Quimica Organica

EXPERIMENTO: “Análise Polarimétrica de Substâncias Orgânicas”

INTRODUÇÃO

Moléculas orgânicas que apresentem pelo menos um carbono com quatro diferentes ligantes-carbono assimétrico ou estereocentro (carbono quiral) é aquele que sofre hibridização sp3 e possui quatro grupos diferentes ligados a ele apresentando isômeros ópticos. Esses isômeros apresentam todas as propriedades físicas iguais (ponto de fusão, solubilidade em diferentes solventes, índice de refração, ponto de ebulição, densidade, etc), exceto uma propriedade, a da rotação da luz no aparelho chamado POLARÍMERO. Sempre que a molécula apresenta um carbono assimétrico ela possui dois isômeros opticamente ativos (um levogiro e outro destrogiro). Esses dois isômeros desviam a luz polarizada em um mesmo ângulo, entretanto em sentidos contrários. Quando uma molécula é destrógira seu sinal será positivo (+) e quando uma molécula for levógira seu sinal será negativo (-). Se tivermos os dois isômeros em quantidades iguais um vai desviar o feixe para esquerda e o outro para direita com a mesma intensidade. E no final um anulará o outro. Assim, não será observado nenhum desvio da luz. Essa situação é chamada de mistura racêmica ou racemato.( Atividade óptica está ligada à assimetria molecular, moléculas que apresentam carbono quiral ou assimétrico são assimétricas: desviam o plano de vibração da luz polarizada.)

Enantiômeros são moléculas orgânicas que são chamadas assim em razão da sua forma, pois para cada enantiômero existe um de forma idêntica, porém invertida, como se esta estivesse em frente a um espelho.

Os diastereoisômeros são estereoisômeros (isômeros cujos ligantes mudam de posição no espaço, mas permanecem ligados aos mesmos átomos) que não são imagens especulares entre si. Diferenciando-se, portanto, do outro grupo de estereoisômeros: os enantiômeros. De acordo com a IUPAC, os diastereômeros podem ser classificados como cis ou trans. Os isômeros cis apresentam os substituintes no mesmo lado da molécula; os trans apresentam os substituintes em lados contrários:

Esse tipo de isomeria é muito comum quando há na molécula carbonos insaturados de dupla ligação (como alcenos) ou em cicloalcanos. Assim, não ocorrem em moléculas que possuem carbono quiral (com 4 ligantes diferentes).

Mesoisômeros são isômeros opticamente inativos, apesar de apresentar carbono assimétrico, por compensação interna ou intramolecular, isto é, compensação ocorre dentro da própria molécula, pois sua molécula é simétrica apresentando plano de simetria.

Compostos quirais têm imagem especular não sobreponível. Molécula AQUIRAL, não tem estereocentro, possuem dois ou mais grupos iguais ligados ao mesmo carbono.

Síntese enantiosseletiva, também chamada de síntese quiral, síntese assimétrica ou síntese estereosseletiva, é definida pela IUPAC como a reação química (ou sequência de reações), em que um ou mais de novos elementos de quiralidade são formados numa molécula de substrato, e que produz produtos estereoisoméricos (enantioméricos ou diastereoisoméricos) em quantidades desiguais (excesso enantiomérico).

Dois enantiômeros de um aminoácido (editado de worldofbiochemistry.blogspot.com.br).

Em termos mais simples é a síntese de um composto por um método que favorece a formação de um enantiômero ou diastereômero específico.

A atividade ótica (rotação específica) é quando um feixe de luz plano-polarizada e monocromático atravessa uma coluna de comprimento L (em unidade de dm) de uma solução, contendo uma substância oticamente ativa (substância capaz de girar o plano da luz polarizada) de concentração c (em unidade de g/mL ou g/cm3), a rotação do plano de polarização da luz é dada pela lei de Biot:

α = [α]tλ x L x C

onde  é o ângulo de rotação e []tλ é uma constante chamada de poder rotatório específico, característico da substância oticamente ativa. Esta constante dependendo comprimento de onda  e da temperatura t. As vezes []tλ é encontrado na literatura como []20D onde "20" é a temperatura da medição em graus centígrados, "D" é a linha D do espectro de emissão do sódio (598 nm). Usando essa fórmula é possível calcular a concentração ou a atividade ótica e eventualmente identificar o tipo de isômero.

OBJETIVOS

Identificar a atividade óptica da Frutose, Ácido Aspártico, Ácido Glutâmico e Ureia a partir de soluções de uma amostra desconhecida.

MATERIAIS E REAJENTES

Os materiais utilizados no experimento foram polarímetro digital QuimisTM, béquer, pipeta, porta amostra, água destilada, algodão, coluna de 10cm, soluções de Frutose, Ácido Aspártico, Ácido Glutâmico , Ureia.

PROCEDIMENTO

Foram preparadas soluções selecionadas pelo professor de frutose, ácido aspártico, ácido glutâmico e ureia, em seguida feita a leitura óptica no aparelho de polarímetro digital, anotado os dados obtidos e comparados com o valor teórico encontrado na literatura e por último foi calculado a diferença entre o valor encontrado e o calor teórico da literatura (cálculo do E%).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Isolada pela primeira vez em 1847, a frutose (ou levulose) é um composto orgânico pertencente ao grupo dos monossacarídeos, carboidratos mais simples que não sofrem hidrólise. É representada pela fórmula química C6H12O6, sendo, portanto, classificada como uma hexose. Devido à presença de um grupo cetona em sua estrutura, a frutose pode ser classificada, ainda, como uma Cetose. Logo, dizemos que se trata de uma cetohexose. Ao analisar a solução aquosa de Frutose observou-se uma rotação de -0,823 identificando- a como a L-Frutose, comparado com a literatura que possui uma rotação de -93,5 foi observado uma grande diferença.

L-frutose (ceto-hexose)

Calculo da constante de poder rotatório:

Abaixo foi calculado o grau de pureza da L-frutose:

O ácido aspártico ou aspartato é um dos aminoácidos codificados pelo código genético, sendo portanto um dos componentes das proteínas dos seres vivos. É um aminoácido não essencial em mamíferos, tendo uma possível função de neurotransmissor excitatório no cérebro. Como tal, existem indicações que o ácido aspártico possa conferir resistência à fadiga. É também um metabolito do ciclo da ureia e participa na gluconeogénese e pode ser neurotóxico. O aspartato faz também parte do adoçante aspartame. Ao analisar a solução do ácido aspártico foi observado uma rotação de +0,068, identificando-a como D-ácido aspártico, comparando com a literatura que possui uma rotação de 25,0 foi observado uma grande diferença.

Ácido aspártico

Calculo da constante de poder rotatório:

Abaixo foi calculado o grau de pureza D-ácido aspártico:

Também denominado glutamato, o ácido glutâmico é um aminoácido de propriedades ácidas que compõe diversos tipos de proteínas dos seres vivos. Trata-se de um aminoácido não essencial ou natural, isto é, pode ser produzido a partir de outros compostos celulares. É representado pela fórmula química C5H9NO4 e possui um ácido carboxílico como radical na sua estrutura. Ao analisar a solução do ácido glutâmico foi observado uma rotação de +0,137, identificando-a como D-ácido glutâmico, comparando com a literatura que possui uma rotação de 31,0 foi observado uma grande diferença.

Ácido Glutâmico

Calculo da constante de poder rotatório:

Abaixo foi calculado o grau de pureza D-ácido glutâmico:

A ureia, CO(NH2)2 é uma carbamida que apresenta-se como cristais brancos, solúvel em água, álcool e benzeno. Pode ser obtida pelo aquecimento do cianato de amônio ou tratando-se a cianamida cálcica com ácidos diluídos. Usada na medicina e em pesquisas bioquímicas, serve também como estabilizador de explosivos e plásticos. Possui aplicação importante para a agricultura, representando alta concentração de nitrogênio.

É o produto final do metabolismo do nitrogênio no organismo dos mamíferos, sendo excretada pela urina. Encontra-se também no sangue, bem como em plantas e cogumelos. Sua síntese in vitro foi conseguida por Wöhler em 1828 partindo de substâncias puramente inorgânicas, o que derrubou a teoria da força vital como única formadora de produtos orgânicos. Ao analisar solução da ureia observou-se que esta não causou nenhum desvio, o que a caracterizou como ópticamente inativa.

Uréia

CONCLUSÃO

Foi possível identificar a atividade óptica presente nas moléculas de frutose, ácido aspártico e ácido glutâmico utilizando o aparelho de polarímetro e ainda pode-se observar que a ureia não apresenta atividade óptica, e uma substância inativa, pois não apresenta centro quiral.Com os dados que obtivemos a partir do experimento, foi-se possível calcular o ângulo de rotação das soluções à 1%. O resultado obtido do ângulo de rotação foi um valor muito diferente do encontrado na literatura que pode ser devido a concentração utilizada das soluções e da calibração do equipamento.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.qca.ibilce.unesp.br/BNR/BNR02-2003.html acessado em 28/10/14 as 22:30h

http://pt.wikibooks.org/wiki/Bioqu%C3%ADmica/Monossacar%C3%ADdeos

acessado em 28/10/14 as 22:40 h