6 relatorio de orgânica experimental 2 (redução biológica do acetoacetato de etila)

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6 relatorio de orgânica experimental 2 (redução biológica do acetoacetato de etila)

  1. 1. 1 1. Introdução A redução Biológica do acetoacetato de etila é uma reação auxiliada pela presença de microorganismos que atuarão através da fermentação. Neste caso, os microorganismos presentes são leveduras do tipo sachoromyces cerevisiae. As leveduras constituem um grupo de microrganismos unicelulares, que se reproduzem assexuadamente por brotamento ou por cissiparidade [1]. São largamente encontradas na natureza: são comuns no solo, nas superfícies de órgãos dos vegetais, principalmente em flores e frutos, no trato intestinal de animais, em líquidos açucarados, e numa grande série de outros locais [1]. A fermentação é uma respiração celular incompleta, onde ocorre apenas a etapa de glicólise que é o conjunto de reações de degradação da glicose. Este processo Tem início com a ativação da glicose, que recebe dois grupos fosfato, fornecidos pelo ATP, que se transforma em ADP [2]. Por este processo de fosforilação a glicose transforma- se em frutose 1,6-difosfato (molécula com 6 carbonos e dois fosfatos) que será quebrada em duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (molécula com 3 carbonos e um fosfato), pois é altamente instável. A energia desta quebra permite a ligação de um outro grupo fosfato inorgânico a cada uma destas moléculas, que se tornam gliceraldeído 1,3- difosfato. Estes grupos fosfato, energéticos, são então transferidos para moléculas de ADP, transformando-as em ATP. O gliceraldeído transforma-se, por sua vez, em ácido pirúvico [2]. Em seguida tem-se a redução do acido pirúvico dando origem a moleculas menores. A fermentação pode ser: fermentação alcoólica - produz como produtos finais etanol e dióxido de carbono, produtos utilizados pelo Homem na produção de vinho, cerveja e outras bebidas alcoólicas e do pão; [2] fermentação acética - produz como produto final o ácido acético, que causa o azedar do vinho ou dos sumos de fruta e sua consequente transformação em vinagre; [2] fermentação láctica - produz como produto final o ácido láctico, geralmente a partir da lactose do leite. O baixar do pH causado pela acumulação do ácido láctico causa a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho usado no fabrico de iogurtes e queijos. [2]
  2. 2. 2 2. Objetivos. Geral : Preparar o (S) -3-hidroxi butanoato de etila através da redução Biológica acetoacetato de etila. Específicos Realizar a reação com auxílio da levedura do tipo sachoromyces cerevisiae presente no fermento fleishmann. Utilizar técnicas de extração para se obter a purificação do produto. Aprender como é realizada a evaporação de solvente sob pressão reduzida. 3. Materiais e Reagentes. Materiais Erlenmeyer de 250 ml Funil de decantação de 250 ml Bechér de 100 ml Funil de buncher Termômetro Proveta de 50 ml Espátula Proveta de 100 ml Funil simples Pipeta de 10 ml Magneto Pedaço de gaze Suporte universal Enlenmeyer de 125 ml Garra para suporte kitassato Balão de fundo redondo de 100 ml Pedaço de folha de alumínio Teflon Papel de Filtro Bastão de vidro Argola Vidro relógio Equipamentos Balança Analítica Placa de aquecimento com agitação magnética Bomba de Vácuo
  3. 3. 3 Reagentes Água destilada (H2O) Fermento Biológico Acetoacetato de etila (C6H10O3) Cloreto de sódio (NaCl) PA Sacarose (C12H22O11) Clorofórmio (CHCl3) PA Hexano (C6H12) Sulfato de sódio anidro(NaSO4) PA 4. Experimental. Adicionou-se 150 ml de água destilada em um erlenmeyer de 250 ml e agitou-se sob temperatura na faixa de 35-40 °C em uma placa de aquecimento com agitação magnética. Em seguida pesou-se em um vidro de relógio 8 g de sacarose e em outro vidro de relógio pesou-se 7 g de fermento Fleisheman, com auxílio de uma espátula transferiu-se para o enlenmeyer a sacarose e o fermento Fleisheman. Agitou-se o erlenmeyer suavemente, por rotação, durante dois minutos, posteriormente manteve-se por quinze minutos a mistura reacional sob agitação magnética em torno de 35°C. Após este período adicionou-se 3 g de acetoacetato de etila e 10 ml de hexano, manteve-se por noventa minutos sob agitação magnética em torno de 30°C. Ao final da aula rotulou-se o erlenmeyer, fechou-se com pedaço de alumínio e foi feito pequenos furos no papel de alumínio com agulha. A mistura reacional ficou em repouso, sem agitação, até a próxima aula. Na aula seguinte, adicionou-se 3,0 g de celite à solução que contém a levedura e agitou-se manualmente por dois minutos. Deixou-se decantar a mistura heterogênea por cinco minutos. Em seguida acondicionou-se um papel de filtro no funil de buchner acoplado ao kitassato de 250 ml, colocou-se um pedaço dobrado de tira de pano de gaze em cima do papel de filtro, molhou-se com um pouco de água e ligou-se a fonte de vácuo (Bomba de vácuo), verteu-se o sobrenadante no funil e em seguida a suspensão. Ao final, o erlenmeyer foi rinsado com um pouco de água e verteu-se novamente no funil, o material presente no funil de buchner foi descartado na lixeira. Ao filtrado, adicionou-se 10 g de cloreto de sódio e agitou-se levemente, por rotação, até solubilização total do cloreto de sódio. Em seguida, transferiu-se o filtrado para funil de
  4. 4. 4 separação de 125 ml e adicionou-se 20 ml de clorofórmio, agitou-se o funil suavemente durante dois minutos, removeu-se a fase orgânica em um erlenmeyer de 125 ml e repetiu-se mais duas vezes, ao final da extração adicionou-se sulfato de sódio à fase orgânica. Ao final, filtrou- se a fase orgânica através de um simples com algodão em um balão de 100 ml previamente pesado, o filtrado foi levado para evaporação do solvente sob pressão reduzida. Após a evaporação do solvente, determinou-se a massa do produto final da reação e foi feito o cálculo do rendimento da síntese. 5. Resultados e discussão. O experimento inicia-se com a fermentação da glicose (proveniente da sacarose) pela ação das leveduras que terá como resultado parcial a formação de duas moléculas de ATP, duas moléculas de piruvato e duas moléculas NADH como são mostradas na figura 1. Figura1: Glicolíse
  5. 5. 5 A levedura produz etanol e CO2 através de duas reações consecutivas. A primeira reação é descarboxilação do piruvato para formar acetaldéido e CO2, catatalisada pela piruvato-descarboxilase (PDC; uma enzima que não é encontrada em animais) [3]. A PDC contém a coenzima tiamina pirofosfato (TPP), á qual se liga firmemente, mas não covalentemente. A coenzima é empregada porque a descarboxilação de um alfa-cetoácido, como o piruvato, requer o aumento da carga negativa do átomo de carbono da carbonila no estado de transição, uma situação instável, A figura 2 retrata o mecanismo de reação do piruvato-descarboxilase [3]. A segunda reação, o acetaldeido é reduzido Pelo NADH para gerar NAD+ e etanol [3]. Assim como ocorre na redução da molécula de acetaldéido, A redução biológica do acetoacetato de etila poderá ocorrer Pela ação da Molécula NADH que levará a redução do grupo ceto do composto, levando como produto final o composto (s)-3-hidroxi butanoato de etila e mais a molécula NAD+ . Durante a prática foi observado a formação de espuma, que comprova a formação de CO2 Figura 2: mecanismo de reação da enzima piruvato-descarboxilase
  6. 6. 6 Figura 3: molécula NADH Figura 4: molecula NAD+ A fermentação alcoólica tem um beneficio prático que outros tipos de fermentação não oferecem. A levedura emprega o etanol com uma espécie de antibiótico para eliminar organismos competidores. Isso ocorre porque as leveduras podem crescer em meio com concentrações de etanol maiores de 12% (2,5 M), enquanto outros poucos organismos podem sobreviver em concentrações de etanol inferiores à 5 % [3]. Ao se adicionar hexano à mistura reacional, o objetivo foi que atuasse como solvente do composto acetoacetato de etila. Ao adicionar o hexano formou-se duas fases. Após a mistura reacional permanecer em repouso, foi adicionado o reagente celite à mistura reacional com objetivo de agregar a levedura, permitindo facilitar na etapa de filtração. Após a filtração, foi adicionado cloreto de sódio ao filtrado, os íons deste sal serão solvatados pelas moléculas de água, com isso reduzira as interações da água com o produto. Ao adicionar o clorofórmio à mistura, formou- se duas fases, o produto apresentará maiores interações com este solvente, logo o produto será carreado pelo solvente. Ao final desta extração a fase orgânica apresentará: o produto e o clorofórmio, e a fase aquosa apresentará: água e cloreto de sódio. Para eliminar traços de água ainda presentes na fase orgânica foi utilizado Sulfato de Magnésio que atua como agente secante neutro, de ação rápida e quimicamente inerte [4].
  7. 7. 7 Rendimento da reação: 1 mol de acetoacetato de etila = 130 g 1mol (s)-3-hidroxi butanoato de etila = 132 g 1 mol de acetoacetato de etila -------------- 1mol (s)-3-hidroxi butanoato de etila 3 g de acetoacetato de etila --------------- x g (s)-3-hidroxi butanoato de etila X= 3,05 g (s)-3-hidroxi butanoato de etila Impureza: Massa do produto + impurezas= 3,61g (Massa do produto + impurezas) - massa do produto puro= 3,61g - 3,05 g = 0,56g de impureza 3,61g ----------- 100% 0,56 ------------ x % X= 15,5% impureza Produto puro =100% - 15,5% Produto puro= 84,5% 6. Conclusão. O experimento demonstrou uma forma alternativa para síntese de compostos orgânicos através da ação das leveduras, estes microorganismos representam um papel muito importante industrialmente na fabricação de alimentos. O controle da temperatura mostrou-se de grande importância para sucesso da reação, já um descontrole na temperatura pode comprometer ação dos microorganismos. 7. Referências: http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_grad2004/microorg anismos/leveduras.htm. Acesso em 19/08/2012 ás 18 Horas. [1] http://www.simbiotica.org/fermentacao.htm. Acesso em 20/08/2012 ás 17 horas. [2]
  8. 8. 8 Voet, Donald; Voet, Judith. Bioquímica. 3° edição, editor Artmed, 2006. [3] Zubrick,James. Manual de sobrevivência no laboratório de química orgânica, 6° edição, editora LTC. [4] Mano, Eloisa; Seabra, Affonso. Práticas de química orgânica, 3°edição, editora Edgard Blucher.1987. [5]
  9. 9. 9

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