实验十咖啡因的提取分离鉴定.doc

实验十、咖啡因的提取、分离、鉴定 【实验目的】 1、了解从茶叶中提取咖啡因的原理和方法。 2、熟悉索氏提取器的使用方法；掌握升华操作技术。 3、了解咖啡因的鉴别方法。 【性质与原理】 咖啡因又称咖啡碱，它是一种对中枢神经有兴奋作用的生物碱，常作为中枢神经的兴奋药，也是复方阿司匹林等药物的组分。 茶叶中含有多种生物碱，其中咖啡因约占1％～5％。茶叶中还含有宁酸、茶多酚、色素及纤维素、蛋白质等成分。咖啡因易溶于氯仿、水、乙醇等溶剂，在茶中的溶解度为1％，热从茶中5％。 咖啡因是嘌呤的生物碱，化学名称是1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤， 含结晶水的咖啡因为无色针状结晶，味苦，能溶于氯仿、水、乙醇等。在100℃时即失去结晶水，并开始升华，随温度升高升华加快。120℃时升华显著，178℃时升华很快。无水咖啡因的熔点为234～237℃。 从茶叶中提取咖啡因时，往往选用适当的溶剂（氯仿、乙醇等）在索氏提取器中连续抽提，然后蒸去溶剂，得到咖啡因；再通过升华进行纯化，得到咖啡因纯品，也可以用热水浸泡茶叶，再选用适当的有机溶剂将咖啡因从浸泡液中萃取出来。 咖啡因可通过熔点测定、生物碱特有反应和光谱法进行鉴别或鉴定外，还可以通过制备咖啡因水杨酸盐衍生物或电荷迁移络合物进一步确认。咖啡因水杨酸衍生物的熔点为137℃。 【实验步骤】 1、提取、分离与升华 方法一、称取茶叶末10g，放入卷好的滤纸筒中，并将滤纸筒放入索氏提取器中，在圆底烧瓶中加入80ml95％乙醇和1～2粒沸石，置水浴中加热回流1～2小时。当最后一次的冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热，改为蒸馏装置，回收提取液中大部分乙醇。将浓缩液（约10～20ml）转入蒸发皿中，置水浴上加热置糊状；拌入3～4g生石灰，再次放于蒸气浴上，在玻璃帮不断搅拌下蒸干溶剂。将蒸发皿转移至石棉网上用小火焙炒片刻，除去水分。 将一张多孔滤纸盖在蒸发皿上，取一个合适的玻璃漏斗罩在滤纸上。将该蒸发皿置于可控温热源上，小心加热使其升华。当滤纸上出现白色针状结晶时，要控制温度，缓慢升华。当大量白色结晶出现时，暂停加热。用刀片将滤纸上的结晶刮下。残渣经拌和后，再次升华。 合并两次收集的咖啡因。 方法二、将5g茶叶及150ml水放入500ml烧杯中，加热煮沸约15分钟，在煮沸过程中，若水蒸发过多，可补加热水至原体积，趁热过滤。在滤液中慢慢加入10％醋酸铅溶液约18ml并不断搅拌，使溶液中鞣质等酸性物质沉淀下来用布氏漏斗抽滤，除去沉淀。将滤液置于蒸发皿中浓缩至约15ml,再次抽滤。将滤液转入分液漏斗中，加入15ml氯仿，振摇，静止分层，分出下层氯仿；水层再次用氯仿萃取两次，每次10ml；合并萃取液。用蒸馏装置回收氯仿，约剩5ml时停止加热；将残留液移至50ml烧杯中，用水浴蒸去溶剂，得到咖啡因。 2、鉴别： 1）、与碘化铋钾反应：取1ml咖啡因的乙醇溶液，加入1～2滴碘化铋钾试剂，应有淡黄色或红棕色沉淀。 2）、与硅钨酸试剂反应：取1ml咖啡因的乙醇溶液，加入1～2滴硅钨酸试剂，应有淡黄色或灰白色沉淀出现。 3）、薄层色谱：用硅胶G板点样，用苯：乙酸乙酯（1：1）作展开剂，用20％磷钼酸的醋酸丙酮溶液（1：1）显色。若为一个斑点，说明纯度高，否则相反。 4）、熔点测定：243～237℃。 5）、咖啡因水杨酸衍生物的制备：在试管中加入50mg咖啡因、37mg水杨酸和4ml甲苯。在水浴上加热振摇使其溶解，然后加入1ml石油醚（60～90℃）。在冰浴中冷却结晶。若无结晶析出，可用玻璃棒摩擦管壁。用玻璃钉漏斗过滤，收集产物。测定熔点，纯的衍生物熔点为137℃。 【注意事项】 1、滤纸筒大小要合适，既要紧贴器壁又要放取方便，高度不能超过提取器的虹吸管。纸套上面折成凹形，以保证回流时可均匀浸润被萃取物。 2、理论上应尽可能提取完全，直到回流液无色或颜色变浅。。实际上虹吸3～5次即可，因为色素提尽与否，并不代表咖啡因的提取率。 3、生石灰起吸水作用，分解咖啡因单宁酸盐和咖啡因茶多酚盐，使咖啡因游离而具有挥发性。 4、本实验成功与否取决于升华操作。样品到冷却面之间的距离应尽可能较近。在升华过程中始终要小火间接加热，温度不可过高（最好维持在120～178℃）否则易把滤纸碳化变黑，并把一些有色物质烘出来，影响收率和纯度。 5、咖啡因易溶于氯仿，而茶碱和可可碱难溶于氯仿，故可用氯仿作萃取剂，除去后两种物质。 6、若萃取时出现乳化现象，分层困难时，可加入5％盐酸使溶液呈中性，有助于分层。