一、咖啡因的提取
1. 抽提
称取茶叶8g,装入索氏提取器的滤纸筒内①,在提取器的烧瓶中加入80mL 95%的医用酒精和几块沸石,装好索氏提取器,接通冷凝水,加热,连续抽提1~1.5小时(提取液颜色很淡时即可停止抽取),待冷凝液刚刚虹吸下去时,立即停止加热,冷却。
2. 回收乙醇
装好蒸馏装置,水浴加热蒸馏,回收大部分乙醇(沸点78℃)。然后把残液(约15~20mL)倒入蒸发皿中,蒸馏瓶用很少量酒精洗涤,洗涤液合并于蒸发皿中,在蒸气浴上浓缩至残液约10mL左右。
3. 升华提纯
在盛有浓缩残液的蒸发皿中加入4g生石灰(CaO)粉②,搅拌均匀,在蒸气浴上蒸干。然后将蒸发皿移至石棉网上用酒精灯小火烘焙片刻(火焰不能太大,以防咖啡因升华),使水份全部除去③,冷却后,擦去沾在蒸发皿边沿上的粉末,以免升华时污染产物。
取一合适的玻璃漏斗,罩在隔以有许多小孔的滤纸的蒸发皿上(如图2-21所示),在石棉网(最好用砂浴)上继续小火加热,升华④。当滤纸上出现白色针状结晶时,适当控制火焰(尽可能使升华速度放慢,提高结晶的纯度),如发现有棕色烟雾时,停止加热。冷却(约5min)后小心地揭开漏斗和滤纸,仔细地把附在滤纸上及器皿周围的咖啡因晶体(白色、针状)用小刀刮入干燥、洁净、已称重的50mL的烧杯中,残渣经拌和后,用较大火焰再继续加热升华一次(或两次)。合并各次升华收集咖啡因结晶,称重。产量通常在100mg左右,咖啡因的熔点为238℃。
二、咖啡因的性质试验
1. 在蒸发皿中放入咖啡因约0.05 g,加8~10 滴30 %的H2O2,再加5%的稀盐酸4~5滴,置水浴上加热蒸干,残渣显美丽的玫瑰红色。在残渣上滴加1滴浓氨水,颜色有何变化⑤?
2. 取一支试管,加8 滴饱和咖啡因水溶液,滴加1滴0.5% KMnO4溶液和3滴5%Na2CO3溶液。摇动试管,放入沸水浴中加热,观察溶液的变化⑥。
3. 取一支试管,加5滴咖啡因的饱和水溶液和3滴10%鞣酸溶液,观察出现的现象。
4. 取一支试管,加1mL5%盐酸溶液和少许咖啡因固体,用力振摇,使其溶解为澄清溶液(如实在不溶,可取澄清液做试验),滴加12滴碘化汞钾溶液⑦。摇动试管注意观察溶液的变化。
用自己提取的咖啡因,重复上述试验并进行比较。
(1)滤纸筒既要紧贴器壁,又能方便取放。被提取物高度不能超过虹吸管,否则被提取物不能被溶剂充分浸泡,影响提取效果。被提取物亦不能漏出滤纸筒,以免堵塞虹吸管。
(2)生石灰(CaO)粉起吸水和中和作用,以除去杂质。
(3)如留有水分,将会在下一步升华开始时带来一些烟雾,污染器皿,影响产品纯度。
(4)在萃取回流充分的情况下,升华操作是实验成败的关键,在升华过程中始终都要严格控制加热温度,温度太高,会使被烘焙物炭化,把一些有色物带出,使产品不纯。进行再升华时,加热温度也要严格控制,否则被烘物大量冒烟,导致产物不纯和损失。
(5)咖啡因可被过氧化氢等氧化剂氧化,生成四甲基偶嘌呤(将其用水浴蒸干,呈玫瑰红色),后者与氨作用即成一紫色的紫脲酸铵。该反应是嘌呤类生物碱的特征反应。
(6)咖啡因被氧化分解。
(7)碘化汞钾试剂与生物碱(如咖啡因等)反应,生成分子复合物。