Estrazione acido-base di alcaloidi
18 January 2009 da Marco
Premessa
In questo articolo viene descritto un tipo di estrazione molto comune in ambito chimico, usato principalmente per estrarre i principi attivi dai vegetali, e precisamente degli alcaloidi. Questi ultimi prendono Il nome da alcalis, ovvero basico. Sono componenti dal gusto amaro e anche più o meno tossici (un esempio banale è la caffeina). Nella loro struttura molecolare è sempre presente almeno un atomo di azoto legato a dei metaboliti organici. Per ogni alcaloide i componenti e le quantità utilizzate per l'estrazione sono leggermente diverse, ma il metodo che andremo a descrivere è generalizzato, quindi applicabile a tutti gli alcaloidi se non si richiede alta resa ed un risultato molto puro.
Materiale necessario
• Almeno 5 vasi di vetro (possibilmente pirex), le dimensioni dipendono dalla quantità di materiale organico
• Acido cloridrico o altro acido medio forte
• Soda caustica o altra base medio forte
• Acqua distillata
• Solvente organico non polare (vedi in seguito)
• Cartine indicatrici del pH
• Vari filtri a trama fine, nell'ordine di 125 micron
• Un piatto di ceramica (o meglio un vetro da orologio)
• Una discreta quantità di materiale organico secco
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Solvente organico non polare
Il solvente è quello che permette di estrarre gli alcaloidi in forma base dalla soluzione basica. Deve essere non-polare, ossia non deve mescolarsi con l'acqua ma creare due livelli ben distinti (è quello che accade con l'aceto e l'olio per farla semplice). Ecco alcuni solventi organici non polari adatti al nostro scopo:
• Etere di petrolio (vedi petrolio bianco, ligroina etc)
• Etere dietilico (costa più degli eteri di petrolio ma evapora in pochissimo tempo e lascia pochi residui. E' uno dei solventi più efficaci e "professionali")
• Cloruro di Metile (questo è estremamente tossico, se lo usate munitevi di maschere professionali e cappa aspirante. Inoltre creerà un livello che sta al di sotto della soluzione acquosa, al contrario degli eteri)
Questi solventi sono molto volatili ed infiammabili, è opportuno prendere le dovute precauzioni.
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FASE 1: Preparazione del materiale e sua decantazione in soluzione acida
Prendete la vostra scorta di materiale organico e polverizzatela il più possibile, aiutandovi anche con un frullatore. Per facilitare questa operazione potrebbe essere utile congelare il materiale e poi triturarlo. Prendete un vaso di vetro sufficientemente grande per contenere tutto il vostro materiale, riempitelo per metà di acqua distillata e aggiungeteci dell'acido cloridrico fino a raggiungere un pH 3. Non superate questo valore. Ora versate il materiale all'interno della soluzione acida (Il liquido deve essere quasi il doppio del volume vegetale). Lo scopo di questa fase è fare in modo che la maggior parte degli alcaloidi si trasformi in sali, e quindi solubili in acqua. Per velocizzare il processo riscaldate il tutto (40-50 gradi centigradi) senza far evaporare il liquido, e mescolate ogni tanto. Lasciate riposare per almeno 48 ore, sempre mescolando di tanto in tanto.
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FASE 2: Filtrare il contenuto del primo vaso ed eliminare i componenti indesiderati
Preparate un altro vaso di dimensioni simili al precedente e ponete sull'imboccatura un filtro a trama fine. Versate il contenuto del primo vaso nel secondo, facendo passare il liquido attraverso il filtro. Tutto il materiale vegetale potrà essere scartato una volta filtrata completamente tutta la soluzione acida (è anche possibile eseguire più volte questa fase per massimizzare la resa). A questo punto vi ritrovate con una soluzione "sgrossata" dai componenti vegetali, al cui interno sono presenti degli alcaloidi sotto forma di sali. Versate in questa soluzione il vostro solvente organico. Non serve esagerare, per 500ml di soluzione bastano 75ml di solvente (15%) . Agitate il tutto, e lasciate che si formino due livelli. Se usate il cloruro di metile il livello del solvente andrà a formarsi sul fondo. Vedrete che verranno “catturate” delle sostanze, visibili sotto forma di una poltiglia all'interno del solvente. Quando i due livelli saranno ben distinti dovete eliminare quello del solvente; per farlo è conveniente utilizzare un recipiente con un piccolo rubinetto sul fondo (imbuto separatore). In questo caso il solvente è servito a catturare tutta quella serie di elementi non desiderati che altrimenti andremmo a ritrovare nell'ultima estrazione, quella effettuata nella soluzione basica.
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FASE 3: Basificare la soluzione
Ora sarà necessario basificare la soluzione acida ottenuta precedentemente. Per fare questo versate in un recipiente dell'acqua distillata, e successivamente aggiungeteci della soda caustica. Il pH deve risultare circa 10. Versate un po' di questa soluzione nella soluzione acida filtrata nella fase precedente. Il liquido diventerà più scuro ed avverrà una reazione esotermica i cui scatenanti sono l'acido e la base che reagiscono. Gli alcaloidi che precedentemente erano dei sali, ora ritorneranno nella loro forma base e saranno completamente separati dall'acqua.
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FASE 4: Estrazione degli alcaloidi dalla soluzione
Per estrarre gli alcaloidi (ora free base) dalla soluzione si ricorre nuovamente al solvente organico. Usate etere dietilico, cloruro di metile o qualche etere di petrolio pari al 5% del volume della soluzione. Il tutto va agitato per creare un'emulsione. Aggiunto il solvente ed agitato il tutto dovete lasciare riposare per alcune ore. Alla fine ritroverete due livelli ben distinti. Ricordate che se usate il cloruro di metile il suo livello resterà sul fondo. A questo punto il solvente, che contiene gli alcaloidi in forma base, va isolato dal resto della soluzione acquosa. E' conveniente anche in questo caso utilizzare un imbuto separatore.
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FASE 5: Evaporazione del solvente
Arrivati a questo punto non vi resta che far evaporare il solvente e quindi ottenere gli alcaloidi sotto forma di cristalli/polvere. Versate il solvente in un piatto di ceramica e lasciate che evapori completamente. A completa evaporazione il residuo rimasto saranno i vostri alcaloidi, solitamente sotto forma di cristalli.
Per velocizzare il processo potete riscaldare il piatto, mai oltre i 40° C perché i solventi sono molto infiammabili. Il tempo di evaporazione è comunque diverso da solvente a solvente. Diciamo che utilizzando l'etere dietilico in massimo 48 ore non avrete più sue tracce, gli eteri di petrolio, invece, possono necessitare anche più di una settimana per evaporare completamente (dipende molto dal punto di ebollizione del prodotto specifico), ed i residui spesso rimangono (in particolare gli aromi).
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Conclusioni
Come avevo già detto con questo metodo potete estrarre facilmente i principi attivi contenuti nelle piante, sempre se questi ultimi sono degli alcaloidi. Se il metodo viene applicato in modo preciso si può ottenere un risultato discretamente puro. Con grandi quantità di materiale vegetale riuscirete ad ottenere una buona quantità di principi attivi più o meno puri a seconda degli strumenti e dei reagenti ultilizzati.
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Gli acidi e le basi possono causare gravi ustioni
I solventi organici sono generalmente composti tossici ed altamente infiammabili. |
Pubblicato in Chimica | Commenti (51)
25 March 2009 alle 19:12
Per quale ragione nella fase 2 si aggiunge il solvente organico? Cosa viene eliminato dal solvente nella soluzione acida?
25 March 2009 alle 20:32
Non vorrei sparare un'idiozia (infatti per essere sicura aspetta che risponda Marco), ma il solvente dovrebbe servire ad eliminare componenti indesiderati (immagino poco polari) che si erano sciolti ugualmente nella soluzione acida in modo da ottenere un estratto migliore...
4 April 2009 alle 15:25
sì, serve ad eliminare molte componenti inutili come la clorofilla...
10 May 2009 alle 14:55
ho trovato diversi tipi di etere di petrolio, 30°-40°, 30°-50°, 40°-60°, 40°-70° puro o per analisi, quale é il piu' indicato di questi?
grazie Raffaello
18 May 2009 alle 16:29
Ragazzi che dire... ottimi articoli, se proprio devo fare un appunto servirebbe qualche foto in più! Continuate così!
2 June 2009 alle 09:50
scusate ma come solvente è possibile usare il gasolio?
6 June 2009 alle 14:55
No, meglio se usi del petrolio bianco.
17 June 2009 alle 05:23
ciao!
penso che a questo punto un buon solvente possa essere l'etere etilico, o mi sbaglio? evapora facilmente ed è reperibile in qualunque farmacia.
per l'estrazione di composti come la caffeina, in laboratorio si usa normalmente un semplice ma ingegnoso apparecchio di vetreria che si chiama soxhlet. Il soxhlet in pratica è un estrattore che sfrutta il principio del sifone per distillare il solvente in modo semi-continuo e rimetterlo a contatto con l'organico secco da cui si vuole estrarre il principio attivo. l'estrazione della caffeina (che ho fatto un paio di volte) può essere effettuata in poche ore, utilizzando come solvente cloruro di metilene (CH2Cl2).
L'etere di petrolio invece NON è un solvente, ma una MISCELA di solventi (per quello ne esistono di vari tipi). si tratta sempre di derivati basso-bollenti del petrolio, come pentano ed esano.
Il gasolio invece lo sconsiglio, perché ha una tensione di vapore troppo bassa per evaporare completamente.
ciao ciao
30 June 2009 alle 18:51
Ok ma una volta ottenuto il principio attivo, come si purifica ulteriormente?
18 November 2009 alle 17:45
ciao Marco ho 1 dubbio..leggevo che esistono diversi tipi di etere di petrolio, classificati in funzione del loro punto di ebollizione.. nel nosto caso vanno bene indifferentemente?
grazie
20 November 2009 alle 06:29
Il migliore dovrebbe essere quello che evapora piu' facilmente (quindi temperatura di ebollizione piu' bassa?), pero' non posso dirlo con certezza...
23 November 2009 alle 16:12
Posso usare la trielina al posto dell'etere o della nafta?
16 December 2009 alle 10:58
Simone, la trielina non è ok, però puoi usare la nafta, sì.
15 February 2010 alle 08:09
ciao a tutti
una domanda per te marco che mi sembri molto "ferrato" in materia...
sto cercando di estrarre la solanina che mi serve per uccidere gli sciaridi(ditteri) con un metodo che ho traovato su un libro di merceologia,devo dare l'esame di chimica organica ma il laboratorio non è previsto,quindi il libro dice:
"solanina quasi insolubile in acqua,lo è in alcol etilico o metilico...acidificare acqua distillata a ph=5 e mettere in soluzione il materiale vegetale,poi succesivamente neutralizzare e basificare a ph=8 e precipita solanina" e fin qui è simile a sopra,poi dice "ripresa piu volte e cristalizzata con alcol 807?
mentre per il cloridato di solanina,basta che mi fermo all'acidficazione?
15 February 2010 alle 08:13
non è entrato tutto...
ovviamente l'acido usato per acidficare è l'HCl
che significa cristallizare con alcol basta aggiungere alcol alla soluzione basica?
ma poi l'alcol devo farlo evaporare?ipotizzo di no visto che è termolabile..,.
25 May 2010 alle 08:24
Ho seguito il tutto e mi domando:
al posto dell'etere si può usare l'acetone?
17 June 2010 alle 07:24
No perchè è polare....ho trovato dell'acetato di etile....
provato il processo con caffeina ed è risultato alla fine una polvere molto scura.....
non so se ha funzionato , non risultano cristalli.
19 June 2010 alle 09:50
ciao marco , mettiamo il caso che io avessi come materiale vegetale le foglie di coca , alla fine del procedimento da te indicato che prodotto uscirebbe , la pasta di coca che è quella grezza , oppure il cloridrato di cocaina che è quello che si trova in commerccio usato per sniffare ? se il pordotto fosse la pasta di coca ,come si a raffinarla trasformandola in cloridrato di cocaina , aspetto una risposta grazie sei gentilissimo
1 July 2010 alle 15:32
ti esce la cocaina in forma base, in pratica il crack.
3 July 2010 alle 08:22
questo metodo va bene per estrarre la ginkgotoxin (l'alcaloide "cattivo" del ginko biloba)?
19 September 2010 alle 02:43
seguito step by step il tutto con acacia.nella fase di pulizia vedo poca poltiglia andarsene(in questa fase usato nafta visto che é da buttare).nella fase di basific non vedo grandi variazioni cromatiche e termiche come descritto(la soluzione acqua/soda caustic ph 10 oppure soluzione a/s+soluzione acida dell'estrazione deve risultare ph 10??)
comunque vedo poltiglia ora nell'etere da evaporare.........catzocatzo.......
va bene di plastica i contenitori??mi corregerebbe qualcuno
21 September 2010 alle 14:35
bè, un po' di poltiglia rimane per forza, per ottenere un risultato più puro dovresti rifare tutti i passaggi con quella poltiglia.
i contenitori di plastica potrebbero andare bene, ma dipende che plastica è... i solventi potrebbero sfaldarla.
24 September 2010 alle 12:28
ma nella fase due quale tra i due livelli qualè quella che va scartata per passare poi alla basificazione? se uso del cloruro di metile si forma sul fondo la poltiglia ma se uso etere di petrolio come la elimino la poltiglia che si trova sopra?? questo passaggio non lo capisco propio!!
chi mi aiuta???
29 October 2010 alle 18:34
ciao ragazzi ho provato l'estrazione con petrolio bianco , quello usato per le stufette che fanno quella luce rossa intensa,, va bene ? o ho sbgliato tutto ? alla fine mi e rimasta una specie di composto semiduro cristallino che pero invece di arivare alla completa disidratazione in base all'umidita nell'aria diventava piu solido o piu liquido chi sa diri come mai e cosa sbaglio grazie luana
11 March 2011 alle 09:27
ciao ragazzi io vivo da quando ero un ragazzino nella parte della selva in peru ..qui le foglie sono in tutti i posti ,campi ,e anche crescono spontaneamente,per produrre la bamba .io ho lavorato in laboratori nella selva.e' facile quando si sanno le dosi ..se volete spiegazioni a riguardo:donmaxdelavega@hotmail.com. saludos a todos amiguitos italianos ..chauuuuu
20 April 2011 alle 12:38
ciao marco, leggendo questo interessantissimo post, mi è venuta una curiosità. se io disponessi di idrocloridrato di cocaina sotto forma di soluzione topica al 10 % ovvero boccette da 10 mL contenenti 100mg di HCl di cocaina per ogni mL, come dovrei fare per estrarre la sostanza?
22 June 2011 alle 07:33
ciao
ho provato ma al termine di tutto mi esce una poltiglia marrone chiara
ho lascaita a riposare per 2 sett e fumata ma nn succ nnt
ho sbagliato qlk passo?
15 August 2011 alle 16:21
allora amici. il processo qui descritto è molto generico e quindi non funziona perfettamente per tutti gli alcaloidi.
tuttavia si dovrebbe riuscire ad ottenere un risultato più o meno impuro con tutti. se vi rimane troppa poltiglia probabilmente non filtrate bene, vi serve un filtro a trama più fina, oppure non usate un solvente adatto.
16 August 2011 alle 06:13
ma nella fase 3 quanta acqua distillata occorre?
29 September 2011 alle 17:50
la quantità di acqua con ph basico da aggiungere non è critica, è possibile aggiungerne pian piano finchè non si nota un cambiamento di colore della soluzione.
1 October 2011 alle 15:24
nella fase 4 si puo estrarre dall solvente organico (es kerosene) usando una soluzione di acico solforico e poi basificarecon carbonato di sodio e ottenere base,senz aspettare i tempi di evaporazione . cosi o visto fanno in bolivia per estrarre cocaina,tutto e' quasi uguale fino alla fase 4,e ultima fase e' come vi ho descritto. qualcuno sa le dosi ,io purtroppo non o potuto chiedere molto ai campesinos boliviani. le dosi della soluzione solforico acqua e le dosi per basificare col carbonato. grazie
1 October 2011 alle 16:06
gentile sig. Carlo. ciò che afferma sembra leggermente contraddittorio. anche aggiungendo della soluzione basica al solvente contenente l'alcaloide free base non succede nulla.
poi lei parla di basificare con del bicarbonato di sodio, ma non ne vedo il motivo visto che l'alcaloide è già in forma base.
come descritto ad inizio articolo da marco, questa è una procedura standardizzata e per nulla specifica. ogni alcaloide richiede determinate procedure che aiutano ad ottenere un prodotto più puro.
lei si riferisce alla cocaina, ed infatti il metodo di estrazione differisce leggermente da questo, oltre al fatto che non si vuole ottenere come prodotto finito la cocaina free base ma cocaina HCl.
saluti
10 October 2011 alle 15:48
hola margerita..io solo stavo dicendo che per non perdere tempo ad evaporare nella fase 4 si estrae dal kerosene con soluzione al 5 per cento di acido solforico,e gli alcaloidi passano dal kerosene alla soluzione acida quindi con soluzione di permanganato di potassio saturata si assida no gli alcaloidi indesiderati e si filtra ,ora si serve il carbonato di sodio per baqsificare gli alcaloidi ,si filtrano e si seccano bene poi si sciolgono in etere etilico puro in proporzione 10 ml per grammo di base quindi si filtrano in un imbuto con carta da filtro ..tutto facendo molta att a che no entri agua nell etere anidro ..si chiuse il beker con una pellicola domopak ..per non far evaporare letere..e si mette in bagno maria alcni minuti fino a che non comincia a bollire l etere ..a questo punto si agg molto lentamennte una soluzione di acido cloridrico concentrato al 37 per cento con acetone puro anidro, in proporzione 0.25ml di acido e 0.25 ml di acetone per ogni grammo di base previamente sciolta nel etere...al itante inizieranno a precipitare cristalli di cocaina cloridrato e dovanno essere lasciati precipitare un ora circa ..fatto cio si versera il tutto sopra carta da filtro recuperando cocaina cloridrato ..si potra lasciar seccare al aria opp con qualche secondo di microonda forno. questo e il procedimento per sintesi della cocaina a partire dalla foglia. se hai domande puoi lasciarmi una mail per poterti rispondere . saluti da huanuco . ciao
23 October 2011 alle 07:48
Va bene anche il petrolio bianco che contiene cherosene?
23 October 2011 alle 09:41
funzionano entrambi, ma l'ideale è sempre l'etere etilico.
24 October 2011 alle 13:28
L'etere di petrolio e l'essenza di petrolio sono la stessa cosa?
24 October 2011 alle 13:39
non sono la stessa cosa, però si tratta sempre di miscele di idrocarburi più o meno additivati con punti di ebollizione simili. guarda, puoi pure usare il carburante disel, sempre di solvente apolare si tratta; il risultato però cambia eccome.
25 October 2011 alle 16:50
Perchè si richiede un piatto in ceramica e non un piatto in porcellana oppure un vassoio in vetro?
26 October 2011 alle 11:34
ehm, porcellana è di fatto una tipologia di ceramica. per essere professionali si dovrebbe usare un vetro da orologio http://it.wikipedia.org/wiki/Vetrino_da_orologio
qualsiasi cosa simile può andare bene.
8 November 2011 alle 07:02
E se al posto di contenitori in vetro usassimo delle bottiglie in plastica come quella del the, succederebbe qualcosa?
8 November 2011 alle 15:09
per gli agenti chimici usati in questo caso sì, ma deve essere PET. e non puoi usare il cloruro di metile come solvente, lo scioglie.
11 November 2011 alle 14:26
Una volta ottenuto il prodotto finale, usando come solvente il petrolio bianco, il solvente se c'è rimane in superficie oppure può essere dentro il prodotto finale? Spero la domanda sia chiara. Grazie.
11 November 2011 alle 15:47
intendi dire se rimangono tracce nell'estratto? sì rimangono se usi petrolio bianco.
12 November 2011 alle 12:16
Volevo sapere se queste tracce rimangono dentro oppure in superficie del prodotto finale.
23 November 2011 alle 18:06
Scusate, una domanda, io ho seguito la procedura fino al punto 3(usando semplicemente caffè, poi vorrei provare con 'canne comuni' o 'acacia'), adesso attendo la separzione del solvente (petrolio lampante) dopo l'emulsione, la lascerò riposare per c.ca 12 ore... dopodichè separerò il solvente, ma per farlo evaporare devo lasciarlo semplicemente all'aperto oppure devo necessariamente riscaldare il tutto? x riscaldare posso usare un barattolo di vetro con sotto uno scaldavivande con candela o devo usare una resistenza elettrica perchè rischio che i vapori del petrolio infiammino? Ho usato come filtro una calza da donna, trama troppo poco fina? grazie delle eventuali risposte, buona serata a tutti...
24 November 2011 alle 15:07
i vapori del solvente potrebbero infiammare sì, ma non è necessario riscaldare se hai tempo. la calza va bene, non è troppo fina.
15 December 2011 alle 14:23
Ciao Marco
complimenti per gli ottimi articoli.
Vorrei chiederti se hai qualche specifica da fornire per l'estrazione degli alcaloidi del papaver somniferum.
So che questo tipo di estrazione è generica e quindi dovrebbe andare bene generalmente per tutti gli alcaloidi, ma mi chiedevo se ci fossero delle "attenzioni" particolari da rivolgere a questo antico fiore. Ovviamente non intendo entrare nello specifico, so che un'accurata estrazione (a livello farmaceutico) sarebbe pressochè impossibile da portare a termine con metodi casalinghi. Vorrei solo capire se con questo metodo, o piccole variazioni, si possono ottenere risultati soddisfacenti.
Ti ringrazio, soprattutto per la conoscenza che metti a disposizione.
Saluti.
William
15 December 2011 alle 15:32
dovresti comunque partire dall'oppio.
per estrarre qualcosa di decente (e mi riferisco alla morfina) il processo è molto diverso da quello qui descritto (in realtà è molto diverso per qualsiasi altra sostanza se si vuole un ottimo risultato).
dovresti effettuare un'estrazione con riflusso usando del metanolo basificato con NaOH. dopo varie fasi di distillazione e filtraggio si estrae con toluene.
comunque si può fare a casa, basta avere i mezzi, non è nulla di particolarmente elaborato o costoso.
se riesco faccio un articolo proprio sugli alcaloidi dell'oppio tra qui e settimana prossima.
8 January 2012 alle 14:30
Ciao Marco, un articolo sull'estrazione degli alcaloidi dell'oppio sarebbe fantastico, soprattutto capire come si isolano gli uni dagli altri. Due cose: perchè si dovrebbe partire per forza dall'oppio, non si potrebbero lavorare le capsule di papavero?
Poi ho trovato questa domanda navigando e mi piacerebbe molto sapere la tua opinione in merito:
"Un mio conoscente, che chiameremo ManoLesta, dopo aver letto il metodo descritto su mindunpacked si è lasciato cadere dalle mani 1 g di oppio in soluzione di acido cloridrico a Ph 3. Per poi capire che i principali alcaloidi del papavero hanno Ph acido, quindi preferirebbero migrare in ambiente basico. Dunque per un'estrazione bisognerebbe procedere con metodo inverso ovvero la soluzione dovrebbe essere basica e possibilmente alcoolica.
Ora ManoLesta si chiede: la suddetta soluzione è da buttare o si potrebbe tentare di portare comunque a termine l'estrazione? O magari si potrebbe semplicemente basificare (con NaOH) per ripristinare un Ph accettabile così da avere qualcosa di "bevibile"?
O addirittura si potrebbe tentare di "aggiustare" la soluzione con NaOH e etanolo per procedere con l'estrazione corretta?
Spero di essre stato chiaro, ManoLesta è ovviamente un coglione e grazie in anticipo a chi voglia aiutarlo."
Grazie molto, i tuoi articoli sono interessantissimi!
9 January 2012 alle 12:32
è ovviamente possibile deacidificare la soluzione. si può usare naoh come hai detto, e riportare il ph a 7 (neutro). fatto ciò si può catturare gran parte dell'oppio con un qualsiasi solvente organico. ne risulterà un oppio "lavato" da varie schifezze (solubili in h2o) che rimangono nella soluzione acida.
estrarre gli alcaloidi dell'oppio partendo da una soluzione lievemente acida è possibile, ma porta a complicanze e soprattutto a risultati non buoni...
5 February 2012 alle 12:54
con questa tecnica di acido/base e' possibile estrarre piperina dal pepe nero?
o altrimenti ci sarebbe un modo semplice per estrarlo?
grazie.