茶叶中提取咖啡碱 实验十四 从茶叶中提取咖啡碱生物碱（Alkaloids）是存在于生物体（主要为植物体）中的一类含氮的碱性有机化合物，大多数有复杂 的环状结构，有显著的生物活性，是中草药的有效成分之一。如黄连中的小蘗碱（黄连素） 、麻黄中的麻黄 碱、萝芙术中的利血平、喜树中的喜树碱、长春花中的长春新碱等。植物中的生物碱常以盐（能溶解于水或 醇）的状态或以游离碱（能溶于有机溶剂）的状态存在。各种生物碱的结构不同，性质各异，提取分离方法 也不尽相同，常用的有冷浸、渗漉、超声波、微波、索氏提取、热回流提取等。为了使提取更完全，也常常 对上述方法进行组合如冷浸－渗漉，冷浸－超声波，冷浸－索氏提取，冷浸－热回流提取，因冷浸、冷浸－ 超声波提取操作简便，故使用较多，必要时，应对上述方法作比较，以优选出最佳提取方法。 茶叶中含有多种生物碱。咖啡碱又名咖啡因（Caffeine） ，化学名称是 1, 3, 7-三甲基-2, 6-二氧嘌呤，是 茶叶中主要的生物碱，约含 1~5％，此外还含有少量茶碱、可可碱、茶多酚、有机酸、蛋白质、色素和纤维 素等成分。咖啡因弱碱性，具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用，可作为中枢神经兴奋药，它也是复方 阿司匹林等药物的组分之一。O H3C O N CH3 N O H O N CH3 N O H3C O N H NN N CH3 咖啡因N N CH3可可碱N N CH3茶碱含结晶水的咖啡因(C8H10O2N4)为无色针状结晶，味苦，具有弱碱性，能溶于冷水和乙醇，易溶于热水、 氯仿等。提取茶叶中的咖啡因，可以用乙醇为溶剂，在 Soxhlet 提取器中连续抽提，然后蒸出溶剂；也可将 茶叶与水一起充分煮沸后，再将茶汁浓缩，即得粗咖啡因。粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂质（如丹 宁酸）等，可利用升华法进一步提纯。 升华是将具有较高蒸气压的固体物质，在加热到熔点以下，不经过熔融状态就直接变成蒸气，蒸气变冷 后，又直接变为固体的过程。升华是精制某些固体化合物的方法之一。能用升华方法精制的物质，必须满足 以下条件： (1) 被精制的固体要有较高的蒸气压， 在不太高的温度下应具有高于 67 kPa(20 mmHg)蒸气压;(2) 杂质的蒸气压应与被纯化的固体化合物的蒸气压之间有显著的差异。 升华方法制得的产品通常纯度较高，但损失也较大。含结晶水的咖啡因加热至 100 ℃时失去结晶水，开 始升华，120 ℃时显著升华，至 l76 ℃时迅速升华。无水咖啡因的熔点为 235 ℃。 一、 目的要求 1. 熟悉从植物中提取生物碱的一般原理和方法； 2. 掌握 Soxhlet 提取器的使用； 3. 学习用升华法或溶剂萃取法提纯有机化合物的操作。 二、

主要用品 茶叶 5 g，95％乙醇，生石灰粉 三、 实验部分 1. 咖啡因的提取 用滤纸做一比 Soxhlet 提取器提取筒内径稍小的圆柱状纸筒(1)，装入 5 g 研细的茶叶并折叠封住开口端， 放入提取筒中。安装 Soxhlet 提取装置(2)（图 6-7） ，在烧瓶中加入 50 mL 95％乙醇，置于电加热套上加热回 流，连续提取 1~1.5 h。当提取液颜色很淡时即可停止提取，待冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热，冷 却。改成普通蒸馏装置，回收提取液中大部分乙醇。把残液倒入蒸发皿中，在蒸气浴上浓缩至残液约 10 mL 左右(3)，拌入 3 g 生石灰（CaO）粉(4)使成糊状。继续小火加热至干，期间要不断搅拌捣碎块状物,小心焙炒 （防止过热使咖啡因升华），除尽水分(5)。冷却后擦去沾在蒸发皿边沿的粉末，以免升华时污染产品。 在上述蒸发皿上盖上一张刺有许多小孔的圆滤纸，在上面罩上干燥的玻璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉， 以减少咖啡因蒸气逸出)，如图 6-8 所示。在电热套上小心加热使咖啡因升华(6)。当漏斗内出现白色烟雾，滤 纸上出现白色毛状结晶时，停止加热，冷却，用小匙收集滤纸上及漏斗内壁的咖啡因。残渣经搅拌后用较高 温度再加热片刻，使升华完全，合并两次收集的咖啡因。得咖啡因约 50 mg。 纯净无水咖啡因熔点为 234.5 ℃。图 6-7 Soxhlet 提取装置图 6-8 升华装置2. 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，观察颜色有何变化(7)？ (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(8)。 (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 1 mL5%盐酸溶液和少许咖啡因，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(9)。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。 四、 注释 1. 滤纸套大小既要紧贴器壁又要能方便取放，其高度不得超过虹吸管顶端，滤纸包茶叶末时，要严防漏 出，以免堵塞虹吸管，纸套上面盖一层滤纸，以保证回流液均匀浸透被萃取物。 2. Soxhlet 提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，使固体物质连续不断地为纯溶剂所萃取的仪器。溶剂沸 腾时，其蒸气通过侧管上升，被冷凝管冷凝成液体，滴入套筒中，浸润固体物质，使之溶于溶剂中。当套筒 内溶剂液面超过虹吸管的最高处时，即发生虹吸

，提取液流入烧瓶中。通过反复的回流和虹吸，从而将提取 物富集在烧瓶中。脂肪提取器的虹吸管极易折断，所以在安装仪器和实验过程中须特别小心。 3. 浓缩提取液时不可蒸得太干，以防转移损失。否则因残液很粘而难于转移。 4. 拌入生石灰要均匀，生石灰的作用除吸水外，还可中和除去部分酸性杂质（如鞣酸） 。 5. 如留有少量水分，将会在下一步升华开始时带来一些烟雾，污染器皿。 6. 在萃取回流充分的情况下， 升华操作是实验成败的关键， 在升华的过程中始终都须严格控制加热温度， 温度太高、会使会使产物发黄（分解）甚至炭化；还会把一些有色物带出来，使产品不纯。进行再升华时， 加热温度也应严格控制，否则使被烘物大量冒烟，导致产物不纯和损失。 7. 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。 8. 咖啡因被氧化分解。 9. 碘化汞钾试剂与生物碱（如咖啡因等）反应，生成分子复合物。 五、 思考题 1. 为什么可用升华法提纯咖啡因？哪些化合物能用升华的方法进行提纯？ 2. 采用 Soxhlet 提取器提取茶叶中的咖啡因，有什么优点？ 3. 为了得到较纯、较多的咖啡因，应注意哪些操作过程? 4. 加入生石灰有何目的？ 5. 试设计以氯仿为溶剂，从茶叶中提取咖啡因的实验方案。 六、 参考文献 兰州大学、复旦大学化学系有机化学教研室编. 有机化学实验(第二版). 北京:高等教育出版社,1994。

第二篇：从茶叶中提取茶多酚

从茶叶中提取茶多酚

试验时间：2014.05.13    报告人：武伟

一、           实验目的

为了使学生对天然产物的分离有一个初步的概念。

二、           实验原理

茶叶中含有多种天然产物，其中以咖啡碱（又称咖啡因）为主，约占1%~5%。另外还有11%~12%的丹宁酸（又名鞣酸），0.6%的色素、纤维素、蛋白质等。咖啡碱是碱性化合物，易溶于氯仿（12.6%）、水（2%）以及乙醇（2%）等。在苯中的溶解度为1%(热苯为5%)。丹宁酸易溶于水和乙醇，但不溶于苯。

咖啡碱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：

                        嘌呤                                         咖啡因

 含结晶水的咖啡因系无色针状结晶，味苦，能溶于水、乙醇氯仿等。在100时即失去结晶水，并开始升华，120 时升华相当显著，至178 时升华很快。无水的咖啡因的熔点为234.5 。

为了提取茶叶中的咖啡因，往往利用适当的溶剂在脂肪提取器器中连续抽提，然后蒸去溶剂，记得粗咖啡因。其中还含有一些其他的生物碱和杂质，利用升华可以进一步提纯。对于脂肪提取器（右图），脂肪提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，是固体物质每一次都能被纯的溶剂所萃取，因而效率较高，为增加液体浸溶的面积，萃取前应先将物质研细，用滤纸套包好置于提取器中，提取器下端接盛有萃取剂的烧瓶，上端接冷凝管，当溶剂沸腾时，冷凝下来的溶剂滴入提取器中，待液面超过虹吸管上端后，即虹吸流回烧瓶，因而萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用，是固体中的可溶物质富集到烧瓶中，提取液浓缩后，将所得固体进一步提纯。

工业上，咖啡碱主要通过人工合成制得。它具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可以作为中枢神经兴奋药，它也是复方阿司匹林（APC）等药物的组分之一。咖啡因可以通过熔点及光谱法加以鉴定。另外，咖啡碱可以和水杨酸反应生成水杨酸盐，此盐的熔点为137

三、           实验试剂

10 g茶叶，95%的乙醇，生石灰

四、           实验内容

1.         称取10 g茶叶末，用滤纸包好，放入脂肪提取器的滤纸套筒中，在圆底烧瓶中加入75 mL 95%乙醇，用水浴加热，连续提取至提取液颜色很淡。待冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热。稍冷后，改成蒸馏装置，回收提取液中的大部分乙醇。

2.         趁热将瓶中的残液倒入蒸发皿中，拌入3~4 g生石灰使成糊状，在蒸气浴上烘干，期间应不断搅拌，并压碎块状物，务必使水分全部除去。

3.         取一个口径合适的漏斗，在管口堵一小团棉花，隔在刺有很多小孔滤纸的蒸发皿上，用沙浴小心加热升华，控制沙浴温度在220 左右。当滤纸上出现许多白色毛状晶体时，暂停加热，使沙浴自然冷却至100 左右。小心取下漏斗，揭开滤纸，用刮刀将纸上和漏斗上的咖啡因刮下。

五、           思考题

1.         从茶叶中提取的粗咖啡因有颜色绿色光泽，为什么？

答：因为呈绿色的叶绿素也可以溶于酒精，在提取步骤中，它先是跑到了提取液中，由于叶绿素的沸点在170 左右，所以在后面的蒸馏步骤中，叶绿素也不会被除去，所以粗咖啡碱有绿色光泽。