天然产物化学实验指导
目 录 第一章 天然产物化学实验须知 . 1 1 天然产物化学实验的基本要求 . 1 2 天然产物化学实验室的基本知识 . 2 第二章 从三棵针中提取、分离小檗碱与小檗胺 . 3 1 三棵针中已知生物碱的结构和性质 . 3 2 实验目的 . 4 3 实验原理 . 4 4 实验材料 . 4 5 实验内容 . 4 6 实验说明及注意事项： . 5
1 第一章 天然产物化学实验须知 1 天然产物化学实验的基本要求 1．1 天然产物化学实验须知 天然产物化学实验是天然产物化学课程的重要组成部分，是使学生进一步理论联 系实际，掌握天然产物有效成分提取、分离和鉴定的基本操作技能，提高学生分析和 解决问题的能力。是培养学生严谨的科学态度和良好的工作作风必不可少的教学环 节。为此，提出下列实验须知： ①遵守实验室制度，维护实验室安全，不违章操作，严防爆炸、着火、中毒、触 电、漏水等事故的发生。若发生事故应立即报告指导教师。 ②实验前作好预习，做好预习笔记，明确实验目的，掌握实验原理和方法，了解 实验步骤，安排好当天计划，争取准时结束。实验时要遵守实验室制度，按照操作要 求认真操作，正确使用各种仪器，努力掌握基本操作技术。 ③实验过程中应养成及时记录的习惯。凡是观察到的现象和结果及有关的重量、 体积、温度或其他数据，应立即如实记录，实验完毕后，认真总结，写好报告，提取 纯化所得单体产物包好，贴上标签（日期、样品名称、纯度、mp、bp、TLC、重量） 交给老师。 ④实验室中保持安静，不许大声喧嚷，不许抽烟、不迟到、不随便离开，随时注 意反应情况和做好下一步的准备工作。实验台面应保持清洁，使用过的仪器及时清洗 干净，存放在实验柜内，废弃的固体和滤纸等丢入废物缸内，绝不能丢入水槽、下水 道和窗外，以免堵塞和影响环境卫生。 ⑤公用仪器及药品用完后立即返还原处，破损仪器应填写破损报告单，注明原因。 节约用水、用电、药用试剂。 ⑥保持实验室内整洁，学生采取轮流值日，每次实验完毕，负责整理公用仪器， 将实验台、地面打扫干净，倒清废物缸，检查水、电和门窗是否关闭。 1．2 实验报告格式 天然产物化学实验报告的格式不是固定不变的，可以按题目的内容及要求作适当 调整。其格式大概如下： 学院 专业 班级 姓名 实验组号 实验时间 1．题目 2．目的要求 3．基本原理：主要的提取分离及鉴定原理。 4．操作：以流程图表示，简明扼要，包括现象记录。 5．讨论与思考：包括实验过程中主要注意事项、关键步骤、实验成败的原因及
2 心得体会。可以根据老师的要求，回答各实验中的某些思考题。 总之，实验报告要求字迹端正，图表清楚，叙述有条理，尽量做到既有所观察的 实验现象又有说明和解释；既有成败的经验教训又有自己的实践体会，甚至改进建议。 2 天然产物化学实验室的基本知识 2．1 实验室规则 ①实验中不准做与实验无关的事。 ②必须遵守实验室的各项制度，听从教师指导，尊重实验室工作人员的职权。 ③实验前应清点并检查仪器是否完整，装置是否正确，合格后才能开始实验。 ④使用仪器时要轻拿、轻放，贵重仪器未经教师允许不得擅自动用。一旦损坏仪 器应及时报损、补领，不得乱拿，乱用别人的仪器。 ⑤公用仪器和药品，用完后立即归还原处，不可调错瓶塞，以免污染。仪器使用 完毕应清理干净。节约用水、用电，节约试剂，严格药品用量。 2．2 实验室安全注意事项 ①实验前应检查仪器是否完整无损，装置是否正确。回流、蒸馏时，冷凝水是否 通畅，干燥管是否阻塞，在常压下进行蒸馏或回流，仪器装置必须与大气相通。 ②加热乙醇、乙醚、石油醚、苯等易挥发可燃的液体时，应使用装有冷凝管的烧 瓶，且不能使用明火加热。加热前应放入 1-2 粒沸石，或一端封死的毛细管，防止爆 沸冲击，若在加热时未放沸石则应冷却后再加，不可热时追加，添加溶剂时应离开火 源，稍冷后再添，并应重新加入沸石。 ③蒸馏、回流易燃、易挥发、有毒液体时，仪器装置切勿漏气，冷凝管流出液应 用弯接管导入接受瓶中，余气应用橡皮管通往室外或水槽里。 ④使用易燃溶剂时，应在远离火源和通风的地方进行，启封易挥发溶剂瓶盖时， 脸要避开瓶口并慢慢启开，以防气体冲到脸上。 ⑤有毒、有腐蚀性的药品应妥善保管，操作后立即洗手，勿沾及五官及创口。 ⑥使用电器设备及各种分析仪器时，要事先了解电路及操作规程。使用时，注意 仪器和电线不要放在潮湿处，手湿不要接触电源。 ⑦实验室一旦发生火灾事故时，应保持镇静，并采取各种相应措施。首先，要立 即断绝火源，切断电源并移开附近的易燃物质。实验过程中，万一遇见溶液着火，应 立即用石棉布或其他物品把它盖上，使其隔绝空气而熄灭
3 第二章 从三棵针中提取、分离小檗碱与小檗胺 三棵针为小檗属(Berberis)植物，种类繁多，是黄连、黄柏的重要代用品。根中含 多种生物碱，有季胺类生物碱，如小檗碱(Berberine)1.2—3％，根皮含 3—5.5％，少 量巴马亭(Palmatine)、药根碱(Jatrorrhigine)、非洲防己碱(Columbamine)、木兰花碱 (Magnoflorine)，有叔胺碱，如小檗胺(Berbamine)0．45—3.84％，尖刺碱(Oxyacanthine)， 异粉防己碱(1sotetrandrine)等。 小檗碱是一种常用的抗菌药，对菌痢、肠炎、上呼吸道感染等疾病有良好的疗效。 小檗胺有升白、降压、利胆及镇咳等作用，对预防和治疗白细胞减少疗效较好。 1 三棵针中已知生物碱的结构和性质 （1） 小檗碱(Berberine) 一种异喹啉生物碱。分子式[C20H18NO4]。又称黄连素。存在于小檗科等 4 科 10 属的许多植物中。小檗碱从乙醚中可析出黄色针状晶体。熔点 145℃。溶于水，难溶 于苯、乙醚和氯仿。小檗碱为一种季铵生物碱，与氯仿、丙酮、苯均能形成加成物， 从水或稀乙醇中析出的晶体带有 5.5 分子结晶水；若从氯仿、丙酮或苯中结晶，也带 有相应的结晶溶剂分子。小檗碱用不同的碱处理，可得到季铵式、醛式和醇式等三种 不同形式的小檗碱，其中以季铵式最稳定。小檗碱盐酸盐（Berberine Chloride） C20H16O4N·Cl2H2O，熔点 205℃（分解），微溶于冷水，较易溶于沸水，其硝酸盐及 氢碘酸盐，极难溶于水（冷水约 1﹕2000）。小檗碱的中性硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐 在水中溶解度较小，小檗碱的盐类在水中的溶解度： 盐酸小檗碱 1﹕500 硫酸小檗碱 1﹕30（酸性盐 1﹕100） 枸橼酸小檗碱 1﹕125 磷酸小檗碱 1﹕15 小檗碱对溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌、淋球菌和弗氏、志贺氏痢疾杆菌均有 抗菌作用，并有增强白血球吞噬作用。小檗碱的盐酸盐（俗称盐酸黄连素）已广泛用 于治疗胃肠炎、细菌性痢疾等，对肺结核、猩红热、急性扁桃腺炎和呼吸道感染也有 一定疗效。 N o o OCH OCH3 OH 3
4 （2）小檗胺(Berbamine) 白色或无色结晶，难溶于水，易溶于乙醇中，可溶于乙醚，氯仿、石油醚。 2 实验目的 （1）了解小檗碱，小檗胺的结构与性质，掌握提取分离方法。 （2）了解小檗碱，小檗胺的鉴识反应及薄层色谱鉴别。 3 实验原理 本实验的提取分离原理是：小檗碱、小檗胺的硫酸盐易溶于水，小檗碱的盐酸盐 难溶于水，小檗胺的盐酸盐可溶于水，游离的小檗碱为季胺碱可溶于水，游离的小檗 胺是叔胺碱，难溶于水。因此，将植物原料用稀 H2SO4 溶液浸泡，然后用石灰乳调至 pHl2 左右，小檗碱游离而溶于水，小檗胺含酚羟基成钙盐也溶于水，粘液质及过量 硫酸生成不溶性钙盐而沉淀析出，再加 NaCl，并用盐酸调 pH8 左右时，小檗碱成难 溶性的氯化小檗碱而析出，小檗胺游离析出，最后利用氯化小檗碱在热水中溶解度较 大的性质与小碱胺分离。 4 实验材料 材料 三棵针粗粉、烧杯（1000mL、100 mL、50 mL）、0.2％H2SO4(V／V)、纱布、石 灰乳、8％NaCl(W／V)、浓 HCl、乙醇、2％活性炭、5％NaOH、乙醚、浓 HNO3、 锌粒、浓 H2SO4、固体硝酸钠、KMn04、5％HCl、氯仿、甲醇、氨水 仪器 点滴板、1000mL 圆底烧瓶、层析柱、试管、梨形分液漏斗、布氏漏斗、精制棉、 循环水泵、旋转蒸发器、水浴锅、电吹风 5 实验内容 (一)小檗碱与小檗胺的提取分离 取三棵针粗粉 100 克，置 1000 毫升三角瓶内，加 700 毫升 0.2％(V／V)的 H2SO4 溶液浸泡 24 小时，纱布过滤，再用 400 毫升酸水同法提取一次，合并两次滤液于搪 瓷缸内，搅拌下加人石灰乳至 pH 至 l2，静置 30 分钟，抽滤，滤液中加入计算量(8％ W／V)的 NaCl，静置，待沉淀完全后，滴加浓 HCl 至 PH 至 8～8.5，于 80℃热水中 保温半小时，静置，抽滤，所得沉淀于 60℃以下干燥，称重，置 100 毫升烧杯中， 加入 30 倍量蒸馏水，加热至沸，趁热抽滤，滤液内含小檗碱，沉淀为小檗胺的粗品。 (二)精制：趁热向上述滤液中滴加浓盐酸，调 pH 至 2，静置氯化小檗碱沉淀析 出，抽滤，60℃以上干燥，称重，计算得率(不得低于 0.2％)
5 上步所得沉淀，60℃以下干燥，称重，置 50 毫升烧杯中，加 20 倍量乙醇加热溶 解，加入 2％活性炭，再加热煮沸 5 分钟，热过滤，滤液蒸除乙醇，剩 l／4 量，冷却， 滴加蒸馏水至不再析出沉淀为止，用 5％NaOH 调 pH 至 8—8.5，80℃水浴加热 5 分 钟左右，放置，抽滤，干燥，再以 10 倍量乙醚溶解，过滤，回收乙醚，得白色小檗 胺。 (三)鉴识 1．小檗碱的鉴识 (1)取氯化小檗碱水溶液数滴，加浓 HNO3 1 滴，观察现象，再滴加浓 HNO3 观察 有何变化?解释现象。 (2)取氯化小檗碱水溶液数滴，加锌粒少许，再加浓 H2SO4 数滴，观察现象并解 释。 (3)取氯化小檗碱水溶液数滴；加 5％NaOH 2～3 滴，再加丙酮数滴，观察现象并 解释。 2．小檗胺的定性 (1)取小檗胺结晶少量，置白瓷板上，加 5％HC1 滴使溶解再加固体硝酸钠使之饱 和，移入毛细管中观察。 (2)取 l～2 粒 KMn04 置白瓷板上，加 5％HCl 数滴使溶解，再加少量小檗胺结晶， 观察颜色变化。 6 实验说明及注意事项： 1．用硫酸浸泡时，硫酸的浓度以 0.2％为宜，此时生成的硫酸小檗碱在水中溶解 度较大，若加入过量，小檗碱就形成酸式硫酸盐，水中溶解度就降低(1：100)，影响 小檗碱的提取量。 2．冷浸时间不宜过长，次数也不宜过多，否则浸出的杂质量也相对增加，冷浸 一般 24 小时可浸出 92％的成分,所以浸出两次即可。 3．在 pH 至 8～8.5 时小檗胺沉淀较完全，但不易凝聚，故 80℃保温，使凝聚而 沉降。 4．小檗碱精制时调 pH 至 2，是为了使小檗胺等叔胺型生物碱留在溶液中除去， 以便得到较纯的小檗碱，操作时若溶液己冷却析出结晶，就应加热成澄明溶液再用盐 酸调 pH 至 2