搜索
广州大学化学化工学院本科学生综合性实验报告实验课程有机化学实验实验项目药物合成与鉴定专业生物技术班级142学号1414300030姓名徐嘉宽指导教师及职称何芝洲、刘天穗开课学期2014至2015学年2学期实验时间2015/6/11，2015/6/181实验序号5.1.35.1.4实验项目从茶叶中提取咖啡因薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定实验时间2015/6/112015/6/18实验室生化楼633小组成员徐嘉宽一．目的和要求1．学习天然物的提取技术和鉴定知识；2．掌握从茶叶中提取咖啡因的方法、索氏提取器的原理和操作；3．结合薄层层析对APC各组分的分离分析，掌握薄层色谱法分离鉴定有机化合物的技术；4．巩固回流、蒸馏、升华等基本操作；5．了解生物碱的应用及定性检验方法。二．实验项目特点以“抽提—分离分析—定性检验”为模式，综合天然物的提取、检验和应用等方面：1．天然物的提取技术和鉴定；2．薄层色谱法分离鉴定有机化合物的原理和方法；3．索氏提取器、回流、蒸馏、升华等原理及操作；4．生物碱的应用和定性检验。三．实验原理：1.APC各成分的介绍；这是一个复方制剂，内含阿司匹林，非那西丁及咖啡因。阿司匹林阿司匹林的分子结构式普通命名法：乙酰水杨酸，邻乙酰水杨酸系统命名法：2-（乙酰氧基）苯甲酸分子式：C9H8O4相对分子质量：180.1阿司匹林是一种历史悠久的解热镇痛药，诞生于1899年3月6日。用于治感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛、风湿病，还能抑制血小板聚集，用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛、心肺梗塞、脑血栓形成，应用于血管形成术及旁路移植术也有效。2性质描述：白色针状或板状结晶或粉末。熔点135～140℃。无气味，微带酸味。在干燥空气中稳定，在潮湿空气中缓缓水解成水杨酸和乙酸。在乙醇中易溶，在乙醚和氯仿溶解，微溶于水，在氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液中能溶解，但同时分解。该品1g能溶于300ml水5ml醇10-15ml醚或17ml氯仿。生产方法及其他：水杨酸乙酰化而得：在反应罐中加乙酐（加料量为水杨酸总量的0.7889倍），再加入三分之二量的水杨酸，搅拌升温，在81-82℃反应40-60min。降温至81-82℃保温反应2h。检查游离水杨酸合格后，降温至13℃，析出结晶，甩滤，水洗甩干，于65-70℃气流干燥，得乙酰水杨酸。咖啡因咖啡因的分子结构式普通命名法：咖啡因，咖啡碱系统命名法：1,3,7-三甲基黄嘌呤分子式：C8H10N4O2相对分子质量：194.19性质描述：咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱。纯的咖啡因是白色的，强烈苦味的白色粉末或六角棱柱状结晶。它的化学式是C8H10N4O2。它的化学名是1,3,7-三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。分子量，194.19。熔点238°C，178°C升华。1g咖啡因溶于46ml水、5.5ml80°的水、1.5ml沸水、66ml乙醇、22ml60°的乙醇、50ml丙酮及5.5ml氯仿等。作用与应用：咖啡因是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。咖啡因有时也与其他药物混合提高它们的功效。咖啡因能够使减轻头痛的药的功效提高40%，并能使身体更快的吸收这些药品缩短起作用的时间。因此，很多非处方治疗头痛的药品中包含有咖啡因。咖啡因也与麦角胺一起使用，治疗偏头痛和集束性头痛，也能克服由抗组胺剂带来的困意。3不良反应：大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。另外，由于咖啡因能使胃酸增多，持续的高剂量摄入会导致消化性溃疡，糜烂性食道炎和胃食管反流病。非那西汀非那西汀结构式普通命名法：非那西汀或对乙氧基-N-乙酰苯胺系统命名法：4-乙氧基乙酰苯胺分子式：C10H13NO2相对分子质量：179.22药动学:本品内服易吸收，服后20～30min出现药效，持续5～6h。大部分在肝内迅速脱去乙基，生成扑热息痛起解热镇痛作用，扑热息痛与葡萄糖醛酸结合随尿排出。小部分脱去乙酰基而生成对氨苯乙醚，进一步脱乙基生成对氨基酚，后者氧化成亚氨基醌。亚氨基醌能使血红蛋白变成高铁血红蛋白而失去携氧能力，造成组织缺氧、红细胞溶解而致溶血、黄疸，肝脏损害等。正常情况下，毒性中间代谢物迅速与谷光甘肽结合或转化成无毒的硫醚氨酸（meracpturicacid），从尿中排出。只有当剂量过大或动物缺乏葡萄糖醛酸结合代谢方式时，才出现中毒反应。作用与应用:本品对丘脑下部前列腺素的合成与释放有较强抑制作用，而对外周作用弱，故解热效果好，镇痛抗炎效果差。原形及其代谢物扑热息痛均有解热作用，药效强度与阿司匹林相当，作用徐缓而持久。主要用做解热药。不良反应:剂量过大或长期使用，可致高铁血红蛋白血症，损害肾脏，甚至诱发癌症。其它可能的不良反应包括紫绀反应及溶血性贫血引起组织缺氧、发绀。对猫易引起严重毒性反应，不宜应用。42.咖啡因提取原理；咖啡因又叫咖啡碱,是一种生物碱,存在于茶叶、咖啡、可可等植物中。例如茶叶中含有1%～5%的咖啡因,同时还含有单宁酸、色素、纤维素等物质。咖啡因是弱碱性化合物,可溶于氯仿、丙醇、乙醇和热水中,难溶于乙醚和苯(冷)。纯品熔点235～236℃,含结晶水的咖啡因为无色针状晶体,在100℃时失去结晶水,并开始升华,120℃时显著升华,178℃时迅速升华。利用这一性质可纯化咖啡因。提取咖啡因的方法有碱液提取法和索氏提取器提取法。3.TLC介绍；薄层色谱(ThinLayerChromatography)常用TLC表示，又称薄层层析，是色谱法中的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，属于固－液吸附色谱。是近来发展起来的一种微量、快速而简单的色谱法。它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品（几到几十微克，甚至0.01微克）的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸附层加厚加大，将样品点成一条线，则可分离多达500mg的样品。因此，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。此外，在进行化学反应时，薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”，常利用薄层色谱观察原料斑点的逐步消失来判断反应是否完成。薄层色谱是在被洗涤干净的玻板（10×3cm左右）上均匀的涂一层吸附剂或支持剂，待干燥、活化后将样品溶液用管口平整的毛细管滴加于离薄层板一端约1cm处的起点线上，晾干或吹干后置薄层板于盛有展开剂的展开槽内，浸入深度为0。5cm。待展开剂前沿离顶端约1cm附近时，将色谱板取出，干燥后喷以显色剂，或在紫外灯下显色。4.本实验以茶叶中提取的咖啡因和乙酰水杨酸为标准对市售的APC进行鉴定实验,确定其中是否含有咖啡因和乙酰水杨酸成分。四．仪器与试剂1．主要试剂及产物的物理常数名称性状相对分子质量(M)相对密度熔点(mp/℃)沸点(bp/℃)折光率(nD20)溶解度咖啡因白色针状晶体194.191.23238178溶于水、醇、酮乙醇无色透明液体46.070.79-11478041.3614与水任意比例互溶2．主要试剂用量及规格名称规格用量备注gmLmol茶叶固体15乙醇95%100生石灰固体6苯液体120份按苯：乙醚：冰醋酸：甲醇=120：60：18：1比例制作展开剂乙醚液体60份冰醋酸液体18份甲醇液体1份3。主要仪器：仪器：蒸馏仪器、索氏提取器、电热套、玻璃棒、表面皿、玻璃漏斗、棉花、滤纸。薄层板、烧杯、表面皿。蒸馏装置索氏提取器升华装置层析缸其中2表示薄层板；4表示展开剂。1五．实验步骤及现象实验步骤现象注意事项从茶叶中提取咖啡因：用滤纸制作圆柱状滤纸筒,称取10g茶叶末,装入滤纸筒中,将开口端折叠封住,放入提取筒中.将150mL圆底烧瓶安装于电热套上,放入2粒沸石,量取95%乙醇90mL倒入烧瓶,安装好索氏提取装置,打开电源,加热回流,当提取筒中提取液颜色变得很浅时,说明被提取物已大部分被提取,停止加热,拆除索氏提取器(若提取筒中仍有少量提取液,倾斜使其全部流到圆底烧瓶中),安装冷凝管进行蒸馏，蒸出提取液中的大部分乙醇，至提取液浓缩至10ml时，停止蒸馏，趁热把浓缩液倒入蒸发皿中。随着实验的进行，圆底烧瓶中的提取液颜色逐渐变深，而索氏提取器内的提取液颜色逐渐变浅。1、茶叶要研成粉末状，以增加液体浸润面积。2、滤纸包茶叶时要严密，防止茶叶末漏出堵塞虹吸管，滤纸筒大小、高度要适宜。3、提取时间主要依据萃取溶剂的颜色判断，当颜色较浅时，说明大部分物质已被萃取到溶剂内，此时可停止萃取。4、加入沸石可防止液体曓沸。往盛有提取液的蒸发皿中加入4g生石灰粉及2粒沸石，搅成浆状，放在电热套上加热蒸干，使之成粉状（不断搅拌，压碎块状物）。然后小火加热，焙炒片刻，除去水分。蒸发完成后，浆状物变为粉末状。1、放入2粒沸石，防止浆状物受热溅出。2、生石灰起中和作用，以除去单宁酸等酸性物质。3、水分要除尽，若留有水分，将会在下一步升华时产生一些有色烟雾，污染产品和器皿。在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸，再在滤纸上罩一个大小适宜的玻璃漏斗，漏斗中塞一团棉花，把蒸发皿放在电热套上加热，适当控制温度，当发现有棕色烟雾时，即升华完毕，停止加热。冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，用刮刀将附在滤纸下面的咖啡因针状晶体刮下。有许多白色针状晶体密集悬挂在滤纸下面。1、升华操作是实验成败的关键。在升华过程中始终需严格控制温度，若温度太低，升华速度较慢，耗时过长；温度太高又会使烘焙物冒烟炭化，导致产品不纯和损失。若升华开始时在漏斗内出现水珠，则用滤纸迅速擦干并继续升华。2薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定：薄层板的制备。点样：用不同的毛细管吸取不同的点样液进行点样。点样前，先用铅笔在层析上距末端0.5cm处轻轻画一横线，然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样。左边为乙酰水杨酸，中间为APC水样液，右边为咖啡因水样液。三个样点间隔均匀。做好相关的记录。展开：吹干样点，竖直放入盛有展开剂的烧杯中。展开剂要接触到吸附剂下沿，但切勿接触到样点。盖上表面皿，展开。待展开剂上行到一定高度（由试验确定适当的展开高度），取出薄层板，再画出展开剂的前沿线。鉴定：把烘干的薄层板放在紫外线灯光下照射显色，用铅笔画出薄层板上的斑点；量出展斑点中心到起始点的距离及展开剂前沿到起始点中心的距离，计算各组分的比移值Rf。根据Rf值对照文献可以确定APC的主要成分。3六、粗产品纯化流程图在茶叶中提取咖啡因：茶叶末（咖啡因、单宁酸、色素、纤维素、蛋白质）+95%乙醇茶叶残渣提取液（咖啡因、单宁酸、色素、乙醇、水）无水乙醇浓缩液（咖啡因、单宁酸、色素、水、少量乙醇）粉状物（咖啡因、氢氧化钙、单宁酸钙、色素）残渣白色针状晶体（咖啡因）回流提取蒸馏浓缩生石灰升华4薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定实验试剂及相应化合物的物理常数主要试剂：咖啡因、乙酰水杨酸、APC的点样水溶液；展开剂。化合物Rf值入max熔点/°C阿司匹林0.81276135~138非那西汀0.60249134~136咖啡因0.30273234~236薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定：5七、结果分析与讨论产品外观：白色针状晶体1．产品分析及产率计算在“从茶叶中提取咖啡因”这个实验项目中，制得咖啡因0.02g，产品为无色针状晶体（收集起来略呈黄色）。理论产量：15g*2.5%=0.375g实际产量：0.02产率：0.02/0.375*100%=5.3%在“薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定”实验中得：比移值Rf的计算公式：Rf咖啡因=d1/DRf阿司匹林=d2/DAPC：Rf1Rf2Rf3物质移动的距离Rf=溶剂移动的距离2．对实验现象、