Лабораторная работа 1 – Выделение алкалоидов из травы Термопсиса «Thermopsis Lanceolata».

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 18Следующая ⇒

Cобранная в начале цветения до появления плодов и высушенная трава дикорастущего многолетнего травянистого растения термописа ланцентного «Thermopsis Lanceolata» R. Br., сем. бобовых – Fabaceae.

Методика. Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. Около 10 г (точная навеска) измельченного сырья помещают в колбу вместимостью 250 мл, прибавляют 100 мл хлороформа и 5 мл концентрированного раствора аммиака, закрывают пробкой и встряхивают на вибрационном встряхивателе в течение 2 часов или оставляют при комнатной температуре на 15 ч, после чего встряхивают еще 30 мин. Хлороформное извлечение фильтруют через вату. 50 мл фильтрата переносят в колбу вместимостью 100 мл и хлороформ отгоняют до объема 1-2 мл. Оставшийся хлороформ удаляют продуванием воздуха. К остатку прибавляют пипеткой 2 мл раствора натра едкого (0, 1 моль/л) и растирают стеклянной палочкой до полного исчезновения комочков, затем прибавляют пипеткой 8 мл воды и перемешивают 2-3 мин. К содержимому прибавляют пипеткой 10 мл раствора хлористоводородной кислоты (0, 1 моль/л), осторожно перемешивают и оставляют на 8-10 мин, затем встряхивают на вибрационном встряхивателе 8-10 мин и фильтруют через тройной бумажный складчатый фильтр диаметром 7 см.

Тема 3 – Разделение смесей алкалоидов (2 часа)

Цель: провести самоконтроль усвоения теоретической части материала по разделению алкалоидов

Задачи обучения:

- развить общие принципы разделения смеси алкалоидов;

- ознакомить с методами разделения;

- ознакомить с техникой проведения эксперимента;

- уметь проводить перегонку с водяным паром.

- умение проводить соответствующие практические операции по выделению суммы алкалоидов;

- выработать краткие сведения по технике проведения эксперимента;

- развивать операциональные навыки по совершенствованию практических навыков работы на лабораторных установках (перегонка с водяным паром).

План проведения занятия:

1. Методы разделения.

2. Общие принципы метода разделения.

3. Разделение смеси алкалоидов.

5.Практика определения летучих алкалоидов.

Формы проведения занятия: разбор занятия проводится методом «Теоретического опроса». При неправильном ответе, правильный ответ разъясняет преподаватель. «Теоретический опрос» проводится с целью выявления основных знаний, полученных на курсах биологической химии и фармакогнозии по химии алкалоидов.

При разборе общих методик определения алкалоидов проводится обсуждение полученных результатов анализа. При необходимости производятся соответствующие расчеты.

Литература:

1 Государственная фармакопея Республики Казахстан. 1 том. – Алматы: изд-й дом «Жибек жолы», 2008 - 592 с.

2 Майофис Л.С. Химия и технология химико-фармацевтических препаратов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 1964. – 625 с.

3 Альбицкая В.Г., Гинзбург О.Ф., Коляскина З.Н., Купин Б.С., Павлова Л.А., Разумова Н.А., Ралль К.Б., Серкова В.И., Стадничук М.Д. Лабораторные работы по органической химии. Под ред. О.Ф. Гинзбурга, А.А. Петрова. М.: Высш. шк., 1967. – 295 с.

4 Государственная фармакопея СССР. X изд. – М.: Медицина, 1968 - 1078 с.

5 А.Е. Агрономов, Ю.С. Шабаров Лабораторные работы в органическом практикуме. М.: Изд. Московского университета., 1971. – 230 с.

6 Бошкаева А.К. Методы определения никотина в табаке и табачных изделиях. – Алматы, 2008. – 56 с.

Контроль (вопросы):

1. Какие методы разделения и очистки веществ используют в технологических процессах?

2. Какие физические методы применяются при технологических процессах?

3. Охарактеризуйте основные производственные моменты получения никотина в табачном сырье?

Методы контроля:

Оцениваются:

- умение формулировать правильные вопросы и ответить правильно на них (25 б);

- анализ теоретического материала по контроль (вопросам) (25 б);

- умение мотивировать методы разделения смесей алкалоидов (25 б);

- умение конкретизировать примерами (25 б).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Лабораторная работа 1 – Метод определения никотина по Келлеру.

Табак обычно имеет слабокислую реакцию, и алкалоиды находятся в ней в виде кислых солей многоосновных органических кислот. Для переведения алкалоидов в свободную форму табак подщелачивают и для вытеснения их алкалоиды извлекают каким-либо углеводородным растворителем.

Содержание алкалоидов в углеводородном экстракте в простейшем случае определяется титрованием его кислотой. Совершенно очевидно, что при этом определяется вся сумма оснований, извлекаемых углеводородным растворителем из подщелочного табака. Указанным методом извлекается не только никотин, но и вся щелочная субстанция, растворимая в эфире, и главным образом, выделяется аммиак.

Методика. Точную навеску (4 г) тонко измельченного табака помещают в склянку с притертой пробкой вместимостью 200 мл и прибавляют 80 мл смеси серного и петролейного эфира (1: 1) и 7 мл 20 % раствора калия гидроксида. Тщательно взбалтывают в продолжение получаса и оставляют смесь в покое на 12 ч (при этом склянке необходимо придать наклонное положение, поместив горло склянки на какой-либо невысокий предмет). Затем осторожно сливают верхнюю часть жидкости в стакан, быстро берут из этого стакана пипеткой пробу 20 мл и переносят ее в эрленмейеровскую колбочку. Эта проба соответствует 1 г навески.

Под влиянием щелочи в эфирный раствор переходит значительное количество аммиака, поэтому при удалении его применяется продувание жидкости воздухом при помощи резиновой груши, каучуковую трубку которой соединяют с тонко оттянутой стеклянной трубочкой. При продувании в течение 2 мин аммиак полностью удаляется из раствора. После этого прибавляют в колбу 10-15 мл 50 % спирта, тщательно промывая трубочку, через которую вдували воздух.

Раствор титруют 0, 01 н раствором серной кислоты с использованием индикатора лакмойда, постоянно взбалтывая и наблюдая за изменением окраски нижнего спиртового слоя. По изменению синего цвета в красновато—лиловый устанавливают конец точки титрования: определение проводят обратным титрованием, при этом излишек прибавленной кислоты обратно оттитровывают 0, 01 н раствором натрия гидроксида (1 мл 0, 01 н раствора серной кислоты соответствует 0, 00162 г никотина).

Содержание никотина в процентах на среднюю влажность (С.В.) табака вычисляют по формуле:

4 х а х 0, 00162 х 100

Х = ----------------------------

0, 01 х (100-Вс) х Н

где а – объем Н₂SO₄ (0, 01 н), ушедший на титрование;

Н – навеска табака (г);

Т – титр никотина (0, 00162 г/мл);

Вс – влажность табка, %.

В каждом опыте вытяжка подвергалась разовому титрованию.

Лабораторная работа 2 – Метод определения никотину по Виллитсу.

В колбу для дистилляции емкостью 100-150 мл помещают около 1 г измельченного табака (масса точной навески), добавляют 5 г NaCl, 15 мл очищенной воды и 2 мл 30 % NaOH. Колбу соединяют с парообразователем, и через смесь пропускают водяной пар.

Дистиллят собирают в мерную колбу емкостью 250 мл, содержащую 15 мл 1, 5 М раствора серной кислоты. Отгонку никотина продолжают до отрицательной реакции с кремневольфрамовой кислотой. Затем колбу доливают водой до метки, отбирают пипеткой 25 мл и переносят в мерную колбу емкостью 100 мл. Жидкость в колбе подкисляют 4 мл 1, 5 М раствора серной кислоты, добавляют воды до метки и определяют экстинкцию на спектрофотометре типа СФ-46 в кювете 1 см. В качестве раствора сравнения используется смесь из 4 мл 1, 5 М раствора серной кислоты в 100 мл очищенной воды.

Содержание никотина Х в мг/г табака вычисляют по формуле:

1000 х Е_{259 испр}

Х = ------------------------------------------

0, 01 (100 – Вс) х Н х В х 34, 3

где Н – навеска табака, г;

В – толщина слоя жидкости в кювете, см;

Вс – влажность табака, %;

34, 3 – удельный коэффициент экстинкции чистого никотина.

Тема 4 – Диффузионные процессы (2 часа)

Цель: разобрать диффузионные процессы в методах экстрагирования алкалоидов

Задачи обучения:

- развить общие представления по процессу масообмена;

- формировать у студентов возможность самоподготовки к отдельным темам;

- закрепить знания по всем вопросам темы.

- формировать общее представление о видах диффузии;

- провести занятие в интеллектуальной форме с применением метода мозгового штурма;

- развить самообразование у студентов.

План проведения занятия:

Виды диффузии.
Влияние факторов на процесс диффузии.

3. Диффузия в движущейся среде (молекулярная диффузия внутренняя и

конвективная диффузия).

Формы проведения занятия: разбор занятия проводится методом «Теоретического опроса». При неправильном ответе, правильный ответ разъясняет преподаватель. «Теоретический опрос» проводится с целью выявления основных знаний по контрольным вопросам темы.

При разборе диффузионных процессов проводится обсуждение полученных результатов анализа.

Литература:

1 Государственная фармакопея Республики Казахстан. 1 том. – Алматы: изд-й дом «Жибек жолы», 2008 - 592 с.

4 Государственная фармакопея СССР. X изд. – М.: Медицина, 1968 - 1078 с.

6 Бошкаева А.К. Методы определения никотина в табаке и табачных изделиях. – Алматы, 2008. – 56 с.

Контроль (вопросы):

1. Сформулируйте закон Фика, выражающее диффузионные процессы?

2. В чем отличие периодических диффузионных установок и непрерывно действующих диффузионных установок?

3. Обрисуйте схему вертикального диффузора системы Гильдебрандта?

4. Более подробно остановитесь на существующих методах экстрагирования алкалоидов?

5. Приведите характеристики диффузионных экстракторов?

Методы контроля:

Оцениваются:

- умение формулировать правильные вопросы и ответить правильно на них (25 б);

- анализ теоретического материала по контроль (вопросам) (25 б);

- умение мотивировать определение диффузионных процессов (25 б);

- умение конкретизировать примерами (25 б).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Задание 1

Разобрать простейшую схему эстрагирования алкалоидов из растительного сырья (на примере периодических диффузионных установок).

Задание 2

Провести занятие в интеллектуальной форме с применением метода мозгового штурма.

Процесс массообмена - диффузионный процесс. В сложном диффузионном процессе различают 2 принципиально отличающихся друг от друга вида диффузии:

а) диффузию молекулярную, которая подразделяется на:

1) свободную диффузию;

2) внутреннюю.

б) диффузию конвективную.

Молекулярная диффузия осуществляется за счет собственно хаотического движения молекул. Отличительной особенностью молекулярной диффузии является неподвижность фаз Т и Ж, т.е. макропокой, взаимная неподвижность фаз.

Молекулярная диффузия может иметь место на границе раздела твердой и жидкой фаз, на границе двух несмешивающихся жидкостей, внутри растительной (животной) клетки, в диффузионном (ламинарном) слое, который окружает поверхность твердой фазы (в нашем случае кусочки растительного материала) и являющемся по отношению к твердой фазе неподвижной жидкой фазой.

На процесс молекулярной диффузии влияют:

1) температурный фактор: чем выше температура, тем быстрее движение молекул;

2) скорость диффузии зависит от размера молекул диффундирующих веществ: с увеличением молекулярной массы и, соответственно, размера молекул, их подвижность падает. Наибольшей скоростью при молекулярной диффузии обладают молекулы газов, и наименьшей - молекулы ВМС (высокомолекулярных соединений);

3) поверхность контакта двух фаз: с ее увеличением возрастает и массообмен;

4) толщина диффузионного слоя, через который происходит диффузия: чем толще этот слой, тем медленнее диффузия.

Подобно влияет время и ряд других факторов, но доминирующим является разность концентрации  С.

Кинетика молекулярной диффузии изучалась рядом ученых - Дальтоном, Бертолле, Гремом и др. Фик первым доказал аналогию кинетики диффузии с кинетикой теплопроводности и дал количественную характеристику этого явления для жидких систем.

Уравнение диффузии для процесса растворения твердых тел в жидкости вывел наш отечественный ученый-физик А.Н. Щукарев. Математическое определение процесса молек. диффузии выражено в следующем: количество продиффундированного вещества прямо пропорционально коэффициенту диффузии данного вещества, поверхности, на которой проходит этот процесс, времени и разности концентраций и обратно пропорционально толщине слоя.

Таким образом, математическое выражение закона молекулярной диффузии имеет следующий вид:

(кг)

где S - количество продиффундированного вещества, кг;

D_Cв - коэффициент свободной молекулярной диффузии, в кг/м²/сек;

F - поверхность на которой происходит диффузия, м²;

Т - время диффузии, час;

 C - разность концентраций на границе раздела фаз, кг/м³;

d - толщина диффузионного (пограничного) слоя, м;

D_Cв. - коэффициент молекулярной диффузии (свободной) - постоянная величина, показывающая количество вещества в кг, продиффундировавшего в единицу времени (с) на поверхности в 1 кв.метр, при разности концентрации в 1 кг/м³ и толщине слоя в 1 метр. Эта величина постоянна для конкретного вещества в конкретной жидкости (экстрагенте).

Значение “D” с точки зрения кинетической теории диффузии было определено Эйнштейном. Работая в области статической физики и исследуя зависимость между броуновским движением и диффузией, Эйнштейн вывел уравнение, представляющее собой указанную зависимость:

, где

R-газовая постоянная Клайперона (8, 32 дж/град.моль),

Т- температура по шкале Кельвина (⁰К),

N₀- число Авогадро (6, 06· 10 ²³),

- 3, 14

 - вязкость жидкой фазы в н/сек/м²,

r - радиус диффундирующей частицы (молекулы, иона) в метрах.

Введя значение “D_своб.” в уравнение молекулярной диффузии, получают развернутое уравнение Щукарева-Фика:

(кг)

В соответствии с уравнением можно оценить влияние различных факторов на количество диффундируемого вещества при свободной молекулярной диффузии.

Скорость свободной молекулярной диффузии представляет собой количество продиффундировавшего вещества через единицу площади в единицу времени:

или подставив значение S_своб. в это уравнение, получаем:

(кг/м²/сек.)

Влияние факторов на свободную молекулярную диффузию

О главенствующей роли разности концентраций (D С) в молекулярной диффузии мы уже говорили. Что касается температуры (Т), то повышение ее способствует увеличению значения S_своб. и W_своб, т.к. при этом возрастает кинетическая энергия молекул, увеличивается их тепловое движение. Одновременно с этим понижается вязкость (h). Скорость диффузии увеличивается, в среднем, в 2 раза при увеличении температуры на 40⁰С.

r - эффективный радиус частиц (молекул, ионов, мицелл) диффундируемого вещества оказывает большое влияние на диффузию. Малые молекулы диффундируют значительно быстрее крупных. Например, молекулы аммиака (NH₃, молек.масса 17) перемещаются в вакууме со скоростью 517 м/сек, а молекулы хлористого водорода (HCl, м.м. 36) в тех же условиях - 354 м/сек, т.е. увеличение молекулярной массы в 2 раза ведет к падению скорости диффузии на 1/3. О скорости перемещения молекул ВМС в жидкой среде можно предположить, что она очень мала.

Благодаря разности скоростей диффузии ВМС и НМС происходит диализ, т.е. фракционирование: - в исходном растительном сырье остаются ВМС (слизи, белки, пектины и др. ВМС) при ограниченной экспозиции экстрагирования, а НМС (алкалоиды, гликозиды, горечи, витамины и пр.) переходят в вытяжку, т.к. значение “D_св.” к НМС на 2-3 порядка выше “D_св.” ВМС.

Таковы основные факторы, влияющие на скорость молекулярной диффузии (свободной).

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒