LIMONENE modificato10 - Macroarea di Scienze

Laboratorio professionalizzante di riconoscimento delle molecole organiche
Prof. Valeria Conte
1. SEPARAZIONE DEL LIMONENE E DEL CARVONE
Il limonene appartiene alla grande famiglia dei terpenoidi, composti naturali che derivano
dall’unione di una serie di frammenti a cinque atomi di carbonio che formalmente derivano
dall’isoprene. Questa caratteristica è stata indicata come “regola dell’isoprene” da Ruzicka nel
1953, e di conseguenza tutta la famiglia dei terpenoidi è suddivisa secondo il numero dei frammenti
C-5 contenuti nella molecola:
n. di unità C-5
2
3
4
6
Classe di terpeni
Monoterpene
Sesquiterpene
Diterpene
Triterpene
Le unità sono generalmente legate in maniera regolare testa-coda, tuttavia si trovano anche
connessioni testa-testa e testa-mediana, questo fatto insieme con la presenza di molti altri gruppi
funzionali, ciclizzazioni e perdite di frammenti carboniosi spesso rende oscuro il cammino
biosintetico dei terpenoidi.
11
Laboratorio professionalizzante di riconoscimento delle molecole organiche
Prof. Valeria Conte
I membri più piccoli della classe (i monoterpeni e i sesquiterpeni) sono generalmente degli oli
volatili caratterizzati da odori piacevoli e pertanto vengono utilizzati per la preparazione di profumi
e/o additivi anche alimentari. I terpenoidi sono molto diffusi sia nel mondo animale che in quello
vegetale e ci forniscono numerosissimi composti le cui proprietà variano dal profumato
monoterpene limonene, ai diterpeni tipo i dafnani (veleni dei pesci e potenziali antitumorali) ai
triterpeni tipo gli steroidi.
La incredibile varietà dei terpeni fornisce al chimico organico un notevole lavoro di identificazione
strutturale, biogenesi e sintesi totale di tali molecole. Tuttavia, sapere che un certo prodotto naturale
appartiene ad una particolare famiglia spesso rende possibile l’esclusione di alcune strutture che
non sono compatibili con una data sequenza biogenetica.
Il carvone è un prodotto naturale trovato negli oli essenziali di cumino, finocchio selvatico e menta
verde insieme ad altri terpenoidi come il limonene. Sia il carvone che il limonene sono monoterpeni
contenenti un solo centro stereogenico e pertanto possono esistere nelle due forme enantiomeriche
R ed S. I due enantiomeri hanno ovviamente le stesse proprietà chimiche e fisiche con la sola
eccezione che interagiscono in maniera diversa con la luce polarizzata e con altre molecole chirali. I
due enantiomeri del carvone hanno odori diversi: uno fresco e associato alla menta, l’altro dolce e
in qualche modo spiacevole, particolarmente ad alte concentrazioni. Infatti i recettori olfattivi delle
mucose nasali sono dei sistemi chirali con elevata sensibilità per la grandezza, forma e chiralità
delle molecole responsabili degli odori. L’interazione fra i recettori e i singoli enantiomeri è spesso
specifica e questa interazione è la causa della singolarità degli odori.
L’(S)-(+)-carvone, anche noto come d-carvone, si trova in associazione con l’(R)-(+)-limonene,
nell’olio di cumino che di conseguenza è destrorotatorio. La composizione dell’olio di cumino
varia a seconda della fonte dei frutti dii Carum Carvi L., e normalmente contiene 50-55% di
carvone e 40-45% di limonene. L’(R)-(-)-carvone, anche noto come l-carvone, insieme con l’(S)(-)-limonene (l-limonene) sono i componenti principali dell’olio di menta verde che di conseguenza
è levorotatorio. L’olio di menta verde è ottenuto dalle foglie di Mentha Spiccata L. e contiene
normalmente circa 13-21% di limonene, 46-70% di carvone, 4-6% di α- e β-pinene e 3-12% di
diidrocarvone.
La misurazione del potere ottico rotatorio dell’olio grezzo permette quindi di identificare la natura
dell’olio.
L’esperienza in pratica si riferisce alla caratterizzazione di una miscela incognita contenente
limonene e carvone a diversa concentrazione.
12
Laboratorio professionalizzante di riconoscimento delle molecole organiche
Prof. Valeria Conte
Procedura
Misurazione del potere ottico rotatorio: Pesare circa 3 g della miscela data in un matraccio da 25
mL, portare a volume con acetone e calcolare la concentrazione espressa in g/mL. Misurare quindi
il potere ottico rotatorio della soluzione con la cella da 2 dm.
Analisi GC: Analizzare la soluzione con il gas cromatografo usando una colonna di media polarità.
Determinare dal cromatogramma ottenuto le percentuali di limonene e carvone contenute nel vostro
campione. Usando tali percentuali stimare il potere ottico rotatorio del campione incognito.
Confrontare questa stima con la rotazione ottenuta in precedenza.
Separazione del limonene e carvone: Fare una TLC di controllo della soluzione da purificare
trovando il miglior eluente (miscela fra esano o etere di petrolio 40-70°C, etere etilico o acetone)
utilizzando come confronto degli standard di carvone e limonene. Sviluppare la lastrina con una
camera di iodio.
Analisi GC-MS: Analizzare la miscela incognita con il gGC-massa. Identificare i principali
cammini di frammentazione dei due composti.
Testi di riferimento
L.M. Harwood, C.J. Moody, J.M. Percy; Experimental Organic chemistry, Blakwell Science, 2nd Ed. 1998.
D.R. Palleros; Experimental Organic chemistry, John Wiley & sons, inc. 1999.
A. Ault; Techniques and Experiments for Organic chemistry, University Science books, 6th Ed. 1997.
M. D’Ischia La Chimica Organica in Laboratorio Piccin Nuova Libraria spa, 2002.
13