基础有机化学实验操作-重结晶及萃取

分配比：K=CA/CB
有机化合物在有机溶剂中的溶解度一般远大于在水中的溶解 度，因此可以用有机溶剂将有机化合物从其水溶液中提取出 来。
萃取一般采用“少量多次”原则。
分液漏斗振摇手法
分液漏斗使用注意事项
➢振摇前应密闭上下磨口塞，特别是上口处磨口上的“孔”和 “槽”要错开，以免振摇时液体漏出。 ➢为避免振摇时液体漏出，加入液体前可在活塞处涂抹真空脂。 ➢振摇完毕应把分液漏斗竖直架在铁圈上，静置分层。 ➢将下层液体放出时要使上端通大气，需将上口处磨口上的“孔” 和“槽”对齐。 ➢上层液体需从上口倒出。
大学基础有机化学实验
重结晶及萃取
目的和要求
➢了解重结晶的原理，及用重结晶法纯化固体有机物的方法。 ➢掌握回流装置、热过滤和减压抽滤的装置安装及其要求。 ➢根据混合物中各组分酸、碱性的不同，利用萃取的方法可将 各组分逐一分离。 ➢正确掌握液-液萃取及分液漏斗的使用方法。 ➢掌握蒸馏乙醚装置的安装及其操作。 ➢学会干燥剂的使用原理及方法。
关于咖啡因
咖啡因：
O
H3C N3 4 5
2
6
1
O
N
CH 3
CH 3
N
7 8
9
N
1, 3, 7-三甲基-2, 6-二氧嘌呤
无色针状晶体，易溶于氯仿（12.5%），水（2%）及乙醇 （ 2% ） 等 。 在 100℃ 时 即 失 去 结 晶 水 ， 并 开 始 升 华 ， 在 120℃升华显著，178℃升华很快。
➢咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可用作 中枢神经兴奋药。它也是复方阿司匹林（APC）等药物的组分之一。
➢具成瘾性，长期大剂量摄入会损害肝、肾、胃等内脏器官。
咖啡因的提取原理
茶叶中含有咖啡因，约占1~5%，另外还含有11~12%的 丹宁酸（鞣酸），0.6%的色素、纤维素、蛋白质等。为了提取 茶叶中的咖啡因，可用适当的溶剂（如乙醇等）在脂肪提取器 中连续萃取，然后蒸去溶剂，即得粗咖啡因。粗咖啡因中还含 有其它一些生物碱和杂质（如单宁酸）等，可利用升华法进一 步提纯。
萃取具体操作
哪一层？
萘&β-萘酚，共2g
20 mL乙醚
样品溶解 3×10 mL 10% NaOH水溶液萃取
10 mL水萃取
水层 浓HCl中和至酸性
冷水浴冷却，固体析出
有机层 无水氯化钙干燥
抽滤、干燥、称重 过滤，蒸馏除去大部分溶剂乙醚
ห้องสมุดไป่ตู้
乙醚 蒸馏
需水 浴加
热， 绝不
可蒸 干！
计算产率
残余液倒入表皿，乙醚挥发得产品
关于咖啡因
➢【历史】1820 年由林格（ Runge ）最初从咖啡豆中提取得到， 其后在茶叶，冬青茶中亦有发现； 1895 ～ 1899 年由易 ·费斯歇 （ E.Fischer ）及其学生首先完成合成过程。我国于 1950 年从茶 叶中提得， 1958 年采用合成法生产。
➢【其他名称】咖啡碱；茶素； Chffeine ， Thein ； Guaranina ， Methyl ； Thtobromine 。
➢冷却后，擦去沾在边上的粉末，以免在升华时 污染产物。 将口径合适的玻璃漏斗罩在隔以刺有许多小孔滤纸的蒸发皿 上，用砂浴小心加热升华。
实验步骤
➢控制砂浴温度在220℃左右（此时纸微黄）。 当滤纸上出现许多白色毛状结晶时，停止加 热，让其自然冷却至100℃左右。
➢小心取下漏斗，揭开滤纸，用刮刀将纸上 和器皿周围的咖啡因刮下。残渣经拌和后用 较大的火再加热片刻，使升华完全。合并两 次收集的咖啡因，称重并测定熔点。纯粹咖 啡因的熔点为234.5℃。
重结晶具体操作
4. 重结晶：热过滤完毕后，将滤液自然冷却至室温，之后 可用冷水浴进一步冷却，使晶体充分析出。
5. 抽滤收集产品：用布氏漏斗及抽滤瓶抽滤收集产品，抽 滤完毕注意先拔掉抽滤管再管水泵。收集好的产品放置于 表面皿上使其自然干燥。干燥后的产品称重、计算产率。
基本原理——萃取
定义：利用物质在两种不互溶的溶剂中具有固定的分配比的 特征来达到分离、提纯目的的基本操作。
热过滤滤纸的折叠方法
重结晶具体操作
样品：粗品萘，2 g。 溶剂：95%乙醇。
1. 样品的溶解：在 100 mL锥形瓶中放置 2 g 粗萘，加入 15 mL 95%乙醇，投入一、两粒沸石，装上球形冷凝管，开启冷 凝水，用水浴加热回流，观察溶解情况。如不能全溶，移开 火源，用滴管自冷凝管口加入95% 乙醇直至恰能完全溶解， 再补加 少量溶剂。
重结晶溶剂的选择
➢不与被提纯物发生化学反应。 ➢对被提纯物的溶解度随温度变化大。 ➢对杂质的溶解度非常大或非常小。 ➢易挥发，易与结晶分离除去。 ➢能得到较好的结晶。
混合溶剂
重结晶的基本步骤
➢将被纯化的化合物，在已选好的溶剂中配制成沸腾或接 近沸腾的饱和溶液； ➢如溶液含有有色杂质，可加活性炭煮沸脱色，将此饱和 溶液趁热过滤，以除去有色杂质及活性炭； ➢将滤液冷却，使结晶析出； ➢将结晶从母液中过滤分离出来； ➢洗涤，干燥； ➢测定熔点。
➢待漏斗中液体积聚一定量之后，打开漏斗活塞，使提取液回流 入圆底烧瓶内。
➢关闭漏斗活塞，使回流液再进入滴液漏斗浸泡茶叶，积累一定 量后再放入圆底烧瓶。如此反复数次直至浸泡液颜色变得较浅。
实验步骤
➢最后一次将烧瓶内的乙醇蒸入滴液漏斗后，回收蒸出的乙 醇，烧瓶内剩余~10 mL液体。
➢将残液倒入盛有4 g氧化钙的蒸发皿中，将蒸发皿置蒸汽浴 上用玻棒翻炒至干。然后再用石棉网隔酒精灯焙炒片刻以除 去全部水分。
思考题
➢ 提取咖啡因时，方法中用到生石灰，起什么作用？ ➢ 为什么采用升华可以得到较纯的咖啡因? ➢ 索氏提取器的萃取原理是什么？它和一般的浸泡萃取
比较，有什么优点？
思考题
1. 重结晶时活性炭为什么要在固体物质全溶后加入？又 为什么不能在溶液沸腾时加入？
2. 重结晶提纯固体有机物时，有哪些步骤？简单说明每 一步的目的？
3. 萃取时两组分的分离利用了什么性质？在萃取过程中 各组分发生的变化是什么？写出分离提纯流程图。
从茶叶中提取咖啡因
目的和要求
➢了解并掌握如何利用升华方法纯化固体产物的方法和原理。 ➢了解从茶叶中提取咖啡因的原理和方法，并学会从天然产物 中分离纯化有用成分的方法。 ➢掌握用恒压滴液漏斗或索氏提取器液-固萃取装置的安装及 其操作
重结晶具体操作
2. 脱色：移开火源，稍冷后拆下冷凝管，加入少量活性碳， 装上冷凝管，重新加热回流 3-5min 。 3. 热过滤：在保温漏斗中加满水，然后倒出少许，将漏斗 安置在铁圈上。在保温漏斗内放置短颈的玻璃三角漏斗和 折叠滤纸。加热至水沸腾。熄灭灯焰，立即用少量热的 95% 乙醇润湿滤纸，趁热将前步制得的沸腾的粗萘溶液注 入滤纸内，用锥形瓶接收滤出液。
注意事项
➢若有玻璃仪器置烘箱烘干，必须注意磨口（活）塞不可塞 上后放进烘箱，如滴液漏斗的活塞必须拔出后放入烘箱。否 则经过温度变化易造成开裂或冷却之后无法打开。 ➢回流萃取过程中滴液漏斗可能会出现无法旋转的状况，可 用木塞轻敲即可。 ➢翻炒时应尽量炒干，否则升华时会有烟雾，造成污染。 ➢注意控制升华温度，不可太高。
基本原理——重结晶
固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。 把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和，冷却时由于溶解度降 低，有机物又重新析出晶体。——利用溶剂对被提纯物质及杂质 的溶解度不同，使被提纯物质从过饱和溶液中析出。让杂质全部 或大部分留在溶液中，从而达到提纯的目的。
一般的重结晶只适用于纯化杂质含量<5%的固体有机化合 物，将反应粗产物直接进行重结晶是不适宜的。
粗提取液 炒干
咖啡因
升华收集 粗提取物
实验步骤
➢如 图 安 装 好 连 续 提 取 装 置 。 恒 压 滴 液 漏 斗 下 端 塞 少 许 脱 脂 棉 （勿塞太多太紧，否则液体流速慢），称取10 g茶叶，研细后， 放入恒压滴液漏斗中。
➢关闭恒压滴液漏斗的活塞，在圆底烧瓶中加入60 mL 95%乙醇 和1粒沸石，用水浴加热回流，回流液进入恒压滴液漏斗中，浸泡 茶叶。
主要仪器与试剂
仪器：100 mL圆底烧瓶，水浴锅，直形冷凝管，蒸发皿，表面 皿，玻璃漏斗，锥形瓶，温度计，烧杯，简易连续提取器等。 试剂：茶叶（10 g），95%乙醇（60 mL），氧化钙（4 g）
提取装置
索氏提取器
恒压滴液漏 斗代替索氏
提取器
实验步骤
流程图：
回流提取 茶叶末 95%乙醇
提取液 蒸馏回收乙醇