實(shí)驗(yàn)七從茶葉中提取咖啡因一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)從天然產(chǎn)物中提取有機(jī)粗產(chǎn)物的方法。2、學(xué)習(xí)和掌握常壓升華純化技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理茶葉中的兒茶素和咖啡因是兩類重要的天然有效成分，其中咖啡因是茶葉中主要的生物堿，也稱咖啡堿，在茶葉中含量約1％一5％，具有興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、興奮心臟、松弛平滑肌和利尿等作用，還可用作治療腦血管性的頭痛；尤其是偏頭痛，但過度使用咖啡因會(huì)增加耐藥性和產(chǎn)生輕度上癮。它還是復(fù)方阿司匹林（A、P、c）等藥物的組方之一。現(xiàn)代制藥工業(yè)多用合成方法制得咖啡因。兒茶素是茶多酚的主體物質(zhì)，茶多酚是茶葉中酚類及其衍生物的總稱，其主要組分是黃烷醇類、羥基—4—黃烷醇類、花色苷類、黃酮醇類和黃酮類。兒茶素是強(qiáng)效抗氧化成份，對癌癥、高血壓、冠心病等有明顯的預(yù)防作用。而其中黃烷醇類又以兒荼素類物質(zhì)為主，占茶多酚總量的70％左右。茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡堿（咖啡因）為主，占％，另外還含有11－12％的丹寧酸（鞣酸），以及色素、纖維素、蛋白質(zhì)等?？Х纫颍êY(jié)晶水時(shí)）是無色針狀結(jié)晶，味苦，能溶與水（2％）、乙醇（2％）、氯仿（12％）、苯（1%）等，在100°C時(shí)即失去結(jié)晶水，并開始升華，120°C時(shí)升華顯著，178°C時(shí)升華很快，熔點(diǎn)為234.5C；呈弱堿性。6NNHN4N39H3C6NNHN4N39H3CNCH3CH3嘌呤咖啡因（1,3,7－三甲基－2,6－二氧嘌呤）天然產(chǎn)物的分離提取最常用的有萃取、水蒸汽蒸餾等方法，其中以溶劑萃（浸）取法最常見，即選擇合適的溶劑在室溫（或回流）下把天然產(chǎn)物中有機(jī)物萃取到溶劑中，經(jīng)常壓（或減壓）蒸除溶劑得到粗產(chǎn)物，繼而進(jìn)一步純化粗產(chǎn)物。純化粗產(chǎn)物除了常用的常壓（減壓）蒸餾、重結(jié)晶、薄層（柱）層析等方法外，升華法對易升華的有機(jī)物的提純也是一種手段。升華是將具有較高蒸氣壓的固體物質(zhì)，在加熱到熔點(diǎn)以下，不經(jīng)過熔融狀態(tài)就直接變成蒸氣，蒸氣變冷后，又直接變?yōu)楣腆w的過程。升華是精制某些固體化合物的方法之一。能用升華方法精制的物質(zhì)。必須滿足以下兩個(gè)條件：（1）被精制的固體要有較高的蒸氣壓，在不太高的溫度下應(yīng)具有高于67kPa（20mmHg）蒸氣壓。（2）雜質(zhì)的蒸氣壓應(yīng)與被純化的固體化合物的蒸氣壓之間有顯著的差異。升華方法制得的產(chǎn)品通常純度較高，但損失也較大。含結(jié)晶水的咖啡因加熱至100C時(shí)失去結(jié)晶水，開始升華,120°C時(shí)顯著升華，至176C時(shí)迅速升華。無水咖啡因的熔點(diǎn)為235°C。三、主要儀器及耗材儀器：Soxhlet（索氏提取器），電熱套，水浴鍋，100mL圓底燒瓶，球形冷凝管，直形冷凝管，蒸餾頭，空心管，溫度計(jì)，接引管，真空泵，布氏漏斗，抽濾瓶，漏斗，蒸發(fā)皿。藥品：茶葉，95%乙醇，生石灰?；亓餮b置Soxhlet藥品：茶葉，95%乙醇，生石灰?；亓餮b置Soxhlet提取裝置滴液漏斗提取裝置升華裝置四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟茶葉95%乙醇(或水/茶葉95%乙醇(或水/CaCO#回流「咖啡因鞣酸(鈣)過濾茶葉梗、色素等”溶劑,CaCO3，咖啡因鞣酸

色素等、溶劑濃縮濃縮液脫溶劑「咖啡因CaO脫水、去酸鞣酸鈣

CaO脫水、去酸鞣酸鈣

色素等Ca(OH)2升華A咖啡因1、提取咖啡因連續(xù)回流提取方法一用濾紙做一比Soxhlet提取器提取筒內(nèi)徑稍小的圓柱狀紙筒，并折疊封住開口(也可用棉線扎住)，裝入10g茶葉末，壓實(shí)。將濾紙筒上口向內(nèi)折成凹形。將濾紙筒放入提取腔中去，使茶葉裝載面低于虹吸管頂端［1裝上回流冷凝管。在提取器的平底燒瓶中加入60mL95%乙醇，加2粒沸石，裝置如圖。用85°C水浴加熱，乙醇沸騰后蒸氣經(jīng)側(cè)管上升到冷凝管，冷凝下來的液滴滴入濾紙筒中。當(dāng)液面升至與虹吸管頂端相平時(shí)經(jīng)虹吸回到平底燒瓶中。連續(xù)提取h至提取液顏色很淡時(shí)為止。當(dāng)最后一次虹吸后，立即停止加熱。方法二在1OOmL圓底燒瓶中加2粒沸石，在恒壓漏斗口放置一脫脂棉，稱取6g茶葉末放入恒壓漏斗中，按圖裝置好提取裝置，將60mL95%乙醇從球形冷凝管加入，先將茶葉末浸泡片刻，然后將液體放入圓底燒瓶中。通冷卻水后在85°C水浴加熱。當(dāng)溶劑沸騰時(shí)，溶劑蒸汽從恒壓漏斗側(cè)管上升到冷凝管，冷凝的液體滴到樣品上，當(dāng)溶劑在提取器內(nèi)達(dá)到一定高度時(shí)，調(diào)節(jié)恒壓漏斗活塞，使冷凝液的滴入速度與恒壓漏斗的放液速度一致。此過程中溶劑便被一遍又一遍地重復(fù)使用，樣品每一次都接觸到新溶劑，最后將所要提取的物質(zhì)都集中到下面的燒瓶中。連續(xù)提取0.5h后，恒壓漏斗中的提取液顏色變得很淡，即可停止提取。冷卻。普通回流提取取10g茶葉于100mL圓底燒瓶中，加入95%乙醇75mL，用80C水浴加熱提取約h。稍冷后減壓過濾，濾液轉(zhuǎn)入100mL圓底燒瓶中。2、分離（1）將提取液用普通蒸餾法在85C水浴中蒸出大部分乙醇⑵（回收）。將瓶中殘液趁熱倒入蒸發(fā)皿中，加入3—4g研細(xì)的生石灰粉末⑶，使成糊狀，在蒸氣浴上蒸干，其間不斷攪拌，并壓碎塊狀物。最后將蒸發(fā)皿放在有石棉網(wǎng)的電熱套上小心焙炒片刻，必須使水分全部除去[4]，冷卻。（2）將搗碎的粉末鋪均勻，擦去沾在邊上的粉末，以免在升華時(shí)污染產(chǎn)物，放一張穿有許多小孔的圓形濾紙，然后將大小合適的漏斗蓋在上面，放在有石棉網(wǎng)的電熱套上加熱升華。控制溫度在220C左右⑸，當(dāng)濾紙上出現(xiàn)許多白色針狀結(jié)晶時(shí)，停止加熱，冷至100C左右，小心移開漏斗和濾紙，仔細(xì)地把紙上的咖啡因用藥勺刮下，并收集起來。必要時(shí)，殘?jiān)?jīng)攪拌后再升華一次，將收集的咖啡因稱量并計(jì)算產(chǎn)率。純咖啡因的熔點(diǎn)為：238C（文獻(xiàn)值）。3、檢驗(yàn)咖啡因的定性檢驗(yàn)：取少量咖啡因，配成飽和溶液，加入等體積的ki-i2溶液，再加入2?3滴稀鹽酸，即產(chǎn)生紅棕色沉淀；加入過量的NaOH時(shí)，沉淀又溶解。CHNO+2I+KI+HCl—[CHNO]?HI?21（+KCl810422810422（紅棕色）[CHN0]?HI?2I+NaOH—CHNO+2I+Nal+HO8104228104222五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)⑴濾紙?zhí)状笮〖纫o貼器壁又要能方便取放，其高度不得超過虹吸管，濾紙包茶葉末時(shí)要嚴(yán)防漏出而堵塞虹吸管，紙?zhí)咨厦嫔w一層濾紙，以保證回流液均勻浸透被萃取物。⑵約剩10—15mL，太少，轉(zhuǎn)移時(shí)損失大。⑶生石灰起中和作用，以除去部分雜質(zhì)。⑷如留有少量水分，將會(huì)在下一步升華開始時(shí)帶來一些煙霧，污染器皿。⑸在萃取回流充分的情況下，升華操作是實(shí)驗(yàn)