Esercitazione di laboratorio

ESERCITAZIONE DI LABORATORIO

Determinazione della mutarotazione di una soluzione di glucosio

dalla misura del potere rotatorio specifico

Obiettivo: analisi e verifica del processo di mutarotazione del glucosio mediante la misurazione dell'angolo di rotazione del piano di polarizzazione di una soluzione a concentrazione nota.

Principio teorico:

il glucosio puro può esistere in due forme cristalline diverse: α- o β-D-glucosio. La rotazione specifica di una soluzione di α-D-glucosio appena preparata è +112°; la rotazione specifica del β-D-glucosio è +18.7°. La rotazione specifica di una soluzione acquosa contenente α- e β-D-glucosio cambia lentamente fino a raggiungere un valore di equilibrio a +56.2°. Questo spontaneo cambiamento di attività ottica della soluzione prende il nome di mutarotazione.

In una soluzione di α- o β-D-glucosio si instaura un equilibrio fra le diverse strutture che può assumere la molecola, ovvero 2 forme anomeriche e una lineare. La reazione di addizione nucleofila interna alla molecola è NON stereospecifica. Questo fa sì che si instauri il seguente equilibrio:

Nella miscela di equilibrio, la percentuale dell'anomero β è maggiore per via della maggior stabilità. Dall'analisi conformazionale dei due anomeri si nota che il gruppo ossidrilico legato a C₁ è equatoriale in β e assiale in α.

L'equazione che lega il potere rotatorio alla concentrazione è:

[α]_D²⁰ = α / (l * c)

in cui:

[α]_D²⁰ è il potere rotatorio specifico

è l'angolo di rotazione misurato

l è il cammino ottico [dm]

c è la concentrazione [g/ml]

Procedimento: preparare una soluzione di circa 10g pesati esattamente di α-D-glucosio in 100ml di H₂O. Riempire la cella polarimetrica prestando attenzione alla possibile formazione di bolle. Effettuare misurazioni a intervalli di tempo inizialmente molto brevi, e in seguito più lunghi.

Dati sperimentali:

MISURE POLARIMETRICHE

OSSERVAZIONI

Come si può notare dalla tabella, le misure sono iniziate solamente dopo 15 minuti dalla preparazione della soluzione, per il tempo necessario alla preparazione della soluzione e per via dei problemi riscontrati durante l'operazione di riempimento della cella polarimetrica; le prime misurazioni non comprendono quindi la fase in cui l'andamento dei dati è esponenziale.

Inoltre dopo la stesura dei grafici sono emersi alcuni errori grossolani di misurazione, causati forse da un'errata metodologia di lettura. Con il procedere delle misure, l'andamento si è progressivamente stabilizzato. Nella tabella i valori ritenuti sospetti sono contrassegnati con il simbolo * ; questi valori si evidenziano facilmente perché si discostano in modo più evidente di altri dalla linea di tendenza.

Nel grafico 1 sono riportate le misure effettuate, in base al tempo. Si nota come la maggior parte delle misure anomale si riscontri nella parte iniziale della curva, dove più facilmente si possono verificare gli errori di lettura sulle scale.

Nel grafico 2 si nota invece che eliminando questi valori, i punti trovati sperimentalmente si avvicinano molto alla linea di tendenza.

Conoscendo il potere rotatorio specifico in soluzione della miscela, è possibile risalire alle percentuali in cui sono presenti i due anomeri.  Nel grafico 3 si può osservare l'andamento tendenziale delle percentuali dei due anomeri in funzione del tempo.

Dal grafico si può osservare come all'equilibrio vi sia una maggior quantità dell'anomero β, nonostante si partisse da una soluzione 100% di α. Quando la soluzione si stabilizza il potere rotatorio specifico risulta 51.82. In queste condizioni si ha il 35.4% dell'anomero α e il 64.4% di quello β.