专业实验2讲义(1)

应用化学专业实验（二）

讲义

化学生物与材料工程学院

2012，11，17

绿色植物色素的提取及色谱分离

一、实验目的

1、通过绿色植物色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法；

2、通过柱色谱和薄层色谱分离操作，加深了解微量有机物色谱分离鉴定的原理。

二、实验原理

1. 柱色谱原理

液体样品从柱顶加入，流经吸附柱时，即被吸附在柱中固定相（吸附剂）的上端，然后从柱顶加入流动相（洗脱剂）淋洗，由于固定相对各组分吸附能力不同，以不同速度沿柱下移，吸附能力弱的组分随洗脱剂首先流出，吸附能力强的组分后流出，分段接收，以此达到分离、提纯的目的。

2. 薄层色谱原理

由于混合物中的各个组分对吸附剂（固定相）的吸附能力不同，当展开剂（流动相）流经吸附剂时，发生无数次吸附和解吸过程，吸附力弱的组分随流动相迅速向前移动，吸附力强的组分滞留在后，由于各组分具有不同的移动速率，最终得以在固定相薄层上分离。其应用主要有：跟踪反应进程；鉴定少量有机混合物的组成；分离；寻找柱色谱的最佳分离条件等。

绿色植物如菠菜叶中含有叶绿素（绿）、胡萝卜素（橙）和叶黄素（黄）等多种天然色素。

本实验从菠菜中提取上述几各色素，并通过薄层层析和柱层析进行分离。

三、主要仪器与试剂

仪器：研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、直形冷凝管、层析缸

试剂：硅胶G，中性氧化铝，甲醇，石油醚（60-90℃），丙酮，乙酸乙酯，菠菜叶。

四、实验流程

五、实验步骤

1、菠菜色素的提取

称取2g洗净后的新鲜（或冷冻）的菠菜叶，用剪刀剪碎并与10mL甲醇拌匀，在研钵中研磨约5min然后用布氏漏斗抽滤菠菜汁，弃去滤渣。

将菠菜汁放回研钵，每次用10mL 3:2（体积比）的石油醚-甲醇混合液萃取两次，每次需加以研磨并且抽滤。合并深绿色萃取液，转入分液漏斗，每次用5mL水洗涤两次，以5 mL饱和食盐水洗一次，以除去萃取液中的甲醇。洗涤时要轻轻旋荡，以防止产生乳化。弃去水-甲醇层，石油醚层用无水硫酸钠干燥后滤入圆底烧瓶，旋蒸除去大部分石油醚至体积约为1mL为止。

2、薄层层析

取四块显微载玻片，用硅胶G加0.5%羧甲基纤维素调制后制板，晾干后在110℃活化1h。

展开剂：（a）石油醚-丙酮=8:2（体积比）

（b）石油醚-乙酸乙酯=6:4（体积比）

取活化后的层析板，点样后，小心放入预先加入选定展开剂的广口瓶内，盖好瓶盖。待展开剂上升至规定高度时，取出层析板，在空气中晾干，用铅笔做出标记，并进行测量，分别计算出Rf值。

分别用展开剂a和b展开，比较不同展开剂系统的展开效果。观察斑点在板上的位置并排列出胡萝卜素、叶绿素和叶黄素的Rf值的大小次序。注意更换展开剂时，须干燥层析瓶。

3、柱层析

取10-15g 中性氧化铝进行湿法装柱。填料装好后，从柱顶加入上述浓缩液，先用9:1的石油醚-丙酮进行洗脱，当第一个橙黄色色带（胡萝卜素）即将流出时，换一接收瓶接收，约需要洗脱剂30 mL。换用7:3的石油醚-丙酮进行洗脱，当第二个棕黄色色带（叶黄素）即将流出时，换一接收瓶接收。此时，继续更换洗脱剂，用3:1:1的正丁醇-乙醇-水洗脱，分别在层析柱的上端可见蓝绿色和黄绿色的两个色带，此为叶绿素a和叶绿素b。

六、注释

（1）叶黄素易溶于醇而在石油醚中溶解度较小，从嫩绿菠菜得到的提取液中，叶黄素含量很少，柱色谱中不易分出黄色带。

七、思考题

1、试比较叶绿素、叶黄素和胡萝卜素三种色素的极性，为什么胡萝卜素在层析柱中移动最快？

乙酰乙酸乙酯的制备

一、实验目的

1、了解 Claisen 酯缩合反应的机理和应用；

2、熟悉在酯缩合

二、实验原理

2CH3CO2C2H5+C2H5ONa+H2O-H+===CH3COCH2CO2C2H5 + C2H5 OH

三、实验步骤

（1）制钠珠：将 0.9g 金属钠和5mL 干燥二甲苯放入装有回流冷凝管的50ml 干燥圆底烧瓶中。加热使钠熔融。拆去冷凝管，用磨口玻塞塞紧圆底烧瓶，趁热用力振摇（两下）得细粒状钠珠。

（2）回流、酸化：稍经放置钠珠沉于瓶底，将二甲苯倒入指定回收瓶中。迅速向瓶中加入10mL 乙酸乙酯，装上冷凝管，并在其顶端装一氯化钙干燥管。反应开始有氢气泡逸出。如反应很慢时，可稍加温热。待激烈的反应过后，则小火加热，保持微沸状态，直至所有金属钠全部作用完为止。此时生成的乙酰乙酸乙酯钠盐为桔红色透明溶液。待反应物稍冷后，在摇荡下加入 50% 的醋酸溶液，直到反应液呈弱酸性（pH=5-6）为止。此时，所有的固体物质均已溶解。

（3）分液、干燥：将溶液转移到分液漏斗中，加入等体积的饱和氯化钠溶液，用力摇振片刻。静置后，乙酰乙酸乙酯分层析出。分出上层粗产物，用无水硫酸钠干燥后滤入蒸馏瓶，并用少量乙酸乙酯洗涤干燥剂，一并转入蒸馏瓶中。（4）蒸馏和减压蒸馏：先水浴蒸去未作用的乙酸乙酯，然后将剩余液移入 50mL 圆底烧瓶中，用减压蒸馏装置进行减压蒸馏。减压蒸馏时须缓慢加热，待残留的低沸点物质蒸出后，再升高温度，收集乙酰乙酸乙酯。

四、注意事项

实验仪器必须干燥

①金属钠易与水反应生成放出氢气及大量的热易导致燃烧和爆炸。

②钠与水反应生成的NaOH的存在易使乙酸乙酯水解成乙酸钠，造成原料耗损。

③水使金属钠消耗难以形成碳负离子中间体，导致实验失败。

二苯基乙醇酸重排

一、实验目的

1、掌握二苯基乙醇酸重排的机理与实验操作

2、掌握有色物质的纯化方法 二、实验原理

二苯基乙二酮是一个不能烯醇化的-二酮，当用碱处理时发生了碳架的重排，得到二苯基乙醇酸。由于二苯基乙醇酸是这种类型重排中最早一个实例的产物，故此种类型的重排亦称为二苯基乙醇酸重排。

Ph O C CH 3OH,H 2O

Ph C OH

O

Ph O C Ph

O 1.KOH

Ph O

C O K +Ph Ph C K +O -C Ph Ph C OH C O -K +

O Ph

Ph C OH C OH

O

Ph

3+O

此反应是由羟基负离子向二苯基乙二酮分子中的一个羰基加成，形成活性中间体开始的。此时另一个羰基则是亲电中心，苯基带着一对电子进行迁移重排，而反应的动力则是生成的羧基负离子的稳定性。

三、实验步骤

在100 ml 圆底烧瓶中加入6 ml 95%乙醇和2.0 g 二苯基乙二酮。不断摇动使固体完全溶解。同时在另一三角瓶中将2.0 g 氢氧化钾溶于4.0 ml 水中，在搅拌下将此氢氧化钾水溶液加入圆底烧瓶中。装上回流冷凝管，在水浴上回流20 min ，此期间反应液由最初的黑色后转化为棕色，最后将反应液转移到烧杯中，冷水冷却静置0.5 小时，可见有二苯基乙醇酸钾盐结晶，抽滤并用1 m1 95％乙醇洗涤所得固体。

将所得到的二苯基乙醇酸钾盐溶于尽量少的热水(约40mL)中，加活性炭脱色并趁热过滤。滤液用浓盐酸酸化至pH ＝2。当此反应混合物冷至室温后，用冰水浴冷却。抽滤得结晶固体，用冷水充分洗涤，通过抽气将大部分水分除尽。然后在空气中干燥，得产物。称重、测定熔点，计算产率。

纯品二苯基乙醇酸的熔点为150℃。如欲进一步纯化，可用15％的乙醇做溶剂(30-35 m1/g)进行复结晶。测定纯产品的红外光谱，与二苯基乙醇酸的已知红外光谱对比，并指出各主要吸收带的归属。

五、思考题

1．如何从相应的原料合成下列化合物？

C OH COOK a)

b)

COOH

HO

O

O