Struttura e funzione delle molecole organiche negli alimenti, parte 3: esercizi svolti

ESERCIZIO

Il coefficiente di estinzione del 2,5-dimetil-2,4-esadiene è M cm . Quale concentrazione

-1 -1

ε=13100

di questo composto in metanolo darà luogo ad un’assorbanza A=1.6? Si assuma che la lunghezza

del cammino ottico è b=1 cm. Peso molecolare=110 g/mol.

Quindi:

PM=110 g/mol

M cm

-1 -1

ε=13100

A=1.6

b=l=1 cm

calcolo la concentrazione in grammi, e quella molecolare:

A=εlc A 1.6 mol

−4

c= = = 1.22 10 (molare)

−1 −1

εl 13100 M cm 1 cm l

Per trasformare la concentrazione in g/l basta moltiplicare per il peso molecolare.

mol g g

−4

1.22 10 ∙ 110 = 0.013

l mol l

ESERCIZIO

Determinare la quantità di pesticida in un campione di uva. Prendere 100 g di uva, frullarla ed estrarre

per 2 volte con 20 ml di dicloro metano (CH₂Cl₂ solvente comune usato nella chimica organica). Il

pesticida è molto solubile nel composto per la regola del simile che scioglie il simile. Gli estratti riuniti

sono analizzati all’UV a 365 nm. L’assorbanza della soluzione misurata in cella da 0,5 cm è A= 0.321.

Sapendo che il peso molecolare del pesticida è 157 e che la = 3520 M cm , determinare la quantità

-1 -1

ε

di pesticida nell’uva.

100 g uva l = 0.5 cm

20 mL x2 PM = 157

UV a 365 nm = 3520 M cm

-1 -1

ε

A= 0.321

applico la legge di Lambert Beer per ottenere la concentrazione del pesticida nel solvente usato per

l’estrazione. A 0.321 mol

−4

c= = = 1.82 10 (molare)

−1 −1

εl 3520 M cm 0.5 cm l

Ora devo ottenere la quantità in grammi su litro nel solvente quindi moltiplico la concentrazione

molare per il PM:

1,82 · 10 per 157= 2,85 · 10¯² g/L cioè 28,5 mg/L

-4

Per ottenere la quantità di pesticida in 40 mL di solvente usato: ho 28,5 mg di pesticida in 1 L di

solvente, ma ho usato 40 mL di solvente, quindi 0.04 L. Moltiplico:

28,5 mg/L · 0.04 L = 1,14 mg di pesticida in 40 mL di solvente

© Laila Pansera - 7

Quindi vuol dire che ogni 100 g di uva contiene 1,14 mg di pesticida quindi in ogni kg di uva avrò

11,4 mg di pesticida

La spettrofotomeria UV-visibile viene usata per scopi quantitativi, cioè per determinare le

concentrazioni (esempio quella di un contaminante in un cibo) grazie anche al fatto che posso

lavorare a concentrazioni molto basse.

ESERCIZIO

La cumarina (anticoagulante) viene metabolizzata nell’organismo ma con risultati diversi a seconda

che si tratti del topo (formazione del un composto tossico B) o dell’uomo (composto non tossico A).

Per ottenere un metabolita più facilmente eliminabile, nell’uomo il composto viene ossidato e si ha

una specie con l’anello fenolico. Nel caso del topo il metabolita tossico si forma per reazione di

epossidazione e si ha un epossido, specie molto reattiva; il composto ha un anello a 3 molto

tensionato e facilmente apribile per formare nuovi legami, anche irreversibili, come reazioni di

alchilazione (legami irreversibili con basi DNA o altre molecole).

Quindi se all’uomo somministro un farmaco a base di cumarina, esso funge da coagulante, mentre

nel topo ne provoca la morte.

Come faccio a capire quale metabolita secondario ottengo?

Posso fare la TLC con fase mobile poco polare (gel di silice) e mi aspetto

• di vedere più in alto B rispetto ad A, perché A crea legami H con la fase

stazionaria e quindi rimane più in basso di B.

Spettroscopia UV:

• Il composto A ha tutto un sistema coniugato

o Nel composto B c’è un anello coniugato, ma la coniugazione viene interrotta

o dall’epossido.

Quindi A assorbe a lunghezza d’onda molto maggiore di B.

Come faccio a separare A da B?

Non sono polari quindi non si sciolgono in acqua, ma entrambi in solvente organico. A presenta l’OH

fenolico, quindi sfrutto la sua acidità. B reagisce con molte specie, ma tralasciamo questo dettaglio

© Laila Pansera - 8

e supponiamo che non lo faccia. Siccome A contiene un fenolo, posso salificarlo in presenza di una

base: aggiungo una base, il fenolo salifica, va in fase acquosa, separo le due fasi. Riprendo la fase

organica e faccio evaporare il solvente e così ottengo il composto B, poi riprendo la fase acquosa, la

riacidifico, la estraggo, evaporo il solvente organico e ottengo anche il composto A.

ESERCIZIO

Da una carota voglio estrarre il uso un solvente organico. Il solvente oltre al

β-carotene, β-carotene

però estrae altri composti apolari (che bisogna allontanare). Le fasi da effettuare per isolare il β-

carotene dal solvente sono:

Eseguire TLC che identifica il composto, per essere sicuri si effettuano tre macchie sul cartoncino,

• una con il composto standard, una con il composto da analizzare (estratto ottenuto) e una con

la sovrapposizione dei due (la metto come macchia centrale). La macchia con il sovrapposto serve

per conferma che si tratta di β-carotene.

La fase successiva è la purificazione (poiché nell’estratto non c’è solo ci sono altri

• β-carotene,

composti apolari, nel disegno macchie A e B), si effettua una separazione mediante cromatografia

su colonna per sfruttare al loro differente corsa sulla silice. Si riempie una colonna di silice, e in

cima alla colonna inserisco la soluzione che devo purificare e un eluente (esano). L’eluente mentre

scende nella colonna separa i composti, prima quelli più apolari, quindi ottengo una separazione

in base alla polarità e all’interazione con la fase stazionaria. La dimensione della colonna dipende

dalla quantità di composto da separare. La scelta dell’eluente è determinate per la corretta

separazione. Si possono usare anche eluenti diversi per separare meglio i composti.

ESERCIZIO

Separare i 2 composti:

A. È un’ammide

B. È un chetone con un’ammina

Posso separare i composti utilizzando la colonna cromatografica.

Oppure, parto dal fatto che si sciolgono in solvente organico. Il composto B è basico, il composto A

no, perché il doppietto elettronico si delocalizza sul CO:

© Laila Pansera - 9

Metto i composti in un imbuto separatore, sciolti in solvente organico

(etere etilico). Aggiungo una soluzione acquosa acida, agito e ottengo

2 fasi. Siccome l’etere etilico è un solvente organico non clorurato,

l’acqua sta sotto (se fosse clorurato, l’acqua starebbe sopra). L’ammide

si trova sopra, nel solvente organico, in acqua troviamo l’ammina che ha

reagito con l’acido (NaCl) ed è diventata sale d’ammonio, che quindi si

scioglie in acqua.

Separo le 2 fasi, distillo il solvente organico e ottengo il composto A,

mentre per separare il composto B dalla fase acquosa devo aggiungere

una base.

Riottengo il composto di partenza, che ritorna solubile in solvente organico, e lo separo per

distillazione dal solvente organico. In fase acquosa rimane solo NaCl.

ESERCIZIO

Trovo la configurazione assoluta dell’alitame:

Il terzultimo carbonio è un centro stereogenico. La priorità dei sostituenti è: NH , CO, CH , H. Per

2 2

fortuna ci troviamo nella posizione giusta per guardare la molecola, perché l’H è dietro. Mi muovo

in senso antiorario: la configurazione assoluta è S.

ESERCIZIO

Separare i 2 composti: © Laila Pansera - 10

B A

A. Para-metossi-benzilalcol

B. 3-bromobenzaldeide, oppure meta-bromobenzaldeide

Essi non sono né acidi né basici, quindi escludo il lavaggio acido-base. Quindi utilizzo la colonna

cromatografica, sfruttando le differenze di polarità dei composti:

A può formare legami H

- B non forma legami H, perché ha un gruppo aldeidico: l’H è legato al C (che è poco

- elettronegativo), e non può fare legami H.

Prima di fare la colonna cromatografica, faccio una TLC per capire qual è l’eluente giusto. Il risultato

che si ottiene è che B sale più di A, quindi uso quell’eluente per la colonna. Prendo quindi la colonna

carico A+B, B scende prima, e man mano che i 2 composti scendono, li raccolgo in una provetta.

Alla fine faccio una TLC di tutte le frazioni (semino un punto per ogni provetta), per verificare che la

separazione sia avvenuta, dal momento che i composti non sono colorati e quindi non posso saperlo

guardando le provette. Otterrò una situazione di questo tipo:

Unisco le prime 3 provette, unisco le ultime 2, perché in entrambi i casi ho il composto puro, mentre

scarto le 2 provette centrali, perché contengono un mix dei 2 composti.

© Laila Pansera - 11

ESERCIZIO

Separare i 3 composti:

Se prendo i 3 composti e li metto in una soluzione acquosa acida e un solvente organico: B e C vanno

nella soluzione acquosa acida (C perché è uno zucchero, B perché è basico), mentre A va nel solvente

organico.

Oppure posso mettere i 3 composti in acqua, C va in acqua (perché è solubile in acqua), poi aggiungo

una soluzione acquosa acida e solvente organico (etere). Il composto A rimane sciolto nell’etere,

quindi distillo e lo trovo. Per separare B rimasto in acqua acida, basifico e poi distillo.

Per controllare che la separazione sia avvenuta correttamente, faccio una TLC.

Normalmente la fase stazionaria è gel di silice (polare), mentre l’eluente è poco polare.

Il composto B ha un gruppo amminico, che fa legami H, quindi si trova in una posizione

intermedia tra A e C. C è molto polare, quindi interagisce molto con l’eluente, mentre

A è apolare, perché ha i gruppi metilati.

Se voglio fare una colonna cromatografica, so che usciranno con questo ordine. Se C non esce dalla

colonna, cambio eluente, ossia faccio una colonna in gradiente.

ESERCIZIO

Separo i 3 composti:

A. Acido palmitico

B. Dodecanoato di metile.

C. Gliceraldeide (2,3-diidrossipropanale).

La gliceraldeide è chirale, ma se subisce una riduzione, non lo è più:

© Laila Pansera - 12

Tornando alla separazione, la gliceraldeide è polare, quindi in un imbuto separatore metto acqua e

solvente organico; la gliceraldeide si scioglie in acqua, quindi per distillazione la ottengo. Per

verificare se ho ottenuto la gliceraldeide pura posso fare la TLC, oppure faccio l’α (rotazione del

D

piano della luce polarizzata).

I composti A e B si trovano nel solvente organico. Aggiungo una soluzione

acquosa basica, l’acido palmitico forma il sale, mentre l’estere rimane nel

solvente organico, quindi distillando, lo ottengo. In realtà il carbossilato

dell’acido propionico in acqua forma le micelle, perché ha una te