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(共29张PPT)
12.3有机化合物的合成氨基酸的纸上层析
氨基酸的纸上层析
实 验 六
一、实验目的
1、学习用纸上层析法进行分离和鉴定氨基酸。
2、掌握氨基酸纸上层析法的实验操作技术。
实 验 六
实 验 七
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二、实验原理
层析法又称色层分离法，是分配层析中的一种。分配层析是利用不同的物质在两个互不相溶的溶剂中的分配系数不同而得到分离的。
纸层析是以纸作为惰性支持物的分配层析，纸纤维上的—OH具有亲水性，因此能吸附一层水作为固定相，而通常把有机溶剂作为流动相。流动相流经支持物（滤纸）时与固定相之间连续抽提，使物质在两相之间不断分配而得到分离。
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纸上层析的实际操作是在滤纸的一端点上样品，干后，在密闭的容器内，待纸饱和了适当的溶剂蒸气后，令溶剂从样品的一端经过毛细管的作用，流向另一端，使样品中的混合物得到分离（如下图示）。
层析点
点样处
单向层析
层析
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各成分被分开后，在滤纸上的实际位置可借喷涂适当的显色剂使其显色，这样就可以获得层析图谱。
物质分离后，层析点在图谱上的位置，即在纸上的移动速率，用Rf（比移值）表示。
层析点
原点
溶剂前沿
层析图谱示意图
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三、实验用仪器和试剂
1、仪器和材料：
烧杯（800mL）、层析滤纸（新华1#）18cm×11cm、毛细滴管、竹镊子、喷雾器、刻度尺、铅笔、烘箱、针线、电吹风、表面皿
2、试剂：
（1）将下列氨基酸配制成1mg/mL的水溶液：
缬氨酸、组氨酸、谷氨酸、亮氨酸、甘氨酸
（2）组氨酸、谷氨酸、亮氨酸的混合物：取上述已配好的三个标准氨基酸溶液各10mL，混合均匀。
（3）缬氨酸、甘氨酸的混合物：取上述已配好的二个标准氨基酸溶液各10mL混合均匀。
（4）展开剂（需新鲜配制）：正丁醇︰甲酸︰水 = 15︰3︰2（V/V）。
（5）显色剂：0.1%茚三酮乙醇溶液。
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1、准备滤纸：
纸色谱所用滤纸与普通滤纸不同，两面要比较均匀，不含杂质。通常选用杭州新华1号层析滤纸，大小可根据需要自由选择。一般上行法所用滤纸的长度为20～30cm，宽度视样品个数而定。
戴上橡胶手套，将滤纸裁剪成18cm×11cm，沿18cm的一边，在距纸边缘2cm处，用铅笔轻轻划一条线，在此线上每隔2cm画一小圆圈作为点样处，圈直径不超过0.5cm。
示意图
四、实验步骤
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2、点样：
氨基酸的点样量以每种氨基酸含5～20μg为宜，将准备好的滤纸用竹镊子夹住，用毛细滴管在各小圆圈上依次点上七种氨基酸样品溶液[1]，样品量约10～20μmL ，点子不宜过大，点子的扩散直径控制在0.5cm之内。如果样品溶液过稀，可以在样品干燥后重复点样，必要时可反复数次[2]。
用电吹风将斑点吹干，将点好样品的滤纸两侧比齐，用线缝好，揉成筒状。注意缝线处纸的两边不要接触。避免由于毛细管现象使溶剂沿两边移动特别快而造成溶剂前沿不齐，影响Rf值。
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3、展层：
把已卷成筒状的滤纸放入烧杯中，用长颈玻璃漏斗从烧杯底部加入20mL展开剂，注意不能把展开剂倒在滤纸上。溶剂（展开剂）必须在点子以下，用表面皿盖住烧杯，记录时间，展开大约40min，当溶剂走到滤纸上端[3]时，取出滤纸，并用铅笔标明溶剂前沿，然后把滤纸放在一个表面皿上，再放入烘箱中，保持在105℃干燥，直到酸味被赶走为止，大约15min。
4、显色：
用0.1%茚三酮乙醇溶液均匀喷射已除去溶剂的层析滤纸的一面，待其自然干燥后，放入65℃烘箱（鼓风烘箱）中干燥约5min，被分离的氨基酸则显出色点来。取出滤纸，用铅笔轻轻描出显色斑点的形状。
5、计算氨基酸的Rf值：
量出各斑点移动的距离和溶剂移动的距离，计算每个氨基酸的Rf值。
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[注释]
[1]注意点样的次序不要混淆。
[2]点样过程中必须在第一滴样品干后再点第二滴，为使样品加速干燥，可用电吹风加热干燥，但要注意温度不可过高，以免破坏氨基酸，影响定量结果。
[3]即溶剂展层至距离纸的上沿约1cm时，注意不能使溶剂走过头。
五、实验讨论与思考题
1．为什么在展层时有时用一种溶剂系统，而有时用两种溶剂系统？
2．酸性溶剂系统（或碱性溶剂系统）对氨基酸极性基团的解离有何影响？
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实验八
丙烯腈共聚物的制备
一、实验目的
1．通过本实验，掌握丙烯腈共聚合反应的基本原理。
2．了解影响反应的主要因素，熟悉配料计算及转化率的测定。3．掌握聚丙烯腈制备的实验方法。
丙烯腈共聚物的制备
实 验 六
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二、实验原理
引发聚合
三元共聚物（三种单体在大分子链中的排列是随机的）
聚丙烯纤维是指由聚丙烯腈或丙烯腈占85%以上的共聚物制得的纤维，在我国其商品名称为腈纶。丙烯腈的聚合属自由基（游离基）型链式反应。
聚丙烯腈除了丙烯腈为第一单体外，常用的第二单体有丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、醋酸乙烯（VAc）等，常用的第三单体则为丙烯磺酸钠（SAS）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、衣康酸（ITA）、甲基丙烯苯磺酸钠等。
丙烯腈共聚合以硫氰酸钠溶液为溶剂，则采用偶氮二异丁腈为引发剂。以丙烯腈、丙烯酸甲酯和衣康酸为原料进行三元共聚合总的反应可表示如下：
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丙烯腈的聚合反应是属于自由基型链式聚合反应，反应体系中活化中心一旦形成，就有成千上万个分子经历着链的引发、增长及终止三个阶段，逐步生成聚丙烯腈。
本实验采用以硫氰酸钠水溶液为溶剂的溶液聚合，在反应前后体系的总重量不变，则：
式中：M0—体系中总单体的初始浓度，%;
M—反应结束时体系中残余总单体浓度，% 。
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三、实验用仪器和药品
1、仪器
恒温水浴、试管（Φ30mm）
温度计 方玻璃块
2、药品
丙烯腈
丙烯酸甲酯
衣康酸
偶氮二异丁腈
异丙醇
硫氰酸钠（51%）
铁钒指示剂
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四、实验内容
1、物料用量计算：
配制单体浓度为17%的丙烯腈三元共聚物混合液25g。三元共聚物三种单体的配比为：丙烯腈︰丙烯酸甲酯︰ 衣糠酸=91︰ 7︰2。偶氮二异丁腈为单体重量的0.5%，异丙醇为单体重量的3%。所需各种物料的重量（W）按以下公式计算：
式中：W—物料重量，g ；
A—物料重量占总单体重量的百分比，% ；
C—物料的纯度，% 。
如果所用的物料是液体，将计算所得物料重量除以该物料的密度，即得所需物料的毫升数。51%硫氰化钠水溶液是用硫氰化钠和去离子水配成，25℃时溶液密度为1.294。所需51%硫氰化钠溶液毫升数为：
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2、共聚物的制备：
把计算出的三元共聚物料，分别倒入大试管中，摇匀。然后轻轻盖上装有温度计的塞子。将试管放入水浴中升温聚合，使共聚物混含液在76～78℃下保温30min左右。升温过程中要注意将试管中溶液摇匀，观察温度计的变化。混合液逐渐变成淡黄色的黏稠浆液即可停止反应。
3、抽丝：
反应结束后，迅速倒出聚合物4～5g于高形称量瓶中，加盖，留作测定转化率用。再将少量聚合液呈细流状倒入水中，使其呈纤维状细丝凝固析出。在剩有聚合液的试管中加入水，使聚合液凝固后，从试管中取出。
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3、测定转化率：
从称量瓶中称取聚合液1～2g（精确到0.0002g），置于一块方玻璃中央，再盖上另一块方玻璃，用力挤压，使聚合液呈薄层状。然后将带聚合液薄膜的玻璃片浸入盛有蒸馏水的搪瓷盘中，移开玻璃片，使其凝固、析出。以上聚合液做2块。
用镊子将薄膜仔细揭下来，操作时要防止薄膜失落。将薄膜放入小烧杯中，用蒸馏水洗涤，直至洗涤用铁矾指示剂检验不显红色为止。把洗净的薄膜放在表面皿上展平，放入烘箱，在105℃烘至恒重。称重（精确到0.0002g），计算转化率。
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五、结果处理
将实验结果记录如下列表中。
丙烯腈共聚物的制备
用量 试剂 丙烯腈 丙烯酸甲酯 衣康酸 偶氮二异丁腈 异丙醇 51%硫氰酸钠溶液
加入量 重量（g）
体积（mL）
转化率的测定
类别 测试项目 聚合物重量WP 薄膜重量WF 转化率 平均转化率
三元共聚物 1
2 返
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六、注意事项
1．取用药品应在通风橱中进行。
2．试管的塞子不可塞紧了，以免温度升高时，管内压力增大，易出事故。
3．注意称量应准确，实验中注意控制反应温度。
4．测转化率时，可先用少量水将玻璃块润湿后，再将聚合液倒在上面。
5．如果实验所用共聚物溶液总量较多时，应在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中进行实验。

七、思考题
1．写出反应混合液的物料配比及计算出各物料的用量。
2．在共聚合反应过程中，影响聚合反应的因素主要有哪些？
3．实验中各种试剂的作用是什么？
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1.学习从茶叶中提取咖啡因的原理和方法；
2.学习索氏提取器连续抽提的方法；
3.掌握升华操作技能。
一、实验目的
实验九
从茶叶中提取咖啡因
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二、实验原理
茶叶含有生物碱，其主要成分为含量约占1%～5%的咖啡因和含量较少的茶碱和可可碱。此外，茶叶中还含有11%～12%的单宁酸（又称鞣酸），以及叶绿素、纤维素、蛋白质等。
本实验从茶叶中提取咖啡因是用适当的溶剂（95%乙醇），在索氏提取器中连续抽提，然后浓缩、焙炒而得粗制咖啡因，最后通过升华提纯得到纯咖啡因产品。
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咖啡因是杂环化合物嘌呤的衍生物, 它的化学名称是1,3,7-三甲基-2,6- 二氧嘌呤, 其结构式如下:
咖啡因是白色针状结晶，无臭，味苦。易溶于水、乙醇、丙酮、氯仿，微溶于石油醚，难溶于乙醚和苯。100℃时失去结晶水，并开始升华，178℃时升华很快。无水咖啡因的熔点为238℃。
咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可作中枢神经兴奋剂。
工业上，咖啡因主要通过人工合成制得。
嘌呤
咖啡因
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三、实验用仪器和试剂
索氏提取器
1、仪器
索氏提取器、恒温水浴、冷凝管、温度计、蒸馏头、温度计套管、接液管、锥形瓶、蒸发皿、玻璃漏斗、电热套
2、试剂和材料
95%乙醇 60mL
氧化钙 1.5g
茶叶 5g
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四、实验步骤：
1．萃取。
称取5g茶叶（或茶叶末），放入索氏提取器的滤纸套筒中[1]，在平底（或圆底）烧瓶中加入60mL 95%的乙醇和几粒沸石，按图装配仪器，水浴加热。控制水浴温度在80℃左右，连续抽提2.5～3h。待冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热[2]。
索氏提取器
液—固萃取
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四、实验步骤：
2．蒸馏浓缩。
将实验装置改装成蒸馏装置，回收抽提液中的大部分乙醇（约50mL）。
3.焙炒
将残液趁热倾入蒸发皿中[3]，拌入1.5g研细的氧化钙[4]，并加几粒沸石[5]，在水蒸气浴上蒸干后，将蒸发皿移至电热套上，在较小的加热条件下焙炒片刻[6]，务使水分全部除去[7]，然后再移开蒸发皿并冷却之，用干燥洁净的瓶塞底部将颗粒碾成粉末，并擦去沾在蒸发皿边上的粉末，以免升华时污染产物。
蒸馏装置图
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4．升华提纯。
再次将蒸发皿放在电热套上，并在蒸发皿上倒盖一个玻璃漏斗，漏斗的直径应小于蒸发皿，在漏斗的颈部塞上蓬松的棉花。蒸发皿和漏斗之间用圆滤纸相隔，滤纸直径应稍大于漏斗。滤纸上用针刺10多个小孔，孔径在3mm左右，小心加热升华[8]。注意控制电热套的加热温度在200～230℃范围内。如果温度太高，会使产物炭化。
升华提纯
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升华提纯
当滤纸上出现白色针状结晶时，适当控制加热温度，以降低升华速度，当电热套内温度达到230℃，应立即停止加热（或发现有棕色烟雾时，应停止加热），冷至100℃左右，小心揭开漏斗和滤纸，仔细地把附在纸上及器皿周围的咖啡因晶体用小刀刮下。如果残渣仍为绿色，可再次升华，直至残渣变为棕色为止。
合并所得的咖啡因，称量，测熔点。
五、实验结果处理
1. 产品质量： g
2.产品熔点： ℃
3.结果分析、讨论
实验讨论与思考题
1．本实验实验成败的关键是什么？
2．实验中氧化钙的作用是什么？
3．在加热焙炒时，为什么要使水分全部除去？
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[1]滤纸套要紧贴器壁，其高度不得超过虹吸管，纸套上部折成凹形，以保证回流液能均匀地浸透被萃取物。必须注意，滤纸包茶叶末时要严防漏出而堵塞虹吸管。
[2]待回流液无色时即可停止加热。
[3]可用少量回收的乙醇将烧瓶洗涤1～2次，洗涤液一并倒入蒸发皿中。
[4]氧化钙起吸水和中和作用，以除去部分杂质。
[5]在蒸干过程中为避免残液因沸腾而贱出，需加几粒沸石于蒸发皿中。
[6]将蒸发皿放在电热套上用热空气浴焙炒，加热电压不可太高，炒至变为墨绿色粒状物。
[7]如留有少量水分，会在升华开始时产生一些烟雾污染器皿。
[8]在萃取回流充分的情况下，纯化产品的升华操作是本实验成败的关键。在升华过程中始终应严格控制加热温度。
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