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LINDACO Lindaco è una sostanza blu usata come colorante tessile fin dallantichità in quanto è estraibile dal fusto di alcune piante tropicali del genere.

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Presentazione sul tema: "LINDACO Lindaco è una sostanza blu usata come colorante tessile fin dallantichità in quanto è estraibile dal fusto di alcune piante tropicali del genere."— Transcript della presentazione:

1 LINDACO Lindaco è una sostanza blu usata come colorante tessile fin dallantichità in quanto è estraibile dal fusto di alcune piante tropicali del genere Indigofera ed in minor misura della pianta europea Isatis tinctoria. La struttura molecolare dellindaco fu determinata nel 1878 e la sua prima sintesi fu realizzata nel 1882.

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3 L'indaco, nelle regioni del Sahel della Mauritania, è uno dei simboli di prestigio più ricercati.SahelMauritania La tunica dei Tuareg, ad esempio, è tutta indaco, colore considerato nobile. I mauritani, nelle zone del corpo non coperte da indumenti, si spalmano una polvere color indaco che li protegge dai raggi solari e dà origine al soprannome di "uomini blu" conferito alle popolazioni nomadi dell'area.Tuaregmauritani

4 Si può ricavare dalla fermentazione delle foglie di Indigofera tinctoria. Il liquido giallo-verde che si ottiene dalla fermentazione viene fatto ossidare all'aria in ampie vasche, nelle quali viene costantemente agitato. Man mano che progredisce l'ossidazione, il colore della soluzione vira gradualmente fino a diventare un viola-bluastro caratteristico, il color indaco. Indigofera tinctoriafermentazioneossidareviraindaco Il deposito melmoso che si è formato viene quindi raccolto e riscaldato per bloccarne la fermentazione. Una volta asciugato, viene messo in commercio in forma di pani. LINDACO

5 Adolf Von BaeyerAdolf Von Baeyer, premio Nobel nel 1913premio Nobel1913 già nel 1897 incominciò la produzione su scala industriale dellindaco di sintesi

6 Viene anche prodotto per sintesi chimica. Fu Adolf Von Baeyer, premio Nobel nel 1913, a mettere a punto per primo il processo di sintesi.Adolf Von Baeyerpremio Nobel 1913 Per soddisfare le esigenze del settore tessile, già nel 1897 incominciò la produzione su scala industriale dellindaco di sintesi, che soppiantò nel giro di qualche decennio luso dellindaco di origine naturale. Oggigiorno lindaco è sempre largamente usato essendo il colorante tipico dei blu-jeans ed è tutto di origine sintetica (se ne producono, a livello mondiale, circa tonnellate allanno). Spettro UV/visibile a.Spettro prodotto naturale b.Spettro prodotto di sintesi c.Spettro prodotto su tela

7 SINTESI CHIMICA DELLINDACO Stechiometria della reazione 2-nitro- benzaldeide Indaco

8 Procedura sperimentale In una beuta da 250 ml a collo largo si mettono nellordine 1 g di 2-nitro-benzaldeide, 20 ml di acetone e 30 ml di acqua. Mantenendo la miscela in agitazione (mediante una piastra agitante oppure semplicemente agitando il recipiente con la mano) si gocciolano lentamente con una pipetta di Pasteur 5 ml di una soluzione acquosa 2 Molare di idrossido di sodio. Poichè la reazione provocata dallidrossido di sodio è esotermica, la miscela di reazione si scalda: occorre regolare la velocità di gocciolamento in modo che la miscela rimanga tiepida e non superi i 45 °C (cioè non scotti). Terminata laggiunta, si lascia sotto agitazione per 30 minuti in modo che la reazione si completi. A questo punto, si raccoglie il solido formatosi mediante filtrazione su Buchner con aspirazione; se rimane un po di solido nella beuta di reazione, si usa acqua per effettuarne il trasferimento sul filtro. Il solido raccolto sul Buchner viene spremuto con la spatola, lavato con 10 ml di acqua, spremuto di nuovo e quindi lavato con 10 ml di etanolo. Si trasferisce il prodotto in un pallone da 50 ml con collo a smeriglio e, tramite una bolla paraspruzzi, lo si lascia sotto vuoto per 15 minuti per essiccarlo.

9 Meccanismo della reazione La formazione dellindaco, la cui prima sintesi è stata certamente un risultato non previsto ed in parte frutto della casualità, non è di immediata comprensione poiché essa comporta una serie di trasformazioni che avvengono in spontanea e rapida successione e che sono state chiarite con uno studio decennale. 1°) Reazione di addizione al doppio legame carbonio-ossigeno del gruppo funzionale aldeidico, resa possibile dalla presenza di una base che facilita la rottura eterolitica del legame carbonio-idrogeno dellacetone (ovvero la deprotonazione dellacetone):

10 2°) Reazione di condensazione (= eliminazione di una molecola di acqua) tra due gruppi funzionali della stessa molecola con formazione di un ciclo: 3°) Ossido-riduzione tra due gruppi funzionali della stessa molecola, in quanto uno è ossidabile (il gruppo funzionale alcol secondario) e laltro ha proprietà ossidanti (il gruppo funzionale N- ossido): 4°) Reazione di frammentazione della molecola per rottura del legame tra i due atomi di carbonio adiacenti ad atomi molto elettronegativi (ossigeno, azoto) i quali polarizzano gli elettroni di legame favorendo lattacco nucleofilo da parte dellanione idrossido:

11 5°) Dimerizzazione a seguito dello spostamento dellatomo di idrogeno dal carbonio allazoto:

12 SINTESI BIOCATALITICA DELLINDACO Stechiometria della reazione Meccanismo della reazione La formazione biocatalizzata dellindaco comporta una serie di trasformazioni che avvengono in successione e che sono in parte catalizzate dallenzima e in parte spontanee. indolo NB indolo è un sottoprodotto della digestione del triptofanotriptofano

13 1°) Reazione di addizione al doppio legame carbonio-carbonio dellanello eterociclico dellindolo, resa possibile dalla presenza di un enzima ossidativo che utilizza lossigeno atmosferico e due equivalenti di potere riducente. Il sito catalitico contiene uno ione Fe 2+ in grado di attivare la molecola di ossigeno. Successivamente, intervengono due elettroni, attraverso una catena ossidoriduttiva di trasporto che li ottiene dal NADH. Questultimo deve poi essere rigenerato; nelle cellule ciò avviene nella respirazione.

14 2°) Reazione di eliminazione di una molecola di acqua con ripristino dellaromaticità. 3°) Ossidazione spontanea allaria con dimerizzazione. Si forma dapprima lindossile (stesso intermedio della sintesi chimica.

15 Reazione di sintesi dellindaco(Chimica) Risospendere in una beuta da 100 mL la cellule precedentemente preparate in 20 ml di tampone fosfato (o terreno minerale) a pH 7 e misurare la densità ottica, utilizzando un spettrofotometro UV/visibile alla lunghezza donda di 600 nm. La misura viene effettuata prelevando con una pipetta calibrata 100 μL di sospensione cellulare, diluendo a 1 mL con terreno minerale ed effettuando la lettura dellassorbanza. Aggiungere 10 μL di una soluzione al 40% (pari a 4 mg) di glucosio (0.2% w/v) e 10 mg di indolo (0.5g/L, i.e. 4.3 mM), pesati utilizzando una bilancia analitica (precisione = g). Inserire unancoretta magnetica e mettere in agitazione su piastra a 30 °C per 30 minuti. Si sviluppa una colorazione blu. Estrarre la sospensione aggiungendo 20 ml di AcOEt, prelevati con un cilindro graduato, direttamente nella beuta di reazione, e agitando bene per 10 minuti. Fermare lagitazione e lasciare separare le fasi. Prelevare con una pipetta calibrata 200 μL di AcOEt e diluirli a 1 mL, trasferire in una cella da UV e misurare lassorbanza a 600 nm (ripetere loperazione 3 volte). Utilizzando una retta di taratura (o il coefficiente di estinzione molare per lindaco), calcolare la quantità di indaco formatosi, la resa della reazione e lattività del biocatalizzatore, espressa come mmoli/min/DCW. DCW = Dry Cell Weight, in grammi; si può ottenere approssimativamente dallOD, secondo un rapporto che dipende dal microrganismo (nel caso di E.coli il rapporto è 1 unità OD = 0.5 g DCW). Tempo totale dellesperienza chimica 90 minuti

16 Reazione di sintesi dellindaco(Chimica) Determinazione della velocità di reazione (se possibile) Effettuare 4 prelievi da 1 mL ogni 15 minuti (tempi: 15, 30, 45, 60) utilizzando la pipetta calibrata, metterli in una provetta ed estrarre la sospensione aggiungendo 3 ml di AcOEt, prelevati con la pipetta graduata, tappare la provetta e agitare bene per 1-2 minuti. Fermare lagitazione e lasciare separare le fasi. Prelevare con una pipetta calibrata 2 mL di AcOEt (Etil acetato: Ac Acetato - O- Et etilico C2H3O-O-C2H5) e trasferirli in una cella da UV e misurare lassorbanza a 600 nm. Utilizzando una retta di taratura (o il coefficiente di estinzione molare per lindaco), calcolare la quantità di indaco formatosi e riportare su un grafico la concentrazione in funzione del temp, calcolare la velocità di reazione, espressa come mmoli/min/DCW.


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