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:C O O H
O H (C H
3
CO)
2
O C H
3
C O O H
C O O H
O O C C H
3
H
+
+ +
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。
H
+
O H
C O O H
H O
C O O H
+
O H
C
O O
C O O H
+
H 2O
水杨酰水杨酸酯
O C O C H 3
C O O H
+
H O
C O O H
H
+
O C O C H 3
C O
O
C O O H
+
H 2O
乙酰水杨酰水杨酸酯
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
(n D20 )
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
0.789
3
-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
(266K
Pa)
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、实验装臵图
1、咖啡因的提取装臵图:
蒸馏提取装置图升华装置图
2、阿司匹林的合成装置图:
减压过滤装臵
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
○
1、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
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。
样品 各点的距Rf 值 化合物名称 Rf 值
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
A
PC
① 2.44 0.75 咖 啡 因 0.30 ② 1.30 0.40
③ 0.70 0.22
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:○1、其中和作用,除去丹宁酸等酸性物质;○2、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