ESTRAZIONE DELLA CAFFEINA DAL THE Brevi cenni storici

ESTRAZIONE DELLA CAFFEINA DAL THE’

Brevi cenni storici • • • Primo scopritore un pastore abissino Libro di medicina arabo del 900 d. c. Linneo denominò la pianta Coffea arabica Daruma, fondatore dello Zen Uso medicinale del thè dal dizionario cinese di Kuo P’o (350 d. c. ) Prime notizie di vaste coltivazioni di thè in Cina nel 700 d. c. Pianta originaria dell’Indocina e dell’India settentrionali Linneo denominò la pianta Thea sinensis (Camelia sinensis). Caffeina pura isolata per la prima volta nel 1821 dal chimico francese Jean Pierre Robiquet.

Struttura delle xantine R R’ R’’ Xantina H H H Caffeina CH 3 H CH 3 Teofillina Teobromina CH 3 H CH 3

ESTRAZIONE DELLA CAFFEINA DALLE FOGLIE DI TE’ Ø Separazione di un prodotto naturale Ø Tecniche utilizzate: • • • Riscaldamento a ricadere Filtrazione Estrazione Cristallizzazione (Sublimazione) Pesata con bilancia analitica

Ø Caratterizzazine mediante: • • Punto di fusione Solubilità Riconoscimento secondo FU TLC Spettroscopia IR NMR Spettrofotometria UV-Vis

• La caffeina è presente in miscela con altre sostanze naturali, quali cellulosa, tannini, pigmenti flavanoidici e clorofilla. • Il componente principale delle foglie del thè è la cellulosa. • Nell’acqua calda usata per l’estrazione delle foglie del thè si solubilizzano anche i tannini. • Tannini: derivati fenolici aventi pesi molecolari compresi tra 500 e 3000, ampiamente usati per conciare il cuoio, con la proprietà di far precipitare gli alcaloidi e le proteine dalle loro soluzioni. • Suddivisi in due classi: quelli idrolizzabili e quelli non idrolizzabili.

• I tannini non idrolizzabili sono dei policondensati della catechina e non presentano struttura uniforme; le molecole della catechina sono condensate tra loro nelle posizioni 4 e 8.

Istruzioni speciali • Rivedere le tecniche: • Solventi e metodi di riscaldamento delle miscele di reazione • Filtrazione • Cristallizzazione: purificazione di solidi • Punto di fusione: un indice di purezza • Estrazione, imbuto separatore, essiccanti • Sublimazione • Punto di fusione (metodo capillare) • Preparazione campione per IR • Preparazione campione per Uv-Vis

Attenzione a trattare con cautela il cloruro di metilene, un solvente tossico, che non deve essere inalato troppo né versato sulla pelle. Per eliminare le foglie esaurite di tè, non versatele nel lavandino, per non intasarne lo scarico, ma buttatele in un contenitore da rifiuti. La caffeina pura è tossica per ingestione, irritante per occhi, pelle e vie respiratorie. Può avere effetti irreversibili. Le polveri non vanno respirate ed è opportuno usare guanti di lattice. Si raccomanda di NON ASSOLUTAMENTE IL COMPOSTO! ASSAGGIARE

Tè+Ca. CO 3+H 2 O Acqua Caffeina filtrazione solubile Cellulosa Clorofilla Tannini insolubile Glucosio Ca. CO 3 Gallato di calcio Calciotannini Cellulosa Prodotti d’ox. Calciotannini Gallato di calcio Ca. CO 3 Acqua Caffeina Clorofilla Tannini Glucosio Ca. CO 3 Prodotti d’ox Estrazione CH 2 Cl 2

Estrazione CH 2 Cl 2 fase organica distillazione CH 2 Cl 2 Caffeina (molta) Clorofilla (poca) (-CH 2 Cl 2) cristallizzazione CAFFEINA strato acquoso Acqua Clorofilla (molta) Tannini Glucosio Caffeina (poca) Ca. CO 3 Prodotti d’ox

PROCEDIMENTO: ESTRAZIONE In un pallone da 500 m. L, munito di refrigerante a ricadere, vengono posti 25 g di foglie di thè secche, 10 g di Ca. CO 3 e 250 m. L di acqua. Scaldare a bagnomaria per 30 min.

Filtrazione per gravità

Filtrazione sotto vuoto

• Raffreddare il liquido filtrato fino a temperatura ambiente ed estrarlo in un imbuto separatore con due porzioni da 50 m. L di CH 2 Cl 2, agitando vigorosamente per 1 min.

Cristallizzazione • Scaldando su bagnomaria, sciogliere il residuo in circa 6 m. L di acetone caldo (se il residuo non si scioglie completamente potrebbe essere presente Mg. SO 4 come impurezza, filtrare). Aggiungere goccia a goccia etere di petrolio fino a debole intorbidamento. Separazione dei cristalli Essiccamento dei cristalli

Solubilità solubilissimo meno di una parte molto solubile da 1 a 10 parti solubile da 10 a 30 parti moderatamente solubile da 30 a 100 parti poco solubile da 1000 parti molto poco solubile da 10000 parti praticamente insolubile più di 10000 parti moderatamente solubile in acqua, molto solubile in CH 2 Cl 2. p. H: cartina indicatrice (leggermente acido). Punto di fusione p. f. della caffeina pura: 235°C-237, 5°C.

TLC FS: silica gel G, 250 μm thick Fm: CHCl 3: CH 3 OH (90: 10) Rf: 58 SAGGIO DI RICONOSCIMENTO: Basi xantiniche A qualche mg di sostanza si aggiungono 5 gocce di HCl dil. , 5 gocce di una soluzione di H 2 O 2 conc. e si evapora a secchezza a fiamma diretta, ponendo la capsula sulla reticella, scaldando gradualmente e mescolando con una bacchetta di vetro facendo estrema attenzione a non carbonizzare. Il residuo al contatto con 2 -3 gocce di NH 4 OH dil. si colora in violetto per la formazione del sale dell’acido purpurico (muresside).

O N HN O O NH O O O NH NH O N HN O sale dell'acido purpurico (muresside) O N H NH O

Spettro IR e struttura Ricerca dei gruppi funzionali Frequenza cm-1 311 O, 2950 1700 1650 Assegnazione CH 3 e CH stretching C=O C=N Altre bande caratteristiche: 1660, 1550, 1480, 1455, 1430, 1400, 1360, 1285, 1235, 1185, 1020, 970, 860, 760 e 745 cm-1.

Spettro UV-Vis e struttura Scansione da 440 a 220 nm in metanolo. (λ max 273 nm).

Spettro 1 H-NMR della caffeina B C CD A B D A

Spettro 13 C-NMR 4 della caffeina 6 7 5 1 4 3 2 1 23 8 5 6 7 8

Spettro EI_MS della caffeina 194

Sintesi di Hantzsch • Schema retrosintetico Esempi sono: (a) 1, 4 diidropiridine con sostituenti carbossilici uguali nelle posizioni 3, 5: nifedipina, (b) 1, 4 -diidropiridine con sostituenti carbossilici diversi nelle posizioni 3, 5: nicardipina, nitrendipina, amlodipina, felodipina, isradipina, nisoldipina, nimodipina, lacidipina, lercanidipina, manidipina. Le 4 -aril-1, 4 -diidropiridine con sostituenti carbossilici identici nelle posizioni 3 e 5 possono essere preparate con la classica sintesi di Hantzsch.

Meccanismo • 1. La condensazione di Knoevenagel della benzaldeide con l’estere acetico dà l’estere benzilidenacetico. • 2. La reazione della seconda molecola di estere acetico con l’ammoniaca fornisce l’enammina.

• 3. Addizione di Michael della enammina all’estere benzilidenacetico • 4. Il trasferimento di un protone forma l’enolo.

• 5. L’enolo tautomerizza per formare la chetoenammina • 6. La condensazione intramolecolare della chetoenammina forma un intermedio

• 7. Per eliminazione di un protone dall’azoto e protonazione dell’ossigeno si forma un intermedio che, per eliminazione di acqua, si trasforma in 1, 4 -diidropiridina:

• La nifedipina è una 4 -aril-1, 4 -diidropiridina con sostituenti carbossilici identici nelle posizioni 3, 5 e pertanto si può preparare mediante la sintesi di Hantzsch per reazione di due equivalenti dell’estere metilico dell’acido acetico con 2 -nitrobenzaldeide e ammoniaca. • Alla classe delle 1, 4 -diidropiridine appartengono la nifedipina e farmaci strutturalmente correlati. NIFEDIPINA Dimetilestere dell’acido 1, 4 -diidro-2, 6 -dimetil-4 -(2 -nitrofenil)-3, 5 piridindicarbossilico

Sintesi della Dietil 2, 6 -dimetil-4 -(3 nitrofenil)-1, 4 -diidro-piridina-3, 5 dicarbossilato • • • Reagenti: 1. 51 g (10 mmol) m-nitrobenzaldeide 2. 86 g (22 mmol)di etilacetoacetato 0. 8 ml 25% NH 4 OH 5 ml etanolo assoluto • Procedura: • Ad una soluzione di etilacetoacetato, m-nitrobenzaldeide, si aggiungono a 0°C 0. 8 ml 25% NH 4 OH in etanolo. Si scalda a riflusso per 3 h. Si diluisce la soluzione calda con acqua (4 ml) e si raffredda su un bagno di ghiaccio. Si filtra il precipitato attraverso Buchner e si lava con 3 m. L di etanolo al 50%. • Rf (diclorometano : metanolo= 9: 1)= 0. 8

Spettro IR

Spettro EI-MS

Spettro 1 H-NMR

Spettro 13 C-NMR