從茶葉中提取咖啡因及薄層色譜法對(duì)APC各組分的分離鑒定

1、廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院本科生綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)合成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 從茶葉中提取咖啡因及薄層色譜法對(duì)APC各組分的分離鑒定專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級(jí) 12化工2學(xué)號(hào) 姓名 王偉指導(dǎo)教師 劉瑩開課學(xué)期 2012 至2013 學(xué)年 第二 學(xué)期實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2013年4月12日.目錄從茶葉中提取咖啡因2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)原理2 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖4 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象4 注意事項(xiàng)5 實(shí)驗(yàn)試劑及相關(guān)物理常數(shù)5 祖產(chǎn)品純化流程圖6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)果分析與討論7 思考題7薄層色譜法對(duì)APC各組分的分離鑒定9 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)原理9 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖11 實(shí)驗(yàn)試劑及相應(yīng)化合物的物理常數(shù)11 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象1

2、1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理12 參考文獻(xiàn)12從茶葉中提取咖啡因一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)天然物的提取技術(shù)和鑒定知識(shí)；2掌握從茶葉中提取咖啡因的方法、索氏提取器的原理和操作；3掌握利用升華方法純化固體產(chǎn)物的原理和基本操作。二、實(shí)驗(yàn)原理咖啡因 咖啡因的分子結(jié)構(gòu)式性質(zhì)描述：咖啡因?qū)儆诩谆S嘌呤的生物堿。純的咖啡因是白色的，強(qiáng)烈苦味的白色粉末或六角棱柱狀結(jié)晶。它的化學(xué)式是C8H10N4O2。它的化學(xué)名是1,3,7-三甲基黃嘌呤或3,7-二氫-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。分子量，194.19。熔點(diǎn) 238C， 178C 升華。1g咖啡因溶于46ml水、5.5ml 80的水、1.5ml沸水、66ml乙

3、醇、22ml 60的乙醇、50ml 丙酮及5.5ml 氯仿等。作用與應(yīng)用：咖啡因是從茶葉、咖啡果中提煉出來的一種生物堿，適度地使用有祛除疲勞、興奮神經(jīng)的作用，臨床上用于治療神經(jīng)衰弱和昏迷復(fù)蘇?？Х纫蛴袝r(shí)也與其他藥物混合提高它們的功效?？Х纫蚰軌蚴箿p輕頭痛的藥的功效提高40%，并能使身體更快的吸收這些藥品縮短起作用的時(shí)間。因此，很多非處方治療頭痛的藥品中包含有咖啡因?？Х纫蛞才c麥角胺一起使用，治療偏頭痛和集束性頭痛，也能克服由抗組胺劑帶來的困意。 不良反應(yīng)：大劑量或長(zhǎng)期使用也會(huì)對(duì)人體造成損害，特別是它也有成癮性，一旦停用會(huì)出現(xiàn)精神萎頓、渾身困乏疲軟等各種戒斷癥狀，雖然其成癮性較弱，戒斷癥狀也不十

4、分嚴(yán)重但由于藥物的耐受性而導(dǎo)致用藥量不斷增加時(shí)，咖啡因就不僅作用于大腦皮層，還能直接興奮延髓，引起陣發(fā)性驚厥和骨骼震顫，損害肝、胃、腎等重要內(nèi)臟器官，誘發(fā)呼吸道炎癥、婦女乳腺瘤等疾病，甚至導(dǎo)致吸食者下一代智能低下，肢體畸形。另外，由于咖啡因能使胃酸增多，持續(xù)的高劑量攝入會(huì)導(dǎo)致消化性潰瘍，糜爛性食道炎和胃食管反流病。 咖啡因存在于自然界的咖啡、茶和可拉果中。測(cè)定表明，茶葉中含咖啡因約1%5%，單寧酸約11%12%，色素 、纖維素、蛋白質(zhì)等約0.6%。含結(jié)晶水的咖啡因?yàn)榘咨槧罱Y(jié)晶粉末，味苦。能溶于水、乙醇、丙酮、氯仿等，微溶于石油醚。在100時(shí)失去結(jié)晶水，開始升華，120時(shí)升華顯著，178以上升

5、華加快。無水咖啡因的熔點(diǎn)為238?？Х纫蚴侨鯄A性化合物，能與酸成鹽。從茶葉中提取咖啡因，是用適當(dāng)?shù)娜軇ㄒ掖?、氯仿、苯等）在索氏提取器中連續(xù)抽取，濃縮即得粗咖啡因。進(jìn)一步可利用升華法提純。三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖儀器：蒸餾儀器、索氏提取器、電熱套、玻璃棒、表面皿、玻璃漏斗、棉花、濾紙。 蒸餾裝置 索氏提取器 升華裝置四、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象備注 用濾紙制作圓柱狀濾紙筒,稱取10g茶葉末,裝入濾紙筒中,將開口端折疊封住,放入提取筒中.將150 mL圓底燒瓶安裝于電熱套上,放入2粒沸石,量取95%乙醇90mL倒入燒瓶,安裝好索氏提取裝置,打開電源,加熱回流,當(dāng)提取筒中提取液顏色變得很淺時(shí),說

6、明被提取物已大部分被提取,停止加熱,拆除索氏提取器(若提取筒中仍有少量提取液,傾斜使其全部流到圓底燒瓶中),安裝冷凝管進(jìn)行蒸餾，蒸出提取液中的大部分乙醇，至提取液濃縮至10ml時(shí)，停止蒸餾，趁熱把濃縮液倒入蒸發(fā)皿中。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，圓底燒瓶中的提取液顏色逐漸變深，而索氏提取器內(nèi)的提取液顏色逐漸變淺。1、茶葉要研成粉末狀，以增加液體浸潤面積。2、濾紙包茶葉時(shí)要嚴(yán)密，防止茶葉末漏出堵塞虹吸管，濾紙筒大小、高度要適宜。3、提取時(shí)間主要依據(jù)萃取溶劑的顏色判斷，當(dāng)顏色較淺時(shí)，說明大部分物質(zhì)已被萃取到溶劑內(nèi)，此時(shí)可停止萃取。4、加入沸石可防止液體曓沸。 往盛有提取液的蒸發(fā)皿中加入4g生石灰粉及2粒沸石，攪

7、成漿狀，放在電熱套上加熱蒸干，使之成粉狀（不斷攪拌，壓碎塊狀物）。然后小火加熱，焙炒片刻，除去水分。蒸發(fā)完成后，漿狀物變?yōu)榉勰睢?、放入2粒沸石，防止?jié){狀物受熱濺出。2、生石灰起中和作用，以除去單寧酸等酸性物質(zhì)。3、水分要除盡，若留有水分，將會(huì)在下一步升華時(shí)產(chǎn)生一些有色煙霧，污染產(chǎn)品和器皿。 在蒸發(fā)皿上蓋一張刺有許多小孔且孔刺向上的濾紙，再在濾紙上罩一個(gè)大小適宜的玻璃漏斗，漏斗中塞一團(tuán)棉花，把蒸發(fā)皿放在電熱套上加熱，適當(dāng)控制溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有棕色煙霧時(shí)，即升華完畢，停止加熱。冷卻后，取下漏斗，輕輕揭開濾紙，用刮刀將附在濾紙下面的咖啡因針狀晶體刮下。有許多白色針狀晶體密集懸掛在濾紙下面。1、升華操

8、作是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。在升華過程中始終需嚴(yán)格控制溫度，若溫度太低，升華速度較慢，耗時(shí)過長(zhǎng)；溫度太高又會(huì)使烘焙物冒煙炭化，導(dǎo)致產(chǎn)品不純和損失。若升華開始時(shí)在漏斗內(nèi)出現(xiàn)水珠，則用濾紙迅速擦干并繼續(xù)升華。五、注意事項(xiàng)： 1、濾紙筒的直徑要略小于抽提筒的內(nèi)徑,其高度一般要超過虹吸管,但是樣品不得高于虹吸管。如元現(xiàn)成的濾紙筒,可自行制作。其方法為：取脫脂濾紙一張,卷成圓筒狀(其直徑略小于抽提筒內(nèi)徑),底部折起而封閉(必要時(shí)可用線扎緊),裝入樣品,上口蓋脫脂棉,以保證回流液均勻地浸透被萃取物。 2、提取過程中，生石灰起中和及吸水作用。 3、索式提取器的虹吸管極易折斷，裝置裝置和取拿時(shí)必須特別小心。 4、提取

9、時(shí)，如留燒瓶里有少量水分,升華開始時(shí),將產(chǎn)生一些煙霧,污染器皿和產(chǎn)品。 5、蒸發(fā)皿上覆蓋刺有小孔的濾紙是為了避免已升華的咖啡因回落入蒸發(fā)皿中,紙上的小孔應(yīng)保證蒸氣通過。漏斗頸塞棉花,為防止咖啡因蒸氣逸出。 6、在升華過程中必須始終嚴(yán)格控制加熱溫度,溫度太高,將導(dǎo)致被烘物和濾紙?zhí)炕?一些有色物質(zhì)也會(huì)被帶出來,影響產(chǎn)品的質(zhì)和量。進(jìn)行再升華時(shí),加熱溫度亦應(yīng)嚴(yán)格控制。六、實(shí)驗(yàn)試劑及相關(guān)物理常數(shù)試劑：茶葉（10g）、95%乙醇（90ml）、氧化鈣（4g）名稱性狀相對(duì)分子質(zhì)量(M)比重熔點(diǎn)(mp/)沸點(diǎn)(bp/)折光率(nD20 )溶解度：g/100ml咖啡因白色針狀晶體194.191.23238178-

10、溶于水、醇、酮乙醇無色透明液體46.070.79-11478.41.3614與水任意比互溶七、粗產(chǎn)品純化流程圖茶葉末（咖啡因、單寧酸、色素、纖維素、蛋白質(zhì)）+95%乙醇茶葉殘?jiān)崛∫海Х纫?、單寧酸、色素、乙醇、水）無水乙醇濃縮液（咖啡因、單寧酸、色素、水、少量乙醇）粉狀物（咖啡因、氫氧化鈣、單寧酸鈣、色素）殘?jiān)咨槧罹w（咖啡因）回流提取蒸餾濃縮生 石 灰升 華八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)果分析與討論 產(chǎn)品外觀：白色針狀晶體1產(chǎn)品分析及產(chǎn)率計(jì)算n在“從茶葉中提取咖啡因”這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，制得咖啡因0.07g，產(chǎn)品為無色針狀晶體（收集起來呈雪白色）。成色很好。 在2對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析及其結(jié)論u在

11、“從茶葉中提取咖啡因”這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，制得的咖啡因?yàn)闊o色針狀晶體（收集起來呈雪白色）,成色很好。但美中不足的是，在升華的后半部分，被烘物產(chǎn)生有色煙霧。分析原因，可能是在焙燒階段沒有把水分充分除去；也可能是在升華過程中沒有控制好溫度，溫度過高，被烘物冒煙炭化。（前者的后果是會(huì)污染產(chǎn)品和器皿，后者的后果會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不純或損失）3本實(shí)驗(yàn)的成敗、關(guān)鍵環(huán)節(jié)及改進(jìn)措施u“從茶葉中提取咖啡因”在焙燒階段，用小火加熱，并不斷攪和，研成粉末，均勻翻炒。升華操作是實(shí)驗(yàn)成敗環(huán)節(jié)，在升華過程中要始終嚴(yán)格控制溫度，溫度太低會(huì)使升華速度慢，耗時(shí)過長(zhǎng)。所以，在加熱升華過程中，要時(shí)不時(shí)用手指去輕觸蒸發(fā)皿的邊沿，若感覺燙手，就要

12、移開電熱套（或其它加熱器具），防止溫度過高被烘物冒煙炭化，另外又要注意保持溫度。九、思考題 1. 本實(shí)驗(yàn)中使用生石灰的作用有哪些？ 答：第一，生石灰首先作為一種吸水劑，在本實(shí)驗(yàn)中具有吸水作用；第二，生石灰還可以中和除去部分酸性雜質(zhì)。 2. 除可用乙醇萃取咖啡因外，還可用那些溶劑萃??？ 答：本實(shí)驗(yàn)之所以采用乙醇，是因?yàn)樗鼘?duì)咖啡因有較大的溶解性、易于蒸出、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)，乙醚、石油醚等非極性溶劑都可以代替乙醇在本實(shí)驗(yàn)中充當(dāng)溶劑。 3. 在升華操作中應(yīng)該注意什么？ 答：升華，對(duì)溫度的要求較高。本實(shí)驗(yàn)中在升華時(shí)，溫度要控制在220左右。當(dāng)濾紙上出現(xiàn)較多白色晶體時(shí)，停止加熱。讓其自然冷卻至100左右。

13、還有，要控制溫度的速率，盡量保持平 薄層色譜法對(duì)APC各組分的分離鑒定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解并分離鑒定解熱鎮(zhèn)痛藥復(fù)方阿司匹林的主要成分；2、結(jié)合薄層層析對(duì)APC各組分的分離分析，掌握薄層色譜法分離鑒定有機(jī)化合物的技術(shù)； 3、掌握薄層色譜法分離鑒定藥物的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 復(fù)方阿司匹林（APC）主要成分有：阿司匹林、非那西汀、咖啡因。 色譜法的基本原理是利用混合物各組分在某一物質(zhì)中的吸附或溶解性能的不同，或其親和性的差異，使混合物的溶液流經(jīng)該種物質(zhì)進(jìn)行反復(fù)的吸附或分配作用，從而使各組分分離。在層析過程中，在不相溶的兩個(gè)相中分布的不同，達(dá)到分離目的。這兩個(gè)相，一個(gè)是涂布在薄層板上的吸附劑，叫

14、固定相，另一個(gè)是在展開過程中流過固定相的展開劑（有機(jī)溶劑），叫流動(dòng)相。將待分離的樣品溶液點(diǎn)在薄層板的一端，在密閉的容器中用適宜的溶劑（展開劑）展開，由于吸附劑對(duì)混合物中不同物質(zhì)的吸附力大小不同，對(duì)極性大的物質(zhì)吸附力強(qiáng)，對(duì)極性小的物質(zhì)吸附力弱。因此當(dāng)溶劑流過時(shí)，不同物質(zhì)在吸附劑和溶劑之間發(fā)生連續(xù)不斷地吸附、解吸附、再吸附、再解吸附。宜被吸附的物質(zhì)（極性大、被附力作用強(qiáng)的物質(zhì)）相對(duì)移動(dòng)較慢，在薄層板上移動(dòng)的距離就小；反之，較難被吸附的物質(zhì)（極性小、被附力作用弱的物質(zhì)）相對(duì)移動(dòng)較快一些，在薄層板上移動(dòng)的距離則大。經(jīng)過一段時(shí)間的展開，混合物中各組份在薄層板上連續(xù)不斷地進(jìn)行吸附和解吸附過程，從而使各組份

15、移動(dòng)的速度產(chǎn)生差異，不同物質(zhì)就被彼此被分開，最后形成互相分離的斑點(diǎn)。阿司匹林 阿司匹林的分子結(jié)構(gòu)式普通命名法：乙酰水楊酸，鄰乙酰水楊酸 系統(tǒng)命名法：2-（乙酰氧基）苯甲酸 分子式：C9H8O4 相對(duì)分子質(zhì)量：180.1阿司匹林是一種歷史悠久的解熱鎮(zhèn)痛藥，誕生于1899年3月6日。用于治感冒、發(fā)熱、頭痛、牙痛、關(guān)節(jié)痛、風(fēng)濕病，還能抑制血小板聚集，用于預(yù)防和治療缺血性心臟 病、心絞痛、心肺梗塞、腦血栓形成，應(yīng)用于血管形成術(shù)及旁路移植術(shù)也有效。 性質(zhì)描述： 白色針狀或板狀結(jié)晶或粉末。熔點(diǎn)135140。無氣味，微帶酸味。在干燥空氣中穩(wěn)定，在潮濕空氣中緩緩水解成水楊酸和乙酸。在乙醇中易溶，在乙醚和氯仿溶

16、解，微溶于水，在氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液中能溶解，但同時(shí)分解。該品1g能溶于300ml水5ml醇10-15ml醚或17ml氯仿。 生產(chǎn)方法及其他： 水楊酸乙?；茫涸诜磻?yīng)罐中加乙酐（加料量為水楊酸總量的0.7889倍），再加入三分之二量的水楊酸，攪拌升溫，在81-82反應(yīng)40-60min。降溫至81-82保溫反應(yīng)2h。檢查游離水楊酸合格后，降溫至13，析出結(jié)晶，甩濾，水洗甩干，于65-70氣流干燥，得乙酰水楊酸。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖 所需儀器：薄層板、燒杯、表面皿、 圖為 層析缸其中2表示薄層板；4表示展開劑。四、實(shí)驗(yàn)試劑及相應(yīng)化合物的物理常數(shù)主要試劑：咖啡因、乙酰水楊酸、APC的點(diǎn)樣水溶

17、液；展開劑?；衔颮f值入max熔點(diǎn)/C阿司匹林0.81276135138非那西汀0.60249134136咖啡因0.30273234236五、實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象備注薄層板的制備（省略）1、要保證薄層板完整無破損。點(diǎn)樣：用不同的毛細(xì)管吸取不同的點(diǎn)樣液進(jìn)行點(diǎn)樣。點(diǎn)樣前，先用鉛筆在層析上距末端0.5cm 處輕輕畫一橫線，然后用毛細(xì)管吸取樣液在橫線上輕輕點(diǎn)樣。左邊為乙酰水楊酸，中間為APC水樣液，右邊為咖啡因水樣液。三個(gè)樣點(diǎn)間隔均勻。做好相關(guān)的記錄。點(diǎn)樣后可以看得見樣點(diǎn)的大小。1、如果要重新點(diǎn)樣，一定要等前一次點(diǎn)樣殘余的溶劑揮發(fā)后再點(diǎn)樣，以免點(diǎn)樣斑點(diǎn)過大。2、一般斑點(diǎn)直徑大于2mm，不宜

18、超過5mm. 底線距基線125cm，點(diǎn)間距離為0.8cm左右，樣點(diǎn)與玻璃邊緣距離至少lcm。展開：吹干樣點(diǎn)，豎直放入盛有展開劑的燒杯中。展開劑要接觸到吸附劑下沿，但切勿接觸到樣點(diǎn)。蓋上表面皿，展開。待展開劑上行到一定高度（由試驗(yàn)確定適當(dāng)?shù)恼归_高度），取出薄層板，再畫出展開劑的前沿線?？梢郧逦乜匆娬归_溶劑在薄層板上緩慢前進(jìn)1、薄層板點(diǎn)樣后，應(yīng)待溶劑揮發(fā)完，再放人展開室中展開。2、展開劑不能沒過樣點(diǎn)。3、一般情況下，展開劑浸入薄層下端的高度不宜超過0.5cm。4、不可使展開劑走到板的盡頭。鑒定：把烘干的薄層板放在紫外線燈光下照射顯色，用鉛筆畫出薄層板上的斑點(diǎn)；量出展斑點(diǎn)中心到起始點(diǎn)的距離及展開劑前沿到起始點(diǎn)中心的距離，計(jì)算各組分的比移值Rf。根據(jù)Rf