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文档简介
1、PART2BIOCHEMICALPHARMACEUTICALSUnit6IsolationofCaffeinefromTeaInthisexperiment,Caffeinewillbeisolatedfromtealeaves.Themajorproblemoftheisolationisthatcaffeinedoesnotoccuraloneintealeaves,butisaccompaniedbyothernaturalsubstancesfromwhichitmustbeseparated.Themajorcomponentoftealeavesiscellulose,whichi
2、sthemajorstructuralmaterialofallplantcells.Celluloseisapolymerofglucose.Sincecelluloseisvirtuallyinsolubleinwater,itpresentsnoproblemsintheisolationprocedure.Caffeine,ontheotherhand,iswatersolubleandisoneofthemajorsubstancesextractedintothesolutioncalledtea.”Caffeinecomprisesasmuchasp5ercentbyweight
3、oftheleafmaterialinteaplants.Tanninsalsodissolveinthehotwaterusedtoextracttealeaves.Thetermtannindoesnotrefertoasinglehomogeneouscompound,oreventosubstanceswhichhavesimilarchemicalstructure.Itreferstoaclassofcompoundswhichhavecertainpropertiesincommon.Tanninsarephenoliccompoundshavingmolecularweight
4、sbetween500and3000.Theyarewidelyusedtotan”leatheTrh.eyprecipitatealkaloidszandproteinsfromaqueoussolutions.Tanninsareusuallydividedintotwoclasses:thosewhichcanbehydrolyzedandthosewhichcannot.Tanninsofthefirsttypewhicharefoundinteagenerallyyieldglucoseandgallicacidwhentheyarehydrolyzed.Thesetanninsar
5、eestersofgallicacidandglucose.Theyrepresentstructuresinwhichsomeofthehydroxylgroupsinglucosehavebeenesterifiedbydigalloylgroups.Thenon-hydrolyzabletanninsfoundinteaarecondensationpolymersofcatechin.Thesepolymersarenotuniforminstructure,butcatechinmoleculesareusuallylinkedtogetheratringpositions4and8
6、.Whentanninsareextractedintohotwater,thehydrolyzableonesarepartiallyhydrolyzed,meaningthatfreegallicacidisalsofoundintea.Thetannins,byvirtueoftheirphenolicgroups,andgallicacidbyvirtueofitscarboxylgroups,arebothacidic.Ifcalciumcarbonate,abase,isaddedtoteawater,thecalciumsaltsoftheseacidsareformed.Caf
7、feinecanbeextractedfromthebasicteasolutionwithchloroform,butthecalciumsaltsofgallicacidandthetanninsarenotchloroformsolubleandremainbehindintheaqueoussolution.Thebrowncolorofateasolutionisduetoflavonoidpigmentsandchlorophylls,aswellastheirrespectiveoxidationproducts.Althoughchlorophyllsaresomewhatch
8、loroformsoluble,mostoftheothersubstancesinteaarenot.Thus,thechloroformextractionofthebasicteasolutionremovesnearlypurecaffeine.Thechloroformiseasilyremovedbydistillation(by61C)toleavethecrudecaffeine.Thecaffeinemaybepurifiedbyrecrystallizationorbysublimation.68CatechinGallicAcidInasecondpartofthisex
9、periment,Caffeinewillbeconvertedtoaderivative.Aderivativeofacompoundisasecondcompound,ofknownmeltingpoint,formedfromtheoriginalcompoundbyasimplechemicalreaction.Intryingtomakeapositiveidentificationofanorganiccompound,itisoftencustomarytoconvertitintoaderivative.Ifthefirstcompound,Caffeineinthiscase
10、,anditsderivativebothhavemeltingpointswhichmatchthosereportedinthechemicalliterature(e.g.,ahandbook),itisassumedthatthereisnocoincidenceandthattheidentityofthefirstcompound,Caffeine,hasbeendefinitelyestablished.Caffeineisabaseandwillreactwithanacidtogiveasalt.Usingsalicylicacid,aderivativesaltofCaff
11、eine,Caffeinesalicylate,willbemadeinordertoestablishtheidentityoftheCaffeineisolatedfromtealeaves.SpecialInstructionsBecarefulwhenhandlingchloroform.Itisatoxicsolvent,andyoushouldnotbreatheitexcessivelyorspillitonyourself.Whendiscardingspenttealeaves,donotputtheminthesinkbecausetheywillclogthedrain.
12、Disposeoftheminawastecontainer.ProcedurePlace25gofdrytealeaves,25gofcalciumcarbonatepowder,and250mlofwaterina500mlthreeneckroundbottomflaskequippedwithacondenserforreflux.Stoppertheunusedopeningsintheflaskandheatthemixtureunderrefluxforabout20minutes.UseaBunsenburnertoheat.Whilethesolutionisstillhot
13、,filteritbygravitythroughaflutedfilterusingafastfilterpapersuchasE&DNo.617orS&SNo.595.Youmayneedtochangethefilterpaperifitclogs.Coolthefiltrate(filteredliquid)toroomtemperatureand,usingaseparatoryfunnel,extractittwicewith25mlportionsofchloroform.Combinethetwoportionsofchloroformina100mlroundbottomfl
14、ask,Assembleanapparatusforsimpledistillationandremovethechloroformbydistillation.Useasteambathtoheat.Theresidueinthedistillationflaskcontainsthecaffeineandispurifiedasdescribedbelow(crystallization).Savethechloroformthatwasdistilled.Youwillusesomeofitinthenextstep.Theremaindershouldbeplacedinacollec
15、tioncontainer.69Crystallization(Purification)Dissolvetheresidueobtainedfromthechloroformextractionoftheteasolutioninabout10m1ofthechloroformthatyousavedfromthedistillation.Itmaybenecessarytoheatthemixtureonasteambath.Transferthesolutiontoa50mlbeaker.Rinsetheflaskwithanadditional5m1ofchloroformandcom
16、binethisinthebeaker.Evaporatethenowlight-greensolutiontodrynessbyheatingitonasteambathinthehood.Theresidueobtainedonevaporationofthechloroformisnextcrystallizedbythemixedsolventmethod.Dissolveitinasmallquantity(about2to4ml)ofhotbenzeneandaddjustenoughhighboiling(60Cto90C)petroleumether(orligroin)tot
17、urnthesolutionfaintlycloudy.Alternatively,acetonemaybeusedforsimplecrystallizationwithoutasecondsolvent.CoolthesolutionandcollectthecrystallineproductbyvacuumfiltrationusingaHirschfunnel.Crystallizetheproductthesamewayasecondtimeifnecessary,andallowtheproducttodrybyallowingittostandinthesuctionfunne
18、lforawhile.Weightheproduct.Calculatetheweightypercentageyieldbasedonteaanddeterminethemeltingpoint.Ifdesired,theproductmaybefurtherpurifiedbysublimationasdescribedinthenextexperiment.TheDerivativeDissolve0.20gofCaffeineand0.15gofsalicylicacidin15mlofbenzeneinasmallbeakerbywarmingthemixtureonasteamba
19、th.Addabout5mlofhighboiling(60Cto90C)petroleumetherandallowthemixturetocoolandcrystallize.Itmaybenecessarytocoolthebeakerinanicewaterbathortoaddasmallamountofextrapetroleumethertoinducecrystallization.CollectthecrystallineproductbyvacuumfiltrationusingaHirschfunnel.Drytheproductbyallowingittostandin
20、theair,anddetermineitsmeltingpoint.Checkthevalueagainstthatintheliterature.Submitthesampletotheinstructorinalabeledvial.SelectedfromPaviaDonaldL.IntroductiontoOrgantcLaboratoryTechniques:aContemporaryApproach.W.B.SaundersCompany,1976.ExercisesAnswerthefollowingquestions:68Canyoulistseveralplantsthat
21、containcaffeine?Whatkindofmethodcanbeusedtoisolatecaffeinefromtea?Howdoesmanusecaffeineinthedailylife?Competingthefollowingparagraph.ChooseNotMoreThanThreeWordsfromthepassageforeachanswer.Theactiveingredientthatmakesteaandcoffeevaluabletomanis.Caffeineisan,aclassofnaturallyoccurringcompoundscontaini
22、ngnitrogenandhavingthepropertiesofanorganicaminebase.Teaandcoffeearenottheonlyplantsourcesofcaffeine.Othersinclude:kolanuts,mateleaves,guaranaseeds,andinsmaallamount,cocoabeans.Place35gofgroundcoffeeaboilingstoneand125mlofwaterintoa500mlroundbottomflaskequippedwithaforreflux.theunusedopeningsinthefl
23、askandheatthemixtureunderforabout20minutes.Useatoheat.Duringtheheatingperiod,assembleavacuumfiltrationapparatus.Whenboilingactionhasstoppedandthecoffeegroundshavesettledsomewhat,butwhilethesolutionisstillhot,filterthesolutionthroughabyvacuumfiltration.PutthefollowingintoChinese:celluloseglucosechlor
24、oformbeakercrystallizationpurificationapparatusfilterpaperhydroxylgroupcarboxylgroupbenzeneacetoneevaporationinsolublecondensationresidue第2部分生化制药6单元的分离从茶叶中的咖啡因在这个实验中,咖啡因会被孤立于茶叶。在的主要问题:隔离是,咖啡因不会出现在茶叶单,而是由其他的,它必须伴随着分离的天然物质。对茶叶的主要成分是纤维素,这是所有植物细胞的主要结构材料。纤维素是葡萄糖的聚合物。由于纤维素几乎不溶于水,它提出了在隔离程序没有问题。咖啡因,另一方面,易溶于
25、水,是提取到解决方案的主要物质之一,被称为“茶”。咖啡因包括高达5通过在茶树叶片材料的重量百分比。鞣质也溶于热水用于提取茶叶。单宁一词不是指为一个单一的化合物,甚至有相似的化学物质的结构。它是指一种化合物具有某些共同属性的类。单宁分子量之间有酚类化合物500和3000。它们被广泛用于“晒黑”皮革。他们从水溶液中沉淀alkaloidsz和蛋白质。单宁通常分为两类:那些可以水解,哪些不能。第一种类型的单宁是茶中通常会产生葡萄糖和没食子酸水解时,。这些单宁是没食子酸和葡萄糖酯。它们代表,其中在一些葡萄糖的羟基被酯化digalloyl群体结构。非水解性单宁是茶中的儿茶素缩合聚合物。这些聚合物的结构不统
26、一,但儿茶素分子在环通常与位置4和8在一起。当单宁分为热水提取,部分水解水解的是,这意味着自由没食子酸也发现茶叶中。凭借他们的酚羟基,单宁酸,没食子酸的羧基凭借其,都是酸性的。如果碳酸钙,一个基地,被添加到茶水,这些酸的钙盐的形成。咖啡因可以用氯仿提取茶叶基本解决方案,但没食子酸的钙盐和单宁酸不溶于氯仿,并保持在水溶液中落后。一个茶解褐色是由于黄酮类色素,叶绿素,以及他们各自的氧化产物。叶绿素虽然有点溶于氯仿,茶叶中的其它物质大多数都不是。因此,基本解决氯仿萃取去除茶几乎纯咖啡因。氯仿很容易去除蒸馏(由61C)离开原油咖啡因。咖啡因可能是重结晶纯化或升华。儿茶素没食子酸在本次实验的第二部分,咖
27、啡因会被转换为衍生工具。衍生的一种化合物是第二个化合物,已知熔点,从一个简单的化学反应形成的原始化合物。在努力做一个积极的鉴定一种有机化合物,它往往是习惯性地转换成一个派生它。如果第一个化合物,咖啡因在这种情况下,它的衍生物都有匹配熔点在化学文献(例如,一本手册),这是假设是没有巧合,报道的第一个化合物,咖啡因身份已绝对成立。咖啡因是一种基础,并将与酸反应,让盐。使用水杨酸,盐衍生物的咖啡因,咖啡因水杨酸,将在以确定身份的咖啡因从茶叶孤立。特别说明时要小心处理氯仿。它是一种有毒溶剂,你不应该过分或吸到它洒在自己身上。当丢弃花茶叶,不要放在水槽里,因为他们会阻塞排水管。他们掷入垃圾容器。程序放在
28、一个500毫升三颈圆底与一个装有回流冷凝器的烧瓶干茶叶25克,25克碳酸钙粉,水250毫升。塞烧瓶中加热回流20分钟左右的混合物未使用的开口。使用本生灯加热。虽然解决办法仍然是热的,它靠重力过滤槽过滤器通过使用快速滤纸,女fE&D第617和S&S的第595号。您可能需要更改滤纸如果木屐。冷却过滤(过滤液体)到室温,用分液漏斗中,用25毫升氯仿提取部分两次。结合氯仿中的两个100毫升的圆底烧瓶部分,组建一个简单的蒸馏设备和蒸馏除去氯仿。使用热蒸汽浴室。蒸馏烧瓶中的残留物含有咖啡因和被提纯如下(结晶)中所述。这是保存蒸馏氯仿。您将在下一步中使用了一些。其余应放置在一个集合容器。69结晶(净化)解散的茶溶液对氯仿,您从氯仿萃取蒸馏保存10m1取得的残留物。它可能需要加热的混合物上的蒸气浴。转移到一个50毫升的烧杯的解
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