天然药物化学实验讲义(四实验)

目录TOC\h\z\t"t-y-2,2,t-y-1,1"天然药物化学实验须知2天然药物化学实验工程7实验一黄柏中盐酸小檗碱的提取别离与鉴定7实验二槐米中芸香苷的提取、别离与鉴定11实验三八角茴香中挥发油的提取、别离与鉴定15实验四茶叶中咖啡因的提取、别离与鉴定19天然药物化学根本操作技能23天然药物化学实验天然药物化学实验须知〔一〕实验目的1.验证理论，加深对理论知识的理解。2.掌握回流提取、连续回流提取、两相溶剂萃取〔分液漏斗法〕、溶剂回收、薄层色谱等根本操作技能。3.熟悉结晶法、柱色谱法、化学成分预试验等实验技术。4.了解四大光谱〔紫外、红外、核磁共振、质谱〕的根本操作规程。5.培养观察、分析和解决问题的实际工作能力以及科研动手能力。〔二〕实验要求1.实验前，认真阅读实验内容及其相关知识，掌握实验原理、各步操作方法以及实验考前须知。2.天然药物化学实验时间长及操作多，实验前应作好有关实验内容在时间上的方案，尽量做到实验紧凑有序。3.尊重实验指导老师，听从实验安排。4.不迟到，不早退。因急事中途离开实验室，必须向老师请假。6.以科学的实事求是态度，认真及时记录操作步骤、实验现象、有关数据、实验结果等。7.认真如实地填写实验报告，及时上交。〔三〕实验室规那么1.进实验室必须穿工作服。2.进实验室后，首先清点本次实验所用仪器设备、溶剂、试剂，熟悉存放位置。3.实验室严禁吸烟、饮食。不做与实验无关的事情。4.实验室应保持安静，不许在实验室大声谈笑、嬉戏打闹。5.严格遵守平安规那么和各种仪器操作规程。对性能和操作不熟悉以及与本次实验无关的仪器设备，不要随便安装使用，贵重仪器设备，未经老师允许，不得随意动用。6.正确取用药品、溶剂和试剂，防止交叉污染，确保实验的准确性。7.实验药品、试剂以及仪器，用后及时归复原位，不要乱拿乱放。8.保持实验室的干净整洁，实验药渣以及纸屑等固体废弃物投入垃圾箱，易污染环境的废弃液倒入废液缸，有毒、易燃、易挥发的废弃液倒入指定的有盖废液瓶中，一般废弃液冲入下水道。9.保护公物，注意节约水电和能源，不浪费药品、试剂。损坏仪器设备，及时向老师报告，并登记。10.实验完毕后，将所用仪器设备洗涤或擦拭干净，摆放整齐，清点数目。11.安排值日生清扫实验室。检查关闭水、电、煤气、门窗。〔四〕实验室平安规那么1.实验前，熟悉本次实验所用仪器设备的安装、操作方法、考前须知以及药品、试剂、溶剂的有关性能。熟悉有关消防器材的存放位置和使用方法。2.药品、试剂应远离火源。使用易燃溶剂时，实验室应防止有明火。3.在实验过程中，应检查仪器管道是否畅通，连接部位是否牢固。温度控制是否适宜。电器及开关是否发热，有无漏电或煤气泄漏现象。4.实验室应保持空气流通。做有害气体产生的实验，应在难风橱内进行。嗅闻气体要注意正确的方法。5.不要正面俯视正在加热的物质。加热的容器管口不要对着别人或自己。不要在加热溶液中加放沸石或活性炭。玻璃仪器不要骤冷或骤热，防止爆裂。6.吸取有害液体，应使用吸球〔不能直接用口吸取〕，使用有毒害药品、溶剂、试剂后，要及时洗手。7.配制易产热溶液时，应将药品或试剂缓慢向溶剂中参加，边加边搅拌。8.不要用湿手开闭电闸或电器开关。9.实验完毕后，及时切断电源，关闭酒精灯，关闭煤气。〔五〕实验室平安事故天然药物化学实验，常以电、煤气、酒精作能源，经常接触对人体有毒害作用的试剂，难免发生一些平安事故。下面介绍几种实验室事故处理措施：中毒中毒有呼吸道吸入中毒、口服中毒、皮肤接触中毒三种情况。如发生中毒现象，应迅速将中毒者扶离现场至通风良好的地方，解开衣领，松开裤带，作深呼吸，轻者可慢慢恢复。较重者可饮服高锰酸钾〔1：5000〕或1％硫酸铜溶液后，压舌催吐，呕吐后，再根据毒物性质不同，选择饮服鸡蛋清、牛奶、淀粉糊、桔子汁、咖啡碱、浓茶等。如发生昏迷、休克，应进行人工呼吸或给氧，并及时送往医院急救。灼伤火焰、高温液体、炽热物体、溶剂蒸汽、电热物、化学药品直接作用于人体，引起皮肤或机体的烧、烫伤，称为灼伤。如为火灼伤，忌水洗，可局部涂抹苦味酸、甘油、鸡蛋清、烧〔烫〕伤膏等。药物灼伤应先用大量水冲洗，再根据药物的性质，采用适宜的方法处理。如酸碱灼伤，先用大量水冲洗后，再用弱碱或弱酸水溶液冲洗，并局部涂凡士林。溴灼伤，用酒粗以及2％硫代硫酸钠分别清洗，接着用蘸有甘油的棉球轻轻擦洗，最后涂抹甘油或烫伤油膏等。酚类灼伤，用温水和5％酒精洗后，用饱和硫酸钠水溶液湿敷。如果试剂溅入眼内，先用在量水淋冲，再点入可的松眼药水等。触电如有人发生触电事故，设法使触电者脱离电源是当务之急，方法有：〔1〕迅速切断电源〔2〕用木棍或竹竿拨开电线〔3〕穿胶底鞋或踏木板，戴橡胶手套拉开触电者〔切忌不采取措施，徒手直接拉触电者，以免连环触电〕。脱离电源后，触电轻微者可立即自行恢复，轻严重者〔数秒钟未恢复知觉〕须进行人工呼吸，并立即送医院急救。燃烧一旦发生燃烧事故，要沉着冷静，切忌手忙脚乱。首先迅速切断电源，关闭煤气，移走火源附近易燃、易爆物品，再根据燃烧物的理化性质，选用适宜物质和方法法扑灭。常用的灭火物质与器材有水、砂土或泡沫、惰性气体、四氯化碳灭火器等。比水轻，与水不混溶的溶剂燃烧，用砂土或泡沫、二氧化碳、四氯化碳灭火器扑灭，切忌用水，以免火势蔓延。比水重，与水不混溶的有机溶剂燃烧，可用喷水的方法扑灭。水溶性溶剂的燃烧，可用砂土、喷水或泡沫、二氧化碳、四氯化碳灭火器等扑灭。不能用水和泡沫灭火器灭火的物质有：钾、钠、钙、锌粉、镁粉、铝粉、硼氢化钠〔钾〕、氢氧化钠〔钾〕、五氯化磷、五氧化二磷、过氧化钠〔钡〕、发烟硫酸等。电器起火，必须迅速切断电源，切忌在有电情况下使用水或泡沫灭火器。爆炸产生爆炸的原因一般有三种情况：〔1〕易爆物在一定条件下发生剧烈的化学反响而爆炸，如多硝基化合物。〔2〕某物质的蒸气与空气到达一定浓度时，遇火星产生爆炸。〔3〕加热液体物质时，容器因内压增大而爆炸。爆炸不仅直接伤害人体，损坏仪器设备，而且往往伴随燃烧，危害极大。万一发生爆炸事故，不要惊慌，应根据情况，采取适当方法处理。因爆炸而受伤者，小伤可自行处理，重伤及时送往医院救治。对因爆炸而产生的燃烧，按上述燃烧灭火的方法处理。天然药物化学实验工程实验一黄柏中盐酸小檗碱的提取别离与鉴定[目的要求]通过提取别离和鉴定黄柏中的小檗碱，掌握渗漉法、盐析法、结晶法和薄层色谱法的根本操作过程及考前须知，熟悉小檗碱的化学鉴定方法。[实验内容]〔一〕主要成分的结构黄柏为芸香科植物黄皮树PhellodendronChineseSchneid.或黄檗PhellodendronamurenseRupr.的枯燥树皮。前者习称“川黄柏〞，后者习称“关黄柏〞。川黄柏主产于四川、贵州、湖北等地。关黄柏主产于辽宁、吉林等地。黄柏具有清热燥湿，泻火除蒸，解毒疗疮等成效。黄柏中主要含有小檗碱〔berberine〕，基结构如下：川黄柏含小檗碱约1.37％～5.8％，关黄柏含小檗碱约0.60％～1.64％。〔二〕主要成分的性质小檗碱异名黄连素，分子式[C20H18NO4]+，分子量336.37。自水或稀乙醇中结晶得到的小檗碱为黄色针状结晶，盐酸小檗碱为黄色小针状结晶。小檗碱能缓溶于冷水〔1：20〕，易溶于热水和热乙醇，难溶于丙酮、氯仿、苯。盐酸小檗碱微溶于冷水，易溶于热水，不溶于冷乙醇、氯仿和乙醚。〔三〕根本原理利用小檗碱可溶于水，盐酸小檗碱几乎不溶于水的性质，先将药材用石灰乳润湿，使药材吸水膨胀，小檗碱游离，同时可使黄柏中含有的粘液质沉淀。用水渗漉提取小檗碱，再将其转化成盐酸盐而沉淀析出，结合盐析法得到盐酸小檗碱。〔四〕操作步骤1.提取黄柏粗粉〔100g〕，置1000mL烧杯中，参加15gCa(OH)2,800mL水，静置1小时，用棉花抽滤。滤液参加7％氯化钠，装广口瓶中过夜析出沉淀，抽滤。沉淀即为盐酸小檗碱粗品3.鉴定〔1〕取盐酸小檗碱〔自制〕约50mg于10mL试管中，加纯化水5mL，加热溶解，参加2滴10％氢氧化钠，显橙色。溶液放冷后，漏斗滤过，滤液中参加数滴丙酮即产生黄色丙酮小檗碱的沉淀。〔2〕取盐酸小檗碱〔自制〕少许于10mL试管中，加稀硫酸2mL振摇半分钟溶解后〔不会全溶〕，加漂白粉少许，显樱红色。〔3〕盐酸小檗碱的薄层色谱鉴定吸附剂：中性氧化铝〔软板〕展开剂：氯仿-甲醇〔9：1〕显色剂：紫外灯下观察荧光或自然光下观察黄色斑点试样：0.1%盐酸小檗碱乙醇液〔自制〕对照品：0.1％盐酸小檗碱乙醇液[根本操作注意点]1.实验原料尽可能选用小檗碱含量较高〔1.37％～5.8％〕的川黄柏。2.参加氯化钠的目的是将小檗碱转化成盐酸盐并利用其盐析作用，降低盐酸小檗碱在水中的溶解度。其用量不宜超过10％,否那么溶液的比重增大，使盐酸小檗碱结晶呈悬浮状态而难以沉淀，要趁热滤过，防止盐酸小檗碱在滤过时析出结晶，使滤过困难，产量降低。3.中性氧化铝板自行制备，3g氧化铝参加7mLCMC-Na，铺成两块板[思考题]怎样从黄柏中提取别离盐酸小檗碱？原理是什么？用薄层色谱法检识盐酸小檗碱时，为什么常选用氧化铝作吸附剂？如果选用硅胶作吸附剂，怎样操作才能到达较准确的结果？实验二槐米中芸香苷的提取、别离与鉴定[目的要求]通过芸香苷的提取与精制，掌握碱溶酸沉法提取黄酮类化合物的原理及操作。通过芸香苷结构的鉴定，了解苷类结构研究的一般程序和方法。要求得到芸香苷、槲皮素产品。[实验内容]主要成分的结构及性质槐米为豆科植物槐Sophorajaponica的花蕾，其有效成分为芸香苷，又称芦丁〔rutin〕，芸香苷是由苷元槲皮素与芸香糖〔rhaα1→6glc〕连接而成的二糖苷，结构及性质见教材第六章第六节“黄酮类化合物提取别离实例〞。根本原理提取芸香苷的方法很多，目前我国多采用碱溶酸沉法，提取原理是依据芸香苷结构中含有酚羟基，能与碱成盐而溶于水中，向此盐溶液中参加酸，那么芦丁游离析出。芦丁的精制是利用它可溶于热水，难溶于冷水的性质进行的。操作步骤芸香苷的提取称取槐米粗粉20g，置500mL或1000mL烧杯中，参加0.4%硼砂沸水溶液200mL，在搅拌下加石灰乳，调至PH8~9，加热微沸20分钟〔注意保持pH8~9〕,并随时补充蒸发掉的水分，趁热用双层纱布滤过。收集滤液，药渣按同样操作再提取一次，合并两次滤液。滤液在60～70℃用浓盐酸调至pH3~4，静置过夜使沉淀完全，抽滤，沉淀用蒸馏水洗2～3次，抽干，置空气中晾干，得粗品芸香苷。芸香苷的精制称定粗品芸香苷的重量，按约1：200的比例悬浮于蒸馏水中，煮沸10分钟使芸香苷全部溶解，趁热抽滤，冷却滤液，静置析晶。抽滤，置空气中晾干或60～70℃枯燥，得精制芸香苷，称重，计算收率。芸香苷的水解取芸香苷1g，研细后置于250mL圆底烧瓶中，参加2％硫酸溶液100mL，直火微沸回流约40分钟，至析出的黄色沉淀不再增加为止，放冷抽滤，滤液保存作糖检查，沉淀用少量水洗去酸，抽干水分，晾干称重，得粗制槲皮素，然后用乙醇〔95％乙醇约15mL〕重结晶即得精制槲皮素。鉴定苷和苷元的化学鉴别取芸香苷3～4mg，加乙醇5～6mL使溶解，分成二份，作以下试验。取槲皮素同样量，同样操作。盐酸-镁粉反响：取上述溶液1～2mL，加2滴浓盐酸，再加少许镁粉，注意观察颜色变化的情况。Molisch反响：取上述溶液1～2mL，加10％等体积的α-萘酚乙醇溶液，摇匀，沿管壁加浓硫酸，注意观察两液面间产生的颜色变化。苷和苷元的薄层色谱鉴定吸附剂硅胶G〔10～40u〕-0.4%CMC水液制板，105～110℃活化1小时展开剂氯仿-甲醇-甲酸〔15：5：1〕供试品实验产品1％芸香苷醇溶液及1％槲皮素醇溶液对照品1％芸香苷醇溶液及1％槲皮素醇溶液显色剂1％FeCl3和1％K3[Fe(CN)6]水溶液，临用时等体积混合[根本操作注意点]参加石灰乳既可到达碱溶解提取芸香苷目的，又能使槐米中含有的大理粘液质生成钙盐沉淀除去，但应严格控制在pH8¬9，不得超过10。pH过高，在加热提取过程中可促使芸香苷水解破坏，造成产率明显下降。酸沉时加浓盐酸调pH3～4，不宜过低，否那么会使芸香苷生成羊盐溶于水，也会降低收率。参加硼砂的目的是使其与芸香苷邻二酚羟基络合，这样既保护邻二酚羟基不被氧化破坏，亦保护邻二酚羟基不与钙离子络合，使芸香苷不受损失。同时还有调节碱性水溶液pH值的作用。芸香苷的提取还可利用芸香苷在冷、热水中的溶解度不同，采用沸水提取法。又据报道将生产工艺改良为95％乙醇回流提取后回收醇得浸膏，然后将粗浸膏除去脂溶性杂质，常水洗净，滤过，枯燥即得芸香苷，可提高收率6.96％，并降低了本钱。鉴定所用硅胶G板自行制备，3g硅胶G参加7mLCMC-Na,铺成二块板。粗制时由于产生的粘液质较多，抽滤之前不要振摇底部固体使成混悬液。抽滤所用时间较长，注意要少量分批抽滤，如果滤纸滤孔被堵住无法滤下，要及时更换滤纸。[思考题]根据芸香苷的性质，还可采用何种方法进行提取？试设计槐米中提取芸香苷的另一咱方法，并说明方法原理。本实验提取过程中应注意哪些问题？试解释芸香苷水解过程中出现的混浊→澄清→混浊现象。怎样正角鉴定芸香苷？实验三八角茴香中挥发油的提取、别离与鉴定[目的要求]通过提取和鉴定八角茴香中的挥发油，学会利用挥发油含量测定器测定和提取药材中押发油的操作方法。能对挥发油中的化学成分进行薄层点滴性检识及单向二次色谱检识。[实验内容]〔一〕主要成分的结构八角茴香为木兰科植物八角茴香Iuiciumverum枯燥成熟的果实。含挥发油约5％。主要成分是茴香脑〔anethole〕，约为挥发油的80～90％。此外，尚有少量甲基胡椒酚、茴香醛、茴香酸等。〔二〕主要成分的性质茴香脑为白色结晶，mp.21.4℃〔三〕根本原理依据挥发油具有挥发性，能随水蒸气蒸馏的性质，利用水蒸气蒸馏法提取挥发油。本实验采用挥发油含量测定器提取挥发油。挥发油的组成成分复杂，常含有烷烃、烯烃、醇、醛、酮、酸等官能团。因此可选择适宜的检识试剂在薄层板上进行点滴试验，从而了解组成挥发油的成分。挥发油中各类成分的极性不相同，一般不含氧的烃类和萜类化合物极性小，在薄层板上可被石油醚较好地展开；而含氧的烃类和萜类化合物极性较大，可被石油醚与醋酸乙酯的混合溶剂较好地展开。为了使挥发油中各成分能在同一块薄层板上进行别离，可采用单向二次色谱法展开。〔四〕操作步骤1.提取取八角茴香25g，置挥发油含量测定器烧瓶中，加适量的水，连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度局部，并使溢流入烧瓶时为止。缓缓加热至沸。至测定器中油量不再增加，停止加热，放冷，分取油层计算得率。2.鉴定〔1〕油斑试验：取适量八角茴香油，滴于滤纸片上，常温〔或加热烘烤〕观察油斑是否消失。〔2〕色谱点滴反响：取硅胶G薄层板1块，用铅笔按实验表画线。被检查挥发油用95％乙醇稀释成5～10倍溶液，然后用毛细管分别滴加于各挥发油样品斑点上，观察颜色变化。初步推测每种挥发油中可能含有化学成分的类型。123456点滴试剂：1.三氯化铁试液2.2，4-二硝基苯肼试液3.碱性高猛酸钾试液4.香草醛-浓硫酸试液％溴酚蓝乙醇溶液6.硝酸铈铵试剂实验结果推测可参考天然药物化学理论书第243-244页表格〔3〕挥发油单向二次展开薄层色谱：取硅胶G薄层板〔自制〕一块，在距底边0.5cm及5cm处分别用铅笔画出起始线和中线。将挥发油点在起始线上，先在石油醚-醋酸乙酯〔85：15〕展开剂中展开至薄层板中线时取出，挥去展开剂。再放入石油醚中展开，至接近薄层板顶端时取出，挥去展开剂，用香草醛-浓硫酸显色剂显色，观察斑点的数量、位置及颜色，推测每种挥发油中可能含有化学成分的数量。[根本操作注意点]1.挥发油含量测定装置一般分为两种。一种适用于相对密度小于1.0的挥发油测定；另一种用于测定相对密度大于1.0的挥发油。《中国药典》规定，测定相对密度大于1.0的挥发油，也可在相对密度小于1.0的测定器中进行，其法是在加热前，预先参加1mL二甲苯于测定器内，然后进行水蒸气蒸馏，使蒸出的相对密度大于1.0的挥发油溶于二甲苯中，由于二甲苯的相对密度为0.8969，一般能使挥发油与二甲苯的混合溶液浮于水面。计算挥发油含量时，扣除参加二甲苯的体积即可。2.提取完毕，须待油水完全分层后，再将油放出。3.进行单向二次展开时，在第一次展开后，应将展开剂完全押去，再进行第二次展开，否那么将改变第二次展开剂的极性，从而影响别离效果。4.挥发油易挥发逸失，应置于冰箱中冷藏保存。进行层析检识时，操作应及时，不宜久放。5.喷洒香草醛-浓硫酸显色剂时，应于通风橱内进行。[思考题]用挥发油含量测定器提取挥发油应注意什么问题？挥发油的单向二次展开时，为什么先用石油醚与醋酸乙酯的混合溶剂进行第一次展开，再用石油醚进行第二次展开？实验四茶叶中咖啡因的提取、别离与鉴定[目的要求]1.通过从茶叶中提取咖啡因，掌握一种从天然产物中提取纯有机物的方法。2.学习使用索氏提取器的原理和方法3.学习升华的根本操作[实验原理]茶吐中含有多种生物碱，其中以咖啡碱即咖啡因为主。咖啡因约占1～5％，其结构式为：其化学名称为1，3，7-三甲基-2，6-二氧嘌呤，属黄嘌呤衍生物。咖啡因是弱碱性化合物。味苦，能溶于氯仿、水、乙醇等溶剂中。咖啡因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。纯洁的咖啡因为熔点现在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，然后浓缩，升华得到咖啡因晶体。[实验用品]1.仪器：250mL烧杯，分液漏斗，温度计，100mL蒸馏烧瓶，直形冷凝管，蒸发皿，抽滤装置，锥形瓶，索氏提取器，滤纸2.试剂：干茶叶，95％乙醇，生石灰，氯酸钾，碘试液，氨水[操作步骤]1.称取干茶叶8g装入滤纸筒中，轻轻压实，放入索氏提取器中，另外在圆底烧瓶中参加100mL95％乙醇，放入一粒沸石，按图1安装好索氏提取装置〔脂肪提取器〕。图1索氏提取器1.浸提管2.通气管3.虹吸管4.烧瓶5.冷凝管小火加热至沸腾，连续提取1小时，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。2.按图2装好蒸馏装置，将萃取液倒入蒸馏瓶中蒸除乙醇。当蒸馏瓶中液体剩约8mL时，立即停止蒸馏，将残留液倒入蒸发皿中，参加4g生石灰〔起中和及脱水作用〕。在蒸气浴上加热，赶尽乙醇，然后将蒸发皿转移至石棉网上焙烧，除尽水分。图2蒸馏装置3.在蒸发皿上盖一张用大头针刺有许多小孔的圆形滤纸，取一个适宜的玻璃漏斗罩在滤纸上〔图3〕，在石棉网上小心加热，逐渐升温，尽可能使升华速度慢一些，提高结晶纯度。咖啡因蒸气通过纸孔遇到漏斗内壁冷却，直到冷凝为固体，附着在漏斗内壁和滤纸上。当滤纸上出现大量白色结晶时，停止加热，揭开漏斗和滤纸，观看咖啡因的颜色形状，仔细用小刀将附在其上的咖啡因刮下。图3常压升华装置4.鉴定〔1〕2～4mg咖啡因固体于磁皿中，加盐酸1ml溶解，再加0.1g氯酸钾。在通风橱内，置水浴上蒸干残渣后加氨水数滴，残渣显紫色。〔2〕2～4mg咖啡因，参加3ml水溶解，配成样品液。取2滴样品液，加碘-碘化钾试液数滴，可见棕色、红紫色或蓝紫色化合物生成。[思考题]1.试述索氏提取器萃取原理，它和一般的浸泡萃取比拟有哪些优点？2.进行升华操作时应注意哪些问题？天然药物化学根本操作技能一．玻璃仪器的洗涤和枯燥〔1〕玻璃仪器的洗涤是实骊室中经常进行的一项工作，玻璃仪器洗涤是否干净，可直接影响到实验结果。所以洗涤玻璃仪器也是一项重要的实验技术。玻璃仪器的洗涤方法，应根据实验要求、仪器污染程度以及污物的性质来选择。常用的洗涤方法有自来水刷洗、合成洗涤剂洗、酸碱溶液洗、铬酸洗液洗等。如果粘附物是硝酸银，可用稀硝酸或碘-碘化钾〔碘1g,碘化钾2g，先混溶于适量水中，再加水至100mL〕洗涤。如果是油污，可用有机溶剂洗，再少量屡次地用乙醇脱去有机溶剂。如果是氯化银，可用氨水洗。凡用洗液洗涤后的仪器，要用水冲洗干净，最后用少量蒸馏水清洗2～3遍。玻璃仪器是否洗涤干净，可在用蒸馏水清洗之前进行检查，即将容器盛一定量水，慢慢倒出〔不要甩〕，水均匀流出后，容器壁无挂水珠的现象，示已洗干净。〔2〕仪器的枯燥：仪