Solubilità dei composti organici
Nov25

Solubilità dei composti organici

Lo studio della solubilità di un composto organico costituisce un valido aiuto per avere delle informazioni relative alla sua struttura. Viceversa la conoscenza della struttura di un composto organico consente di prevedere la sua solubilità in opportuni solventi e ciò può risultare di grande utilità quando lo si vuol purificare ad esempio tramite cristallizzazione o isolarlo da una miscela tramite estrazione. La solubilità di un composto organico riveste inoltre una grande importanza ai fini sintetici in quanto i reagenti vengono portati in soluzione. La solubilità è influenzata dalle forze intermolecolari che si instaurano tra le molecole di soluto, tra quelle di solvente e tra quelle tra soluto e solvente che possono essere di diversa natura essendo alcune di esse deboli come quelle dipolo indotto-dipolo indotto, si media forza come quelle dipolo-dipolo fino a quelle più forti dovute alla formazione di legami a idrogeno. Esiste comunque una regola, nota fin dall’antichità, secondo la quale “il simile scioglie il suo simile” che si basa sulla polarità delle molecole: le molecole polari si solubilizzano infatti in solventi polari come acqua o alcol mentre molecole apolari si solubilizzano in molecole apolari come l’esano o benzene. La polarità delle molecole organiche è dovuta prevalentemente alla presenza di atomi quali l’azoto o l’ossigeno dotati di elevata elettronegatività. La polarità delle molecole organiche è quindi dovuta alla presenza di particolari gruppi funzionali quali quello amminico o alcolico pertanto la solubilità in determinati solventi può fornire un’evidenza sperimentale della presenza o dell’assenza di alcuni gruppi funzionali. La maggior parte delle molecole organiche sono poco polari e sono solubili quindi in solventi quali il dietil etere, il cloroformio, il diclorometano ma non sono solubili in acqua. Le maggiori informazioni possono essere ottenute effettuando dei test di solubilità in acqua, idrossido di sodio al 5%, bicarbonato di sodio al 5% e acido cloridrico al 5%. Se una specie è solubile in acqua è polare e in essa è presente un elevato rapporto di gruppi polari rispetto a quelli non polari come, ad esempio un composto a basso peso molecolare in cui può essere presente un gruppo –OH, NH2 o –COOH o un composto a peso molecolare più elevato che contiene più gruppi polari. La presenza di un gruppo acido o basico può essere evidenziata, per i composti solubili in acqua, dal valore del pH. I composti insolubili in acqua possono essere testati con acidi o basi in quanto possono formare in tali ambienti specie ioniche. Ad esempio l’acido benzoico è scarsamente solubile in solventi polari come l’acqua, ma se viene trattato con una soluzione al 5% di idrossido di sodio diventa solubile a causa della formazione del benzoato di...

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Acido ascorbico
Nov01

Acido ascorbico

L’acido L-ascorbico, più noto come vitamina C, è una vitamina idrosolubile con proprietà antiossidanti. Il nome rispecchia le sue proprietà a prevenire lo scorbuto, patologia tristemente nota largamente diffusa tra i marinai nel periodo delle grandi esplorazioni, dovuta a carenza di vitamina C che ha un ruolo fondamentale nella sintesi del collagene. L’acido ascorbico è una polvere cristallina bianca solubile in acqua, debolmente solubile in etanolo e insolubile in cloroformio e in etere e viene comunemente abbreviato con la formula AscH2 È costituita da un anello lattonico con un gruppo enediolico (C = C) e da due gruppi alcolici. La molecola contiene quattro gruppi idrossilici rispettivamente nelle posizioni 2,3,5 e 6: il gruppo –OH nella posizione 3 è acido (pKa= 4.2), il gruppo –OH in posizione 2 è molto meno acido (pKa= 11.6) mentre quelli in posizione 5 e 6 hanno valori di pKa tipici di quelli degli alcoli. Ciò implica che a pH fisiologico lo ione ascorbato AscH– è quello predominante. L’ascorbato è un agente riducente che dà luogo a due reazioni consecutive ovvero forma dapprima il radicale ascorbato Asc∙– e successivamente acido deidroascorbico L’acido ascorbico dà luogo a tautomeria:   L’acido ascorbico è sensibile al calore, alla luce, all’azione di agenti ossidanti e agli ioni metallici; in soluzione acquosa si ossida rapidamente reagendo con l’ossigeno dell’aria per dare acido deidroascorbico con perdita di due elettroni: Oltre ad essere un potente antiossidante la vitamina C stimola il sistema immunitario ed è indicata come coadiuvante nel raffreddore. Essa funziona anche da inibitore dell’istamina, composto che viene rilasciato durante le reazioni allergiche ed inoltre impedisce la formazione di nitrosammine sostanze potenzialmente cancerogene. L’acido ascorbico è in grado di aumentare l’azione di altri antiossidanti come la vitamina E, contribuisce alla guarigione delle ferite, alla salute dei denti e delle gengive e migliora l’assorbimento del ferro. La vitamina C è necessaria nel metabolismo degli acidi biliari e svolge un ruolo importante nella sintesi di molte sostanze tra cui la carnitina. Essa è presente nella frutta e negli ortaggio quali agrumi, kiwi, fragole, ribes nero, verdura a foglia scura, pomodori e peperoni. Essendo sensibile all’azione della luce e del calore è preferibile assumere i cibi che la contengono, che vanno tenuti al riparo dalla luce, o crudi o evitando una cottura...

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Fotodegradazione degli alimenti
Ott30

Fotodegradazione degli alimenti

Secondo la I.U.P.A.C. la fotodegradazione è una trasformazione fotochimica di una molecola in frammenti a peso molecolare inferiore che avviene abitualmente nei processi di ossidazione. Il termine viene utilizzato per i processi di degradazione dovuti alla luce UV e non a quelli dovuti alla radiazione IR o al calore. I processi di fotodegradazione sono tipici di molte specie e sono quasi sempre processi indesiderati. Tra le sostanze che vanno incontro a fotodegradazione vi sono alcuni tipi di alimenti e di bevande. Molte sostanze sono termodinamicamente instabili a temperatura ambiente e in presenza di ossigeno ma la cinetica della loro ossidazione è lenta; tuttavia in presenza di luce avvengono transizioni elettroniche che portano alla formazione del radicale ossidrilico ∙OH che è l’iniziatore di reazioni radicaliche. Poiché l’azione della luce viene esercitata sullo strato esterno se l’alimento è solido la reazione avviene generalmente sulla sua superficie mentre se è liquido può penetrare negli strati più interni a causa del mescolamento e coinvolgere più costituenti. La fotodegradazione abitualmente interessa componenti specifici degli alimenti come pigmenti, vitamine, grassi e proteine e provoca cambiamento di colore e di odore e in taluni casi perdita delle vitamine. La propensione di un alimento a fotodegradarsi dipende da numerosi fattori quali l’energia della luce, la durata dell’esposizione, la temperatura, la quantità di ossigeno contenuto e le caratteristiche dell’imballaggio. Gli additivi contenuti negli alimenti esplicano alcune azioni come quella di conservante, acidificante, colorante, addensante, emulsionante, dolcificante che sono preventivamente testati sia per individuare sostanze nocive che per valutarne la loro capacità a non dare luogo a reazioni di fotodegradazione. I test effettuati sui singoli additivi mostrano una buona resistenza ai raggi UV ma è stata dimostrata la loro instabilità in presenza di altre sostanze. Ad esempio l’acido ascorbico, noto come vitamina C, viene aggiunto negli alimenti sia per aumentarne il valore nutrizionale sia per le sue capacità antiossidanti. Tuttavia nelle bevande in presenza di alcuni coloranti può comportare una reazione di fotodegradazione che porta alla variazione di colore non appena il prodotto è esposto alla luce UV. Tra le sostanze più vulnerabili al degrado vi sono le vitamine e in particolare la viamina A, la vitamina B2 (riboflavina), la vitamina B6 e B12 e la vitamina B9 (acido folico). La luce accelera anche le reazioni di fotodegradazione se sono presenti due o più vitamine: ad esempio la degradazione dell’acido folico e della vitamina C è accelerata in presenza di riboflavina. Pertanto il latte, contenente sia vitamina C che riboflavina, se esposto alla luce, perde il contenuto di vitamina C. Le reazioni di fotodegradazione di alcuni componenti negli alimenti hanno un impatto anche sul gusto e sull’odore: ad esempio...

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Acido usnico e rischi
Ott29

Acido usnico e rischi

L’acido usnico è un derivato del dibenzofurano, eterociclo aromatico, costituito da due anelli benzenici e uno di furano condensati L’acido usnico, isolato per la prima volta nel 1844 dal chimico tedesco Wilhelm Knop è presente in molti generi di licheni e da allora è diventato uno dei metaboliti dei licheni maggiormente studiati. I licheni, che sono diffusi in particolare nei paesi nordici e costituiscono un ottimo cibo per renne, caribù e alci contengono molte sostanze le cui potenzialità farmacologiche sono state studiate a partire dagli inizi del XX secolo. L’acido usnico che, in condizioni normali, è di colore giallo e ha un sapore amaro presenta vari tipi di attività biologica ed in particolare ha un’attività antimicrobica contro gli agenti patogeni e vegetali, compresa l’attività inibitoria contro i ceppi batterici resistenti agli antibiotici. L’acido usnico è stato utilizzato per applicazioni in campo medico e cosmetico in creme, dentifrici, collutori, deodoranti e prodotti solari, in alcuni casi quale principio attivo, in altri come conservante per la sua attività antimicrbica. L’azione dell’acido usnico è tuttavia limitata a batteri Gram positivi come lo strafilococco e lo streptococco e peranto è presente in molti deodoranti dato che i batteri Gram positivi sono tra i principali cause dello sviluppo di cattivi odori. Viene inoltre utilizzato in formulazioni destinate alla prevenzione delle carie come dentifrici e colluttori in quanto l’acido usnico esplica una inibizione selettiva nei confronti dello Streptococcus mutans che è uno dei principali agenti eziologici delle carie dentali.  Poiché secondo alcuni studi l’acido usnico esplica un’azione inibitoria a carico di enzimi coinvolti nel metabolismo dei lipidi esso è presente in alcuni integratori alimentari utilizzati per la perdita di peso sebbene non vi siano solide basi che certifichino questa attività. Ciò che invece appare certo  è che l’acido usnico, assunto per via orale, specie se utilizzato in dosi elevate, può portare a danni epatici acuti. Secondo quanto riportato dal Journal of Hepatology i danni a carico del fegato ne hanno reso necessario il trapianto. I danni epatici di cui è attestata l’incidenza sarebbero dovuti all’inibizione della respirazione mitocondriale ed induzione alla morte degli epatociti da parte dei radicali liberi. L’opinione pubblica dovrebbe essere maggiormente sensibilizzata relativamente ai rischi che sostanze, spesso di origine naturale, i cui effetti non sono peraltro provati, possono...

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Biotina
Ott22

Biotina

La biotina appartiene alle vitamine del gruppo B ma è anche nota come vitamina H è una vitamina idrosolubile prodotta principalmente dalla flora intestinale. E’ presente in molti alimenti tra cui tuorlo d’uovo, fegato di vitello, latticini, frutta secca, lievito di birra e alcune verdure come piselli, cavolfiori e funghi. La biotina è una molecola biciclica costituita da un anello imidazolico e un anello tetraidrotiofenico portatore di una catena laterale di acido valerico. La biotina funge da coenzima nelle reazioni di carbossilazione.  Un esempio è dato dal primo stadio della gluconeogenesi in cui il piruvato si trasforma in ossalacetato grazie all’azione dell’enzima piruvato carbossilasi e della biotina che agisce da cofattore legandosi al biossido di carbonio liberato su uno degli atomi di azoto dell’anello imidazolico fin quando l’enzima raggiunge il sito attivo. Oltre che dalla piruvato carbossilasi la biotina è utilizzata dall’acetil-CoA carbossilasi nella trasformazione dell’acetil-CoA a malonil-CoA che costituisce uno stadio per la sintesi degli acidi grassi. La biotina gioca un ruolo nella fissazione del biossido di carbonio nella sintesi della purina ed inoltre agisce da coenzima nella trasformazione dell’acido propionico in acido succinico. E’ quindi evidente il ruolo fondamentale che ha la biotina nell’ambito delle reazioni biochimiche partecipando al metabolismo delle proteine, alla sintesi degli acidi grassi e del glucosio. Essendo presente in molti alimenti si verificano di rado carenze di biotina a meno che non si consumi abitualmente l’albume d’uovo crudo che viene utilizzato da molti frequentatori di palestre per l’elevato tenore proteico. L’albume d’uovo crudo contiene infatti l’avidina che è una proteina che si lega con la biotina impedendone l’assorbimento; la cottura dell’uovo denatura l’avidina con conseguente assimilazione della biotina da parte dell’organismo. Sebbene gli studi fatti sull’utilizzo della biotina nella cura di alcune patologie non siano conclusivi visti i suoi effetti definiti incoraggianti essa viene utilizzata nel trattamento della caduta dei capelli, fragilità delle unghie e dermatite seborroica. E’ invece dimostrato che integratori contenenti biotina hanno effetti dimostrati nei casi di carenza della vitamina valutata da un medico. Oltre che negli integratori la biotina viene usata in alcuni tipi di shampoo unitamente ad altri composti come la cheratina per stimolare la crescita dei capelli, rallentarne la perdita e per capelli deboli e...

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Azine
Set26

Azine

Le azine sono composti organici aventi formula R2C=N-N=CR2 che derivano dalla condensazione di aldeidi o chetoni con idrazina da cui  si ottengono rispettivamente le aldoazine RCH=N-N=CR2  e le  chetoazine R2C=N-N=CR2. Appartengono a questa classe di composti gli eterocicli  a sei atomi di carbonio in cui è presente l’azoto come la piridina o due atomi di azoto come la pirimidina ovvero 1,3-diazine, la pirazina ovvero 1,4-diazina e la piridazina ovvero 1,2-diazina che, contenendo due atomi di azoto vengono dette diazine,  la 1,2,3-triazina, 1,2,4-triazina e la 1,3,5-triazina che contengono tre atomi di azoto. Le azine vengono ottenute in laboratorio a partire da un composto carbonilico e idrazina monoidrato mentre a livello industriale si ottengono facendo reagire due equivalenti di chetone con due equivalenti di ammoniaca e un equivalente di perossido di idrogeno. La più semplice delle azine è la dimetilchetazina che può essere ottenuta dalla reazione tra acetone e idrazina: 2 CH3COCH3 + N2H4 → (CH3)2C=N-N=C(CH3)2 + 2 H2O La reazione può avvenire anche in senso inverso pertanto dall’idrolisi della chetazina si può ottenere il chetone e l’idrazina: quest’ultima prodotta in situ viene utilizzata per numerose reazioni. Dalla reazione di un’azina in presenza di idrazina a 100°C si ottengono gli idrazoni R2C=N-NH2. Gli idrazoni, in ambiente basico e in presenza di HgO, danno luogo alla formazione di diazocomposti. Per estensione appartengono alla classe delle azine le ossazine ovvero composti eterociclici insaturi a sei membri contenenti un atomo di ossigeno e un atomo di azoto e le tiazine ovvero composti eterociclici insaturi a sei membri contenenti un atomo di zolfo e un atomo di azoto. Sia le ossazine che le tiazine si presentano sotto diverse forme isomere a seconda della posizione reciproca degli...

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