Name: Empregando a extração de água quente sob pressão (PHWE) para explorar a química de produtos naturais no laboratório de graduação (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: Aprenda a extração com água quente pressurizada (PHWE) para química de produtos naturais usando uma máquina de espresso doméstica. Este método eficiente extrai compostos de cravo-da-índia e Correa reflexa em laboratórios de graduação.

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Os autores reconhecem a escola de ciências naturais - química, Universidade da Tasmânia e a escola de química, Universidade de Sydney, para apoio financeiro. B.J.D. e J.J. agradecem ao governo australiano para bolsas de programa de formação de pesquisa.

Nota: É aconselhável que todos os procedimentos são realizados em uma coifa. Os alunos devem usar equipamento de protecção adequado em todos os momentos no laboratório e fichas de dados de segurança (SDS) associadas com cada reagente devem ser consultadas antes do uso.
1. PHWE de cravo: isolamento do eugenol e acetyleugenol
<ol><li>Extração de eugenol e acetyleugenol de dentes
	<ol>
<li>Lugar grosseira solo cravo (12,5 g) em um copo de 250 mL.</li>
		<li>Adicionar areia (12,5 g) para as moagens de cravo e misture bem.</li>
		<li>Coletar um porta-filtro (compartimento de amostra) e carregar o cesto com a mistura de areia-cravo inteiro. Comprima levemente a amostra com a adulteração. Nota: Não comprimir a mistura demais ou fluido não fluirá através de.</li>
		<li>Posicione o porta-filtro na máquina de café expresso e coloque um copo de 250 mL limpo por baixo. Adicione uma solução de2O etanol/H 30% para o reservatório de água da máquina de café expresso se é menos de metade cheio.</li>
		<li>Use a máquina de café expresso para coletar 100 mL do extrato. Nota: Consulte um instrutor se a máquina aparenta estar entupido.</li>
		<li>Permitir que o porta-filtro terminar a pingar e depois removê-lo da máquina de café expresso. Atenção: As moagens e zonas circundantes de metal vão ser quentes.</li>
		<li>Usando uma espátula, retire as moagens do cravo do porta-filtro e descarte dentro do caixote do lixo.</li>
		<li>Enxaguar os sólidos residuais do porta-filtro com H2O debaixo de uma torneira na pia e devolvê-lo para a próxima pessoa a usar.</li>
		<li>Legal o cravo extrato num banho de gelo até que a temperatura tenha reduzido a pelo menos 30 ° C.</li>
		<li>Coloque o extrato em um funil de separação de 250 mL, adicionar 30 mL de hexano e agitar suavemente.</li>
		<li>Lugar a ampola de decantação em uma pinça de anel montado um stand da retorta e permitir que as camadas aquosas e orgânicas separar, em seguida, recolher a fase aquosa (inferior) de volta para o copo de 250 mL. Nota: Pode levar de 10 minutos para as camadas separar. Os alunos são aconselhados a realizar solvente otimização de TLCs enquanto espera para a primeira separação a ocorrer (ver passos 1.2).</li>
		<li>Transferir a camada orgânica (superior) (que contém o produto) para um Erlenmeyer de 250 mL limpa e em seguida, despeje a camada de fundo (aquosa) volta no funil de separação.</li>
		<li>Extraia a fase aquosa mais duas vezes com hexano (2 x 30 mL).</li>
		<li>Combine as camadas orgânicas (parte superiores) para o mesmo balão após cada extracção.</li>
		<li>Após a terceira extração líquido-líquido, despeje o extrato orgânico combinado no funil de separação e lave com 100 mL de H2O, agitando vigorosamente. Recolher a camada orgânica (superior) num erlenmeyer de 250 mL limpa e seca, adicionando MgSO4 e agitando o balão.</li>
		<li>Filtre a mistura que se seguiu por papel de filtro canelada, contido em um funil de vidro para um balão de fundo redondo de 250mL pré-pesados. Nota: O resíduo sólido (hidratado MgSO4) pode ser descartado no lixo.</li>
		<li>Evaporar o solvente (hexano) do filtrado coletado usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: 60 ° C, a pressão do vácuo: 350 mbar) e pesar novamente o frasco contendo o óleo resultante.</li>
	</ol></li>
	<li>Otimização do sistema solvente de cromatografia de camada fina (TLC) Nota: Como um grupo, os alunos serão atribuídos um sistema solvente de 100:0 acetona: cicloexano para 0:100 acetona: cicloexano pelo instrutor para identificar a relação que fornece a resolução máxima de eugenol de acetyleugenol.<ol>
<li>Obter uma solução de referência de TLC de eugenol puro e acetyleugenol. Nota: As soluções de referência necessárias TLC de eugenol puro e acetyleugenol foram preparadas por técnicos de laboratório, antes da sessão de laboratório.</li>
		<li>Em uma placa de TLC, marque uma linha de base ~1.5 cm da parte inferior com um lápis macio. Marque três pontos igualmente espaçados.</li>
		<li>Use um localizador de TLC para detectar uma gota de solução de referência de eugenol puro TLC em uma pista, um ponto de solução de referência de pura acetyleugenol TLC na faixa da terceira e um ponto de cada um na segunda faixa (o ponto co).</li>
		<li>Verificar a presença de eugenol e acetyleugenol na placa de TLC, exibindo a placa sob uma lâmpada UV (254 nm) no TLC visualização do armário. Nota: Deve haver manchas pretas de pequeno (1-2 mm de largura) no prato onde as soluções de referência de TLC foram vistas. Se há mais lugares ou as manchas aparecem desmaiar, aplica um outro ponto da solução adequada do TLC até uma mancha preta é observada sob luz UV.</li>
		<li>Adicione 10 mL da mistura solvente alocada para um frasco limpo e seco do TLC. Nota: Certifique-se que a altura do solvente no frasco não exceda ~ 1 cm.</li>
		<li>Usando uma pinça, coloque a placa de TLC a preparado dentro do frasco de TLC. Feche a tampa do frasco. Nota: O solvente deve passar abaixo da linha de base da placa de TLC.</li>
		<li>Deixe o solvente viajar até a placa de TLC. Uma vez que o solvente é ~ 1 cm da parte superior da placa, retire a placa de TLC do frasco com uma pinça e marcar a linha de frente da solvente com um lápis.</li>
		<li>Permitir que o solvente evapore da placa de TLC (~ 1 min), em seguida, Ver os a placa de TLC sob uma lâmpada UV (254 nm). Usando um lápis, círculo os pontos negros observados na placa de TLC.</li>
		<li>Calcule o fator de retenção (Rf) de eugenol e acetyleugenol, dividindo a distância percorrida pelo composto pela distância percorrida pelo solvente.</li>
		<li>Calcule a diferença entre os valores def R de eugenol e acetyleugenol (ΔRf).</li>
		<li>Compartilhe os resultados com o resto da classe. Registre os valores de retenção adquiridos por outros estudantes com outras relações de solventes.</li>
		<li>Identifica qual sistema solvente será melhor para analisar a solução de eugenol bruto e etapas de purificação subsequente. Nota: A melhor relação solvente TLC irá fornecer a maior separação entre o eugenol e acetyleugenol indicado pelo maior valorf ΔR. Se ΔRf é plotada contra a composição do solvente, o gráfico deve ser semelhante a uma curva de sino.</li>
	</ol></li>
	<li>Separação de eugenol e acetyleugenol por extração líquido-líquido
	<ol>
<li>Adicionar o extrato contendo eugenol bruto obtido passo 1.1.17 hexano (10 mL) e despeje a solução que se seguiu em um funil de separação de 250 mL.</li>
		<li>Lavar o balão de fundo redondo com hexano (10 mL) e adicione isto ao funil de separação.</li>
		<li>Extrair a solução de hexano com 3 M de NaOH aquoso (2 x 25 mL) através de extração líquido-líquido. Coletar e combinar as camadas de base aquosa em um Erlenmeyer de 250 mL de cada extração. Recolher a camada orgânica em um Erlenmeyer de 50 mL e secar adicionando MgSO4 e agitando o balão. Atenção: O NaOH é corrosivo. Evite qualquer contacto com a pele. Nota: Acetyleugenol permanece na camada orgânica, enquanto que o eugenol é agora no extrato aquoso alcalino (camadas de fundo).</li>
		<li>Reter o orgânico camada (solução orgânica A) para uma análise posterior do TLC.</li>
		<li>Agite o balão de Erlenmeyer que contém a fração aquosa alcalina da etapa 1.3.3 em um banho de gelo e lentamente adicione HCl aquoso de 10 M até um emulsão branco é formado; Verifique sua acidez com papel vermelho Congo, usando uma pipeta para transferir uma gota da solução para o papel de pH (que deve ficar azul). Atenção: O HCl é corrosivo. Evite qualquer contacto com a pele. Adição de HCl pode causar borbulhamento vigoroso, HCl deve ser adicionado com cuidado, mantendo o balão de Erlenmeyer no gelo. Nota: Um total de 20-30 mL de HCl (10 M de solução aquosa) será necessário.</li>
		<li>Extrair a emulsão aquosa leitosa com hexano (2 x 30 mL), usando extração líquido-líquido em uma 250 mL separando o balão. Certifique-se que a temperatura do extrato aquoso é a temperatura ambiente ou abaixo antes de adicionar o hexano. Combine os dois extratos hexano num erlenmeyer de 100ml limpo. Nota: O eugenol será agora no orgânico combinado (top) camadas (solução orgânica B).</li>
		<li>Adicionar MgSO4 para secar a solução orgânica B.</li>
		<li>Analise a solução orgânica A, solução orgânica B, referência de TLC eugenol puro e referência de TLC acetyleugenol do TLC usando a proporção de solvente TLC otimizada identificada na sessão anterior.</li>
		<li>Filtre A solução orgânica e B através de papel de filtro de pregas para separado pré-pesados balões de fundo redondo de 250mL. Descarte o resíduo sólido (hidratado MgSO4) no lixo.</li>
		<li>Remover o solvente dos balões de fundo redondo usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: 60 ° C, a pressão do vácuo: 350 mbar).</li>
		<li>Adicione éter dietílico (5 mL) a cada balão de fundo redondo e transferir o acetyleugenol purificada (solução orgânica A) e eugenol (solução orgânica B) em um frasco sem rótulo, preweighed usando um funil.</li>
		<li>Lave o balão com mais de éter dietílico (5 mL) dentro do frasco. Evaporar o solvente usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: 50 ° C, a pressão do vácuo 800 mbar) com um acessório do frasco. Registrar o rendimento e rotular o frasco adequadamente.</li>
		<li>Analise a solução orgânica A, solução orgânica B, referência de TLC eugenol puro e referência de TLC acetyleugenol do TLC usando a proporção de solvente TLC otimizada identificada na sessão anterior. Nota: Soluções aquosas podem ser derramadas na pia para eliminação. Hexano e éter resíduos deverá ser descartado em frascos de resíduos orgânicos não clorados.</li>
	</ol></li>
</ol>2. PHWE de Correa reflexa : isolamento de seselin e (+)-epoxysuberosin
<ol><li>
Sessão 1. PHWE de Correa reflexa
	<ol>
<li>Triturar Correa reflexa folhas (10 g) em um moedor elétrico de tempero e depois transferir o material de planta do solo para um copo de 250 mL. Nota: Moagem deve demorar 20-30 segundos.</li>
		<li>Adicionar ~ 2 g de areia grossa para o béquer contendo o material vegetal.</li>
		<li>Mix e pacote na cesta de porta-filtro (compartimento de amostra). Comprima a amostra com a adulteração. Nota: Não embale a amostra demasiado firmemente.</li>
		<li>Adicione ~ 300 mL de solução a 35% etanol/H2O para o tanque de máquina de café expresso.</li>
		<li>Posicione o porta-filtro na máquina de café expresso e coloque um copo de 250 mL limpo por baixo.</li>
		<li>Recolher ~ 100 mL de extrato, esperar ~ 1 minuto e em seguida, recolher mais 100 mL. Atenção: A máquina e extratos será quentes neste ponto.</li>
		<li>Legal essa mistura em banho de gelo e evaporar o etanol usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: ~ 40 ° C).</li>
		<li>Transferir o extrato aquoso para um funil de separação e extraia com acetato de etila (4 x 50 mL). Nota: O tempo pode ser necessário para permitir emulsões separar entre extrações.</li>
		<li>Combinar os extratos orgânicos, seco, adicionando MgSO4 e agitando o frasco, filtrar usando um funil de vidro sinterizado e evaporar usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: ~ 35 ° C) para fornecer o extrato bruto.</li>
		<li>Obter um espectro de ressonância magnética nuclear (NMR) 1H (ver o instrutor para assistência). 11
</li>
		<li>Realizar análise de TLC do extrato bruto para determinar um sistema solvente adequado para isolar os compostos que foram extraídos. Nota: Análise de TLC é executada por analogia, aos procedimentos descritos na etapa 1.2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sessão 2. Separação de seselin e (+)-epoxysuberosin por cromatografia de coluna flash11,19 Nota: O seguinte protocolo envolve o uso de cromatografia em coluna de flash para a separação de compostos orgânicos. Favor consulte o instrutor para demonstrar como embalar uma coluna de gel de sílica flash.<ol>
<li>Lugar da coluna (~ 30 mm de diâmetro) em um grampo montado um stand da retorta. Coloca um Erlenmeyer de 100 mL, por baixo da coluna.</li>
		<li>Preencher a coluna com sílica gel (60 μm flash grau) para um nível de ~ 10 cm e em seguida, adicione hexanos (~ 100 mL) para a coluna.</li>
		<li>Coloque uma rolha de vidro na coluna, remover a coluna de grampo e agitar para obter uma pasta. Coloque a coluna no grampo e depois deixe a mistura repousar.</li>
		<li>Abrir a torneira da coluna e, usar um adaptador de gás conectado a uma linha de ar comprimido, vazia na coluna para deixar ~ 2 mm do solvente acima da cama do gel de silicone. Remover o adaptador de gás, em seguida, feche a torneira.</li>
		<li>Use os hexanos recolhidos no frasco cónico (~ 5 mL) para empurrar qualquer gel de sílica nas paredes da coluna com uma pipeta Pasteur, equipada com um septo de borracha.</li>
		<li>Repita a etapa 2.2.4, em seguida, adicione uma pequena camada de areia (~ 1 cm) para a coluna.</li>
		<li>Adicionar o diclorometano (~ 1mL) para o frasco contendo o petróleo bruto extrair da etapa 2.1.9. Cuidadosamente carrega a solução que se seguiu na coluna usando uma pipeta Pasteur, equipada com um septo de borracha. Abrir a torneira da coluna e permitir que a amostra de adsorção em sílica gel.</li>
		<li>Repita a etapa 2.2.7 mais duas vezes.</li>
		<li>Adicione cuidadosamente hexanos (~ 20 mL) para a coluna. Repita a etapa 2.2.4.</li>
		<li>Adicione cuidadosamente (~ 180 mL de uma solução de acetato de etila/hexanos 15%). Abrir a torneira da coluna e, usando um adaptador de gás conectado a uma linha de ar comprimido, vazia na coluna para deixar ~ 2 mm do solvente acima da cama do gel de silicone, coletando as frações em tubos de ensaio de 10 mL. Nota: Isto permitirá que seselin a ser isolada.</li>
		<li>Combinar as frações de tubo de ensaio contendo seselin num balão de fundo redondo de 250 mL e evaporar usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: ~ 35 ° C). Nota: Análise de TLC é usado para determinar isso e é realizada por analogia, aos procedimentos descritos na etapa 1.2.</li>
		<li>Adicione cuidadosamente (~ 75 mL de uma solução de acetato de etila/hexanos 25%). Abrir a torneira da coluna e, usando um adaptador de gás conectado a uma linha de ar comprimido, vazia na coluna para deixar ~ 2 mm do solvente acima da cama do gel de silicone, coletando as frações em tubos de ensaio de 10 mL. Nota: Isto permitirá (+)-epoxysuberosin a ser isolada.</li>
		<li>Combinar as frações de tubo de ensaio contendo (+)-epoxysuberosin em uma rodada de 250 mL, balão de fundo e evaporar usando um evaporador rotativo (temperatura do banho de água: ~ 35 ° C). Nota: Análise de TLC é usado para determinar isso e é realizada por analogia, aos procedimentos descritos na etapa 1.2.</li>
		<li>Amostras dos compostos isolados são analisadas usando espectroscopia RMN. 11 Nota: Os experimentos de espectroscopia NMR são executados por um técnico de laboratório.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Newman, D. J., Cragg, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+Products+as+Sources+of+New+Drugs+from+1981+to+2014%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Natural+Products%22%5BJournal%5D)">Natural Products as Sources of New Drugs from 1981 to 2014.</a> Journal of Natural Products. 79, 629-661 (2016).</li>
<li>Barnes, E. C., Kumar, R., Davis, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+isolated+natural+products+as+scaffolds+for+the+generation+of+chemically+diverse+screening+libraries+for+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Natural+Product+Reports%22%5BJournal%5D)">The use of isolated natural products as scaffolds for the generation of chemically diverse screening libraries for drug discovery.</a> Natural Product Reports. 33, 372-381 (2016).</li>
<li>DeCorte, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Underexplored+Opportunities+for+Natural+Products+in+Drug+Discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Underexplored Opportunities for Natural Products in Drug Discovery.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 59, 9295-9304 (2016).</li>
<li>Bucar, F., Wube, A., Schmid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+product+isolation+-+how+to+get+from+biological+material+to+pure+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Natural+Product+Reports%22%5BJournal%5D)">Natural product isolation - how to get from biological material to pure compounds.</a> Natural Product Reports. 30, 525-545 (2013).</li>
<li>Sticher, O. Natural product isolation. Natural Product Reports. 25, 517-554 (2008).</li>
<li>Just, J., Deans, B. J., Olivier, W. J., Paull, B., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Method+for+the+Rapid+Extraction+of+Natural+Products%3A+Efficient+Isolation+of+Shikimic+Acid+from+Star+Anise%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">New Method for the Rapid Extraction of Natural Products: Efficient Isolation of Shikimic Acid from Star Anise.</a> Organic Letters. 17, 2428-2430 (2015).</li>
<li>Caprioli, G., Cortese, M., Cristalli, G., Maggi, F., Odello, L., Ricciutelli, M., Sagratini, G., Sirocchi, V., Tomassoni, G., Vittori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+espresso+machine+parameters+through+the+analysis+of+coffee+odorants+by+HS-SPME-GC%2FMS%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Optimization of espresso machine parameters through the analysis of coffee odorants by HS-SPME-GC/MS.</a> Food Chemistry. 135, 1127-1133 (2012).</li>
<li>Just, J., Jordan, T. B., Paull, B., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practical+isolation+of+polygodial+from+Tasmannia+lanceolata%3A+a+viable+scaffold+for+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Biomolecular+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Practical isolation of polygodial from Tasmannia lanceolata: a viable scaffold for synthesis.</a> Organic Biomolecular Chemistry. 13, 11200-11207 (2015).</li>
<li>Just, J., Bunton, G. L., Deans, B. J., Murray, N. L., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jchemed.5b00476">Extraction of Eugenol from Cloves Using an Unmodified Household Espresso Machine: An Alternative to Traditional Steam Distillation.</a> Journal of Chemical Education. 93, 213-216 (2016).</li>
<li>Deans, B. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.publish.csiro.au/ch/ch15743">Practical Isolation of Asperuloside from Coprosma quadrifida via Rapid Pressurised Hot Water Extraction.</a> Australian Journal of Chemistry. 69, 1219-1222 (2016).</li>
<li>Deans, B. J., Just, J., Chetri, J., Burt, L. K., Smith, J. N., Kilah, N. L., de Salas, M., Gueven, N., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/slct.201602006">Pressurized Hot Water Extraction as a Viable Bioprospecting Tool: Isolation of Coumarin Natural Products from Previously Unexamined Correa (Rutaceae).</a> ChemistrySelect. 2, 2439-2443 (2017).</li>
<li>Deans, B. J., Olivier, W. J., Girbino, D., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+carboxylic+acid-containing+diterpenoids+from+Dodonaea+viscosa+via+pressurised+hot+water+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Fitoterapia%22%5BJournal%5D)">Extraction of carboxylic acid-containing diterpenoids from Dodonaea viscosa via pressurised hot water extraction.</a> Fitoterapia. 126, 65-68 (2018).</li>
<li>Deans, B. J., Kilah, N. L., Jordan, G. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arbutin+Derivatives+Isolated+from+Ancient+Proteaceae%3A+Potential+Phytochemical+Markers+Present+in+Bellendena%2C+Cenarrhenes+and+Persoonia+Genera%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Natural+Products%22%5BJournal%5D)">Arbutin Derivatives Isolated from Ancient Proteaceae: Potential Phytochemical Markers Present in Bellendena, Cenarrhenes and Persoonia Genera.</a> Journal of Natural Products. 81, 1241-1251 (2018).</li>
<li>Deans, B. J., Tedone, L., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phytochemical+profile+of+the+rare%2C+ancient+clone+Lomatia+tasmanica+and+comparison+to+other+endemic+Tasmanian+species+L.+tinctoria+and+L.+polymorpha%5BTitle%5D)+AND+%22Phytochemistry%22%5BJournal%5D)">Phytochemical profile of the rare, ancient clone Lomatia tasmanica and comparison to other endemic Tasmanian species L. tinctoria and L. polymorpha.</a> Phytochemistry. 153, 74-78 (2018).</li>
<li>Deans, B. J., Skierka, B., Karagiannakis, B. W., Vuong, D., Lacey, E., Smith, J. A., Bissember, A. C. <a target="_blank" href="https://www.publish.csiro.au/CH/justaccepted/CH18265">Siliquapyranone: a Tannic Acid Tetrahydropyran-2-one Isolated from the Leaves of Carob (Ceratonia siliqua) by Pressurised Hot Water Extraction.</a> Australian Journal of Chemistry. 71, (2018).</li>
<li>Olivier, W. J., Kilah, N. L., Horne, J., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ent-Labdane+Diterpenoids+from+Dodonaea+viscosa%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Natural+Products%22%5BJournal%5D)">ent-Labdane Diterpenoids from Dodonaea viscosa.</a> Journal of Natural Products. 79, 3117-3126 (2016).</li>
<li>Rihak, K. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004040201731030X">Polygodial: A viable natural product scaffold for the rapid synthesis of novel polycyclic pyrrole and pyrrolidine derivatives.</a> Tetrahedron. 74, 1167-1174 (2018).</li>
<li>Ntamila, M. S., Hassanali, A. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed053p263">Isolation of Oil of Clove and Separation of Eugenol and Acetyl Eugenol.</a> Journal of Chemical Education. 53, 263(1976).</li>
<li>Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo00408a041">Rapid chromatographic technique for preparative separations with moderate resolution.</a> Journal of Organic Chemistry. , 2923-2925 (1978).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

O procedimento clássico para isolar o eugenol do cravo por destilação a vapor tem sido parte do programa de laboratório de química intermediária na Universidade de Sydney há décadas, mas foi modernizado para empregar a metodologia PHWE em 2016 (Figura 1). 9 , 18 isso forneceu um número de benefícios. Em primeiro lugar, utilizar máquinas de café expresso doméstico no ambiente do laboratório imediatamente fascinado e envolvido alunos i...

O isolamento e identificação de produtos naturais são de fundamental importância para a comunidade científica e sociedade em geral. 1 bioprospecção, a busca de valiosas moléculas orgânicas encontradas na natureza, continua a ser um processo indispensável na descoberta de novas drogas de pistas e potenciais agentes terapêuticos. Estima-se que, de 1981-2014, ~ 75% de todos os medicamentos aprovados pequena molécula eram produtos naturais, natural natural ou produto derivado produto inspirado. 1 além disso, produtos naturais possuem enorme diversidade estrutural e química. Por esta razão, eles também representam andaimes químicos valiosos que podem diretamente ser usados em síntese orgânica ou no desenvolvimento de ligantes quirais e catalisadores. 2 , 3
Tradicionalmente, os procedimentos relativamente demorada como destilação a vapor, extração de Soxhlet e maceração são o sustentáculo da investigação centrada-se o isolamento de metabólitos secundários de plantas. 4 mais modernas técnicas de extração, incluindo extração solvente acelerada, concentraram-se na redução de tempos de extração e estabelecer protocolos mais verdes. 4 , 5 em 2015, um método de extração (PHWE) de água quente sob pressão original foi relatado. 6 esta técnica empregada uma máquina de espresso doméstica sem modificações para facilitar a extração particularmente eficiente e rápida de ácido xiquímico de anis estrelado. Máquinas de café expresso foram especificamente concebidas e projetadas para extrair as moléculas orgânicas dos feijões de café chão adequadamente. Para conseguir este, estes instrumentos aquecer a água a temperaturas acima de 96 ° C e a pressões de tipicamente 9 bar. 7 com isto em mente, talvez não é surpreendente que as máquinas de café expresso podem ser utilizadas para extrair eficientemente produtos naturais de uma gama de material vegetal.
Estudos posteriores envolvendo uma variedade de espécies de plantas terrestres têm demonstrado a capacidade desta técnica de PHWE para extrair eficientemente produtos naturais através de uma gama relativamente ampla de polaridade. 6 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 além disso, compostos contendo grupos funcionais um pouco sensíveis, tais como aldeídos, epóxidos, glicosídeos e potencialmente epimerizable estereogênico centros eram normalmente não afetados pelo processo de extração. Também foi demonstrada a natureza complementar desta técnica em relação a métodos mais tradicionais. 12 , 16 método este PHWE também tem sido empregado para isolar quantidades multi gramas de produtos naturais, que têm sido utilizados para preparar derivados de romance produto natural e na síntese da molécula complexa em geral. 8 , 11 , 17
Identificou-se que este novo método PHWE poderia servir como uma ferramenta de ensino úteis que poderia ser incorporada no laboratório de graduação. Isto principalmente deriva da natureza rápida desta técnica em relação os métodos de extração tradicional que muitas vezes são incompatíveis com as restrições de tempo associadas com experimentos de laboratório de graduação. Por conseguinte, esta técnica suplantou o experimento de laboratório de química graduação tradicional focado na extração do eugenol do cravo empregando destilação a vapor para a Universidade da Tasmânia. 9 , 18 desde aquela época, variações desta experiência foram adoptadas por outras universidades e um experimento modificado, focando a PHWE de cravo agora recursos no programa de laboratório de química de graduação na Universidade de Sydney (vide infra ).
Para demonstrar a praticidade e a viabilidade de empregar esta nova abordagem PHWE para fins pedagógicos, dois protocolos são apresentados como parte deste estudo. A primeira parte deste relatório destaca uma experiência sobre a PHWE de eugenol e acetyleugenol de cravo, que faz parte do programa de graduação laboratório segundo ano na Universidade de Sydney (Figura 1). Esta experiência serve para introduzir os alunos à química de produtos naturais durante o desenvolvimento de habilidades práticas fundamentais. A segunda parte apresenta uma experiência sobre a PHWE da espécie endêmica vegetal australiano Correa reflexa , que faz parte do programa de graduação laboratório terceiro ano na Universidade da Tasmânia (Figura 2). Esta experiência é projetada para simular a bioprospecção de produtos naturais e reforçar as técnicas de laboratório do núcleo. 11

<table><tbody><tr><td>máquinas de café expresso</td><td>Breville/Sunbeam</td><td>Breville modelo 800ES / Sunbeam EM3820 Caf&eacute; Evaporadores rotativos Espresso II</td><td></td></tr><tr><td>Cravo-da-índia</td><td>Buchi e Heidolph</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(material vegetal)</td><td>Dijon Food Pty Ltd</td><td></td><td>Os cravos-da-índia devem ser moídos em um processador de alimentos para os alunos.</td></tr><tr><td>Correa reflexa (material vegetal)</td><td>amostra obtida na Tasmânia</td><td>Amostra coletada de arbustos maduros na Reserva Thomas Crawford da Universidade da Tasmânia</td><td></td></tr><tr><td>areia</td><td>Ajax</td><td>1199</td><td></td></tr><tr><td>etanol</td><td>Redoc Chemicals</td><td>E95 F3</td><td></td></tr><tr><td>hexanos</td><td>Ajax</td><td>251</td><td></td></tr><tr><td>sulfato de magnésio</td><td>Ajax</td><td>1548</td><td></td></tr><tr><td>dietil éter</td><td>Merck</td><td>1009215000</td><td></td></tr><tr><td>sílica em placas TLC de alumínio</td><td>Merck</td><td>1055540001</td><td></td></tr><tr><td>eugenol</td><td>Merck</td><td>acetato de 1069620100</td><td></td></tr><tr><td>eugenila</td><td>Aldrich</td><td>W246905</td><td></td></tr><tr><td>acetona</td><td>Redox Chemicals</td><td>Aceton13</td><td></td></tr><tr><td>ciclohexano</td><td>ChemSupply</td><td>CA019</td><td></td></tr><tr><td>sílica gel 60</td><td>Trajano</td><td>5134312</td><td>40 - 63um (230-400mesh)</td></tr> <tr><td>Congo papel vermelho</td><td>ChemSupply</td><td>IS070-100S</td><td></td></tr><tr><td>32% ácido clorídrico</td><td>Ajax</td><td>256</td><td></td></tr></tbody></table>

empregando a extração de água quente sob pressão (phwe) para explorar a química de produtos naturais no laboratório de graduação

Employing Pressurized Hot Water Extraction (PHWE) to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Um método de extração (PHWE) recentemente desenvolvidos água quente sob pressão que utiliza uma máquina de espresso doméstica sem modificações para facilitar a pesquisa de produtos naturais também tem encontrado aplicações como instrumento de ensino eficaz. Especificamente, esta técnica tem sido usada para apresentar aspectos da química de produtos naturais no laboratório com estudantes de segundo e terceiro anos. Neste relatório, são apresentados dois experimentos: o PHWE de eugenol e acetyleugenol de dentes e o PHWE de seselin e (+)-epoxysuberosin das espécies de plantas endêmicas de australiano Correa reflexa. Empregando o PHWE nesses experimentos, o extrato bruto de cravo, enriquecido de eugenol e acetyleugenol, obteve-se em 4-9% w/w de cravo por estudantes de segundo ano e seselin e (+)-epoxysuberosin foram isolados em rendimentos de até 1,1% w/w e 0,9% w/w de C. reflexa por alunos do terceiro ano. O exercício anterior foi desenvolvido como um substituto para o experimento de destilação de vapor tradicional fornecendo uma introdução às técnicas de extração e separação, enquanto a última atividade contou com métodos de ensino guiado-inquérito em um esforço para simular Bioprospecção de produtos naturais. Isto principalmente deriva da natureza rápida desta técnica de PHWE em relação a métodos de extração tradicional que muitas vezes são incompatíveis com as restrições de tempo associadas com experimentos de laboratório de graduação. Este método PHWE rápido e prático pode ser usado para isolar eficientemente a várias classes de moléculas orgânicas de uma variedade de espécies de plantas. A natureza complementar desta técnica em relação a métodos mais tradicionais também tem sido demonstrada anteriormente.

PHWE de dentes. Ao tentar executar a etapa de extração líquido-líquido, os alunos frequentemente encontraram emulsões (a adição de salmoura normalmente não foi eficaz). Nesta fase, os alunos foram instruídos a deixar a mistura repousar na ampola de decantação, enquanto eles exploraram os efeitos da composição de eluente na separação de eugenol e acetyleugenol do TLC. Note-se que hexano pode ser substituído com heptano ou diclorometano na etapa de extração líquido-líquido. <sup class="xref...

Aqui, nós empregamos um método de extração (PHWE) de água quente sob pressão, que utiliza uma máquina de espresso domésticas não modificado para introduzir estudantes de química de produtos naturais no laboratório. Dois experimentos são apresentados: PHWE de eugenol e acetyleugenol de cravos e PHWE de seselin e (+)-epoxysuberosin da planta australiana Correa reflexa.

Empregando a extração de água quente sob pressão (PHWE) para explorar a química de produtos naturais no laboratório de graduação

A recently developed pressurized hot water extraction (PHWE) method which utilizes an unmodified household espresso machine to facilitate natural products ...

Esta técnica representa uma estratégia inerentemente prática e eficiente para a extração de produtos naturais em química isolada. E achamos que é uma ferramenta de extração útil e gratuita. Por se trata de um processo de fluxo rápido, o extrato só é aquecido por um curto período e a extração de pigmentos vegetais intratáveis que muitas vezes complicam a purificação é minimizada.Achamos que essa técnica é adequada para permitir a amostragem taxonômica de quimioterapia, além da química medicinal, facilitando a biospeciculação que é a busca de moléculas valiosas na natureza. A demonstração visual deste método é importante, pois a preparação da amostra em etapas de extração são mais efetivamente explicadas visualmente. Isso também reforça a simplicidade da extração e seu uso adequado no ambiente laboratorial de graduação.Coloque 12,5 gramas de cravo-da-terra grosseiramente em um béquer de 250 mililitros. Adicione 12,5 gramas de areia e misture bem. Em seguida, pegue um portafiltro e carregue a cesta com toda a mistura de cravo e areia.Use uma adulteração levemente para comprimir levemente a amostra, certificando-se de não comprimi-la muito, o que impediria o fluxo de fluidos. Coloque o portafiltro na máquina de café expresso e coloque um béquer claro de 250 mililitros abaixo dele. Adicione uma solução contendo 30% de etanol na água ao reservatório de água.Usando a máquina de expresso, colete 100 mililitros do extrato. Deixe o portafilter terminar pingando e, em seguida, remova-o da máquina de café expresso. Use uma espátula para remover as moagens de cravo do filtro de porta e descarte-as em um recipiente de resíduos sólidos.Enxágüe todos os sólidos residuais com água da torneira na pia. Transfira o béquer contendo os extratos de cravo para um banho de gelo e deixe esfriar até que a temperatura reduzida para pelo menos 30 graus celsius. Em um capô de fumaça, despeje o extrato resfriado em um funil separador de 250 mililitros.Adicione 30 mililitros de hexano e misture tremendo suavemente. Coloque o funil separador em um grampo de anel que é montado em um suporte de réplica e permita que as camadas aquosas e orgânicas separem. Pode levar até 10 minutos para que as camadas se separem, por isso recomendamos que você realize a otimização de solventes de TLCs enquanto espera.Colete a camada aquosa de volta no béquer de 250 mililitros. Transfira a camada orgânica que contém o produto para um frasco cônico limpo de 250 mililitros. Em seguida, despeje o pacote facial aquoso no funil separador.Extrair a camada aquosa duas vezes adicionais com hexano. Usando 30 mililitros de hexano cada vez. Combine as camadas orgânicas nos mesmos frascos cônicos de 250 mililitros após cada extração.Após a terceira extração líquida despeje o extrato orgânico combinado no funil separador. Lave o extrato orgânico adicionando 100 mililitros de água e tremendo vigorosamente. Colete a camada orgânica em um frasco cônico limpo de 250 mililitros.E depois secá-lo adicionando sulfato de magnésio e girando. Filtre a mistura seca através de papel filtro fluted contido em um funil de vidro no frasco fundo redondo. Usando um evaporador rotativo, evaporar o solvente do filtrado coletado.Em seguida, pese o frasco contendo o óleo resultante. Adicione 10 mililitros de hexano ao frasco fundo redondo contendo o extrato de eugenol bruto. Despeje a solução resultante em um funil separador de 250 mililitros.Enxágüe o frasco fundo redondo com 10 mililitros de hexano e adicione isso ao funil separador. Extrair a solução de hexano duas vezes com três hidróxido de sódio aquoso molar através da extração líquida líquida. Utilizando 25 mililitros de hidróxido de sódio para cada extração.Colete as camadas aquosas de cada extração e combine-as em um frasco cônico de 250 mililitros. Colete a camada orgânica em um frasco cônico de 50 mililitros. Em seguida, seque-o adicionando sulfato de magnésio ao frasco e rodopiando-o.Filtre a solução através de papel filtro fluted contido em um funil de vidro em um frasco traseiro redondo de 100 mililitros. Descarte o resíduo sólido e use um evaporador rotativo para remover o solvente. Depois disso, pese o frasco fundo redondo que agora contém o óleo resultante em um equilíbrio de panela superior.Em seguida, coloque o frasco cônico que contém as camadas aquosas combinadas em um banho de água gelada. Gire o frasco enquanto adiciona lentamente uma solução molar de 10 molares de ácido clorídrico até formar uma emulsão branca. Use uma pipeta para transferir uma gota desta solução para o papel vermelho do Congo para testar sua acidez.O papel deve ficar azul. Depois disso, transfira a emulsão aquosa leitosa para um frasco de separação de 250 mililitros. Certifique-se de que a emulsão está em temperatura ambiente e, em seguida, realize a extração líquida líquida duas vezes usando 30 mililitros de hexano por extração.Combine os dois extratos de hexano em um frasco cônico limpo de 100 mililitros. Adicione sulfato de magnésio para secar a solução. Filtre a solução através de papel filtro fluted contido em um funil de vidro no frasco traseiro redondo de 100 mililitros.Em seguida, use um evaporador rotativo para remover o solvente. Depois disso, pese o frasco fundo redondo que agora contém o óleo resultante em um equilíbrio de panela superior. Usando um moedor de especiarias elétrico moer 10 gramas de folhas de correa reflexa por 20 a 30 segundos.Transfira o material da planta terrestre para um béquer de 250 mililitros. Adicione aproximadamente dois gramas de areia grosseira. Misture a areia e o material da planta e, em seguida, transfira-o para a cesta de um portafiltro.Use uma adulteração levemente para comprimir levemente a amostra, certificando-se de não comprimi-la muito. Adicione cerca de 300 mililitros de 35% de etanol na água ao tanque da máquina de café expresso. Coloque o portafiltro na máquina de café expresso e coloque um béquer de 250 mililitros abaixo dele.Em seguida, coletar aproximadamente 100 mililitros de extrato. Espere cerca de um minuto e colete outros 100 mililitros de extrato. Transfira essa mistura para um banho de gelo para esfriar.Use um evaporador rotativo com uma temperatura de banho de água de 40 graus celsius para evaporar o etanol. Em seguida, transfira o extrato aquoso para um funil seperatório. Extrair a solução duas vezes com acetato etílico utilizando 50 mililitros de acetato etílico por extração.Combine os extratos orgânicos. Adicione sulfato de magnésio e gire o frasco para secar a solução. Em seguida, use um funil de vidro centrado para filtrar a solução e use um evaporador rotativo para obter o extrato bruto.Neste procedimento, os alunos são alocados uma razão de solvente TLC de acetona e ciclohexano e fornecidos com padrões puros de eugenol e acetil-eugenol. A análise tlc é realizada e os efeitos da composição do solvente no fator de retenção são considerados. As composições de solventes ideais são vistas tipicamente variando entre 5 e 20% de ciclohexano de acetona.Com um fator de retenção delta de 0,1 a 0,2. As diferentes propriedades baseadas em ácido das duas principais moléculas orgânicas são então exploradas para separá-las por extração líquida líquida. Tipicamente, o eugenol foi isolado em um rendimento de 45 a 65 por cento do extrato bruto, enquanto acetil-eugenol foi isolado em um rendimento de cinco a 10%.Os alunos então utilizaram o eluante otimizado para determinar o sucesso de sua extração líquida líquida em comparação com seus extratos com as amostras de referência puras da TLC. Estudantes avançados então submetem metade de seu óleo bruto isolado à cromatografia da coluna flash. Embora a separação completa do eugenol do acetil-eugenol raramente seja alcançada devido aos seus fatores de retenção próximos, algumas frações contendo eugenol puro são geralmente coletadas.Após este procedimento, métodos como espectroscopia de ressonância magnética nuclear e espectrometria de massa cromatografia a gás podem ser realizados caracterizando os compostos isolados. Não se esqueça, trabalhar com líquidos quentes, pressões relativamente altas e líquidos corrosivos pode ser perigoso, por isso precauções como o uso de equipamentos de proteção individual devem ser tomadas.

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Research

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Chemistry

Química

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Empregando a extração de água quente sob pressão (PHWE) para explorar a química de produtos naturais no laboratório de graduação

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