ácidos grasos totales en forma libre, detallando reactivos y condiciones de trabajo.
d) ¿Qué consideraciones prácticas debe tener en cuenta para realizar la purificación de una sustancia
por recristalización?
e) Las cromatografías en capa delgada (CCD) A, B y C muestran los cromatogramas obtenidos de la
muestra.
A) Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Fase móvil: Hexano
Revelador: Vapores de Yodo.
B) Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Fase móvil: Hexano: Acetato de Etilo (5:5)
Revelador: Vapores de Yodo.
C) Fase estacionaria: Sílica Gel 60 GF-254
Fase móvil: Hexano: Acetato de Etilo (2:8)
Revelador: Vapores de Yodo.
Lípidos
37
e.1- ¿Cuál de las tres fases moviles propuestas es la más adecuada para la separación de los
compuestos? Fundamente su respuesta.
e.2- Indique en las placas cromatográficas a qué compuesto corresponde cada una de las manchas.
Justifique.
e.3- Esquematice el cromatograma que obtendría con fase estacionaria: RP18, Fase móvil: Hexano:
Acetato de etilo (5:5) y Revelador: Vapores de Yodo, indicando qué mancha corresponde a cada
compuesto
18. Al extracto de una planta se le realizan diferentes ensayos para caracterizarlo y se llega a la
conclusión de que está compuesto por un triglicérido simple con trazas del ácido graso libre. Dicho
ácido graso tiene un doble enlace y no posee grupos hidroxilos. El triglicérido tiene un peso molecular
de 968 y es termoestable.
a) ¿Qué resultados se obtendrán en los diferentes índices de lípido? Justificar
b) ¿Bajo qué condiciones se pudo lograr la saponificación completa de la muestra?
c) ¿Cómo se pueden separar el ácido graso del triglicérido? Realice un esquema indicando condiciones
de trabajo y reactivos.
d) ¿Cuál es el resultado de una CCD del extracto si utilizaron sílica gel y una fase móvil de
hexano:cloroformo 5:5?
e) ¿Con qué métodos se pudo haber obtenido el extracto? ¿Qué tipo de solventes se utilizaron?¿cuál
considera el más adecuado?¿Por qué?
f) ¿Con qué método se puede confirmar la estructura del triglicérido?
A B C
Frente de
solvente
Lípidos
38
EJERCITACIÓN SOBRE EL T.P. DE LIPIDOS
1. Qué ventajas tiene el método de extracción usado en el T.P. para la extracción de Trimiristina con
respecto a:
a) Tiempo de extracción
b) Temperatura de trabajo
c) Volumen de solvente necesario
2. Indique si los siguientes métodos podrían ser utilizados para el mismo fin:
Maceración Soxhlet
Infusión Lixiviación
Decocción
a) En los casos que contestó afirmativamente, qué consideraciones debe tener en cuenta con
respecto al solvente.
b) En los casos que contestó negativamente, justifique su respuesta.
3. Realice un esquema sobre el procedimiento de recristalización utilizado en el T.P., indicando en
cada paso reactivos, condiciones de trabajo y productos obtenidos.
4. Para lograr una buena recristalización: ¿Qué consideraciones deben tenerse en cuenta respecto a:
a) Elección del solvente
b) Proceso de recristalización
5. Esquematice el resultado de una CCD fase normal donde se sembró:
- Testigo de trimiristina
- Trimiristina antes de la recristalización
- Trimiristina después de la recristalización
a) Cómo puede evaluar la eficacia de la recristalización?
b) Cómo puede identificar a la trimiristina?
6. ¿Qué cantidad de KOH y condiciones de reacción son necesarias para lograr la completa
saponificación de la trimiristina? ¿Cómo lo realiza en el T.P.? Por qué?
7. Realice un esquema sobre el procedimiento de saponificación de Trimiristina utilizado en el T.P.,
indicando en cada paso reactivos, condiciones de trabajo y productos obtenidos.
8. Esquematice el resultado de una CCD fase normal donde se sembró:
- Testigo de trimiristina
- Testigo de ácido mirístico
- Trimiristina antes de la saponificación
- Producto de la saponificación si el KOH fue insuficiente
- Producto de la saponificación si el KOH fue suficiente
Alcaloides
39
ALCALOIDES
CHCl3, agitar y decantar
Alcaloides
40
EJERCITACIÓN SOBRE GENERALIDADES DE ALCALOIDES
1.
Indique cuál es la basicidad de cada nitrógeno en las siguientes estructuras. Fundamente su
respuesta e indique el pKb aproximado.
2. En las siguientes estructuras indique cuál de los nitrógenos es más básico y por qué.
Alcaloides
41
3.
a) Indique cuál es la basicidad de cada uno de los nitrógenos de estos alcaloides. Fundamente
su respuesta.
b) Ordenar los alcaloides por orden decreciente de basicidad.
c) Dibuje la estructura de todos los alcaloides en medio i) ácido clorhídrico acuoso (pH = 1) y
ii) amoníaco acuoso (pH = 8).
N
OCH3
OCH3
O
O
H3C
N
NH
OHO
O
H3C
N
H3CO
H3CO
OCH3
OCH3
i) Papaverina ii) Queletrina
iii) Colchicina iv) Yohimbina
O
OH
H3CO
H3CO
OCH3
NH
H
O CH3
4. De la división toxicológica le traen para analizar una muestra líquida que da positiva la
reacción de Draggendorf. El poseedor de dicha muestra declaró que tenía codeína
(antitusígeno). ¿Cómo demuestra Ud. que en realidad tiene morfina?
Alcaloides
42
5. En base a sus conocimientos sobre basicidad de alcaloides esquematice un diagrama de
separación de los siguientes compuestos, indicando reactivos, operaciones y condiciones de
trabajo.
Justifique detalladamente mediante un análisis inicial que indique las características ácido-base
de cada uno de los nitrógenos de cada compuesto.
6. Utilizando la estructura de orbitales del imidazol, explique su aromaticidad y sus
propiedades básicas (pKb = 7).
Alcaloides
43
ALCALOIDES DE LA QUINA
INTRODUCCIÓN:
Algunos de los ejemplos más interesantes de alcaloides con núcleos indólicos
modificados se pueden hallar en el género Cinchona. Ellos son quinina, quinidina, cinconidina
y cinconina. En sus estructuras, el núcleo indólico se ha reacomodado en un sistema
quinolínico.
Quinina y quinidina son pares de diastereómeros y tienen quiralidades opuestas en dos
centros, C-8 y C-9 (Figura 1). Cinconidina y cinconina son análogos demetoxilados de quinina
y quinidina respectivamente.
R = OMe: (-) Quinina (8S, 9R)R = H: Cinconidina (8S, 9R)
R = OMe: (+) Quinidina (8R, 9S)R = H: Cinconina (8R, 9S)
N
R
HOH
N
H
H8
9
N
R
H OH
9 N
H
8H
Figura 1: Alcaloides de la Quina
CINCHONA.
La droga vegetal Quina (según FA 6 Ed) es la corteza desecada de tallos y raíces de
Cinchona calisaya Weddell (Rubiaceae) y de sus variedades o híbridos, conocida con el
nombre de Quina amarilla. No deberá contener menos de 5% de alcaloides totales, ni más de
2% de otras materias orgánicas extrañas, y por incineración no deberá dejar más de 4% de
cenizas. La Cinchona es un árbol alto, originario de sudamérica. Los árboles son cultivados en
muchas partes del mundo y alrededor de una docena de especies de Cinchona han sido
utilizadas comercialmente, pero existe una gran variabilidad del contenido de alcaloides y el
rango de los mismos, esto ha favorecido el cultivo de tres especies principales. C. succirubra
provee la corteza “roja” (5-7% alcaloides); C. ledgeriana provee la corteza “marrón” (5-14%
alcaloides) y C. calisaya, la corteza “amarilla” (hasta 17% alcaloides). Un número considerable
de alcaloides han sido caracterizados en la corteza de Cinchona, cuatro de ellos dan cuenta del
30-60% del contenido de alcaloides. Ellos son quinina, quinidina, cinconidina y cinconina,
Alcaloides
44
siendo quinina el constituyente principal. Estos alcaloides a menudo se encuentran presentes en
la corteza en combinación con ácido quínico.
RELEVANCIA EN EL TRATAMIENTO DE MALARIA.
Los alcaloides de Cinchona, en particular quinina, han sido utilizados durante muchos
años en el tratamiento de malaria, una enfermedad causada por el protozoo Plasmodium
falciparum que aún significa una gran amenaza para la salud. Quinidina, cinconina y
cinconidina también tienen propiedades antimaláricas pero no son tan efectivos como la
quinina. La habilidad de Plasmodium para desarrollar resistencia a las drogas modernas
(muchas de ellas desarrolladas a partir de la propia quinina) reintrodujo en algunos países a la
Quina para el tratamiento de la malaria. Es por eso que la Quina sigue teniendo gran relevancia
económica y en la mayoría de las farmacopeas se incluyen sales de quinina y de quinidina.
BASICIDAD DE ALCALOIDES DE LA QUINA.
Los alcaloides de la Quina son derivados del rubano que, a su vez, proviene de la unión
entre una quinolina y una quinuclidina (figura 2). Por lo tanto estos alcaloides tienen dos
nitrógenos, uno de la porción quinolina y otro de la porción quinuclidina, cuyas basicidades son
diferentes.
N
N
Quinolina
Quinuclidina
N
N
Rubano
Figura 2
El nitrógeno de la quinuclidina es un nitrógeno de amina terciaria. Su par electrónico
libre tiene poco carácter s ya que está en un orbital sp3; además no tiene posibilidades de
deslocalización, por eso es un nitrógeno básico (pKb = 4).
El par electrónico del nitrógeno de la porción quinolina está localizado en un orbital sp2,
es decir, estos electrones poseen un mayor carácter s respecto de los electrones del otro
nitrógeno. Esto hace a este nitrógeno mucho menos básico (pKb = 8,6). Los alcaloides tipo
Quina se encuentran en forma de base libre a pH mayores a 10. Debido a la presencia de dos
Alcaloides
45
grupos amino de basicidades diferentes, los alcaloides de la Quina pueden formar dos series de
sales: las sales básicas y las sales neutras.
N
OCH3
HOH
N
H
H
pKb = 8,6
pKb = 4
Figura 3
Para el caso de la quinina, su sal básica (Figura 4a) es aquella en la que sólo está
protonado su nitrógeno quinuclidínico; es una sal mono-iónica, que es básica porque aún le
queda un nitrógeno por protonar. Ésta sal da reacción neutra en agua ya que a pH = 7 el
nitrógeno protonado posee mayor afinidad por su protón que el agua por lo que no hay reacción
ácida. Por su parte, el nitrógeno quinolínico no captará un protón debido a que su pKa (5,4) está
casi dos puntos por debajo de pH del medio por lo que no hay reacción alcalina.
N+
OCH3
HOH
NH+
H
H
H
a) Sal básica de quinina b) Sal neutra de quinina
N
OCH3
HOH
NH+
H
H
Figura 4a-b.
En su sal neutra (Figura 4b), la quinina posee los dos nitrógenos protonados. Puesta en
agua, esta sal da reacción ácida ya que a pH neutro el nitrógeno quinolínico posee menor
afinidad por su protón que el agua, cediéndoselo. La sal neutra es aún más soluble en agua que
la básica por ser di-iónica.
Alcaloides
46
Guía de Trabajo Práctico: Alcaloides de la Quina
OBJETIVO:
*Extraer y purificar los alcaloides de la Quina y detectar la presencia de quinina.
TÉCNICA:
1. Mezclar 1 gramo de droga vegetal Quina en un balón y agregar 2 ml de solución de NaOH
5% P/V.
2. Extraer a reflujo con 15 ml de etanol utilizando agitación durante 20 minutos. Filtrar y
descartar el residuo sólido. Separar una pequeña poción de extracto en un tubo de Kahn para
realizar CCD al final del TP.
3. Eliminar el etanol por evaporación a presión reducida.
4. Agregar H2SO4 0.5 M hasta alcanzar un pH final de 2-3 (utilizando indicadores de pH).
Filtrar aplicando vacío.
5. Lavar el filtrado con 2 porciones de 10 ml de CH2Cl2. Rotular como FO 1.
6. Alcalinizar la solución acuosa con solución de NaOH 10% P/V hasta pH 12-13 y extraer dos
veces con 10 ml de CH2Cl2.
7. Juntar las fases clorofórmicas y secarlas con Na2SO4 anhidro. Filtrar.
8. Eliminar el CH2Cl2 del filtrado por destilación simple o evaporación a presión reducida.
Rotular como FO 2.
9. Realizar una cromatografía en capa delgada sembrando las siguientes soluciones:
a) Extracto etanólico del paso 2. b) Solución de lavado del paso 5 (FO 1). c) Patrón de quinina
d) FO 2 obtenida en el paso 8.
Fase Estacionaria: Sílica Gel 60 F
Fase Movil: CHCl3:MeOH:Dietilamina (8:2:2 gotas).
Revelador: luz UV =254 nm.
ANALIZAR:
1. ¿Por qué se agrega ácido previo a realizar los lavados con CH2Cl2?
2. ¿Por qué la solución de mezcla a sembrar debe estar lo más concentrada posible?
3. ¿Por qué se agrega una solución de NaOH en la extracción etanólica de los alcaloides a
partir de la droga vegetal?
Alcaloides
47
Espectro de RMN 1H quinina:
N
N
R
H
HH
HO
6´
8´7´
5´
2´
3´
6
4
3
1011
2
7
89
5
9´
10´1´
4´
1
Características del espectro
1,52 ppm (m, H-7 ecuatorial, eq) ; 1,54 ppm (m, H-5eq), 1,71 pp(m, H-6 axial, ax); 1,84 ppm
(m, H-4); 1,86 ppm (m, H-7ax); 2,70 ppm (s ancho, H-3); 2,73 ppm (m, H-2 eq); 2,75 ppm (m,
H-6 eq); 3,12 ppm (m, H-2ax); 3,15 ppm (m, H-8); 3,17 ppm (m, H-6ax); 3,85 ppm (s, -OCH );
4,95 ppm (d, H-11 geminal, gem); 4, 97 ppm (d, 11 gem); 5,69 ppm (d, H-9); 5,70 ppm; (m, H-
10); 7, 19 ppm (s, H-5'); 7,28 ppm (d, H-7'); 7,52 ppm (d, H-3'); 7,94 (d, H-8'); 8,66 ppm (d, H-
2').
BIBLIOGRAFÍA:
Dewick, P.M. Medicinal natural products, a biosynthetical approach 3rd Ed; Wiley, Germany,
2009.
Aceites Esenciales
48
ACEITES ESENCIALES
GENERALIDADES
Los aceites volátiles son los principios volátiles de olor intenso responsables de los
olores de las flores y del sabor de las especias. Son ampliamente utilizados como saborizantes,
en perfumería y aromaterapia.
La ISO (International Standard Organization) define aceites volátiles como los
productos obtenidos de partes de plantas a través de destilación por arrastre con vapor de agua
u obtenidos por expresión de los pericarpios de frutos cítricos (familia Rutáceas). Sin embargo,
ésta es una definición que no aporta ninguna información respecto de su composición o de su
estructura química. De forma general, son mezclas complejas de sustancias volátiles,
lipofílicas, generalmente odoríferas y líquidas. También pueden ser llamadas aceites esenciales,
aceites etéreos o simplemente esencias. Estas denominaciones derivan de algunas de sus
características físico-químicas. Así, son llamados aceites debido al aspecto oleoso que
presentan; etéreos (en latín, aetheroleum) debido a su solubilidad en solventes orgánicos
apolares como el éter y esencias o esenciales debido al agradable e intenso aroma que la
mayoría de ellos presenta. Sin embargo su principal característica es la capacidad de evaporarse
cuando son expuestos al aire a temperatura ambiente, difiriendo así, de los aceites fijos
(mezclas de sustancias lipídicas, obtenidas generalmente de semillas). En agua, los aceites
volátiles presentan solubilidad limitada, pero suficiente para aromatizar las soluciones acuosas.
Por lo general, reciben el nombre de la especie de la que proceden, como aceite esencial
de tomillo, aceite esencial de salvia, etc.
Sus características generales son:
Mezclas complejas de aspecto oleoso, pero que no dejan mancha oleosa sobre el papel;
Aromáticos (confieren aroma);
Generalmente líquidos a Tº ambiente;
Volatilizan a Tº ambiente;
Solubles en solventes orgánicos apolares y alcoholes de alta graduación;
De sabor generalmente acre (ácido) y picante;
Recientemente extraídos, son generalmente incoloros o ligeramente amarillentos; son
pocos los aceites que presentan color, como el aceite esencial de Manzanilla, de coloración
azulada, por su alto tenor en azulenos;
Estabilidad: En general, los aceites volátiles no son muy estables. Principalmente en
presencia de aire, luz, calor, humedad y metales, se oxidan y resinifican;
Aceites Esenciales
49
No son saponificables;
La mayoría de los aceites volátiles poseen índices de refracción elevados y muchos de ellos
son ópticamente activos, propiedades estas usadas en su identificación y control de calidad.
La densidad de los AE suele ser inferior a la del agua, constituyendo una excepción los
obtenidos a partir de la Canela, el Clavo y el Sasafrás, cuya densidad es superior a la
unidad.
Los contenidos en AE no superan el 1% en la mayoría de los casos; una excepción la
constituye el Clavo (botón floral de Eugenia caryophyllus) con un contenido superior al 15%.
En la mezcla, los compuestos que forman el aceite esencial se presentan en diferentes
concentraciones; normalmente, uno de ellos es el compuesto mayoritario, existiendo otros en
menores tenores y algunos en bajísimas cantidades (trazas). Por ejemplo, el 1,8-cineol (ó
eucaliptol) es el componente mayoritario del aceite de eucalipto y generalmente, su tenor es en
torno del 80%; entretanto, esta misma sustancia fue detectada en el aceite de bergamota en una
concentración 40.000 veces menor que en el aceite de eucalipto, o sea, en torno de 0,002%.
Así, en esos casos, se dice que este compuesto es un constituyente traza del aceite de
bergamota.
La composición de los aceites esenciales varía de acuerdo a factores del entorno
(condiciones ambientales, temperatura, humedad, clima), prácticas de cultivo (suelo, riego,
abono), edad y ciclo vegetativo al momento de la recolección, etc. Durante la extracción, ésta
puede resultar alterada por el método mismo de extracción o por el tipo de solvente utilizado.
En el mercado se pueden encontrar aceites sintéticos que pueden ser imitaciones de los
naturales ó composiciones de fantasía. Para el uso farmacéutico, solamente los naturales son
permitidos por las farmacopeas. Excepciones son aquellos aceites que contienen solamente una
sustancia, como el aceite volátil de vainilla (que contiene vainillina). En esos casos, algunas
farmacopeas permiten también los equivalentes sintéticos.
CLASIFICACIÓN
Los aceites esenciales pueden clasificarse de varias maneras, de las cuales las más
comunes son por origen biosintético ó por el grupo funcional del compuesto responsable de
brindarles los caracteres organolépticos. Este compuesto, llamado muchas veces “compuesto
principal”, no siempre es el que se encuentra en mayor proporción. Por ejemplo, en el caso de
la esencia de naranja (Citrus sinensis), el d-limoneno es el componente mayoritario porque se
encuentra en un 90% pero el que le otorga las propiedades al aceite (y por lo tanto constituye el
componente principal) es el citral, un aldehído terpénico que se encuentra sólo en un 5%.
Aceites Esenciales
50
Clasificación por origen biosintético
Químicamente, la gran mayoría de los aceites volátiles están constituidos por derivados
de fenilpropanoides o de terpenoides, siendo estos últimos los preponderantes.
Muchos aceites contienen tanto componentes aromáticos como terpenoides; pero
generalmente uno de ellos predomina sobre el otro. En base a esta clasificación, se presentan
dos tablas. La Tabla I muestra aquellos aceites que presentan compuestos principalmente
aromáticos y que, por lo tanto, derivan de la vía del shikimato; En Tabla II se encuentran los
aceites constituidos principalmente por compuestos terpenoides.
1. Terpenoides
Los terpenoides constituyen una gran variedad de sustancias vegetales. Este término es
empleado para designar a todas las sustancias cuyo origen biosintético deriva de unidades de
isopreno. La unidad isoprénica, a su vez, se origina principalmente a partir del ácido
mevalónico. Los esqueletos carbonados de los terpenoides son formados por la condensación
de un número variable de unidades pentacarbonadas (= unidades isoprénicas), de acuerdo con
la regla del isopreno. En los componentes de aceites volátiles predomina la condensación
cabeza-cola, como ilustra la Figura 1.
Los compuestos terpénicos más frecuentes en los aceites volátiles son los monoterpenos
(cerca del 90% de los aceites volátiles) y los sesquiterpenos. Otros terpenoides, como los
diterpenos (C20), son encontrados en los aceites volátiles cuando son extraídos por métodos que
no requieren volatilización de los componentes, como por ejemplo la extracción con solventes
orgánicos (Steinegger y Hansel, 1992). Los monoterpenos pueden dividirse en tres subgrupos:
acíclicos, monocíclicos y bicíclicos. En cada uno de esos subgrupos, se encuentran incontables
sustancias, caracterizadas por unos 200 tipos diferentes de esqueletos. El número de
compuestos terpénicos conocidos sobrepasa los 8.000; en aceites volátiles se estima un número
superior a 150 para monoterpenos y a 1000 para sesquiterpenos.
Aceites Esenciales
51
Figura 1. Formación cabeza-cola de los esqueletos carbonados de los compuestos mono y sesquiterpenoides,
constituyentes mayoritarios de los aceites esenciales.
2. Fenilpropanoides
Los fenilpropanoides se forman a partir del ácido shikímico, que forma las unidades
básicas del ácido cinámico y p-cumárico. Estos últimos, por medio de reducciones enzimáticas
producen propenilbencenos y/o alilbencenos y, por medio de oxidaciones con degradación de
las cadenas laterales pueden generan aldehídos aromáticos, o por ciclaciones enzimáticas
intramoleculares producir cumarinas (Figura 2).
Figura 2: Formación de fenilpropanoides
Aceites Esenciales
52
Figura 3: Rutas biosintéticas de formación de Aceites Esenciales
Aceites Esenciales
53
TABLA I: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos aromáticos
Aceites Esenciales
54
TABLA I: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos aromáticos
(continuación)
Aceites Esenciales
55
TABLA II: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos terpenoides
Aceites Esenciales
56
TABLA II: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos terpenoides
(continuación)
Aceites Esenciales
57
TABLA II: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos terpenoides
(continuación)
Aceites Esenciales
58
TABLA II: Aceites Esenciales constituidos predominantemente por compuestos terpenoides
(continuación)
Aceites Esenciales
59
Clasificación por grupos funcionales
La composición de la mayoría de los aceites volátiles va desde hidrocarburos terpénicos,
alcoholes simples y terpénicos, aldehídos, cetonas, fenoles, ésteres, éteres, óxidos, peróxidos,
furanos, ácidos orgánicos, lactonas, cumarinas, hasta compuestos con azufre.
En la Tabla III se presentan los aceites esenciales de acuerdo con la clasificación en
base a los grupos funcionales de sus componentes principales.
TABLA III: Clasificación de los Aceites Esenciales de acuerdo a grupos funcionales
Esencia Método de
extracción / Parte usada
Origen botánico Componentes importantes Uso
HIDROCARBUROS
Trementina (aguarrás)
Destilación con vapor ó extracción y fraccionamiento de la oleorresina obtenida de la madera
Pinus palustris Miller., y otras especies de Pinus L. (Flia. Pináceas)
64% -pineno, 33%
pinenodipenteno, metilchavicol, terpinoleno, acetato de bornilo y pinocarveol
Irritante local, revulsivo y antiséptico débil
ALCOHOLES
Azahar (nerolí)
Destilación con vapor de las flores frescas
Critrus aurantium L.(Flia Rutáceas)
30% (-)-linalol, (+)--terpineol, geraniol,
geranil acetato, pineno, 7% linalil acetato, limoneno
Perfume, Sabor
Cardamomo Destilación con vapor de la semilla madura desecada
Elettaria cardamomum (Flia. Zingiberacea)
26-40% cineol, 28-34% terpinil acetato, 2-14% limoneno, 3-5% sabineno, 2-8% linalil acetato
Condimento, carminativo
Cilantro Destilación con vapor del fruto maduro desecado
Coriandrum sativum (Flia. Umbelíferas)
60-70% (+)-linalol, limoneno, -pineno,
-pineno, p-cimeno, alcanfor
Condimento, carminativo
Enebro Destilación con vapor del fruto maduro desecado
Juniperus communis L.y su var. depressa Pursh (Flia. Cupresáceas)
70% -pineno, pineno, -terpineol, borneol, geraniol, mirceno y sabineno
Sabor en bebidas alcohólicas, Diurético
Manzanilla Destilación con vapor de la inflorescencia seca
Matricaria recutitaó M. chamomilla L. (Flia. Asteráceas)
10-25% (-)--bisabolol, 1-15% camazuleno, óxidos del bisabolol
Antinflamatorio, antiálgico, estimulante de apetito
Menta Destilación con arrastre de vapor de las partes aéreas frescas de la planta en flor
Mentha piperita L. (Flia. Labiadas)
50-78% mentol libre, 5-20% mentol esterificado, acetaldehido, ácido
valérico, -pineno, felandreno, cineol, (-)-limoneno, (+) y (-)-mentona, acetato de mentilo
Saporífero, Carminativo, Estimulante, y revulsivo
Pino Destilación con vapor ó extracción y fraccionamiento de la madera
Pinus palustris Miller., y otras especies de Pinus L. (Flia. Pináceas)
65%(+)--terpineol, 10% metilchavicol y éteres fenólicos afines, 9% borneol, 8% alcohol fenquílico, 4% mentanoles
Desinfectante, Desodorante
Rosa Destilación con vapor de las flores frescas
Rosa spp. (Flia. Rosáseas)
Geraniol, (-)-citronelol, (5-10%) nerol, (-)-linalol y eugenol
Perfume
Sándalo Destilación con vapor del leño interno desecado
Santalum album L. (Flia. Santaláceas)
90% mezcla de y -santalol Antiséptico urinario, perfume
Agua de Hamamelis
Destilación en corriente de vapor de las ramas recién cortadas y parcialmente desecadas
Hamamelis virginiana (Flia. Hamamelidáceas)
9,7% 2-hexen-1-al, 3,2% acetaldehído,
3,5% -ionona, 1% -ionona, 0.2% safrol
Astringente
Aceites Esenciales
60
TABLA III: Clasificación de los Aceites Esenciales de acuerdo a grupos funcionales (continuación)
ALDEHIDOS
Almendras amargas
Maceración con agua y posterior destilación con arrastre de vapor de la médula madura y seca (desprovista del aceite fijo) del fruto
Prunus amygdalus Batsch var. amara (DeCandolle) Focke (Flia. Rosáceas)
>80% aldehído benzóico, 2-4% ácido cianhídrico
Ingrediente en medicamentos antitusígenos
Canela Destilación con vapor de las hojas
Cinnamomum cassia Nees ex Blume (Flia. Lauráceas)
75-85% aldehído cinámico, salicilaldehído, metilsalicilaldehído, metileugenol
Saporífero, carminativa, aromática, pungente y antiséptica
Cáscara de Limón
Expresión en frío del epicarpio fresco del fruto
Citrus limon (L.) Burmann filius (Flia. Rutáceas)
60-80% (+)-limoneno, 4% citral, 8% -
pineno, 8% -terpineno, citronelal, acetato de geranilo,
Saporífero, carminativo, estomáquico
Naranja amarga
Expresión del epicarpio fresco del fruto
Citrus aurantium L. (Flia. Rutáceas)
1,5-2,5% aurantiamarina, 0.1% ácido aurantiamárico, naringina, 0.4-3% isohesperidina, 5-8% hesperidina
Saporífero, carminativo y estomáquico.
Naranja dulce Expresión del epicarpio fresco del fruto maduro
Citrus sinensis (L.) Osbeck (Flia. Rutáceas)
90% (+)-limoneno, 5% ycitral Sabor, saporífero
CETONAS
Alcanfor Destilación con vapor de la madera
Cinnamomum camphora (L.) Nees et Ebermaier (Flia. Lauráceas)
27-45% alcanfor, 4-21% cineol, 1-18% safrol
Antipruriginoso, antiinfeccioso,
Alcaravea Destilación con vapor del fruto maduro desecado
Cadum carvi L. (Flia. Umbelíferas)
50-60% carvona, 40-50% (+)-limoneno, trazas de carveol y dihidrocarvona
Aromatizante, Carminativa
Hierbabuena (Menta Romana o verde)
Destilación con vapor de las partes aéreas frescas de la planta en floración
Mentha spicata (L) ó M. cardíaca Gerard ex Baker (Flia Labiadas)
45-60% (-)-carvona, 6-20% alcoholes , 4-20% limoneno
Saporífero, carminativo
FENOLES
Clavo de olor Destilación con vapor de los botones florales desecados
Eugenia caryophyllus (Sprengel) Bullock et Harrison (Flia. Mirtáceas)
(80-90%) eugenol, (2-27%)
acetileugenol, (5-12% ) -cariofileno, metil-K-n-amil cetona
Saporífera, antiseptico, carminativo
Tomillo Destilación con vapor de la planta en floración
Thymus vulgaris (L.) ó T. zygis L. y su var. gracilis Boissier (Flia. Labiadas)
timol, carvacrol, p-cimeno, canfeno, limoneno
Saporífero, antiséptico
ÉTERES FENOLICOS
Anís estrellado
Destilación con vapor del fruto maduro desecado
Illicium verum (Flia. Magnoliáceas)
80-90% anetol, metilchavicol y p-metoxifenilacetona
Saborizante
Anís verde Destilación con vapor del fruto seco
Pimpinella anisum L. (Flia. Umbelíferas)
80-90% anetol, metilchavicol, p-
metoxifenilacetona y -cariofileno
Saborizante
Hinojo Destilación con vapor del fruto maduro desecado
Foeniculum vulgare Miller (Flia. Umbelíferas)
50-60% trans-anetol, (+)-fenchona,
(+)--pineno, metilchavibetol, aldehido anisico, ácido anisico, dipenteno
Saporífero, carminativo
Nuez Moscada
Destilación con vapor de la medula desecada de la semilla madura
Myristica fragrans Houttuyn (Flia. Mirtáceas)
Safrol y miristicina (metoxisafrol), metoxieugenol, 60-80% (+)-canfeno, dipenteno, (+)-borneol, (-)-terpineol,
geraniol, (+) y (-)--pineno
Saporífero, carminativo
OXIGENADOS
Eucaliptos Destilación con vapor de la hoja fresca
Eucaliptus globulus Labillardiére y otras espécies de Eucaliptus L'Heritier (Flia. Mirtáceas)
70-85% Eucaliptol (Cineol), -pineno,
-pineno, (+)-limoneno, p-cimeno,
-pelandreno, canfeno, -terpineno
Saporífero, antiséptico, diaforético y expectorante
Aceites Esenciales
61
TABLA III: Clasificación de los Aceites Esenciales de acuerdo a grupos funcionales (continuación)
ESTERES
Lavanda Destilación con vapor de las sumidades floridas frescas
Lavandula officinalis Chaix ex Villars (Flia. Labiadas
30-45% acetato de (-)-linalilo, geraniol, (-)-linalol, limoneno
Aromatizante
Romero Destilación con vapor de las sumidades floridas frescas
Rosmarinus officinalis L. (Flia. Labiadas)
2-6% esteres (acetato de bornilo), 8-20% alcoholes (borneol), 20% cineol,
-pineno y canfeno
Aromaterapia, perfumería, saborizante
QUIMIOTAXONOMÍA, LOCALIZACIÓN Y FUNCIONES
1. QUIMIOTAXONOMÍA
Los aceites volátiles son abundantes en angiospermas dicotiledóneas, como en las
familias Asteráceas, Apiáceas, Lamiáceas, Lauráceas, Myrtáceas, Myristicáceas, Magnoliáceas,
Piperáceas, Rutáceas, entre otras. En angiospermas monocotiledóneas la ocurrencia es
relativamente rara, con excepción de gramíneas (especialmente especies de Cymbopogon y
Vetiveria) y zingiberáceas (especies de Alpinia y Curcuma, entre otras). Son raramente
encontrados en gimnospermas a excepción de Coníferas.
2. LOCALIZACIÓN
Dependiendo de la familia, los aceites esenciales pueden aparecer en estructuras
secretoras especializadas, tales como en pelos glandulares (Lamiáceas), células
parenquimáticas diferenciadas (Lauráceas, Piperáceas, Poáceas), canales oleíferos (Apiáceas) o
en canales lisígenos o esquizógenos (Pináceas, Rutáceas). En términos generales éstos se
localizan en la superficie del vegetal o cerca de la misma. Los aceites esenciales pueden estar
almacenar en ciertos órganos, tales como las flores (rosas, jazmín, naranjas), sumidades
(tomillo, lavanda, romero), hojas (hierba limón, eucalipto, laurel, menta) o incluso en la corteza
de los tallos (canela), madera (sándalo, palo de rosa), leños (alcanforero, sasafrás), raíces
(vetiver), rizomas (cúrcuma, jengibre), frutos (anís estrellado, hinojo) o semillas (nuez
moscada, mostaza). Aunque todos los órganos de una planta puedan acumular aceites
esenciales, su composición puede variar dependiendo de la ubicación. Por ejemplo, el aceite de
la corteza de la canela es rico en aldehído cinámico, mientras que de las hojas y de las raíces de
ese mismo vegetal son ricos en eugenol y alcanfor, respectivamente. Los aceites esenciales
obtenidos de diferentes órganos de una misma planta pueden presentar composición química,
caracteres físico-químicos y olores bien distintos. Cabe recordar que la composición química de
un aceite esencial, extraído del mismo órgano de una misma especie vegetal, puede variar
significativamente, de acuerdo con la época de colecta, condiciones climáticas y de suelo.
Aceites Esenciales
62
3. DATOS FARMACOLÓGICOS Y TOXICOLOGÍA
Es importante diferenciar las propiedades farmacológicas de una droga vegetal rica en
aceites esenciales de la actividad farmacológica del aceite aislado de la misma. Por ejemplo, el
aceite esencial del romero (Rosmarinus officinalis L., Lamiáceas) es antibacteriano, en tanto
que la infusión de la planta es empleada para el tratamiento sintomático de problemas
digestivos diversos, por sus propiedades antiespasmódicas y coleréticas, debidas a la presencia
de compuestos fenólicos.
De la misma manera, es necesario diferenciar la toxicidad de plantas medicinales ricas
en aceites esenciales y de los aceites esenciales aislados de las mismas. Generalmente los
aceites presentan toxicidad elevada, pero se encuentran en baja proporción en las plantas.
MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ACEITES ESENCIALES
Destilación en corriente de vapor (o arrastre con vapor de agua)
La destilación en corriente de vapor o arrastre con vapor es una ingeniosa técnica para la
separación de sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otros productos no
volátiles mezclados con ella. Es la forma más habitual de obtención de los aceites esenciales
(AE), dado que el arrastre en corriente de vapor hace posible la purificación adecuada de
muchas sustancias de punto de ebullición elevado mediante una destilación a una temperatura
relativamente baja (la de ebullición del agua a una dada presión atmosférica). Esta técnica es
particularmente útil cuando la sustancia en cuestión hierve por encima de 100 ºC y se
descompone en su punto de ebullición o por debajo de éste.
Para comprender cómo esto es posible, consideremos cómo se comporta en la
destilación un sistema de dos fases formado por dos líquidos no miscibles. En una mezcla de
dos líquidos (x e y) completamente insolubles entre sí, cada líquido ejerce su propia tensión de
vapor característica e independiente de la del otro. Por lo tanto la tensión de vapor total (PT) se
puede calcular de la siguiente forma:
PT = Px + Py (a T)
Donde Px es la tensión de vapor de x a la temperatura T, y Py es la tensión de vapor de y
a la misma temperatura. Las tensiones de vapor son completamente independientes de las
cantidades relativas de los componentes existentes en la mezcla.
Aceites Esenciales
63
El punto de ebullición de la mezcla será aquella temperatura en la que la tensión de
vapor total (PT) sea igual a la atmosférica (en Rosario: Patm=760 mm de Hg). Esta temperatura
será inferior al punto de ebullición de cualquiera de los componentes del sistema, a menos que
Px o Py sean igual a cero.
En la Tabla IV se muestran las tensiones de vapor de clorobenceno (Px), agua (Py) y de
la mezcla de ambos líquidos inmiscibles (PT) a diferentes temperaturas del sistema. Notar que
cuando la suma de ambas tensiones parciales de vapor alcanza el valor de 760 mm de Hg, el
sistema entra en ebullición (90,8 ºC) y esta temperatura se mantendrá constante hasta que uno
de los líquidos se agote (Px o Py = 0 mm de Hg). Sólo cuando ha desaparecido una de los dos
líquidos inmiscibles, el Peb aumenta hasta que hierve el componente que ha quedado
remanente en el balón.
TABLA IV: Presión de vapor de agua, Cl-benceno y de la mezcla agua-Cl-benceno a Temp=(20-132ºC).
Temp (ºC) 20 50 70 80 90,8 100 132
Pv Cl-benceno (mm) 9 43 100 147.5 218 296 760
Pv agua (mm) 18 92 234 355 542 760
Pv Total (mm) 27 135 334 502.5 760 105.6
Fuente: "Computer Aided Data Book of Vapor Pressure, 2nd edition".
Si uno de los líquidos es agua y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un
componente de mayor punto de ebullición (por ejemplo eugenol, Pebeugenol=253,5ºC) a una
temperatura menor que 100 ºC (lo cual es muy importante cuando la sustancia se descompone a
temperaturas del orden de su punto de ebullición). Este procedimiento también es útil para
separar sustancias volátiles de no volátiles o indeseables (resinas, sales inorgánicas, etc.)
Ahora bien, puesto que la presión ejercida por un gas (a una temperatura dada) es
proporcional a la concentración de sus moléculas, la relación de las tensiones de vapor de x e y
en el punto de ebullición de la mezcla será igual a la relación entre el número de moléculas de x
y el número de moléculas de y que destilan en la mezcla. En otras palabras, la composición del
vapor se puede calcular de la siguiente forma:
Donde Nx/Ny es la relación molar de x e y en el vapor. La relación de pesos de x e y en el
vapor dependerá no solamente de la relación de moles, sino también de los pesos moleculares
de x e y, y esta relación de pesos (Wx/Wy) será igual a:
Aceites Esenciales
64
Donde Mx y My son los pesos moleculares de x e y respectivamente.
Expresando en palabras esta importante ecuación se puede decir que en la destilación de
una mezcla de dos líquidos inmiscibles, las cantidades relativas en peso de los dos líquidos que
se recogen en el colector, son directamente proporcional a: 1) las tensiones de vapor de los
líquidos a la temperatura de destilación, y 2), a sus pesos moleculares. Además, como se
mencionó más arriba, la mezcla destilará a una temperatura constante en tanto exista por lo
menos algo de cada uno de los componentes.
Estos hechos constituyen la base de la purificación y separación de sustancias por
arrastre en corriente por vapor. Existen muchos compuestos orgánicos de punto de ebullición
relativamente alto que con agua codestilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande
para ser destilados con cierta rapidez por debajo de 100 ºC. Esto se debe a sus pesos
moleculares relativamente elevados comparados con los del agua. Para que la sustancia
insoluble destile en cantidad apreciable, debe tener una tensión de vapor de por lo menos 5-10
mm de Hg a 100 ºC.
Si en la destilación en corriente de vapor, la fase insoluble en agua está formada por dos
componentes, las dos fases diferentes (la acuosa y la orgánica) destilan según los principios de
la destilación en corriente de vapor, es decir, la relación molar de las dos fases en el destilado
es la misma que la existente entre las tensiones de vapor de las dos fases. Sin embargo, los
componentes de la fase orgánica destilan, respecto uno del otro, según los principios de la
destilación ordinaria, es decir que el destilado es más rico que el residuo en el componente más
volátil.
La mayoría de los compuestos orgánicos que se arrastran en corriente de vapor no son
completamente insolubles en agua, especialmente a la temperatura de destilación. Esto hace
disminuir algo de la eficacia calculada del proceso. La adición de cloruro de sodio para saturar
la fase acuosa, presenta la doble ventaja de disminuir la solubilidad del compuesto orgánico en
la fase acuosa, y de disminuir también la tensión de vapor del agua respecto de la tensión de
vapor de la fase orgánica.
Aceites Esenciales
65
Equipo de destilación por arrastre con vapor de agua
La hidrodestilación se puede realizar al menos de dos maneras. El primer método, y
generalmente el más eficiente (Figura 5), consiste en colocar la droga convenientemente
fragmentada (fresca o tras desecación) en un balón con agua para luego inyectar sobre ésta el
vapor de agua generado previamente en otro recipiente. Este "vapor de arrastre" en realidad no
cumple la función de arrastrar el componente volátil, sino de condensarse en el matraz y formar
otra fase inmiscible que ceda su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación.
Además, al hacer burbujear vapor a través de la mezcla, el sistema se mantiene agitado y se
llega a un equilibrio entre el vapor y los dos líquidos. Los vapores de la sustancia, junto con los
del agua, son condensados en el refrigerante y recogidos luego en un colector.
Si en cambio, sólo se requieren pequeñas cantidades de vapor para destilar
completamente la mezcla, éste puede ser generado directamente en el balón que contiene la
droga (Figura 6). Este segundo método no resulta aplicable para destilaciones que requieren
grandes cantidades de vapor, pues sería necesario agregar agua continuamente o usar balones
inconvenientemente grandes.
Cuando el rendimiento del aceite es muy bajo, el equipo se modifica de manera que la
porción acuosa del destilado vuelva al balón repetidas veces. Para ello, se utiliza una Trampa
de Dean-Stark. Existen variantes de trampas de Dean-Stark para aceites esenciales menos
densos y más densos que el agua, según se requiera (figura 4). Esta hidrodestilación continua se
conoce como COHOBACIÓN.
Figura 4: Trampas de Dean-Stark para aceites menos densos (izquierda) y más densos (derecha) que el agua.
Aceites Esenciales
66
Figura 5: Equipo de destilación por arrastre con vapor de agua
Figura 6: Equipo de hidrodestilación simple.
OTROS MÉTODOS DE EXTRACCIÓN
Los métodos de extracción varían conforme la localización del aceite volátil en la planta
y con el objetivo de utilización del mismo.
Extracción con solventes orgánicos
El principal factor para el éxito del proceso de extracción es la correcta elección del
solvente. Este debe poseer especificidad y elevado poder de solubilizante, bajo punto de
ebullición, baja capacidad residual, baja inflamabilidad y bajo costo. Los disolventes más
usados son apolares (éter etílico, éter de petróleo, benceno o diclorometano). Esta metodología
presenta la ventaja frente a la hidrodestilación simple de operar a baja temperatura, con lo cual
existe una menor posibilidad de alteración de los componentes termolábiles; por el contrario, se
extraen otros compuestos solubles en el disolvente seleccionado que no constituyen el aceite
Aceites Esenciales
67
esencial sino que, al contrario, lo adulteran (por ejemplo clorofila cuando se extrae aceite
esencial de hojas). Por eso, los productos así obtenidos raramente poseen valor comercial.
Enfloración (enfleurage)
Este método, muy utilizado en el pasado, actualmente se emplea sólo en algunas
industrias de perfumes, en el caso de especies vegetales con bajo tenor de aceite con alto valor
comercial. Es empleado para extraer aceite volátil de pétalos de flores (naranjas, rosas,
junquillo, jazmín). Los pétalos son depositados a temperatura ambiente sobre una camada de
grasa, durante un cierto período de tiempo. En seguida, estos pétalos agotados son substituidos
por nuevos hasta la saturación total de la grasa. La grasa saturada en aceite esencial es tratada
con alcohol, y para obtenerse el aceite esencial, el alcohol es destilado a baja temperatura. El
producto obtenido de esta manera posee alto valor comercial.
Prensado (o expresión)
Este método es utilizado para la extracción de los aceites esenciales de frutos cítricos. La
técnica consiste en ejercer, bajo una corriente de agua finamente nebulizada, una acción
abrasiva sobre la superficie del fruto. Los pericarpios son prensados y el aceite volátil es
separado del residuo sólido. Posteriormente, el aceite es separado de la emulsión formada con
el agua a través de decantación, centrifugación o destilación fraccionada.
Extracción con CO2 supercrítico
Este método permite recuperar los aromas naturales de varios tipos y no solamente
aceite esencial de modo bastante eficiente y, actualmente, es el método de elección para la
extracción industrial de aceites esenciales. La ventaja fundamental de esta metodología radica
en que ninguna traza de solvente permanece en el producto obtenido, tornándolo más puro que
aquellos obtenidos por otros métodos. Para tal extracción, el CO2 es primeramente licuado a
través de compresión y en seguida, llevado a una Temp > 31ºC (Figura 7). A esta temperatura,
el CO2 alcanza un cuarto estado, en el cual su viscosidad es análoga a la de un gas, aunque su
capacidad de disolución es elevada como la de un líquido. Una vez efectuada la extracción, se
hace retornar el CO2 al estado gaseoso, resultando en su total eliminación.
Aceites Esenciales
68
Figura 7: Diagrama de fases del CO2.
CONSERVACIÓN
La relativa inestabilidad de las moléculas que constituyen los aceites esenciales torna
difícil su conservación. Las posibilidades de degradación son innumerables y pueden ser
estimadas a través de la medición de algunos índices (peróxido, refracción), por determinación
de características físico-químicas (viscosidad, miscibilidad con alcohol, poder rotatorio), o
mediante análisis por cromatografía gaseosa (GC). El deterioro de los aceites esenciales reduce
su valor comercial, además de constituir un factor de riesgo cuando ellos son destinados al uso
externo, ya que pueden provocar alergia o dermatitis de contacto.
Las alteraciones ocurren principalmente, por reacciones de oxidación y de
polimerización. Las reacciones de oxidación producen la llamada RESINIFICACIÓN del
aceite esencial (siendo los constituyentes insaturados más afectados que los saturados).
Los aceites esenciales deben ser guardados libres de agua (desecados con Na2SO4
anhidro) y de impurezas insolubles. Para reducir las degradaciones, se deben utilizar frascos de
pequeño volumen, en embalajes neutros, hechos de aluminio, acero inoxidable o vidrio ámbar,
completamente llenos y herméticamente cerrados, que deben ser almacenados a baja
temperatura, o de preferencia, bajo atmósfera de nitrógeno. El uso de recipientes plásticos,
especialmente de polietileno y propileno, presenta problemas de permeabilidad y adsorción de
componentes de los aceites volátiles. Se debe evitar el uso de sellos de goma, plástico o cuero,
por ser materiales que se pueden disolver o endurecerse con el paso del tiempo. Además de eso,
Aceites Esenciales
69
con el uso de materiales plásticos, agentes plastificantes, como los ftalatos, pueden ser
liberados y contaminar el aceite esencial, disminuyendo su valor comercial.
Aceites Esenciales
70
Guía de Trabajos Prácticos: Aceites Esenciales
OBJETIVO:
*Aislamiento de aceite de Clavo y separación de eugenol y acetil eugenol
EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE CLAVO
El Clavo de olor consiste en los botones florales enteros desecados de Eugenia
caryophyllus [Sprengel] Bullock & Harrison (=Sysygium aromaticum (L.) Merr. & Perry)
Mirtaceae.
La inflorescencia se dispone en forma de umbela. Los botones se recolectan
manualmente cuando adquieren color rojo. Separados del pedúnculo se desecan y toman color
pardo-rojizo. Los botones se separan a mano de sus pedicelos.
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
Contiene abundante aceite esencial (15-20%) más denso que el agua, compuesto
principalmente por eugenol (80-90%). Otros componentes son acetileugenol (2-27%) y -
cariofileno (5-12%). El aceite obtenido puede ser tratado simplemente como una mezcla de
eugenol y acetileugenol, ya que las trazas no son prácticamente detectadas.
Pedúnculos de Clavo. A, Esquema del hábito,
mostrando la disposición opuesta y cruzada y los
pedicelos últimos en grupos de tres.
Eugenia caryophyllus: A, Clavo de Penang; B, Clavo
de zanzíbar; C, fruto (Clavo madre); D, pedúnculo del
Clavo; E, Clavo cortado longitudinalmente. 1, sépalo;
2, pétalo; 3, estambres; 4, estilo, 5, óvulos; 6, hipando;
7, glándulas de esencia.
Aceites Esenciales
71
La droga contiene además flavonoides (derivados de la quercetina y el kamferol), ácidos
fenoles (gálico, protocatéquico) y abundantes taninos (10-13%) entre los que se destaca el
elagitanino eugeniina. Contiene también pequeñas cantidades de esteroles: sitosterol,
estigmasterol, y campesterol.
USO:
El Clavo se emplea principalmente como especia. Los fitomedicamentos con Clavo se
utilizan en preparados para lavados de la mucosa bucofaríngea. En odontología ha sido
empleado como anestésico local y antiséptico, aunque ha sido reemplazado por un derivado:
eugenolato de cinc. El eugenol es un potente inhibidor de la actividad plaquetaria, por ello debe
evitarse su utilización por vía interna en personas que reciben terapia anticoagulante y aspirina.
El aceite esencial de Clavo es un carminativo que ha sido empleado en cólicos con flatulencia.
También se emplea por vía tópica en preparaciones destinadas a aliviar dolores reumáticos.
TÉCNICA:
1. En un aparato de destilación simple, separe el aceite esencial contenido en 2,5 gramos
de Clavos molidos. El destilado contiene aceite de Clavo, algo separado y algo emulsionado.
2. Extraiga 15 ml de la mezcla con tres porciones de 15 ml cada una, de éter de petróleo
o diclorometano.
3. Reserve una porción del extracto etéreo para una posterior CCD.
4. Para la separación de los dos componentes principales, extraiga 15 ml de la solución
etérea con 3 porciones de 15 ml cada una de solución de NaOH al 10%.
5. La capa etérea se seca con Na2SO4 anhidro, se filtra y el solvente se evapora y
recupera por medio de evaporador rotatorio.
6. Los extractos alcalinos reunidos se acidifican con HCl hasta reacción ácida al tornasol
y se extraen con 15 ml (dos veces) de éter. Secar con Na2SO4 anhidro, filtrar y evaporar.
Aceites Esenciales
72
7. Haga una cromatografía en capa delgada para comparar el extracto original respecto
de los compuestos separados.
Fase Estacionaria: Sílica Gel 60 F
Fase Movil: DCM:Eter de Petróleo:Ác. fórmico (7:4:2 gotas).
Revelador: Vapores de I2.
Esquematice su resultado y responda si dicho resultado es el que hubiera obtenido en
una separación óptima.
Examine los espectros IR y 1H-RMN del eugenol y analícelos.
MOSTRACIONES
DESTILACIÓN DE EUGENOL/AGUA
Un balón conteniendo 15 mL de eugenol y 50 mL de agua es ensamblado a un equipo de
destilación simple. Mediante la lectura de la temperatura del sistema; se puede calcular la
Pveugenol en la mezcla, a dicha temperatura. (La Pvagua se obtendrá de la Tabla 4 al final del
texto).
EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE CLAVO POR COHOBACIÓN
Se utiliza una Trampa de Dean-Stark para aceites esenciales más densos que el agua
(Figura 4), con un balón en posición C y un refrigerante en posición D. A un balón de fondo
redondo (con capacidad de 1000 mL) se le agregan 25 g de Clavo de olor molido, se lo llena
hasta cubrir completamente la droga (aproximadamente hasta la mitad de su capacidad) y se le
agregan núcleos de ebullición. Comenzar a destilar y observar el volumen de esencia obtenido
en el tubo graduado de la trampa.
EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE MANZANILLA
La Manzanilla está constituida por las inflorescencias secas de Matricaria recutita L.
Rauschert ó Matricaria chamomilla L. (Asteraceae). También se la conoce como Manzanilla
alemana o Manzanilla dulce.
Aceites Esenciales
73
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
El constituyente principal de los capitulos florales de Manzanilla es el aceite esencial.
La esencia (0,25 y 1,5 %) contiene alrededor de un 50% de los sesquiterpenos con
esqueleto bisabolano: (-)--bisabolol y sus óxidos A y B, óxido de bisabolona, espiroéteres
(hasta un 25%) y camazuleno (1-15%) el cual se forma a partir de la matricina (lactona
sesquiterpénica) durante la destilación. El camazuleno es el responsable del intenso color azul
de la esencia.
Entre los flavonoides se han identificado principalmente heterósidos de la apigenina,
como la 7-glucosil-apigenina, y de otras flavonas y flavonoles, que constituyen hasta un 8% de
la droga.
Otros componentes son: polisacáridos mucilaginosos (hasta un 10%), cumarinas
(umbeliferota y herniarina), ácidos fenoles y lactonas sesquiterpénicas (matricina).
A, Flor; B, lígula de la misma; C, corte
longitudinal. 1, Fósculo; 2, lígula; 3, palea; 4,
receptáculo; 5, bráctea del involucro.
Farmacognosia, G. E. Trease and W. C. Evans, 3ª
edición.
Aceites Esenciales
74
USOS:
La Manzanilla es utilizada desde la antigüedad por sus propiedades antiinflamatorias,
como espasmolítica y antiulcerosa gástrica. El aceite esencial es antibacteriano, antifúngico,
carminativo y eupéptico (digestivo estomacal). Además la droga tiene acción antiinflamatoria
tópica y cicatrizante y diversos ensayos han destacado cierta actividad sedante. Se utiliza por
vía oral en el tratamiento de afecciones dermatológicas, así como analgésico y antibacteriano
de la cavidad bucofaríngea y como antiinflamatorio en irritaciones oculares que no vayan
acompañadas de heridas.
En cosmética se utiliza en champúes para aclarar los cabellos, y en geles solares.
TÉCNICA:
Se usa una trampa para aceites menos densos que el agua como la de la figura 4, con un
balón en posición A y un refrigerante en posición B. Usar un balón de fondo redondo (con
capacidad 500 ó 1000 mL) conteniendo alrededor de 500 ml de agua en el caso del balón de
1000 ml. En la trampa se coloca 5 ml de xileno exactamente medidos.
Agregar al balón 40 g de Manzanilla y luego de colocar el refrigerante, hervir el
contenido del balón, manteniendo una ebullición suave. Destilar a una velocidad de 3-4 ml por
minuto durante 4 horas o hasta que la cantidad de aceite volátil se mantenga constante. Leer la
cantidad de aceite volátil formado y calcular la concentración por 100 g de droga.
Aceites Esenciales
75
DESTILACIÓN DEL ACEITE ESENCIAL DE NUEZ MOSCADA POR ARRASTRE
CON VAPOR DE AGUA.
La Nuez Moscada es la semilla madura y desecada de Myristica fragrans (Flia.
Miristicáceas), desprovista de sus tegumentos y del arilo y a veces provista de una delgada capa
de cal que le sirve para ahuyentar los insectos. El secado de la semilla dura de 3 a 6 semanas,
luego de las cuales se le quitan las testas.
Constituyentes de las semillas:
25-40% de un aceite fijo sólido a temperatura ambiente (manteca de Nuez Moscada)
constituido por trimiristina.
8-15% de un aceite volátil que contiene miristicina y safrol como constituyentes
principales.
Estructura de trimiristina (a), de safrol (b) y de miristicina (c).
La operación en sí, consiste esencialmente en arrastrar una sustancia, la cual es insoluble
en agua, por pasaje de vapor de agua dentro de la mezcla del componente y agua. Para ello se
utiliza un equipo de destilación por arrastre con vapor de agua como el de la figura 5.
El vapor de agua es generado en un balón o kitasato, provisto de una purga que se cierra
cuando el vapor generado es continuo. El vapor de agua allí generado pasa al matraz o balón
que contiene una mezcla de Nuez Moscada molida (25 g) macerada con agua.
En este recipiente se produce el arrastre de la sustancia, cuyos vapores, junto con los del
agua son condensados en el refrigerante y recogido luego en el colector.
Aceites Esenciales
76
TABLA 4: Presiones de vapor del agua por debajo de 100ºC
Temp ºC
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Temp ºC
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0 4.579 4.647 4.715 4.785 4.855 51 97.20 98.2 99.1 100.1 101.1
1 4.926 4.998 5.070 5.144 5.219 52 102.09 103.1 104.1 105.1 106.2
2 5.294 5.370 5.447 5.525 5.605 53 107.20 108.2 109.3 110.4 111.4
3 5.685 5.766 5.848 5.931 6.015 54 112.51 113.6 114.7 115.8 116.9
4 6.101 6.187 6.274 6.363 6.453 55 118.04 119.1 120.3 121.5 122.6
5 6.543 6.635 6.728 6.822 6.917 56 123.80 125.0 126.2 127.4 128.6
6 7.013 7.111 7.209 7.309 7.411 57 129.82 131.0 132.3 133.5 134.7
7 7.513 7.617 7.722 7.828 7.936 58 136.08 137.3 138.5 139.9 141.2
8 8.045 8.155 8.267 8.380 8.494 59 142.60 143.9 145.2 146.6 148.0
9 8.609 8.727 8.845 8.965 9.086 60 149.38 150.7 152.1 153.5 155.0
10 9.209 9.333 9.458 9.585 9.714 61 156.43 157.8 159.3 160.8 162.3
11 9.844 9.976 10.109 10.244 10.380 62 163.77 165.2 166.8 168.3 169.8
12 10.518 10.658 10.799 10.941 11.085 63 171.38 172.9 174.5 176.1 177.7
13 11.237 11.379 11.528 11.680 11.833 64 179.31 180.9 182.5 184.2 185.8
14 11.987 12.144 12.302 12.462 12.624 65 187.54 189.2 190.9 192.6 194.3
15 12.788 12.953 13.121 13.290 13.461 66 196.09 197.8 199.5 201.3 203.1
16 13.634 13.809 13.987 14.166 14.347 67 204.96 206.8 208.6 210.5 212.3
17 14.530 14.715 14.903 15.092 15.284 68 214.17 216.0 218.0 219.9 221.8
18 15.477 15.673 15.871 16.071 16.372 69 223.73 225.7 227.7 229.7 231.7
19 16.477 16.685 16.894 17.105 17.319 70 233.7 235.7 237.7 239.7 241.8
20 17.535 17.753 17.974 18.197 18.422 71 243.9 246.0 248.2 250.3 252.4
21 18.650 18.880 19.113 19.349 19.587 72 254.6 256.8 259.0 261.2 263.4
22 19.827 20.070 20.316 20.565 20.815 73 265.7 268.0 270.2 272.6 274.8
23 21.068 21.324 21.583 21.845 22.110 74 277.2 279.4 281.8 284.2 286.6
24 22.377 22.648 22.922 23.198 23.476 75 289.1 291.5 294.0 296.4 298.8
25 23.756 24.039 24.326 24.617 24.912 76 301.4 303.8 306.4 308.9 311.4
26 25.209 25.509 25.812 26.117 26.426 77 314.1 316.6 319.2 322.0 324.6
27 26.739 27.055 27.374 27.696 28.021 78 327.3 330.0 332.8 335.6 338.2
28 28.349 28.680 29.015 29.354 29.697 79 341.0 343.8 346.6 349.4 352.2
29 30.043 30.392 30.745 31.102 31.461 80 355.1 358.0 361.0 363.8 366.8
30 31.824 32.191 32.561 32.934 33.312 81 369.7 372.6 375.6 378.8 381.8
31 33.695 34.082 34.471 34.864 35.261 82 384.9 388.0 391.2 394.4 397.4
32 35.663 36.068 36.477 36.891 37.308 83 400.6 403.8 407.0 410.2 413.6
33 37.729 38.155 38.584 39.018 39.457 84 416.8 420.2 423.6 426.8 430.2
34 39.898 40.344 40.796 41.251 41.710 85 433.6 437.0 440.4 444.0 447.5
35 42.175 42.644 43.117 43.595 44.078 86 450.9 454.4 458.0 461.6 465.2
36 44.563 45.054 45.549 46.050 46.556 87 468.7 472.4 476.0 479.8 483.4
37 47.067 47.582 48.102 48.627 49.157 88 487.1 491.0 494.7 498.5 502.2
38 49.692 50.231 50.774 51.323 51.879 89 506.1 510.0 513.9 517.8 521.8
39 52.442 53.009 53.580 54.156 54.737 90 525.76 529.77 533.80 537.86 541.95
40 55.324 55.91 56.51 57.11 57.72 91 546.05 550.18 554.35 558.53 562.75
41 58.340 58.96 59.58 60.22 60.86 92 566.99 571.26 575.55 579.87 584.22
42 61.500 62.14 62.80 63.46 64.12 93 588.60 593.00 597.43 601.89 606.38
43 64.80 65.48 66.16 66.86 67.56 94 610.90 615.44 620.01 624.61 629.24
44 68.26 68.97 69.69 70.41 71.14 95 633.90 638.59 643.30 648.05 652.82
45 71.88 72.62 73.36 74.12 74.88 96 657.62 662.45 667.31 672.20 677.12
46 75.65 76.43 77.21 78.00 78.80 97 682.07 687.04 692.05 697.10 702.17
47 79.60 80.41 81.23 82.05 82.87 98 707.27 712.40 717.56 722.75 727.17
48 83.71 84.56 85.42 86.28 87.14 99 733.24 738.53 743.85 749.20 754.58
49 88.02 88.90 89.79 90.69 91.59 100 760.00 765.45 770.93 776.44 782.00
50 92.51 93.5 94.4 95.3 96.3 101 787.57 793.18 798.82 804.50 810.21
Aceites Esenciales
77
BIBLIOGRAFÍA
1. Oliveira Simões, C. M. [et al.]. Farmacognosia: da planta ao medicamento 2ª ed. Rev; Ed.
Universidade/UFRGS/Ed. da UFSC Porto Alegre/ Florianópolis, 2000; pp. 387-415.
2. Dominguez, X. A., Experimentos de química orgánica 3ª reimpresión; Ed. Limusa S.A.:
México, 1975; pp. 41-42.
3. Roberts, R.M., Gilbert, J.C., Rodewalt, L. B., Wingrove, A.S. Modern Experimental Organic
Chemistry 3ª ed; Saunders College: Philadelphia, 1969; pp. 44-49.
4. Wiberg, K. B. Técnica de Laboratorio en Química Orgánica; Ed Kapelusz S.A.: Bs As, 1962;
pp70-73.
5. Brewster, R.Q., VanderWert, C.A., McEwen, W.E. Curso Práctico de Química Orgánica 2ª
Ed.; Ed Alhambra S.A.: Madrid; pp 37-40.
6. Glasstone, S., Lewis, D. Elementos de Química Física 2ª Ed; Ed Médico Quirúrgica: Bs As,
1965; pp 452-454.
7. Bravo Díaz, L. Farmacognosia; Ed. Elsevier España S.A.: Madrid, 2003; pp. 103-104, 209-211.
8. Newall, C. A., Anderson, L. A., Phillipson, J. D. Herbal Medicines. A guide for health-care
professional; The Pharmaceutical press, Great Britain at the university press, Cambridge:
London, 1996; pp. 69-79.
9. Fitoterapia. Vademécum de Prescripción. Editores: Vanaclocha, B., Cañigueral, S.4ª edición,
Masson S.A., Barcelona, España, 2003.
Aceites Esenciales
78
TAREA DE AULA DE ACEITES ESENCIALES
1- ¿Cuáles son las familias vegetales más ricas en aceites esenciales? ¿En qué estructuras
secretoras del vegetal se encuentran?
2- ¿Para qué sintetiza el vegetal aceites esenciales?
3- ¿Cuáles son los constituyentes químicos más abundantes de los aceites esenciales?
4- ¿Por qué se los llama aceites volátiles y por qué aceites esenciales?
5- El componente de una esencia que le da las características de olor y/o sabor a la misma, ¿es
el compuesto que se encuentra en mayor proporción en la esencia?
6- ¿Cuáles son los tipos de aceites volátiles que se conocen y en base a qué se ha hecho la
clasificación? Nombre al menos dos.
7- ¿Qué diferencia biosintética existe entre los ácidos grasos (componentes de los aceites
fijos) y los terpenoides (componentes de los aceites volátiles)?
8- ¿Cuáles son las rutas biosintéticas a través de las cuales se forman los componentes de los
aceites volátiles?
9- ¿Qué cambios se producen al someter a los aceites volátiles a:
a- Calentamiento con KOH alcohólico?
b- Exposición al aire?
10- Si se coloca sobre un papel de filtro una gota de aceite fijo y una de aceite esencial y se lo
deja permanecer al aire un tiempo, ¿qué sucede en cada caso?
11- Busque en la Farmacopea las esencias estudiadas. ¿Qué propiedades de los aceites
esenciales utiliza la F.N.A. 6ª Ed. para identificarlos?
12- Del análisis de las tablas 1 y 2 (páginas 53-60) saque conclusiones respecto a:
a- Método más común de obtención de aceites esenciales.
b- Porcentaje de aceite esencial que contienen las especies vegetales.
c- Porcentaje de componente principal que contiene la esencia. ¿Es semejante en todas las
esencias?
Complete el estudio de las esencias con los siguientes datos:
13- ESENCIA DE MENTA:
Aceites Esenciales
79
a- Explique por qué las esencias de menta de buena calidad sólo se obtienen de plantas con
un gran porcentaje de tejidos maduros.
b- ¿Qué diferencia existe entre la esencia de Mentha piperita y la esencia de Mentha
arvensis? Usos de cada una.
14- ESENCIA DE NARANJAS AMARGAS:
a- ¿Qué diferencia en composición química existe entre la esencia de naranja amarga y de la
dulce? ¿Qué semejanzas en composición química tienen ambas? Usos de ambas.
b- ¿Qué significa esencia de limón desterpenizada? ¿Para qué se practica este
procedimiento?
15- ESENCIA DE ALMENDRAS AMARGAS:
a- ¿Por qué se clasifica a este aceite volátil dentro de los aceites volátiles glicosídicos y
también dentro de los aldehídos?
b- ¿Tiene uso farmacéutico la esencia de almendras amargas? ¿Por qué?
16- ALCANFOR:
¿Qué diferencia existe entre el alcanfor que se vende en las farmacias y el natural?
17- ESENCIA DE LAVANDA
Escriba el acetato de linalilo.
18- Se quiere obtener una mezcla de dos sustancias inmiscibles A y B. Las presiones de vapor
(Pv) de los compuestos aislados se detallan a continuación:
50º 80º 100º 150º
Pv(A)= 130 240 480 760
Pv(B)= 347 520 760 970
Indicar:
a. ¿A qué temperatura comienza la destilación?
b. ¿A qué temperatura corresponde Tº=2?
c. ¿Qué compuestos destilan a esas temperaturas?
Aceites Esenciales
80
d. Cuando co-destilan, ¿En qué proporción lo hacen?
19- Calcular la composición del destilado de una mezcla de la sustancia A con H2O
Datos:
Teb mezcla= 92ºC
Teb A= 170ºC
PMA= 150
Patm= 760 mm de Hg.
Tº (ºC) Pv (agua)
(mm de Hg.)
90º 525
91º 546
92º 560
93º 588
94º 610
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 tiempo
Temp
Tº=1
Tº=2
(ºC)
Carotenoides
81
CAROTENOIDES
PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS
Todas las células fotosintéticas contienen uno o más de los pigmentos conocidos como
clorofilas, que son los principales pigmentos absorbentes de la luz en la mayor parte de las
plantas verdes. Pero, además de la clorofila, las células fotosintéticas contienen uno o más
pigmentos accesorios, que incluyen a los carotenoides (amarillos, rojos o púrpuras) y las
ficobilinas (rojas o azules), que son también utilizados como receptores de energía luminosa.
Ellos actúan como receptores luminosos suplementarios para porciones del espectro visible que
no están completamente cubiertos por la clorofila. Los electrones deslocalizados de su sistema
de dobles enlaces conjugados permite la captura y transmisión de energía lumínica, son
fotoprotectores frente a radiaciones nocivas y pueden actuar como antioxidantes. Sin embargo,
cuando la energía luminosa es absorbida por tales pigmentos, tiene que transferirse como
energía de excitación a las moléculas de clorofila antes de que pueda ser utilizada para la
fotosíntesis. Es por eso que la clorofila es el componente indispensable del aparato fotosintético
y los carotenoides y ficobilinas los accesorios.
Estos pigmentos se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, se acumulan en
los cloroplastos de todos los tejidos fotosintéticos, caroteno, luteína, violaxantina y neoxantina
se encuentran en las hojas de casi todos los vegetales. Se localizan en los complejos proteicos de
los fotosistemas de membrana de los tilacoides donde intervienen en la fotosíntesis.
En plantas se pueden encontrar en distintas localizaciones:
Carotenoides
82
- flores (pensamientos, maravillas, clavel de la India)
- frutos (capsantina en pimientos, licopeno en tomate)
- raíces (carotenos en Zanahoria)
- semillas (zeaxantina en maiz)
ESTRUCTURA QUÍMICA
- Número de átomos de carbono: Los carotenoides son moléculas tetraterpénicas formadas
por encadenamientos de ocho unidades isoprénicas (marcadas como ejemplo en la estructura del
-caroteno) y por lo tanto, conteniendo cuarenta átomos de carbono.
- Dobles enlaces: El cromóforo característico de los carotenoides es la presencia de al menos
diez dobles enlaces conjugados, generalmente con configuración trans. Este extenso sistema
es responsable que los carotenoides absorban en la región del visible del espectro
electromagnético (entre 450 y 500 nm) y les confiere los colores amarillo, anaranjado o rojo que
se observan en los tejidos de las plantas.
- Presencia de grupos oxigenados: De acuerdo a la presencia de grupos funcionales oxigenados
en la molécula, los carotenoides pueden dividirse en:
- Carotenos: no poseen oxígeno en su molécula, son hidrocarburos solubles en solventes
poco polares.
- Xantófilas, son derivados oxigenados de los carotenos. Poseen en sus anillos laterales,
grupos funcionales oxigenados (alcoholes, aldehídos, ácidos, cetonas y epóxidos), son solubles
en solventes polares como etanol.
- Presencia de ciclos: Estas moléculas poseen en sus extremos, ciclos de 5 ó 6 átomos de
carbono, que se reconocen por letras griegas (, β, y δ). En general, se encuentran unidos a la
cadena central por un enlace simple.
De acuerdo con estos últimos criterios, los carotenoides pueden clasificarse de la siguiente
forma:
Carotenoides
83
Ejemplo
Carotenoides
Carotenos
Acíclicos (no poseen
ciclos) licopeno
Con un ciclo γ-caroteno,
δ-caroteno
Con dos ciclos α-caroteno,
β-caroteno
Xantófilas
zeaxantina
violaxantina
luteina
astaxantina
capsantina
flucoxantina
Ejemplos de carotenos hallados en la naturaleza:
- Carotenos:
Se conocen cinco carotenoides isómeros (caroteno) que han sido aislados
de Zanahorias (Daucus carota) y son los responsables del color anaranjado. En las Zanahorias la
proporción aproximada es: 85% de -caroteno, 15% de caroteno, 0,1% de -caroteno y
proporciones aún menores de los isómeros - y -. También se encuentran en otros vegetales
amarillo-anaranjados como melón, mango, papaya y calabaza; y en
vegetales verde oscuro como brócoli y repollitos de Bruselas.
-caroteno
-caroteno
-caroteno
Carotenoides
84
-caroteno
- Licopeno:
El licopeno es el isómero acíclico del -caroteno responsable del color rojo del tomate
(Lycospersicon esculente) y también en pomelo rosado y sandía. Tiene una potente actividad
antioxidante protegiendo por el daño de radicales libres, especialmente aquellas causadas por
oxígeno singlete.
Ejemplos de xantofilas hallados en la naturaleza:
- Zeaxantina:
HO
OH
- Capsantina:
Es el principal carotenoide del pimiento común (Capsicum annuum) y en otras especies
del mismo género, en los que representa hasta el 60% del total de los carotenoides presentes; y
también en el pimentón, utilizado extensamente como especia, por su color y aroma.
Carotenoides
85
OH
O
HO
- Luteina:
HO
OH
- Astaxantina:
Es el carotenoide más común en los animales. Es el principal pigmento responsable del
color rosa de la carne del salmón o de la trucha, y también de las huevas de algunos peces.
Como los demás animales, estos peces no pueden sintetizar los carotenoides “de novo”, por lo
que dependen de los contenidos en la dieta, que si pueden transformar unos en otros, con ciertas
limitaciones. Esto es importante en acuacultura, ya que si se quiere obtener el color habitual en
los animales salvajes, deben incluirse carotenoides precursores en los piensos.
HO
OH
O
O
- Flucoxantina
HO
O
OAcOH
- Violaxantina:
HO
OH
O
O
Carotenoides
86
Carotenoides y Vitamina A
La vitamina A1 (retinol) y vitamina A2 (dehidro-retinol) son vitaminas liposolubles cuya
estructura es de un alcohol constituído por la mitad de la molécula de -caroteno (tiene
estructura de diterpeno). El retinol y sus derivados se encuentran en productos animales como
lácteos, huevos, hígado y riñones, principalmente, en el aceite de hígado de bacalao por lo que
se lo utiliza como suplemento dietario. Los -carotenos son precursores de la vitamina A (pro-
vitaminas A) en los que se transforman a través de un proceso enzimático que ocurre en los
tejidos animales y que es catalizado por una dioxigenasa.
OH
OH
Retinol (Vitamina A1)
Dehidro-retinol (Vitamina A2)
O
La deficiencia en vitamina A causa defectos en la visión, ceguera nocturna (nictalopatía)
y enfermedad degenerativa de cornea, como también retardo en el crecimiento, hiperqueratosis
en la piel y aumento de la sensibilidad a infecciones. Los retinoides (vitamina A y análogos)
actúan en la señalización molecular que regula aspectos de la diferenciación celular, el
desarrollo embrionario, el crecimiento y la visión.
Por otra parte, el consumo excesivo de vitamina A puede producir efectos tóxicos como
cambios patológicos en la piel, pérdida del cabello, visión borrosa y dolores de cabeza y, en
algunos casos, Síndrome de Hipervitaminosis A.
Se ha encontrado evidencia que los carotenoides ejercen una acción preventiva de
afecciones degenerativas cumpliendo un papel protector frente a algunos tipos de cánceres. Se
utilizan en el tratamiento de síntomas de porfirias, fotodermatosis, fotosensibilidad
medicamientosa, urticaria solar, etc. Se los utiliza en píldora autobronceantes y como colorantes
naturales no tóxicos. Se utiliza en la prevención y curación de enfermedades oftalmológicas
como xeroftalmia y nictalopía.
Carotenoides
87
INTRODUCCIÓN PARA LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO PRÁCTICO
- Extracción: Los pigmentos presentes en las plantas: carotenos, xantofilas y clorofilas, como
son de estructura diferente, difieren en su solubilidad y, por lo tanto, se los puede extraer usando
solventes selectivos. Conviene hacer la extracción con poca luz y calor porque los pigmentos
tienden a oxidarse y polimerizarse cuando están expuestos a la luz y el calor.
- Purificación: Una vez extraídos, la separación de carotenos de xantófilas se puede realizar
utilizando una columna cromatográfica empleando como fase estacionaria un adsorbente
adecuado, muchos de los cuales han sido usados para la separación de los pigmentos de los
cloroplastos: alúmina, inulina, almidón, sílica gel, etc. Los carotenos (más apolares) pasan
rápidamente a través de la columna y los productos de oxidación de los mismos, las xantofilas
quedan retenidas en la columna.
- Identificación: La estructura de los carotenos purificados, puede ser determinada a través de
un espectro de 1HRMN. Éste presenta señales características que para el -caroteno son:
1.57
2.21 2.21
2.21 2.211.74
1.25 1.25
1.82
1.57
1.74
1.961.82
1.251.25
6.51
6.516.51
6.516.23
6.23
6.23
6.23
6.51
6.51 6.51
6.51
6.51
6.51
H
HH
HH
H
H
H
H
H H
H
H
H
01234567PPM
Carotenoides
88
Guía de Trabajo Práctico: Carotenoides
OBJETIVO:
Obtención de caroteno a partir de Zanahoria (Daucus carota)
TÉCNICA:
1. Macerar en oscuridad 4 gramos de Zanahoria rallada en 15 mL de etanol durante 5 minutos.
2. Filtrar con vacío.
3. Guardar el filtrado en un erlenmeyer.
4. Colocar el sólido residual en un balón y extraer a reflujo con 10 mL de cloroformo durante
5 minutos.
5. Filtrar. Repetir los pasos 4 y 5, dos veces más con 10 mL de cloroformo.
6. Juntar las soluciones extractivas y secar con sulfato de sodio anhidro.
7. Filtrar la solución para separar el agente desecante. Reservar una porción para
Cromatografía en Capa Delgada. Concentrar la muestra hasta un volumen final de 2 mL
aproximadamente.
8. Purificar el -caroteno utilizando la técnica de Cromatografía en Columna.
Carotenoides
89
9. Realizar una Cromatografía en Capa Delgada del extracto crudo y los eluatos de la
columna.
Fase Estacionaria: Sílica Gel 60 F
Fase Movil: Hexano: Acetona (9:1)
Revelador: Luz visible
TÉCNICA PARA LA CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA DEL PRÁCTICO DE -
CAROTENO
a) Empaque de la columna:
1. Colocar una bureta en posición vertical fijándola con una pinza. El robinete debe estar
cerrado y sin vaselina si es de vidrio esmerilado.
2. Colocar una torunda de algodón o de lana de vidrio en el fondo de la columna por medio de
una varilla de vidrio.
3. Introducir en la bureta 12 mL de hexano-acetona 9:1.
4. Lentamente agregar 7 g. de la fase estacionaria de elección (Alúmina Neutra) en porciones
mientras se golpea continuamente con un tubo de goma o con un lápiz forrado con un tubo
de goma para favorecer el empaquetamiento uniforme de la columna.
5. Con una alícuota de solvente adicional lavar las paredes internas de la bureta.
6. Abrir la llave inferior de la columna para que salga el exceso de solvente contenido. La
altura del solvente no debe exceder de 2 a 5 mm sobre la superficie superior de la fase
estacionaria. Ahora la columna está lista para recibir la muestra que se desea separar. En
todo momento debe cuidarse que la fase estacionaria no se seque para evitar la formación de
grietas y burbujas.
b) Siembra de la muestra:
1. Disolver la muestra en una mínima cantidad del solvente que se usa para desarrollar la
columna.
2. Añadir la solución a la columna, abrir el robinete para que la misma penetre en la fase
estacionaria.
c) Desarrollo del cromatograma:
1. Habiendo introducido la muestra por completo dentro de la fase estacionaria, se agrega la
fase movil (hexano:acetona 9:1).
Carotenoides
90
2. Se recogen fracciones de 2 ml en frascos o tubos de ensayo. Dado que el -caroteno es
coloreado se puede seguir el progreso del cromatograma observando cómo desciende la
mancha anaranjada.
3. Cuando todo el -caroteno haya salido, suspender el pasaje de solvente.
CUESTIONARIO
1. ¿Cuáles son las fuentes naturales de carotenoides?
2. ¿Por qué deben ser incluidos en la dieta humana vegetales amarillos y plantas de hojas
verdes?
3. ¿Qué relación estructural tienen las xantofilas con el alfa y beta caroteno?
4. ¿Cuál es la relación biogenética entre carotenoides y terpenoides?
5. ¿Por qué al hacer la extracción de beta carotenos previamente se hace una extracción con
etanol?
6. ¿Por qué no se debe dejar calentando más tiempo a reflujo el extracto de Zanahoria?
7. ¿Para qué se coloca la torunda de algodón o lana de vidrio en la columna?
8. ¿Por qué es preferible que el robinete no tenga grasa o vaselina en una columna
cromatográfica?
9. ¿Por qué debe tenerse cuidado que no entren burbujas de aire en la columna?
10. En todo momento debe evitarse que la columna se seque (es decir que se quede sin
solvente). ¿Por qué?
BIBLIOGRAFÍA
1-Farmacognosia. “Fitoquímica de Plantas Medicinales” 2º, Jean Bruneton, Editorial Acribia,
S.A. Zaragoza (España). 2001.
2- Dewick, P.M. Medicinal natural products: a biosynthetic approach 2° Ed, John Wiley & Sons
Ltd., Chichester, UK. 2002.
Hipérico
91
HIPERICO:
CÁPSULAS DE HIPÉRICO
Composición
Cada cápsula contiene: extracto seco de Hypericum perforatum (equivalente a 500 mcg de
hipericina) 400 mg.
Farmacología
Al presente no existen datos suficientemente consistentes como para indicar en forma
precisa un mecanismo de acción de los extractos de H. perforatum. La actividad antidepresiva es
mediada probablemente por una activación de los sistemas serotoninérgicos, noradrenérgicos y
dopaminérgicos. Se ha demostrado que el extracto aumenta el contenido de serotonina,
norepinefrina y dopamina en el cerebro, mientras que la hiperforina inhibe la recaptación de
estas sustancias. La hipericina también ha demostrado actividad antidepresiva, la cual en un
principio fue descripta como un inhibidor de la MAO. El efecto antidepresivo aparecería unas
dos semanas después del comienzo de la administración de la droga.
Indicaciones
Distimia. Depresión de intensidad leve o moderada, incluso la asociada a síntomas
neurovegetativos.
Dosificación
Dosis recomendada: 1 cápsula 4-5 veces al día con las comidas. Se recomienda un período
mínimo de tratamiento de 4 a 6 semanas con una determinada dosis para obtener la actividad
antidepresiva plena. La duración del tratamiento deberá ser evaluada por el médico tratante.
Actualmente se recomienda la utilización de antidepresivos por períodos no inferiores a seis
meses.
Flor de H. perforatum
Hipérico
92
Contraindicaciones
Antecedentes de hipersensibilidad a los componentes del producto. Embarazo. Lactancia.
Pacientes bajo tratamiento con antidepresivos del tipo IMAO. Pacientes que reciben psoralenos
o retinoides.
Reacciones adversas
Los efectos adversos ocasionalmente asociados al uso de extracto de hipérico son los
siguientes: náuseas, vómitos, diarrea, constipación, mareos, dolor abdominal, ansiedad,
sequedad de boca, confusión, sedación y decaimiento. El efecto más grave (aunque infrecuente)
asociado al uso del extracto de hipérico es la fotosensibilización (aumento de la sensibilidad de
la piel a la exposición solar). Este efecto podría ser responsable de la aparición de quemaduras
en pacientes expuestos al sol que no lo hacen en forma adecuada (con protectores solares y en
horarios adecuados -antes de las 11.00 horas y después de las 15.00 horas-), sobre todo en
pacientes de piel clara.
Conservación
Mantener en sitio seco a temperatura no superior a 25°C. Mantener éste y todos los
medicamentos alejados del alcance de los niños.
FARMACOPEA ARGENTINA
OCTAVA EDICIÓN
HIPÉRICO, hierba Definición - Hipérico está constituido por las par-
tes aéreas superiores incluyendo hojas, botones flora-les y flor, desecadas, recogidas durante la floración de Hypericum perforatum L. (Hypericaceae). Debe contener no menos de 0,06 por ciento de hipericinas totales, calculado como hipericina y debe cumplir con las siguientes especificaciones.
CONSERVACIÓN
En envases inactínicos bien cerrados, en un sitio fresco y seco.
ENSAYOS
Identificación A - Características macroscópicas - Hojas
opuestas, sésiles, oblongo-ovadas, de hasta 3,5 cm de longitud; láminas de bordes lisos, con pelos glandula-res oscuros en el margen y puntos traslúcidos en toda su superficie. Las flores son pentámeras, numerosas, de color amarillo y pedúnculos cortos que forman cimas compuestas (pleiocasios). Sépalos 5, lanceola-dos, con puntos negros en el margen. Pétalos 5, de color amarillo oscuro, ovales, oblicuos y con glándulas de color rojo oscuro en el borde. Estambres numero-sos, agrupados de 3 a 6 haces (generalmente 3) con glándula conectival apical. Gineceo gamocarpelar con tres estilos. Fruto cápsula tricarpelar de 8-10 4-6 mm, ovoide o elipsoide-trígona, dehiscente en el ápice, rodeada por los restantes verticilos marcescentes. La semilla es de 1 a 1,2 mm, cilindroide, foveolada, de color castaño a negro. La droga seca consiste ma-yormente de flores, incluyendo hojas y yemas sin abrir. Las hojas son de color verde o verde pálido. Se ob-servan los pétalos de las flores de color amarillo a pardo amarillento, también hay alto contenido de fragmentos de inflorescencias. Tanto las hojas como los pétalos se caracterizan por la presencia de numero-sas glándulas redondeadas de aproximadamente 0,5 a 1 mm de diámetro, en las hojas se las observan como puntos traslúcidos cuando se las ilumina a contraluz y las de los pétalos son de color rojo oscuro y se presen-tan solamente en los bordes. Los fragmentos de tallos son de color verde pálido, cilíndricos, huecos y con dos costillas longitudinales opuestas.
B - Características microscópicas - El tallo en sección transversal muestra células epidérmicas rec-tangulares con cutícula conspicua y lisa; la corteza consta de varias capas de colénquima. El floema y el xilema se disponen en un anillo continuo, atravesado por numerosos radios uniseriados; las fibras del xilema son muy engrosadas y se disponen en series radiales. La médula es parenquimática se lisa y ahueca. Los canales secretores están presentes en la corteza, floe-
ma y médula. La hoja en vista superficial presenta la epidermis superior con células poligonales de paredes anticlinales rectas; en la epidermis inferior son más pequeñas, con paredes anticlinales marcadamente sinuosas con estomas frecuentemente paracíticos o a veces anomocíticos; la cutícula es lisa, más gruesa en la epidermis superior. En sección transversal la lámina presenta estructura dorsiventral, con 1 ó 2 hileras de células en empalizada; glándulas oleosas conspicuas en el mesófilo esponjoso. La nervadura central está constituida por un solo haz colateral. La flor tiene los sépalos con características semejantes a las de la hoja, con numerosas glándulas de color rojo en los bordes. Los pétalos presentan la epidermis superior con célu-las de paredes rectas y la epidermis inferior con pare-des sinuosas, las glándulas de aceite son visibles, a menudo alargadas con un contenido rojizo o amarillo. Los granos de polen son prolados, de aproximada-mente 20 µm de diámetro con 3 colporos y exina lisa o verrucosa.
C - Droga en polvo - El polvo es de color amari-llo claro a pardo verdoso con un olor aromático y balsámico. Los fragmentos de hojas vistos en superfi-cie muestran las células epidérmicas alargadas, poligo-nales con paredes anticlinales gruesas, en forma de rosario, con estomas paracíticos (ocasionalmente anomocíticos); abundantes fragmentos de hoja, la mayoría conteniendo glándulas, algunas con un conte-nido rojo cerca del margen, los pétalos muestran las células de la epidermis superior, estrechas, alargadas, con paredes anticlinales delgadas, rectas y sinuosas en la epidermis inferior; se observan glándulas de aceites alargadas con un contenido rojo o amarillo; numero-sos granos de polen que tienen entre 20 y 25 µm de diámetro, prolados, tricolporados. Se observan frag-mentos de tallos y frutos enteros acompañados por estilos.
D - Aplicar la siguiente técnica cromatográfica. Fase estacionaria - Emplear una placa para cro-
matografía en capa delgada (ver 100. Cromatografía) recubierta con gel de sílice para cromatografía con indicador de fluorescencia, de 0,25 mm de espesor.
Fase móvil - Acetato de etilo, agua, ácido fórmico y ácido acético glacial (100:26:11:11).
Solución estándar - Preparar una solución de hiperósido y ácido clorogénico al 0,05% para cada uno en metanol.
Solución muestra - Pesar y reducir a polvo fino aproximadamente 5 g de Hipérico y transferir 500 mg de la droga pulverizada a un matraz de 25 ml. Agre-gar 10 ml de metanol y mezclar. Calentar en un baño de agua a 60°C durante 15 minutos agitando con frecuencia. Filtrar.
Revelador 1 - Solución al 1% de difenilborinato de 2-aminoetilo en metanol.
Revelador 2 - Solución al 5 % de polietilenglicol 4.000 en etanol.
Procedimiento - Aplicar por separado sobre la placa cromatográfica, en bandas, 10 µl de la Solución
muestra y 10 µl de la Solución estándar. Dejar secar las aplicaciones y desarrollar los cromatogramas hasta que el frente del solvente haya recorrido aproximada-mente tres cuartas partes de la longitud de la placa. Retirar la placa de la cámara, marcar el frente del solvente y dejar que el solvente se evapore. Pulverizar sobre la placa con Revelador 1. Dejar secar al aire. Pulverizar sobre la placa con Revelador 2, dejar secar nuevamente al aire. Examinar el cromatograma bajo luz ultravioleta a 366 nm. En el cromatograma se deben observar dos bandas de fluorescencia rojo-violáceas debido a la presencia de hipericina con un valor de Rf aproximadamente de 0,85 y pseudohiperi-cina con un valor de Rf aproximadamente de 0,80; varias zonas con una fluorescencia amarillo anaranja-da, una de las cuales coincide en valor de Rf y color con la banda de hiperósido con un valor de Rf 0,50 presente en la Solución estándar. El cromatograma de la Solución muestra debe presentar una zona de fluorescencia azul que coincide en posición y color con la banda del ácido clorogénico con un valor de Rf aproximadamente de 0,40 presente en la Solución
estándar.
Cenizas totales (ver 630. Métodos de Farmacog-
nosia) Debe cumplir con los requisitos.
Determinación de aflatoxinas <110> Debe cumplir con los requisitos.
Materia extraña (ver 630. Métodos de Farma-
cognosia) No debe contener más de 3,0 % de tallos con un
diámetro superior a 5 mm y no más de 2 % de otras materias extrañas.
Pérdida por secado <680> No debe perder más de 10,0 %, determinado sobre
1,0 g de Hipérico pulverizado y secado en estufa entre 100 y 105 °C durante 2 horas.
VALORACIÓN
Preparación muestra - Pesar y reducir a polvo fi-no 5,0 g de Hipérico y transferir 800 mg del polvo, exactamente pesado, a un balón de 100 ml. Agregar 60 ml de una mezcla de tetrahidrofurano y agua (80:20) y agitar. Calentar la mezcla a ebullición en baño de agua a 70 °C a reflujo durante 30 minutos.
Centrifugar durante 2 minutos a 2.000 rpm y transferir el sobrenadante en un matraz de 250 ml. Suspender el residuo con 60 ml de una mezcla de tetrahidrofurano y agua (80:20). Transferir al balón y repetir la opera-ción por 30 minutos más. Centrifugar durante 2 minutos a 2.000 rpm y reunir los sobrenadantes. Evaporar hasta sequedad. Disolver el residuo con 15 ml de metanol ayudándose con ultrasonido y llevar a un matraz aforado de 25 ml. Lavar el matraz de 250 ml con metanol y completar a volumen de 25 ml con el mismo solvente. Filtrar y descartar los prime-ros 2 ml del filtrado. Transferir 5 ml del filtrado a un matraz aforado de 25 ml y completar a volumen con metanol.
Procedimiento - Medir la absorbancia de la Pre-
paración muestra a 590 nm por comparación emple-ando como blanco metanol. Calcular el contenido en porcentaje de hipericina en la porción de Hipérico en ensayo por la fórmula siguiente:
(125/870)(A/P)
en la cual A es la absorbancia de la Solución muestra a 590 nm; P es el peso de Hipérico en mg y 870 es el coeficiente de extinción específica E (1 %, 1 cm) de hipericina (ver 470. Espectrofotometría ultravioleta y
visible).
Hipérico
96
TRABAJO PRÁCTICO HIPÉRICO
OBJETIVO:
Analizar mediante el uso de cromatografía en capa delgada (CCD) distintos preparados
farmacéuticos que contienen Hipérico (Hypericum perforatum)
DESARROLLO EXPERIMENTAL
a) Preparación de extracto metanólico de Hipérico hierba
Extraer por calentamiento a reflujo 1 gramo de Hipérico hierba en polvo con 10 ml de
metanol durante 10 minutos. Filtrar por gravedad. El extracto obtenido se utilizará para la CCD.
b) Preparación del extracto metanólico del fitoterápico conteniendo droga Hipérico
Del preparado farmacéutico elegido, tomar una cantidad equivalente a 500 mg de Hipérico
y pulverizarlo.
Colocar en un erlenmeyer y agregar 15 ml de metanol. Agitar durante 10 minutos con
agitador magnético. Llevar a 25 ml con metanol
Filtrar la solución por gravedad. Tomar 1 ml del filtrado y llevar a 5 ml con metanol. El
extracto obtenido se utilizará para CCD.
1-Análisis cromatográfico por CCD:
Sistema cromatográfico:
Fase Estacionaria: Sílica gel 60 GF 254: 0,1mm (cromatofolios comerciales)
Fase Móvil: Acetato de etilo / Acido fórmico / Acido acético glacial / Agua (100:11:11:27)
Distancia de desarrollo: 6 cm
Testigos: Rutina, solución al 1% en metanol.
Hipericina, solución al 0,00028% en metanol.
Acido clorogénico, solución al 0,05 % en metanol
Hipérico
97
Revelado:
- Observación de la placa a la luz UV de 365 nm antes y después del revelado con NP/PEG.
CCD
Identificación de la droga Hipérico a través de marcadores por CCD. Comparación
del perfil cromatográfico de la droga Hipérico con el extracto obtenido a partir del
preparado farmacéutico.
Siembras:
• Extracto metanólico de Hipérico hierba: 10 µl en banda de 0,5 cm
• Extracto metanólico del preparado farmacéutico: 10 µl en banda de 0,5 cm
• Testigo Rutina 10 µl en banda de 0,5 cm
Hipericina (0,00028 %) 10 µl en banda de 0,5 cm
Acido clorogénico 10 µl en banda de 0,5 cm
Observar:
-Bandas de fluorescencia rojo violáceas debido a la presencia de hipericina (Rf aprox 0,85)
y pseudohipericina (Rf 0,8)
-Varias zonas de fluorescencia amarillo anaranjado, una de ellas debido a la presencia de
rutina (Rf 0,35)
-Zona de fluorescencia azul que coincide en posición y color con la banda del ácido
clorogénico (Rf aprox 0,40)
Anexos
98
ANEXOS
RECRISTALIZACIÓN
Los compuestos orgánicos obtenidos de fuentes naturales o los de síntesis, rara vez se
obtienen puros. Los primeros suelen ir acompañados de otros compuestos orgánicos del medio
del cual provienen y los sintéticos están impurificados por los reactivos y otros productos que
se originan en la reacción (productos secundarios). Es entonces imprescindible la purificación
de estas sustancias.
De los métodos de purificación disponibles, algunos de los más utilizados son
cromatografía de adsorción en columna, cromatografía en capa delgada preparativa, partición
con solventes, destilación (en caso de líquido) y la recristalización fraccionada. Para
compuestos orgánicos que son sólidos a temperatura ambiente, el proceso de recristalización es
la técnica de elección para realizar la purificación.
En general, la purificación por este método se basa en el hecho de que la mayoría de los
sólidos son más solubles en un disolvente en caliente que en frío. El sólido que se va a purificar
se disuelve en el disolvente caliente, generalmente a ebullición, la mezcla caliente se filtra para
eliminar todas las impurezas insolubles y, entonces, la solución se deja enfriar para que se
produzca la cristalización. En el caso ideal, toda la sustancia deseada debe separarse en forma
cristalina y todas las impurezas solubles deben quedar disueltas en las aguas madres.
Finalmente, los cristales se separan por filtración y se dejan secar. Si con una cristalización
sencilla no se llega a una sustancia pura, el proceso puede repetirse empleando el mismo u otro
disolvente.
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
Para efectuar una recristalización por disolución, deberán realizarse estos pasos:
1 – Elección del solvente.
2 – Disolución de la muestra.
3 – Decoloración.
4 – Eliminación de impurezas insolubles.
5 – Cristalización.
6 – Separación de los cristales del líquido madre.
7 – Lavado de los cristales.
8 – Secado.
Anexos
99
1 – ELECCIÓN DEL SOLVENTE
Un disolvente apropiado para recristalización debe reunir las siguientes condiciones:
a) No reaccionar con el compuesto a purificar.
b) Debe solubilizar una cantidad grande de sólido a purificar en caliente y muy pequeña en
frío. Es decir, debe poseer un coeficiente térmico de solubilidad elevado para obtener una
buena cosecha de cristales. Es conveniente que la cantidad de solvente necesario para
solubilizar 100 mg de sustancia en caliente esté entre 1 y 3 ml.
c) Que solubilice totalmente a las impurezas en el solvente frío, o que sean totalmente
insolubles en el solvente caliente.
d) Debe poseer un punto de ebullición adecuado, relativamente alto, que permita una
considerable variación de temperatura; no muy alto porque dificultaría su eliminación en el
secado de los cristales, ni muy bajo pues se evaporaría durante la manipulación. Además es
conveniente que el punto de ebullición del solvente sea menor que el punto de fusión del sólido
a purificar, para evitar que éste funda por encontrarse sobresaturada la solución.
e) Al enfriarse debe permitir la formación rápida de cristales y no impedir el crecimiento
de los mismos por viscosidad.
f) De fácil manipulación, no inflamable y económico.
TÉCNICA
A 100 mg de muestra pulverizada, se la introduce dentro de un tubo de Kahn y se agrega
solvente según el Esquema 1, en proporciones de 0,5 ml, hasta que todo el sólido se disuelva a
la temperatura de ebullición o hasta que se haya alcanzado un volumen total de 3 ml de
disolvente.
Anexos
100
Esquema 1
Conseguida la disolución total del sólido a temperatura de ebullición con un volumen de
solvente comprendido entre 1 y 3 ml/100mg, la solución se enfría; si el sólido no cristaliza
espontáneamente, se tratará de inducirla por agitación o raspado de las paredes del tubo, si no
aparecen cristales, el solvente no sirve y se ensaya otro.
Si, en cambio, la cristalización se produce, se separan los cristales del líquido madre por
filtración, se lavan con pequeñas porciones de solvente frío, se secan y se determina el punto de
fusión, el que se compara con el de la muestra original.
Si en los ensayos anteriores, se ha encontrado un solvente en el cual el sólido es muy
soluble y otro en el que es muy poco soluble, y ambos solventes son miscibles entre sí, se
puede probar con una mezcla de ambos, realizándose el ensayo con par de solventes. Se toman
100 mg de muestra pulverizada, se disuelve en 0,5 ml del solvente de gran poder de disolución.
Se lleva a ebullición y, manteniendo esta temperatura, se agrega gota a gota el de pobre poder
de disolución, hasta turbidez de la solución en caliente. Se vuelve a agregar el primer solvente
hasta que la turbidez de la solución, en caliente, desaparezca. Se deja enfriar y se continúa con
la técnica anterior.
No se disuelve en frío
Se disuelve en cantidad apreciable en frío
+ 0,5 ml de solvente
No se disuelve Se disuelve
enfriar lentamente
Observar: - facilidad de cristalización
- cantidad de cristales formados
se calienta a ebullición
Se descarta
100 mg de sólido pulverizado
Anexos
101
Entre los solventes ensayados, el criterio a seguir en la elección del más conveniente
debe basarse en:
a) Pureza de los cristales obtenidos.
b) Cantidad de cristales.
c) Volumen de solvente (comprendido entre 1 y 3 ml por cada 100 mg de sustancia).
Si dos o más de los solventes ensayados reúnen las mismas características en relación a
los puntos antes citados, se debe elegir al menos tóxico, menos volátil y de menor costo.
Siempre que sea posible, se utilizará agua.
2 – DISOLUCIÓN DE LA MUESTRA
Elegido el solvente, se procede a recristalizar el total de la sustancia. El objetivo es
disolver el soluto en la mínima cantidad de disolvente a su temperatura de ebullición.
TÉCNICA
Si el solvente elegido no es agua, se coloca el sólido finamente pulverizado en un
erlenmeyer de cuello esmerilado, de tamaño adecuado a la solución a obtener. Se agrega el
solvente en cantidad que se juzgue insuficiente para disolver la totalidad del sólido a
temperatura de ebullición y se le adapta un refrigerante en posición de
reflujo. Se coloca el sistema sobre una manta de calefacción, calentando
suavemente hasta ebullición, con agitación (ver figura 1). Si la
disolución no es total, se agrega más solvente con pipeta, por la parte
superior del refrigerante, calentando a ebullición y agitando después de
cada agregado, hasta disolución total de la sustancia a purificar.
Es necesario poner especial atención en que la sustancia no
funda, ya que el sólido fundido ocluye en su seno impurezas que retiene
por solidificación.
Si el solvente utilizado es agua, la solución se realiza en un
erlenmeyer desprovisto de refrigerante.
Efectuada la disolución, el paso siguiente estará determinado por el aspecto que presente
la misma, que puede ser:
1 – Incoloro (o del color característico de la sustancia a purificar), que a su vez puede ser:
a) sin partículas insolubles.
b) con partículas insolubles.
Anexos
102
2 – Coloreado, que a su vez puede ser:
a) sin partículas insolubles.
b) con partículas insolubles.
En las soluciones de tipo 1-a) se procede a provocar la cristalización. A las del tipo 1-b) es
necesario filtrarlas en caliente.
A las soluciones del tipo 2-a) y 2-b), se las debe decolorar primero y filtrar en caliente
después.
En el caso de que la solución tenga aspecto opalescente, es necesario colocarle un agente
adsorbente y luego filtrar en caliente.
3 – DECOLORACIÓN DE LA SOLUCIÓN
Frecuentemente la solución se colorea con impurezas orgánicas de peso molecular
elevado que acompañan al producto natural deseado o que se han formado como productos de
descomposición o subproductos en el proceso de síntesis. En estos casos el color se puede
eliminar utilizando una pequeña cantidad de carbón activado.
Otro caso puede ser que la solución se presente opalescente, en cuyo caso es necesario
también el agregado de carbón activado, para que adsorba las impurezas insolubles que
provocan las opalescencias, y luego filtrar en caliente.
TÉCNICA
A la solución caliente, pero por debajo de su temperatura de ebullición para evitar
proyecciones, se agrega con espátula el carbón en una proporción de 0,1g por 100 ml de
solución, se agita y se deja actuar durante unos minutos. Es importante resaltar que el agregado
de carbón activado no sea excesivo, ya que podría adsorber algo de la sustancia que esta siendo
purificada.
Luego se agrega un 10% de exceso de solvente para facilitar la posterior filtración de la
solución caliente.
Se calienta a temperatura de ebullición por unos minutos y se filtra.
4 – ELIMINACIÓN DE LAS IMPUREZAS INSOLUBLES
La eliminación de partículas insolubles, en caliente, se consigue haciendo una filtración
en caliente.
Como el líquido que se pretende filtrar es una solución saturada en caliente, debemos
tomar todas las precauciones para evitar que cristalice soluto en el embudo. Estas son:
Anexos
103
1) Mantener durante la filtración la solución en ebullición.
2) Agregar 10% de exceso de solvente, lo que provoca una dilución de la solución,
evitando la sobresaturación por evaporación del solvente o descenso de temperatura (esto
provocado por el manipuleo de la solución).
3) Mantener el embudo caliente. La temperatura no debe ser mayor a la del punto de
ebullición del solvente elegido. Al estar calentado el embudo al punto de ebullición del
solvente, evitamos que se evapore la solución.
4) Filtrar rápidamente, para evitar la evaporación o reducirla al mínimo. Esto se
consigue con la ayuda de succión.
TÉCNICA
El equipo consta de un embudo Hirsh o Buchner, según la cantidad de líquido a filtrar,
que se adapta a la boca de un kitasato mediante un trozo de caucho que impide la pérdida de
vacío. El kitasato se conecta a la bomba de vacío (figura 2). Se cortan varios papeles de filtro
de forma circular de modo que cubran completamente los orificios de la placa perforada del
embudo pero que no alcancen las paredes laterales (figura 3) porque las impurezas y el carbón
pueden filtrarse a través de los bordes.
- Figura 2 - Equipo de vacío -
Anexos
104
- Figura 3 -
Se calienta el embudo a la misma temperatura que el punto de ebullición del solvente
usado. Si el solvente usado es agua, se coloca invertido y completamente sumergido en un baño
de agua, manteniéndolo a ebullición durante unos minutos. Si se trata de otro solvente, se
coloca en estufa a la temperatura del punto de ebullición del solvente.
El embudo caliente se adapta rápidamente al resto del equipo de filtración y se coloca el
papel de filtro, que debe quedar completamente liso y sin arrugas. Esto se consigue
humedeciendo el papel con unas gotas del solvente caliente.
Con ayuda de una varilla se agrega la solución a filtrar (a la que se le ha agregado un 10%
de exceso de solvente); manteniéndola a ebullición durante toda la filtración.
Para evitar que la succión provoque el paso rápido de una corriente de aire frío que enfríe
el sistema y provoque la cristalización en el embudo, se debe trabajar de manera tal que
siempre haya solución caliente en el embudo.
Si durante la filtración se produce la cristalización del sólido en el filtro, habrá que
redisolverlo. Para ello se unen los cristales a la solución original, se calienta, y puede ser
conveniente agregar un mayor exceso de solvente que se elimina luego por evaporación.
5- CRISTALIZACIÓN
Es la obtención de cristales de la solución. Se trata de obtener la máxima cantidad de
sustancia con la mínima cantidad de impureza. Para lograrlo es necesario mantener la
disolución en reposo dejándola enfriar lentamente, primero a temperatura ambiente y luego en
baño de agua fría o hielo hasta que no se separen más cristales.
Si enfriamos rápidamente o agitamos se formarán cristales pequeños con gran superficie
total, adsorbiendo cantidades apreciables de impurezas. La velocidad de cristalización varía
entre límites muy amplios dependiendo entre otros factores de la sustancia disuelta, de las
impurezas presentes y muy especialmente de la naturaleza del solvente.
Anexos
105
Si dadas las condiciones necesarias la cristalización espontánea no se produce, se puede
realizar alguno de los siguientes procedimientos para inducirla:
a) variación de la temperatura
b) raspado de las paredes del recipiente
c) sembrado
d) variaciones locales de concentración
6- SEPARACIÓN DE LOS CRISTALES DEL LÍQUIDO MADRE
Obtenidos los cristales, es necesario separarlos del líquido madre teniendo en cuenta que
éste debe ser eliminado al máximo con una mínima evaporación para evitar que se deposite
sobre el cristal la impureza que se desea eliminar.
La filtración por gravedad es bastante lenta e ineficaz, lográndose mejores resultados por
filtración a presión reducida. Con ésta se impulsa el líquido a través del papel de filtro por una
diferencia de presiones que acelera notablemente la operación y logra una mejor separación. Es
necesaria la máxima eliminación posible del líquido madre retenido por los cristales para que al
evaporarse el solvente no queden impurezas sobre los mismos.
TÉCNICA
El mismo aparato usado para filtración en caliente (Figura 2) se usa para la filtración en
frío. El tamaño del embudo se elegirá de acuerdo con la cantidad de sólido a recoger,
prefiriéndose el más pequeño que contenga todos los cristales, con suficiente holgura para no
dificultar su posterior lavado.
El arrastre de los cristales adheridos a las paredes del recipiente, se realiza con líquido
madre, ya que como éste está saturado en ese sólido, no hay pérdidas por disolución del mismo.
Una vez que están todos los cristales en el embudo, se les extrae lo más completamente
posible el líquido madre, comprimiéndolos con una espátula mientras se aplica succión.
Valor del líquido madre: el filtrado obtenido, llamado aguas o líquidos madres, no se
tratará como residuo, pues a partir de él puede obtenerse una nueva cosecha de cristales. Para
ello, es necesario concentrar la solución por evaporación parcial del solvente para saturarla
nuevamente y permitir su precipitación. Los cristales así obtenidos son generalmente menos
puros por ser más alta la proporción de impurezas en el líquido madre, siendo necesario
recristalizarlos.
Anexos
106
7- LAVADO DE LOS CRISTALES
Si la sustancia purificada no forma soluciones sólidas con la impureza, los cristales
separados son puros, pero retienen líquido madre que al secarse contaminará al cristal con sus
impurezas. La cantidad de líquido madre retenido será mínima en cristales grandes y
uniformes, en contacto con soluciones madres poco viscosas, mientras que cristales pequeños
no uniformes de soluciones viscosas, retendrán una cantidad importante.
Para separar totalmente la solución madre depositada, se efectúa el lavado. Debe emplearse
el mismo solvente que sirvió para la disolución, previamente enfriado para disminuir la
solubilidad de la sustancia. Se efectúan repetidos lavados con pequeñas cantidades por ser
mucho más efectivo que pocos lavados con el mismo volumen total.
Si el disolvente es de punto de ebullición elevado difícil de eliminar por evaporación, se
puede hacer un último lavado con una pequeña cantidad de un disolvente de punto de
ebullición más bajo, miscible con el anterior en el que el soluto es insoluble.
TÉCNICA
Sin efectuar succión, se cubren los cristales contenidos en el embudo con la mínima
cantidad de solvente puro y frío; con una varilla se remueve la mezcla hasta lograr impregnar
todos los cristales con el disolvente haciéndolo cuidadosamente de modo de no romper ni
mover el papel de filtro.
Después de este procedimiento aplicar succión presionando suavemente con la espátula. Se
interrumpe el vacío y se repite este proceso varias veces.
8- SECADO DE LOS CRISTALES
Para lograr cristales puros debemos eliminar totalmente el solvente empleado en el lavado.
TÉCNICA
Se separa el embudo del kitasato y, con ayuda de una espátula, se retira el papel de filtro
junto con los cristales. Se deja secar por evaporación del solvente.
Comprobar la pureza de los mismos determinándoles el punto de fusión.
Anexos
107
CROMATOGRAFÍA EN CAPA DELGADA
La cromatografía en capa delgada es un tipo de cromatografía de adsorción solido-
líquido. Usualmente se la abrevia como CCD o TLC (siglas en ingles de “Thin-Layer
Chromatography”). La fase estacionaria (FE) es un sólido que se extiende en forma de capa
delgada (~250 µm) en una placa de vidrio, plástico (acrílico) o metal (aluminio). Un pequeño
volumen de una solución de la mezcla a ser separada se siembra cerca de uno de los extremos
de la placa y ésta dentro de una cuba de elución que contiene la cantidad necesaria del solvente
de elución como para quedar justo por debajo del punto de siembra (Figura 1). El solvente
asciende por capilaridad, arrastrando con él los componentes de la mezcla a diferentes
velocidades. Como resultado se obtiene una serie de manchas en la placa, en la línea
perpendicular al nivel de solvente en la cuba cromatográfica (Figura 2).
Figura 1: Cuba cromatográfica.
Cuando hablamos de cromatografía de adsorción, hablamos de una competencia entre los
compuestos a separar y el solvente de elución por los sitios libres en el adsorbente. Los tipos de
interacciones que causan adsorción son los mismos que causan atracción entre cualquier
molécula, es decir, atracción electrostática, complejación, formación de puente de hidrógeno,
fuerzas van der Waals, etc. El poder de elución de un solvente se refiere a la capacidad del
mismo de desplazar las moléculas de analito de su unión a la FE (desorción), con lo cual, éstas
migran hacia arriba. Si los compuestos a separar tienen mucha mayor afinidad por la FE que la
FM, entonces estos compuestos quedaran retenidos en el punto de siembra puesto que el
solvente no tiene suficiente fuerza como para desplazarlos. Si por el contrario, la FM tiene
mucha mayor afinidad por la FE, entonces los compuestos a separar no podrán competir con la
Anexos
108
FM por estos sitios de la FE y correrán con el frente de solvente. En situaciones intermedias a
las anteriores, los componentes de la mezcla correrán por debajo del frente del solvente: cada
componente se desplazará a lo largo de la placa con una velocidad dependiente de su propia
afinidad por la FE. Entonces, al momento en que el frente del solvente llega a la parte superior
de la placa, los diferentes componentes de la mezcla habrán recorrido diferentes distancias a lo
largo de la placa. En todos los casos, el orden en que eluyen los compuestos no se modifica;
puesto que el orden de elución depende de la FE y no de la FM.
Los tipos de adsorbentes sólidos son los mismos que pueden ser utilizados en
cromatografía en columna, siendo sílica gel activada y alúmina activada las más ampliamente
utilizadas. Ambas fases estacionarias son polares y cuando se trabaja con ellas se dice que se
trabaja en fase “normal”. En estos casos, los compuestos más polares son los que mayor
afinidad tienen por la FE y son los que se desplazan por la placa a menor velocidad.
También existen las fases estacionarias “reversas”, de naturaleza apolar. La sílica gel RP es
muy utilizada (note que el RP se refiere a “Reverse Phase”). En estos casos, los compuestos
que quedan más retenidos son los apolares y los polares corren al frente.
La técnica TLC es rápida y fácil de realizar, se presta bien a la rutina de análisis de
composición de mezclas, y la información que brinda respecto del mejor sistema de solventes
puede ser aprovechada para la realización posterior de una columna cromatográfica.
Una ventaja distintiva de las CCD es que requieren una muy pequeña cantidad de muestra.
El límite de detección puede alcanzar los 10-9g y los tamaños de muestra pueden alcanzar los
0,5 mg en las TLC preparativas.
La detección de manchas en el cromatograma es fácil para materiales coloreados, y se han
desarrollado un gran número de procedimientos para detectar manchas en muestras no
coloreadas. Por ejemplo, se puede irradiar la placa con luz ultravioleta para localizar aquellas
manchas que corresponden a compuestos fluorescentes. Otra alternativa consiste en impregnar
el adsorbente sólido con una sustancia fluorescente inerte; en estos casos, las manchas que
absorben luz UV pero no fluorescen, aparecen como manchas negras en un fondo fluorescente
cuando son irradiadas con este tipo de luz.
Otros agentes ampliamente utilizados se vaporizan en forma de spray sobre la placa,
haciendo que las manchas se vuelvan fácilmente evidentes. Ejemplos de agentes de detección
utilizados de esta manera son el ácido sulfúrico, que causa que muchos compuestos orgánicos
se carbonicen, y solución de permanganato de potasio. El yodo es otro agente de detección
ampliamente utilizado. En este caso, la placa se coloca en un recipiente saturado con vapores
Anexos
109
de yodo. El yodo es adsorbido por muchos compuestos orgánicos, y sus manchas se vuelven
coloreadas (generalmente de color marrón).
Bajo una serie de condiciones dadas (adsorbente, solvente, grosor de la capa y
homogeneidad) la movilidad de un compuesto respecto de la movilidad del frente de solvente,
Rf, es una propiedad del compuesto (Figura 2).
Figura 2: CCD: placa original (izq.); cromatograma desarrollado (der).
BIBLIOGRAFÍA
1. Roberts, R.M., Gilbert, J.C., Rodewalt, L. B., Wingrove, A.S. Modern Experimental
Organic Chemistry 3ª ed; Saunders College: Philadelphia, 1969; pp. 44-49.
Siembra
Capa de adsobente
Rf = Distancia migrada por la mancha/ Distancia migrada por el solvente
Frente de solvente
Anexos
110
DESECACIÓN Y AGENTES DESECANTES
INTRODUCCIÓN
Se conoce como secado, a la eliminación de pequeñas cantidades de agua, u otros
líquidos, presentes en gases, líquidos o sólidos, para obtener un producto seco.
IMPORTANCIA DEL SECADO:
Pequeñas cantidades de humedad modifican el punto de fusión y/o inhiben la
cristalización de algunos sólidos. Además muchos sólidos cuando destilan en presencia de
agua, se hidrolizan, reaccionan o se arrastran con ella en la destilación. Por todas las razones
enunciadas, el secado de los solventes y otras sustancias de laboratorio ha llegado a ser una
práctica corriente.
MÉTODOS DE DESECACIÓN
El secado puede realizarse por procedimientos físicos o químicos:
Agentes desecantes químicos: Son aquellas sustancias químicas que, en contacto con el
agua, forman:
a) un nuevo compuesto (proceso irreversible).
b) un hidrato (proceso reversible).
En ambos casos los agentes desecantes químicos deben reunir las siguientes
condiciones:
1- No reaccionar con la sustancia a secar.
2- Tener una gran eficacia o poder desecante, o sea eliminar el agua casi
completamente.
3- Tener gran capacidad de desecación, es decir, eliminar una gran cantidad de
agua por unidad de peso del desecante.
4- Secar rápidamente.
5- Ser fácilmente separable de la sustancia una vez seca.
AGENTES DESECANTES REVERSIBLES
La mayoría de los agentes desecantes químicos actúan combinándose con el agua para
formar hidratos en un proceso reversible.
Anexos
111
La capacidad de secado depende de la estequiometría de la reacción de formación del
hidrato.
Mientras que la eficacia, depende de la tensión de vapor de equilibrio del sistema a la
temperatura del secado. Cuanto menor tensión de vapor presente el sistema agente
desecante/hidrato, menor cantidad de agua hay en el mismo y de esta manera se ofrece una alta
eficacia desecante.
En general se trata de sales, bases fuertes o ácidos fuertes, por ejemplo cloruro de
calcio, sulfato de calcio, sulfato de sodio, sulfato de magnesio, carbonato de potasio, hidróxido
de potasio o de sodio, ácido sulfúrico, etc.
Ej.: el CaSO4 granulado forma un hidrato que contiene solamente medio mol de agua
por mol de CaSO4.
Observamos que tiene:
a) Capacidad de secado muy pequeña, ya que un gramo de agente desecante elimina sólo
0,066 gr de agua.
b) Sin embargo, la Pv del sistema CaSO4 - CaSO4.½H2O es sólo de 0,004 mm de Hg a
25°C. Esto quiere decir que el agua de cualquier fase líquida orgánica en equilibrio con el
sistema de sulfato cálcico, se elimina hasta que su Pv en la fase líquida, es solamente de 0,004
mm de Hg. Por este motivo el CaSO4 es un agente desecante muy eficaz.
Muchos de los agentes desecantes reversibles forman más de un hidrato, dependiendo
de la cantidad de agua existente en la sustancia a desecar. Por ejemplo: el MgSO4 puede formar
hidratos con 1, 2, 4, 5, 6 y 7 moléculas de agua por unidad, variando para cada sistema su
presión de vapor en el equilibrio a temperatura constante. Observar que la tensión de vapor en
equilibrio de los distintos sistemas agente desecante/hidrato, aumenta con el número de
moléculas de agua de hidratación, desde 1 mm de Hg hasta 11,5 mm de Hg.
Anexos
112
Como se ve, la presión de vapor de equilibrio de los distintos sistemas aumenta con el
grado de hidratación; si representamos la Pv del sistema en función de moles de agua/mol de
MgSO4, se obtiene, a temperatura constante, el siguiente gráfico:
moles de aguapor mol de
Pv enmm. de Hg.
01234567
12
10
8
6
4
2
MgS O4
Si queremos hidratar el MgSO4 anhidro, y lo hacemos agregando cantidades crecientes
de vapor de agua, vemos que, a 1 mm de Hg, la Pv se mantiene hasta que todo el MgSO4 se
haya convertido en MgSO4.H2O. En ese momento, la Pv sube bruscamente hasta 2 mm de Hg,
donde comienza a formar el dihidrato y se mantiene a esa presión de vapor hasta que todo se
haya transformado en dihidrato; y así sucesivamente hasta llegar a 11,5 mm de Hg.
Por esto, con MgSO4 se pueden lograr secados de distintos grados, según la cantidad de
agente desecante que se emplee respecto del agua existente.
Por ejemplo, si se añade 1 mol de MgSO4 por cada mol de agua, se formará el
monohidrato, a una Pv de equilibrio de 1 mm de Hg, por lo tanto la capacidad será baja, y la
eficacia elevada.
Anexos
113
Si se usara 1 mol de sulfato por cada 7 moles de agua, se formará el heptahidrato, con
una Pv de equilibrio de 11,5 mm de Hg; en ese caso la capacidad será elevada pero la eficacia
baja.
Entonces, si tenemos un agente desecante que forma varios hidratos, para lograr un
secado óptimo no nos conviene utilizar de una sola vez gran cantidad de agente desecante;
debemos realizar el secado en etapas, separando la porción de desecante puesta antes de añadir
la siguiente.
De esta manera se elimina la mayor cantidad de agua formando el hidrato mayor
(capacidad) y las trazas finales mediante la formación del hidrato menor (eficacia).
A veces resulta ventajoso eliminar la mayor cantidad de agua con un desecante de gran
capacidad y barato (como el Na2SO4), y después completar el proceso con un agente de gran
eficacia (como el CaSO4).
Además, la Pv de los distintos sistemas que forman hidratos, aumenta rápidamente con
la temperatura. Por esto, los agentes desecantes que actúan formando hidratos son más eficaces
a temperaturas bajas. Frecuentemente la agitación ayuda a alcanzar más rápidamente el
equilibrio agente desecante/hidrato, acelerando así la velocidad de secado.
Los líquidos nunca deben ser destilados en presencia del agente desecante que se usó
para secarlos, ya que se produciría la reversibilidad de la reacción, desprendiéndose
nuevamente agua.
Finalmente, los agentes desecantes deben separarse de la sustancia seca luego de haber
ejercido su acción. Esta separación se realiza por decantación o filtración al vacío, nunca por
destilación por los motivos que se expresaron arriba.
Anexos
118
CROMATOGRAFÍA DE ADSORCIÓN EN COLUMNA
La adsorción es un fenómeno que consiste en el aumento de concentración de una
sustancia en la superficie de un sólido presente en el seno de una solución, es un fenómeno
físico que depende de una serie de fuerzas de atracción tales como las de Van Der Waals,
puentes de hidrógeno u otras interacciones electrostáticas. Las separaciones por adsorción en
columna se basan en la diferencia de velocidad a la que son transportados los componentes de
una mezcla a través de una fase estacionaria (FE) sólida (que es un material adsorbente) por
medio de una fase móvil (FM) líquida.
En la cromatografía de adsorción en columna, la FE adsorbente se empaqueta dentro de
una columna de vidrio y la mezcla a purificar pasa a través de ella para que sus componentes
sean adsorbidos. La cantidad de soluto debe ser pequeña frente a la cantidad de adsorbente para
que todo el soluto se adsorba en una pequeña zona en la parte superior de la columna. Esta
adsorción de la mezcla en la parte superior de la columna se denomina “siembra” y constituye
el proceso inicial de la separación.
La separación cromatográfica de dos sustancias, X y O, presentes en una mezcla se
puede entender mejor analizando la Figura Nº 1. En la Figura 1a se puede observar la muestra
sembrada en la parte superior de la columna. Luego de la siembra, se hace pasar a través de la
columna solvente puro (FM) y una parte del material adsorbido en la parte superior de la FE se
transfiere al solvente (Figura 1b). Con el primer agregado de FM, una parte de la muestra
adsorbida pasa a la FM y es empujada a lo largo de la columna (Figura 1c). La cantidad
transferida de un componente de la mezcla va a depender de su coeficiente de adsorción en el
adsorbente y de su solubilidad en la FM. Cuando este solvente que arrastra sustancias
adsorbidas llega a una nueva porción de adsorbente, se establece un nuevo equilibrio y parte de
las sustancias se vuelven a depositar sobre el sólido. Se suceden muchos de estos equilibrios y
el fenómeno de separación se produce porque las sustancias que tienen mayor afinidad por el
adsorbente pasan una mayor cantidad de tiempo adsorbidas en la FE (se mueven más
lentamente) que las que tienen menor afinidad por el adsorbente (que son arrastradas
rápidamente). Por lo tanto, el proceso cromatográfico implica una serie de equilibrios entre la
adsorción-desorción producidos en la FE y del arrastre por solubilización en la FM, en los
cuales reside su capacidad separativa.
Anexos
119
Figura 1: separación cromatográfica de dos sustancias X y O. Se muestran los equilibrios que se producen entre la fase estacionaria (FE) y la fase móvil (FM) a lo largo de la columna. a) Siembra. b) Primer equilibrio entre la FE y la FM de la mezcla X y O. c) Avance de la FM a través de la columna. d) Segundo equilibrio entre la FE y la FM. e) Avance de la FM. f) Tercer equilibrio de la muestra entre FE y FM. g) Nuevo avance de la muestra en la columna.
La Figura 2 representa la distribución de X y O a lo largo de la columna después de haberse
producido los equilibrios mostrados en la figura anterior.
Figura 2: distribución de X y O en cada zona de la columna. Las barras con líneas punteadas
representan la concentración del compuesto O. Las barras de líneas completas representan la
concentración del compuesto X.
Anexos
120
En condiciones adecuadas los componentes de una mezcla se distribuyen como
campanas en principio superpuestas y luego separadas, al acercarse al final de la columna
(Figura 3).
Figura 3: distribución de X y O en cada zona de la columna. Perfiles de concentración de las
bandas de soluto O y X a dos tiempos diferentes, durante su migración a lo largo de la columna.
La fase móvil es colectada a la salida de la columna en fracciones de volumen
relativamente pequeño que contienen a los componentes de la mezcla en diferentes
proporciones. En el mejor de los casos, los compuestos O y X se encuentran separados
completamente en diferentes fracciones.
Si los componentes de la mezcla son coloreados, el proceso cromatográfico es
fácilmente observable (Figura 4), detectándose una serie de bandas coloreadas, lo que ha dado
origen al término cromatografía (del griego chromato: color).
Figura 4: proceso de separación de dos compuestos coloreados.
Anexos
121
Con materiales incoloros los procesos de separación no pueden ser observados
directamente, en esos casos las diferentes fracciones colectadas de la columna se pueden
analizar por cromatografía en capa delgada (CCD) y emplear alguna forma de revelado (UV,
ninhidrina, I2, etc.) que permita detectar a los componentes de la mezcla presentes en cada
fracción (Figura 5).
Figura 5: proceso de identificación de compuestos por CCD.
A menudo es difícil predecir cuáles serían las condiciones óptimas para una separación
dada, más aún cuando se desconoce la composición de la mezcla a separar. Para lograr una
separación eficiente debe elegirse una combinación adecuada de FE y FM, al respecto existen
algunas reglas generales útiles que a menudo permiten una separación satisfactoria.
ADSORBENTES QUE PUEDEN SER EMPLEADOS COMO FE
Muchos materiales son útiles como adsorbentes. La interacción entre los componentes
de la mezcla a separar y el adsorbente no debe ser demasiado fuerte porque esto haría necesario
utilizar cantidades muy grandes de solvente para arrastrar los diferentes compuestos a través de
la columna. El adsorbente tampoco debe ser demasiado débil, porque los compuestos
atravesarán la columna muy rápidamente saliendo de la misma sin separarse. Para una mayor
efectividad, el adsorbente debe ser de partícula uniforme y de elevada área por unidad de
volumen, pero se debe tener en cuenta que cuando el tamaño disminuye, se dificulta el pasaje
del solvente a través de la FE y puede volverse necesario ejercer presión para lograr la
separación.
Anexos
122
La alúmina (Al2O3) es un adsorbente polar fuerte muy activo que viene en tres formas:
neutra, ácida y básica. Las alúminas ácida y básica ofrecen buen poder de separación para
ácidos y bases, respectivamente. Para compuestos sensibles a reacciones químicas bajo
condiciones ácidas y básicas, debe usarse alúmina neutra. La alúmina, así como muchos otros
adsorbentes, adsorberá una cantidad considerable de agua al estar en contacto con aire húmedo.
El agua es fuertemente adsorbida y su presencia produce un proceso de separación diferente al
de adsorción, el reparto entre dos fases líquidas. Si se requiere que el proceso de separación sea
por adsorción exclusivamente, es necesario "activar" la alúmina (y también otros adsorbentes)
calentando en estufa y dejando enfriar en un desecador, para evitar que se hidrate nuevamente.
El gel de sílice, por su parte, también es un adsorbente muy comúnmente usado y comparable a
la alúmina por su poder adsorbente. Es interesante considerar que a veces un adsorbente puede
actuar como catalizador y, en algunas circunstancias, promover cambios químicos importantes
en la muestra. El gel de sílice, por ejemplo tiene una acidez considerable.
EFECTO DE LA ESTRUCTURA DEL SOLUTO SOBRE EL GRADO D E
ABSORCIÓN.
En general aquellos compuestos que poseen grupos polares y capaces de formar puentes
de hidrógenos son retenidos más fuertemente por adsorbentes polares. El orden usual de
adsortividad sobre alúmina, y en general sobre fase normal, es: ácidos y bases > alcoholes y
tioles > aldehídos y cetonas > haluros y ésteres > hidrocarburos no saturados > hidrocarburos
saturados. Algunos otros grupos funcionales se muestran en la Figura 6, en orden decreciente
de afinidad por los adsorbentes.
CONH2
O H
NHCO CH3
NH2O CO CH3
COCH3
N (CH3)2
N O2
O CH3H
Cl
COOH
Figura 6: clasificación de grupos funcionales de acuerdo a su afinidad por los adsorbentes.
Anexos
123
SOLVENTE DE ELUCIÓN.
La naturaleza de los solventes usados como fase móvil es muy importante en el diseño
de un experimento cromatográfico. El poder eluyente de una determinada fase móvil es su
capacidad para “empujar” a los componentes de una mezcla a lo largo de la columna. En fases
estacionarias normales (sílica, alúmina) el poder eluyente de un solvente se relaciona con su
polaridad. Si el solvente es demasiado polar su poder eluyente será demasiado alto y los
componentes de la mezcla saldrán juntos de la columna. Para una separación efectiva, el
solvente debe ser significativamente menos polar que los componentes de la mezcla. Además
los componentes deben ser solubles en el solvente. De otra forma, permanecerán adsorbidos en
la FE.
En un experimento de elución isocrático la muestra se coloca en la columna y se usa un
único solvente, o combinación de solventes, durante toda la separación. En el procedimiento
llamado elusión por gradiente se emplean una serie de solventes de poder eluyente creciente
para desarrollar el cromatograma.
Los poderes de elución de varios solventes están en el orden dado abajo en la Figura 7.
Aumento delpoder eluyente
ToluenoBencenoDiclorometanoCloroformoEter EtílicoAcetato de EtiloAcetona1-propanolEtanolMetanolAgua
HexanoC Cl4
Figura 7: clasificación de solventes de acuerdo a su poder eluyente.
Una forma de comprobar la capacidad separativa de distintas mezclas de solventes
consiste en emplear CCD para ver el comportamiento de la mezcla en cada uno de los solventes
propuestos. La fase móvil más apropiada para la separación encontrada por CCD será adecuada
para el desarrollo de la columna (Figura 8).
Anexos
124
Figura 8: elección del mejor solvente para comenzar una columna por CCD.
Un paso de la cromatografía en columna que es clave y por lo tanto vale la pena resaltar
es el de la siembra de la muestra. Una vez llena la columna con la FE, se pasa FM hasta que la
FE se encuentre embebida en la misma de forma homogénea (Figura 9a). Luego se deja
descender el solvente (abriendo el robinete de la columna) hasta que el menisco coincida con la
línea de la FE (Figura 9b) y se adiciona una solución concentrada de la mezcla a purificar
(Figura 9c). Hecho esto se abre nuevamente el robinete para permitir el ingreso de la mezcla a
purificar a la columna, y su adsorción sobre la fase estacionaria (Figura 9d). Es importante en
este punto evitar que el solvente descienda por debajo de la línea de la FE.
Figura 9: siembra de una solución en la columna cromatográfica.
Una vez terminada la siembra, se puede comenzar el proceso separativo por agregado
cuidadoso de FM en la columna.
Anexos
125
ANALIZAR:
1) ¿Cuál de los tres solventes empleados en la Figura 8 es el mejor para producir la separación en
la columna? ¿Por qué?
2) ¿Por qué se evita en todo momento que el solvente descienda por debajo de la línea de la FE?
3) ¿Por qué la solución de mezcla a sembrar debe estar lo más concentrada posible?
BIBLIOGRAFÍA:
1. D. Abbott; R. Andrews. "Introducción a la cromatografía", Editorial Alhambra, México, 1966.
2. Royston M. Roberts, John, C. Gilbert, Lynn B. Rodewald, Alan S. Wingrove. "Modern
Experimental Organic Chemistry", 3ª Edición, Saunders College Phiadelphia, 1979.
3. Harold, Gomes, Casidy. "Adsorption and chromatography", Interscience Publishers, New York
(1951).
4. Kenneth B. Wiberg. "Técnica de laboratorio en Química Orgánica", Kapelusz, Buenos Aires
(1962).
5. K. Randerath."Técnica general de la cromatografía en capa fina", Verlag chemie, Weinheim,
1965.
6. Skoog, West, Holler. “Fundamentos de Quimica Analitica”, 8va edición – Thomson, 2005.