第 15 章　杂环化合物

杂环化合物的分类杂环化合物的命名五元杂环的结构六元杂环的结构杂环化合物的性质生物碱

15.1 　分类

15.2 　命名　音译法：在同音汉字左边＋口字

规则　

注释

某些稠杂环遵循习惯

15.3 　五元杂环化合物结构

分析

芳香性

15.4 　六元杂环化合物的结构

分析

15.5 化学性质15.5.1 酸碱性 吡咯： 碱性（ pKb= 13.6 ）＜苯胺（ pKb=

　 9.3 ），孤电子对参与共轭， H+ 易解离显弱酸性→与固体强碱成盐。

吡啶：碱性（吡啶：碱性（ ppKKb = 8.8b = 8.8 ）＞苯胺，孤电子）＞苯胺，孤电子对未参与共对未参与共 轭，能吸轭，能吸 HH++,, 与强酸、碘代烷可成与强酸、碘代烷可成盐、季铵盐。盐、季铵盐。

15.5.2 取代反应五元杂环主要发生在 α 位。

15.5.2 取代反应六元杂环主要发生在 β 位。

15.5.3 加成反应因芳香性比苯弱，加成比苯易，产物失去芳香性，碱性似仲胺。

15.5.4 氧化反应

15.5.5 鉴别反应

15.6 　生物碱

11 生物碱：存在于动植物体内，对人和动生物碱：存在于动植物体内，对人和动 物具有物具有强烈生理功能的碱性含强烈生理功能的碱性含 氮有机化合物。氮有机化合物。

22 生物碱试剂：能与生物碱生成沉淀或产 生颜色生物碱试剂：能与生物碱生成沉淀或产 生颜色的试剂。的试剂。

　苦味酸、单宁酸、　苦味酸、单宁酸、 II22/KI/KI 液、硫酸、硝酸。液、硫酸、硝酸。

3 提取方法

4 代表物

从茶叶中提取咖啡因

目的和要求了解并掌握如何利用升华方法纯化固体产物的方法和原理。

了解从茶叶中提取咖啡因的原理和方法，并学会从天然产物中分离纯化有用成分的方法。

掌握用恒压滴液漏斗或索氏提取器液 - 固萃取装置的安装及其操作

关于咖啡因

咖啡因：

1, 3, 7- 三甲基 -2, 6- 二氧嘌呤

无色针状晶体，易溶于氯仿（ 12.5% ），水（ 2

% ）及乙醇（ 2% ）等。在 100℃ 时即失去结晶水，并开始升华，在 120℃ 升华显著， 178℃ 升华很快。

N

N N

N

O CH3

CH3

H3C

O1

2

34

5

6

7

8

9

关于咖啡因【历史】 1820 年由林格（ Runge ）最初从咖啡豆中提取得到，其后在茶叶，冬青茶中亦有发现； 1895 ～ 1899 年由易 · 费斯歇（ E.Fischer ）及其学生首先完成合成过程。我国于 1950 年从茶叶中提得， 1958 年采用合成法生产。 【其他名称】咖啡碱；茶素； Chffeine ， Thein ； Guaranina ， Methyl ； Thtobromine 。 咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可用作中枢神经兴奋药。它也是复方阿司匹林（ APC ）等药物的组分之一。具成瘾性，长期大剂量摄入会损害肝、肾、胃等内脏器官。

咖啡因的提取原理

茶叶中含有咖啡因，约占 1~5% ，另外

还含有 11~12% 的丹宁酸（鞣酸）， 0.6% 的

色素、纤维素、蛋白质等。为了提取茶叶中的

咖啡因，可用适当的溶剂（如乙醇等）在脂肪

提取器中连续萃取，然后蒸去溶剂，即得粗咖

啡因。粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂

质（如单宁酸）等，可利用升华法进一步提纯。

主要仪器与试剂

仪器： 100 mL圆底烧瓶，水浴锅，直形冷凝管，蒸发皿，表面皿，玻璃漏斗，锥形瓶，温度计，烧杯，简易连续提取器等。

试剂：茶叶（ 10 g ）， 95% 乙醇（ 60

mL ），氧化钙（ 4 g ）

提取装置

索氏提取器 恒压滴液漏斗代替索氏提取器

实验步骤

流程图：

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实验步骤

如图安装好连续提取装置。恒压滴液漏斗下端塞少许脱脂棉（勿塞太多太紧，否则液体流速慢），称取 10 g 茶叶，研细后，放入恒压滴液漏斗中。关闭恒压滴液漏斗的活塞，在圆底烧瓶中加入 60 mL 95% 乙醇和 1粒沸石，用水浴加热回流，回流液进入恒压滴液漏斗中，浸泡茶叶。待漏斗中液体积聚一定量之后，打开漏斗活塞，使提取液回流入圆底烧瓶内。关闭漏斗活塞，使回流液再进入滴液漏斗浸泡茶叶，积累一定量后再放入圆底烧瓶。如此反复数次直至浸泡液颜色变得较浅。

实验步骤

最后一次将烧瓶内的乙醇蒸入滴液漏斗后，回收蒸出的乙醇，烧瓶内剩余 ~10 mL 液体。

将残液倒入盛有 4 g 氧化钙的蒸发皿中，将蒸发皿置蒸汽浴上用玻棒翻炒至干。然后再用石棉网隔酒精灯焙炒片刻以除去全部水分。

冷却后，擦去沾在边上的粉末，以免在升华时 污染产物。将口径合适的玻璃漏斗罩在隔以刺有许多小孔滤纸的蒸发皿上，用砂浴小心加热升华。

实验步骤控制砂浴温度在 220℃ 左右（此时纸微黄）。当滤纸上出现许多白色毛状结晶 时 ，停止加热，让其自然冷却至100℃ 左右。

小心取下漏斗，揭开滤纸，用刮刀将纸上和器皿周围的咖啡因刮下。残渣经拌和后用较大的火再加热片刻，使升华完全。合并两次收集的咖啡因，称重并测定熔点。纯粹咖啡因的熔点为 234.5℃ 。

注意事项

若有玻璃仪器置烘箱烘干，必须注意磨口（活）塞不可塞上后放进烘箱，如滴液漏斗的活塞必须拔出后放入烘箱。否则经过温度变化易造成开裂或冷却之后无法打开。

回流萃取过程中滴液漏斗可能会出现无法旋转的状况，可用木塞轻敲即可。

翻炒时应尽量炒干，否则升华时会有烟雾，造成污染。

注意控制升华温度，不可太高。

思考题

提取咖啡因时，方法中用到生石灰，起什么作用？

为什么采用升华可以得到较纯的咖啡因 ?

索氏提取器的萃取原理是什么？它和一般的浸泡萃取比较，有什么优点？