综合性实验报告咖11概要.docx

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综合性实验报告咖11概要

广州大学化学化工学院

本科学生综合性实验报告

实验课程基础合成实验A1

实验项目药物的合成和鉴定

专业化学教育班级1班

学号1105100065姓名彭兰真

指导教师及职称陈国术刘天穗

开课学期2012至2013学年一学期

实验时间2012年11月14、21、28日

药物合成与鉴定

本实验项目是利用薄层色谱对市售药品，解热镇痛药---复方阿斯匹林的分析鉴定。

复方阿斯匹林中含有三种药物成分：

阿斯匹林、非那西丁和咖啡因。

为了鉴定药物中这三种组分，首先须制备出标准物质，如从茶叶中提取咖啡因并合成得到阿斯匹林，以此作为对照物，再在薄层色谱中进行鉴定。

报告要求：

一、综述（约一页纸）

1、通过网络和文献查阅复方阿斯匹林的分析鉴定的技术进展（即对本实验项目的简单综述，包括意义和技术动态等）。

2、用一小段文字概述本实验项目的工作内容。

3几句话说明本次实验目的

二、单元实验报告

按内容完成

1、茶叶中提取咖啡因

2、阿斯匹林的制备

3、薄层色谱对解热镇痛药---复方阿斯匹林的分析鉴定

三、结论

1、对单元实验进行简单讨论（主要是产品的质量（产率和纯度）分析。

2、你对药物成分鉴定后应作出一个结论。

四、参考文献

实验序号

实验项目

药物的合成和鉴定

实验时间

2012-11-28

实验室

生化楼633合成1

小组成员

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（知识、方法、手段等方面的综合点）

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从茶叶中提取咖啡因：

咖啡因存在于自然界的咖啡、茶叶和可拉果中。

测定表明，茶叶中含咖啡因约1%-5%，丹宁酸约11%-12%，色素、纤维素、蛋白质等约含0.6%。

咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，是复方阿司匹林（APC）的主要成分之一。

饮服咖啡过度可导致焦虑、烦躁易怒、失眠和肌肉震颤，具有成瘾性，长期大量摄入会损害肝、肾、胃等内脏器官。

咖啡因化学名称：

1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤，属黄嘌呤衍生物。

弱碱性化合物，味苦，能溶于氯仿、水、乙醇中含结晶水时为白色针状结晶，在100℃时失去结晶水，并开始升华，在120～178℃时升华迅速。

制药工业多用合成方法来制取咖啡因。

本实验是用索氏提取器提取，通过回流，用乙醇提取出茶叶中的咖啡因，然后蒸馏去大部分乙醇，最后利用升华得到咖啡因晶体。

2、阿司匹林的合成：

阿司匹林具有解热、镇痛和抗炎以及能抑制诱发心脏病和中风的血液凝块的形成。

其首先于柳树皮中提取出来。

阿斯匹林可由水杨酸与乙酰酐在少量硫酸作用下，加热催化、脱水来制取。

主反应：

副反应：

故反应温度不宜过高，否则将增加副产物的生成。

阿司匹林可以用冷水和重结晶法分离出来。

水杨酸与氯化铁形成深红色的络合物，而阿司匹林则不会。

因此，可以用氯化铁检验阿司匹林的纯度。

3、薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定：

薄层色谱技术是将固定相涂布于玻璃板或铝板上形成均匀薄层，样品中各组分随流动相在薄层中定向移动，不同组分与固定相/流动相的作用力不同而实现了分离；分离后的物质可通过直接观察、或染色处理后观察、或在紫外灯照射下观察而确定。

阿司匹林、非那西汀等都是常见的非处方止痛药。

除了单独成方制成药片外，在非处方止痛药商品中还常见到复方止痛药，即它们中的二种或三种复配。

有的还加入咖啡因或其他活性组分进行复配，满足不同人群和不同疼痛症状的需要。

市售的止痛药片—复方阿司匹林（APC），每片药片中含一定的有效成分：

乙酰水杨酸（A）0.22克，非那西丁（P）0.15克，咖啡因（C）0.035克，此外，还含有大量淀粉及碱性物质（氢氧化铝、氢氧化钙）等。

本实验用薄层层析法对APC各组分进行分离和鉴定。

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

白色针状结晶粉末（味苦）

194.2

1.23

238

178（升华）

溶于水、乙醇、丙酮、氯仿，微溶于石油醚

乙醇

无色透明易挥发和易燃液体

46.07

0.7893

-117.3

78.4

溶于水、甲醇、乙醚和氯仿

水杨酸

白色针状晶体或毛状结晶粉末

138.12

1.443

159

211（266KPa）

微溶于冷水、易溶于乙醇、乙醚、氯仿和沸水，水溶液呈酸性

乙酰水杨酸

白色结晶性粉末

194.18

1.35

135～138

49.36

微溶于水、溶于乙醇、乙醚、氯仿，溶于碱溶液如：

氢氧化钠、碳酸钠等

乙酰酐

有刺激性气味和催泪作用的无色液体

102.09

1.0820

-73

139

1.3904

溶于乙醇，并在溶液中分解成乙酸乙酯。

溶于乙醚、苯、氯仿。

2．主要试剂用量及规格

名称

规格

用量

备注

g

mL

mol

乙醇

95%

80~100

茶叶

粉末

20

生石灰

粉末

6

水杨酸

干燥

1.0

乙酸酐

新蒸馏

2.5

碳酸氢钠

饱和溶液

不产生气泡为止

盐酸

20%

有白色晶体析出为止

五、实验装置图

1、咖啡因的提取装置图：

蒸馏提取装置图

升华装置图

2、阿司匹林的合成装置图：

减压过滤装置

六．实验步骤及现象

实验步骤

现象

注意事项

1、咖啡因的提取：

a、称取20.0g的干燥红茶装入滤纸筒中,轻轻压实,放入索氏提取器中,

滤纸顶端不得超过虹吸管上部。

另外在圆底烧瓶中加入80mL~100mL的95%乙醇,放入两粒沸石,安装好索氏提取装置。

电热套加热至沸腾,连续提取一定时间,此时提取液的颜色变得很淡,待提取器中的液体刚虹吸下去时,立即停止加热。

b、待冷却后，用蒸馏装置，将提取液中的乙醇蒸出，浓缩至烧瓶中出现少许的黑色物质为止。

停止蒸馏，趁热把浓缩液倒入蒸发皿中，并用乙醇5mL清洗烧瓶，一并倒入蒸发皿中。

c、向蒸发皿中加入6g生石灰粉，搅拌至浆状，然后小火焙炒粉状。

对焙炒后的粉末进行升华操作（如图1-2）。

加热至有棕色烟雾时，停止加热。

冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，用刮刀将附在滤纸两面的咖啡因刮下。

残渣搅拌后，用较大的火加热片刻，使升华完全。

合并几次升华的咖啡因。

2、阿司匹林的合成：

a、向100mL锥形瓶加入1.0g水杨酸、2.5mL乙酸酐和2滴浓硫酸，充分摇匀。

加热，使水杨酸溶解，保持瓶内温度70-75mL,维持15-20min，并不断摇动。

停止加热，稍冷却后，边搅拌边倒入盛有15mL冷水的烧杯中，并用冷水冷却。

抽滤，沉淀用少量的冷水洗涤，并抽干。

b、向粗产品中加入饱和的碳酸氢钠溶液，直至不再有二氧化碳产生，边加边搅拌。

抽滤，出去不溶杂质。

再向滤液中缓缓加入20%盐酸，冰水浴，使晶体尽量析出。

抽滤，沉淀用少量冷水抽干。

c、用2:

8的乙醇-水进行重结晶。

产品可以用1%氯化铁溶液进行纯度的检验。

1、咖啡因的提取：

a、提取液为墨绿色

c、粉末为草绿色粉末，结晶为白色针状晶体（带有少许黄色晶体）

2、阿司匹林的合成：

a、白色固体溶解，并有刺激性气味溢出，冷却过程中有白色晶体析出

b、白色晶体溶解，并有气泡产生，以及少量油膜；白色晶体析出

c、白色晶体析出

1、咖啡因的提取：

A、萃取前先将茶叶研细，以增加液体浸溶面积。

B、滤纸筒的大小要紧贴器壁，既能取放方便，其高度又不能超过虹吸管；滤纸包茶叶时要严密，纸套上面要折成凹形。

C、提取时间主要依据萃取溶剂的颜色判断，当颜色较淡时，即大部分物质已被萃取到溶剂内了，此时可停止萃取。

D、升华操作时试验成败的关键。

在升华过程中始终都须严格控制温度，温度太高会使被烘物冒烟炭化，导致产品不纯和损失。

若升华开始时在漏斗内出现水珠，则用滤纸迅速擦干漏斗内的水珠并继续升华。

2、阿司匹林的合成：

A、水杨酸应当干燥，乙酸酐应当是新蒸馏的，收集139-140℃馏份。

B、滴加浓H2SO4和加热时，均需振摇，防止局部过热。

重结晶时，其溶液不应加热过久，亦不宜用高沸点的溶剂，以防止乙酰水杨酸的分解。

六．实验步骤及现象

实验步骤

现象

注意事项

3、薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定：

a、取一片复方阿司匹林，研成粉末状，然后转移到装有二氯甲烷的小烧杯中，充分搅拌至固体溶解。

静置分层。

取有机层进行点样。

另外，把少量的咖啡因和阿司匹林进行固体点样。

b、展开：

将展开剂倒入到小烧杯中，并使展开剂的深度在点样线以下。

盖好表面皿，使烧杯中的蒸汽达到饱和。

放入点样板，盖好表面皿，使样品展开分离。

展开剂达到离板的上端1cm处，取出，并做好标记。

水平烘干

c、鉴定：

显色：

将烘干的薄层板放入254nm紫外分析仪中照射显色。

定位：

定出所有点的相对位置，量出斑点中心到原点的距离及展开剂到原始点中心的距离，计算Rf值。

确定镇痛药APC的成分。

A、在紫外灯下，咖啡因只有一个粉红色斑点，阿司匹林有两个斑点，复方阿司匹林有三个粉红色斑点

点样用的毛细管必须专用，不得混用。

点样时，使毛细管液面刚好接触到层析板即可，切勿点样过重而使薄层破坏。

七、粗产物纯化流程

（1）、咖啡因的纯化：

（2）阿司匹林的纯化：

（3）、复方阿司匹林的分离纯化：

八、结果分析与讨论

1．产品分析及产率计算

、咖啡因的提取：

产品分析：

白色针状晶体（有少许黄色晶体）

理论产量：

20g×5%＝1g产量：

0.06g产率：

0.06g/1.0g×100％＝6.0％

②、阿司匹林的合成：

产量：

0.09g理论产量：

1.08g产率：

0.09g/1.08g×100％＝8.3％

③、薄层色谱法对APC各组分的分离：

测得的数据及实验结果如下：

薄层层析的结果

样品

各点的距离（cm）

Rf值

化合物名称

Rf值

水杨酸

0.86

阿司匹林

0.81

非那西丁

0.60

咖啡因

0.30

Rf值

溶剂D

3.25

0.60

水杨酸

0.86

阿司匹林

2.44

0.75

阿司匹林

0.81

咖啡因

0.70

0.22

非那西丁

0.60

APC

①

2.44

0.75

咖啡因

0.30

②

1.30

0.40

③

0.70

0.22

查得各化合物的Rf值如下：

根据APC的Rf值对比标准表，可推测：

①是阿司匹林②是非那西丁，剩下③应该是咖啡因实验所得数据与标准表数据有不同程度的差别，说明产品中含有其它杂质。

阿司匹林的熔点：

131.8—132.8℃

2．对实验现象、实验结果的分析及其结论

①、在咖啡因的提取中，得到的晶体中有少量的黄色晶体，因为在升华操作时，由于后期升华时温度过高导致把有色物质升华出来，故在得到的晶体中有黄色晶体。

②、实验中出现油膜，可能是在反应过程中生成了高聚物。

③、导致阿司匹林的产率较低，其原因可能是在反应时没有控制好温度。

导致副产物生成较多。

故在反应时要严格控制反应温度。

④在薄层色谱法对APC各组分的分离鉴定APC三组分中，咖啡因和非那西汀的分离效果不够好。

可能是分离时间不够或者是点样时点的样不好。

3．本实验的成败、关键环节及改进措施

①、咖啡因的提取：

升华操作是本实验成败的关键。

在升华过程中始终需要严格控制温度温度太高会使被烘物冒烟炭化，导致产品不纯和损失。

若升华开始时在漏斗内出现水珠，则用滤纸迅速擦干漏斗内的水珠并继续升华。

改进措施：

升华时，在产生白色烟雾之前可以适当的提高温度。

当出现有大量烟雾后，要把温度降低至焙炒温度。

②、阿司匹林的合成实验中，反应温度的控制需要严格控制，否则，都会导致产率降低。

在加热反应环节当中，要始终控制好瓶内温度在75-80℃，温度不足不利于反应，温度过高会使反应物分解/炭化。

加入冷水中结晶时，不需要等反应液冷却至室温，直接倒入装有冷水的烧杯中，注意要不时搅拌，结晶时间尽量延长一点，再进行下一实验步骤。

这样，会使产量得到一定量的增加。

九．思考题

1、乙酰化反应中使用浓硫酸的目的何在？

在硫酸存在下，水杨酸与乙醇作用将得到什么产品？

答：

浓硫酸做催化剂，破坏水杨酸分子内的氢键，降低反应温度、做脱水剂。

水杨酸与乙醇作用将得到乙醇水杨酸脂，苯甲酸乙醚；

2、纯的阿司匹林不会与氯化铁溶液发生显色反应。

然而，在乙醇-水中经过重结晶的阿司匹林，有时反而会与氯化铁溶液呈阳性反应，这是什么缘故？

答：

因为在重结晶时，乙酰水杨酸受热分解生成水杨酸，导致其能发生显色反应。

3、本实验中使用生石灰的作用有哪些？

答：

作用有：

、其中和作用，除去丹宁酸等酸性物质；

、其干燥作用，除去粗产物中的水分。

4、除可用乙醇外，还可采用哪些溶剂萃取？

答：

还可以用丙酮、氯仿、沸水也可以作溶剂萃取。

5、试述索氏提取器萃取原理，它和一般的浸泡萃取比较有哪些优点？

答：

原理：

溶剂加热汽化，冷凝成液体对固体进行萃取。

当萃取液达到虹吸管的高度时，通过虹吸现象又自动流回加热器内，如此反复进行萃取。

优点：

节省溶剂。

6、乙酰水杨酸还可以使用溶剂进行重结晶？

重结晶时需要注意什么？

答：

还可以用乙醇-水、乙酸、苯、石油醚（30-60℃）等溶剂进行重结晶。

重结晶时，溶液不能加热过久，以免乙酰水杨酸分解。

当用有机溶剂重结晶时，不能用烧杯等敞口容器进行，而应用回流装置，以免溶剂的蒸气的散发或火灾事故的发生。

热过滤时，应避免明火，以防着火。

7、通过什么样的简便方法可以鉴定出阿斯匹林是否变质？

答：

为了检验产品中是否还有水杨酸，利用水杨酸属酚类物质可与三氯化铁发生颜色反应的特点，用几粒结晶加入盛有3mL水的试管中，加入1～2滴1%FeCl3溶液，观察有无颜色反应（深红色）。

十．参考文献

1、张秋萍，吴立城，林富饮，薄层分析-紫外分光光度计测定APC药片中三组分的含量，湘潭大学自然科学学报，1993年02期p94-97；

2、李吉海主编《基础化学实验（Ⅱ）—有机化学实验》北京：

化学工业出版社2004

3、周秀发，阿司匹林催化合成研究贵州化工2008年04期p18—19

4、陈劲春,李一,刘春秀;四种吸附材料分离茶多酚的初步结果比较[J];北京化工大学学报;2000年02期。

5、王同宝,张效林,张卫红;阶段洗脱吸附层析法分离茶多酚咖啡碱[J];离子交换与吸附;2005年04期。

6、罗军,蔡春,吕春绪;微波有机合成化学最新进展[J];合成化学;2002年01期。

7、林沛和;李承范;;乙酸钠催化合成阿司匹林[J];河北化工;2006年04期。

指导教师评语及评分：

签名：

年月日