医用化学实验

高等医学院校基础医学实验教学系列教材

供与医学有关各专业用

医用化学实验

主编 余瑜 尚京川

科学技术出版社

高等医学院校基础医学实验教学系列教材

供与医学有关各专业用

医用化学实验

主 编 余 瑜 尚京川 罗美明 赵先英 贾云宏编委（以姓氏笔画为序）于明安（重庆医科大学） 王 驰（重庆医科大学） 尹计秋（大连医科大学） 闫福林（新乡医学院） 母昭德（重庆医科大学） 孙立力（重庆医科大学） 陈文斌（长治医学院） 陈志琼（重庆医科大学） 李 伟（重庆医科大学） 李雪华（广西医科大学） 余 瑜（重庆医科大学） 何 丹（重庆医科大学） 陆 巍（重庆医科大学） 周丽平（重庆医科大学） 周 卿（遵义医学院） 苏 宇（川北医学院） 杨晓兰（重庆医科大学） 张淑蓉（重庆医科大学） 尚京川（重庆医科大学） 罗美明（四川大学） 赵先英（第三军医大学） 贾云宏（辽宁医学院） 胡雪原（重庆医科大学） 赵旭东（重庆医科大学） 徐 红（贵阳医学院） 曾 里（重庆医科大学） 董 丽（新乡医学院）

北京

李雪华

副主编

前 言

《医用化学实验》作为《全国高等医药院校基础医学实验教学系列教材》之一，是医药院校学生必修的一门基础实验课，其实践性强。随着医学科学的发展和医药学教学模式的转变，特别是近年来医学教育改革的实践，根据教育部教高2005年8号文件精神和医药学生的特点，力求突出和贯彻执行教育部提出的“三基”、“五性”和注重实用性为特点，结合现代医学教育发展趋势和要求，针对实验教学建设的特点，为了使学生建立一套完整的医用化学实验研究体系，本教材在实验教材建设方面力求突出医用化学实验的特点，以理念创新和体系创新为原则，坚持以学生能力为核心，以学生知识、能力和素质协调发展为指导，建立以经典性实验、综合性实验和创新性实验等多层次的实验教学体系，设计安排了合成、提取、分离、纯化、鉴定、含量测定等实验，以巩固学生的基础知识和基本理论，加强学生的基本操作技能训练，使理论教学与实验教学相结合，激发学生学习兴趣，提高实验能力，启迪学生的科学思维和创新意识，为今后的学习和工作奠定基础。本教材在参阅了国内外新近出版的相关实验教材，同时结合多年的医用化学实验教学经验，并在调研兄弟院校教学实验建设情况的基础上，编写而成。

本教材是将传统的无机化学、分析化学、有机化学等实验内容有机整合而成的一门实验课程，并增设创新性实验，注意与医药的内在联系，加强与医药的联系点，突出创新性、系统性和适用性。本教材共有56个实验，其中经典性实验24个（占43%）、综合性实验21个（占37%）和创新性实验11个（占20%）。经典性实验，主要是使学生能理解医学各学科理论体系并能很好起辅助作用的基础性实验。综合性实验，主要是使学生在对各专科相关实验知识和方法有初步认识的基础上向多学科知识交叉融合、实验技术涉及面较广的综合性递进实验。创新性实验，主要是培养学生创新思维以及动手能力的实验。本教材内容包括溶液配制、药物合成、动植物有效成分提取、分离和纯化、鉴定以及含量测定等实验，另有医用化学实验规则、基本操作等化学实验基本常识。望通过实验，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，以培养学生基本的医学科研能力、严谨的科学作风和创新思维能力。

本教材计量单位一律采用法定计量单位，有机化合物的名称也遵循我国有机

化合物命名原则，在附录中摘编了常用的试剂配制、缓冲溶液、常见毒性危险性化学药品以及常见具有致癌性化学物质等数据资料，以供查阅。

本教材编写对象以本科、专科临床医学专业为主，兼顾预防、基础、口腔、麻醉、影像、药学、检验、护理、法医、卫生管理、医学信息等专业需求。涵盖医学生的基础医学实验教学，满足学生按照本专业培养特点和要求，通过对不同板块的必选实验项目和自选实验项目相结合。可供医学院校各专业师生及实验室人员使用和参考。

在本教材编写过程中，得到科学出版社的大力支持。重庆医科大学杨晓兰、孙立力、胡雪原和周丽平4位教师精心编排了全书的格式、化学公式、有机化合物结构式、插图和附录。同时也得到重庆医科大学、四川大学、第三军医大学、广西医科大学、大连医科大学、辽宁医学院、川北医学院、贵阳医学院、遵义医学院、新乡医学院、长治医学院等单位的领导和有关同志给予的大力支持。在此，敬致衷心谢意！

本教材的编写，力求做到尽善尽美，但难免有疏漏和不妥之处，敬请广大师生指正。

编者

2008年1月

目 录

第一章 医用化学实验规则及其基本知识 一、学生实验守则

二、化学实验室规则 三、化学药品、试剂的存储及其使用事项 四、实验室安全守则及其事故处理 五、有效数字与误差 六、医用化学常用仪器及装置简介

第二章 医用化学实验的基本操作 一、仪器的清洗与干燥 二、移液管、吸量管和容量瓶的使用方法 三、滴定 四、蒸馏及减压蒸馏 五、简单分馏 六、过滤 七、重结晶 八、萃取与洗涤

第三章 无机化学实验 第一节 经典性实验 实验一 氯化钠的制备及鉴定 实验二 硫酸亚铁铵的制备及鉴定 实验三 酸碱标准溶液的标定和比较 实验四 Na2CO3含量的测定 实验五 阿司匹林片中乙酰水杨酸含量的测定 实验六 双氧水中H2O2含量的测定 实验七 水硬度的测定 实验八 弱酸电离常数和电离度的测定 实验九 缓冲溶液的配制和性质

实验十 化学反应速率的测定 实验十一 配位化合物的制备和性质 实验十二 氧化还原与电化学 实验十三 分光光度法测定铁的含量 实验十四 紫外分光光度法测定苯酚的含量 实验十五 胶体溶液

第二节 综合性实验 实验十六 葡萄糖酸锌的制备 实验十七 离子交换法测定PbCl2的溶度积常数 实验十八 电位滴定法在酸碱中和滴定中的应用 实验十九 离子选择电极法测定水样中氟的含量 实验二十 分光光度法测定邻菲咯啉铁配合物的组成 实验二十一 人血清总胆固醇含量的测定 实验二十二 磺基水杨酸与Fe3+离子配合物稳定常数的测定 实验二十三 荧光分析法测定硫酸奎尼丁的含量 实验二十四 HPLC法测定咖啡因的含量 实验二十五 兔血清中茶碱浓度的测定

第四章 有机化学实验 第一节 经典性实验 实验一 熔点测定 实验二 沸点测定 实验三 烃的化学性质 实验四 醇、酚的化学性质 实验五 醛、酮、羧酸及其衍生物的性质 实验六 蛋白质的化学性质与核蛋白的组成鉴定 实验七 糖类的化学性质 实验八 有机化合物的元素定性分析 实验九 有机化合物的鉴别实验

第二节 综合性实验 实验十 甲基橙的制备 实验十一 乙酰水杨酸的制备 实验十二 对氨基苯甲酸的制备 实验十三 乙酰乙酸乙酯的制备及鉴定 实验十四 氨基酸的纸色谱 实验十五 偶氮苯及其衍生物的分离及鉴定 实验十六 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳 实验十七 葡萄糖旋光度的测定 实验十八 茶叶中咖啡碱的提取及鉴定 实验十九 蛋黄中卵磷脂的提取及鉴定 实验二十 大黄中蒽醌类化合物的提取及鉴定

第五章 创新性实验 实验一 黄连中黄连素的提取 实验二 黄连素的紫外光谱分析 实验三 青蒿药材中青蒿素的快速检测 实验四 双波长分光光度法同时测定药物中维生素C和维生素E 实验五 安息香的合成 实验六 酯化平衡常数的测定 实验七 丁香油中丁香酚的提取及鉴定 实验八 外消旋苦杏仁酸的制备及其拆分 实验九 分光光度法测定脂质体中磷脂的含量 实验十 1,6-二磷酸果糖的制备及鉴定 实验十一 设计实验

附录 附录一 常用元素的原子量表 附录二 水的蒸汽压力表 附录三 常用酸、碱溶液的相对密度、含量和浓度 附录四 常用弱酸和弱碱的电离常数 附录五 常用的标准缓冲溶液

附录六 H2PO4-和HPO42-组成的缓冲溶液 附录七 “Tris”和“Tris·HCl”组成的缓冲溶液 附录八 常用的指示剂 附录九 常用难溶化合物的溶度积 附录十 常用电极的标准电极电势 附录十一 常用基准物质的干燥条件和应用 附录十二 附录十三 附录十四 附录十五 附录十六 常用有机溶剂的沸点和密度 常用试剂的配制 常见毒性危险性化学药品 常见具有致癌性的化学物质 化学文献和实验常用中英文及其缩写或简称对照表

实验一 氯化钠的制备及鉴定

【实验目的】

1. 掌握提取纯化氯化钠的原理和方法。

2. 熟悉溶解、加热、沉淀、过滤、蒸发、结晶等基本操作。 3. 了解常见Ca2+、Mg2+、SO42-等离子的鉴定方法。 【实验原理】 1. 杂质的去除

在粗食盐中，主要含氯化钠和少量杂质，其中杂质又可分为不溶性杂质（如泥砂等）和可溶性杂质（如K+、Ca2+、Mg2+、SO42- 等）。根据杂质性质和溶解度的不同，除去这些杂质的可采用方法如下：

(1) 采用过滤法，除去不溶性杂质如泥砂等；

(2) 采用化学方法，除去一些可溶性杂质离子。例如粗食盐中的SO42- 用BaCl2

溶液沉淀除去；Mg2+ 、Ca2+ 及过量的Ba2+ 用Na2CO3和NaOH沉淀除去；过量的CO32- 和OH- 用HCl中和除去。涉及的离子反应方程式如下：

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓?(白) Ca2+ + CO32- = CaCO3↓(白) Mg2+ +2OH- = Mg(OH)2↓(白) Ba2+ + CO32- = BaCO3↓(白) H+ + OH- =H2O 2H+ + CO32- =H2O + CO2↑

(3) 少量可溶性杂质，如Br- 、I- 、K+ 等离子，由于其溶解度较大，且其含量较少，在结晶时残留于母液中除去。

2. 氯化钠提纯工艺流程示意图：

沉淀(BaSO4、泥沙)弃去粗食盐加热溶解粗食盐 溶液加BaCl2过滤滤液加NaOH加NaCO3过滤滤液沉淀(BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3)弃去加HCl调pH至6浓缩过滤氯化钠晶体 （精盐）

【实验仪器与试剂】

100mL烧杯，50mL量筒，10mL量筒，酒精灯滴管，0.01g电子天平（或台秤），铁架台，布氏漏斗，抽滤瓶，粗食盐，真空泵，pH试纸，蒸发皿

1mol·L-1 BaCl2溶液，2mol·L-1 NaOH溶液，2mol·L-1 HCl溶液，1mol·L-1

Na2CO3溶液，0.5mol·L (NH4)2C2O4溶液，镁试剂

【实验步骤】 1. 氯化钠的提纯

(1) 称取粗食盐8.0g于小烧杯中，加入约30 mL蒸馏水，搅拌，加热使其溶解。

(2) 待溶液加热近沸时，边搅拌边滴加1 mol·L-1 BaCl2溶液(约2 mL)至沉淀完全(为了检验沉淀是否完全，可将烧杯从石棉网上取下，待沉淀沉降后，在上层清液中加1滴～2滴BaCl2溶液，观察是否有浑浊现象。若无浑浊现象，则说明SO42- 已沉淀完全，否则，需继续滴加BaCl2至沉淀完全)。继续加热5min，使BaSO4颗粒增大，减压过滤（见第二章“六”过滤部分）。

(3) 在滤液中加入1 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液和3 mL 1mol·L-1 Na2CO3溶液，加热至沸。检查沉淀是否完全，沉淀完全后再继续加热5min，减压过滤，保留滤液。

(4) 将滤液转入蒸发皿中，滴加2 mol·L-1 HCl溶液至pH值约为6(用玻璃棒沾取少量滤液在pH试纸上检验)。直火加热蒸发并不断搅拌，浓缩至稀粥状稠液。勿将溶液蒸干，使少量可溶性杂质留于溶液中。

(5) 冷却，用布氏漏斗过滤，抽干得氯化钠晶体（精盐）。 2. 产率的计算

称取氯化钠晶体（精盐）重量，并计算产率：

产率 =氯化钠重(g)×100%粗食盐重(g)

-1

3. 精盐产品的纯度检验

取少量提纯前、后的氯化钠，分别用5 mL蒸馏水溶解，各分装入3支试管中(粗盐溶解后取上清液)，分成三组，用下法对照检验并比较其纯度：

(1) SO42-的检验：在第一组试液中各加入1 mol·L-1 BaCl2溶液2滴，比较其浑浊情况；

(2) Ca2+ 的检验：在第二组试液中各加入0.5 mol·L-1 (NH4)2C2O4溶液2滴，比较其浑浊情况；

(3) Mg2+的检验：在第三组试液中各加入2 mol·L-1 NaOH溶液2滴～4滴使溶液呈碱性，再分别加入镁试剂2滴～3滴，比较现象。

【注释】

镁试剂即对硝基苯偶氮间苯二酚(有机染料)。它在酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈红色或紫色。Mg2+与镁试剂在碱性溶液中生成天蓝色浑浊(或沉淀)。镁试剂的结构为：

OHHONNNO2

【思考题】

1. 粗盐提纯中涉及哪些基本操作？实验中主要的注意事项有哪些？ 2. 去除杂质离子过程中，为什么先加BaCl2，再加Na2CO3和NaOH，最后加盐酸？(可否改变加入试剂的次序？为什么？)

3. 用盐酸调节滤液pH值时，为何要调节至弱酸性？

4. 如果在蒸发浓缩时将滤液蒸得太干或未蒸至稠粥状即停止加热对精盐的提纯结果有何影响？

实验五 阿司匹林片中乙酰水杨酸含量的测定

【实验目的】 1．熟悉返滴定法。

2．了解阿司匹林纯度的测定方法。 【实验原理】

当化学反应速度较慢或反应体系中存在不利于直接测定分析时，可采用间接分析方法。在本实验中，阿司匹林是一种弱酸，同时在空气中会慢慢地水解，为了克服这个问题，这时可采用返滴定的方法进行分析，即加入已知浓度过量的碱

n(碱)于阿司匹林样品中，然后用已知浓度的HCl确定未反应的碱量，根据最初加入碱的量n(碱)和消耗HCl的量n(酸)，即可知道阿司匹林实际消耗碱的量，从而计算出样品中阿司匹林的含量。

n(样品)= n(碱)- n过量(碱) n过量(碱)= n(酸)=V（酸）×C(酸)

根据反应式，可以算出样品中阿司匹林物质的量：

n(阿司匹林) = [n(碱)- n(酸)]

COOH12+OHOCOCH3COO--COO-+H2O-OCOCH3COO-+OCOCH3OH+CH3COOOH-

【实验仪器与试剂】

酸式滴定管，碱式滴定管，水浴加热器，25mL量筒，研钵，称量瓶

阿司匹林药片，0.1 mol·L-1HCl溶液，0.1 mol·L-1 NaOH溶液，酚酞指示剂，沸石

【实验步骤】 1．样品的准备

①用研钵将阿司匹林片研成粉末。

②准确称取阿司匹林粉末0.3g三份,分别置于3个25mL锥形瓶中，分别加

入20 mL中性乙醇和3滴酚酞指示剂，使样品溶解（阿司匹林在水中微溶，而易溶于乙醇，由于阿司匹林中含有一些不溶的附形剂，因此样品为浑浊溶液）。

2．阿司匹林与碱的反应

通过碱式滴定管分别准确加入40.00 m L 0.1 mol·L-1NaOH溶液于三个含样品溶液的锥形瓶中，准确记录每个锥形瓶中加入的NaOH的体积。

3．加热使水解反应完全

锥形瓶中各加入2粒～3粒沸石，水浴加热样品以加快阿司匹林的水解反应，为防止阿司匹林分解，加热时避免溶液沸腾。水浴加热时不时轻轻旋转锥形瓶。15min后，停止加热，将溶液冷却到室温。

4．HCl返滴定

用0.1 mol·L-1 HCl溶液滴定锥形瓶中过量的NaOH，至溶液粉红维持30sec不褪，准确记录消耗HCl溶液的体积。

【数据与结果】

阿司匹林含量测定

日期: 室温: ℃ 相对湿度： c(NaOH)= c(HCl)= Mr(Aspirin)=180.16 实验序号 指示剂 滴定终点溶液的颜色 1 2 3 m(Aspirin样品) / g V总(NaOH) / mL V末(HCl)/ mL V初(HCl) V总(HCl)/ mL n(HCl)/ mol n过量(NaOH)/ mol n实际(NaOH)/ mol n(Aspirin)/ mol m(Aspirin) / g ω (Aspirin) ?(Aspirin) 相对平均偏差Rd% 【思考题】

1．实验中加入过量的NaOH时为何用滴定管而不用量筒？

2．实验中用于溶解阿司匹林的乙醇是一种弱酸，可以与NaOH反应而消耗一定量的NaOH，请设计一个空白实验测定乙醇消耗NaOH的量，你如何将空白的结果用于消除实验误差？

3．阿司匹林片中的附型剂及阿司匹林在空气中水解产生的醋酸均将消耗NaOH而使实验结果偏高，通过什么样的实验手段可以消除这种误差？

实验八 弱酸电离常数和电离度的测定

【实验目的】

1. 掌握溶液的配制和移液管、容量瓶和酸度计的使用方法。 2. 熟悉电离平衡的基本概念。 3. 了解电离平衡常数的测定方法。 【实验原理】

醋酸是一元弱酸，在水溶液中存在下列电离平衡：

HAc + H2OH3O+ + Ac-(3-3)

根据化学平衡原理，平衡时有：

{[H3O?]/cθ}?{[Ac?]/cθ}K?{[HAc]/c?}θa(3-4) (7?2)式中，[H3O+]、[Ac-]分别为H3O+和Ac-的平衡浓度。cθ为标准浓度，等于1mol·L-1。

Kao 称为弱酸的电离常数，对每一弱酸，在给定温度下，它的数值是一定的。

将纯HAc配成一定浓度([HAc]0)的溶液，根据(3-3)，各物质的平衡浓度之间有下列关系：

[H3O+]=[Ac-] [HAc]=[HAc]0-[H3O+]

则

θKa{[H3O?]/cθ}2?{[HAc]0/cθ}?{[H3O?]/cθ}(3-5) (9?3)而pH= -lg{[H3O+]/cθ }。

所以测得此溶液的pH值，即可算出[H3O+]，并带入(3-5)式求得Kao 。 因HAc是弱酸，电离很少。即有[H3O+]<<[HAc]0，所以：

[HAc]0-[H3O+]≈[HAc]0

故将（3-5）式简化为（3-6）式：

Kθα=+] / cθ[ H3O [ HAc ]0 / cθ2(3-6)

根据电离度α的定义可知：

+][ H3O α= [ HAc ]0(3-7)

同样，测得溶液的pH值，算出[H3O]，由(3-7)式可求得电离度α。 【实验仪器与试剂】

酸度计，滴管，25mL移液管、50mL移液管，100mL容量瓶，洗瓶，洗耳球，锥形瓶，0oC～100oC温度计，50mL烧杯，碱式滴定管

HAc溶液，NaOH标准溶液，标准缓冲溶液，酚酞指示剂 【实验步骤】 1. HAc溶液浓度的确定

用25mL移液管，取待标定的0.1mol·L-1HAc溶液25.00mL，置于“1”号锥形瓶中。加入2滴酚酞溶液，然后用NaOH标准溶液滴定至淡红色，振动后不褪色为止。记录消耗NaOH标准溶液的体积，算出HAc的准确浓度。重复滴定二次，求HAc浓度的平均值。

2. 配制不同浓度的HAc溶液

取4支100mL容量瓶，分别标上2、3、4、5号。用50mL移液管取50mL HAc溶液移入“2”号容量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀。

用另一支50mL移液管从“2”号中，量取50mL HAc溶液到“3”号容量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀。按同样方式从容量瓶“3”中取50mL HAc至容量瓶“4”加蒸馏水至刻度，摇匀，从容量瓶“4”中取50mL HAc至容量瓶“5”，加蒸馏水至刻度，摇匀，即得到浓度不同的HAc溶液。

3. HAc溶液pH测定

将5个50mL烧杯标上1、2、3、4和5号，然后分别加入所对应的HAc溶液，用酸度计分别测定pH。(测定原理和步骤见第一章的“六”中的“（二）酸度计”)

4. 数据记录与处理

记录各溶液的pH，然后计算溶液中的H3O+浓度，再根据式(3-6)和(3-7)分别计算各HAc溶液的Kao 和α并计算Kao 的平均值。

【思考题】

1. 怎样使用移液管和容量瓶来配制准确浓度的溶液？ 2. HAc的Kaθ与?的测定原理是什么？

3. HAc的Kaθ与?随溶液浓度的改变发生变化吗？

+

实验十七 离子交换法测定PbCl2的溶度积常数

【实验目的】

1. 掌握离子交换法测定难溶电解质溶度积的原理和方法。 2. 熟悉离子交换法的基本操作。

3. 了解离子交换树脂的一般使用原则和方法。 【实验原理】

常用的离子交换树脂是人工合成的不溶于水的固态高分子聚合物。它具有网状骨架结构，在其骨架结构上含有许多活性官能团，可以和溶液中的阳离子或阴离子进行选择性的离子交换。例如，目前应用广泛的聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂，就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，经浓硫酸处理，在共聚物的苯环上引入磺酸基(-SO3H)而成。它是强酸型阳离子交换树脂。用R-SO3H表示，R代表共聚物母体。其中的H+可以与溶液中的金属离子(例如，Na+)进行交换。

R-SO3-H+ + Na+ R-SO3-Na+ + H+

如果共聚物的网状骨架中引入各种胺基，就成为阴离子交换树脂。例如，季铵盐型强碱型阴离子交换树脂(用R-N+X-表示)，其中的阴离子可以与溶液中的阴离子 (例如，C1-) 进行交换。

R-N+X- + C1- R-N+Cl-+ X-

本实验采用的是732-强酸型阳离子交换树脂，这种树脂出厂时一般是钠型，即活性基团为-SO3-Na+，若用H+ 把Na+交换下来，即得氢型树脂。

测定PbCl2饱和溶液中的铅离子浓度时，发生如下离子交换反应：

2R-SO3-H+ + Pb2+ (R-SO3-)2 Pb2+ + 2H+

经过交换后，流出液变成了盐酸溶液。用已知浓度的NaOH溶液滴定流出液。根据用去的NaOH溶液的体积，即可算出PbCl2饱和溶液的浓度，从而算出

KSP(PbCl2)。

设c(NaOH)为NaOH的浓度，V(NaOH)为滴定时所用去NaOH的体积，V(PbCl2)为所取PbCl2饱和溶液的体积。

n(OH-) = n(H+)= 2n(Pb2+) c(NaOH)·V(NaOH)=2c(Pb2+)V(Pb2+)

c(Pb2?)?1c(NaOH)?V(NaOH)?2V(Pb2?)

又 PbCl2(固) Pb2++2Cl- 在PbCl2饱和溶液中 [Cl-]=2[Pb2+]

故 KSP(PbCl2) = [Pb2+]·[2[Pb2+]]2

= 4[Pb2+]3

【实验仪器及试剂】

离子交换柱，移液管，50mL烧杯，200mL烧杯，碱式滴定管，锥形瓶，量筒，玻棒

2mol·L-1HCl溶液， 0.07mol·L-1 NaOH溶液，2mol·L-1HNO3溶液，PbCl2饱和溶液，溴百里酚蓝，pH试纸，732磺酸型阳离子交换树脂，玻璃纤维

【实验步骤】 1. 装柱

在离子交换柱的底部填入少量玻璃纤维；在交换柱中注入蒸馏水至约三分之一高度，排除柱内和尖嘴中的空气。然后将浸泡好的阳离子交换树脂(钠型，先用蒸馏水浸泡24h～48h，洗净)和水搅匀成糊状，从交换柱上倾入使树脂自然沉下，同时将多余的水自尖嘴排除，至装到树脂高度约为15cm，上部残留的水达0.5cm为止。在操作进程中，树脂要一直保持被水浸没，防止水流干而有气泡进入树脂间隙。如果树脂床中进入了空气会产生缝隙，使交换效果降低。在这种情况下，就需要重新装柱。

2. 转型

为了保证Pb2+能完全交换出H+，必须将钠型完全转变为氢型，否则将使实验结果偏低。于交换柱中，加40mL 2mol·LHCl溶液，以每分钟40滴～50滴的流速，让其流进离子交换树脂，然后用50mL蒸馏水淋洗树脂直到流出液呈中性(pH试纸检验)。

3. 交换和洗涤

（1）测量并记录PbCl2饱和溶液的温度。

（2）在装离子交换树脂的交换柱中，移入精密量取的25mL PbCl2饱和溶液，以每min20滴～25滴流速，用洁净的锥形瓶承接流出液。

（3）待PbCl2饱和溶液全部加入后，用约50mL蒸馏水分批洗涤离子交换树脂，

-1

以保证所有被交换出的H被淋洗出来。流出液全部承接在锥形瓶中，在交换和淋洗过程中，注意勿使流出液损失。

4. 滴定

在锥形瓶中的洗出液中，加1滴溴百里酚蓝指示剂，用NaOH标准溶液滴定，溶液由黄色转变为鲜明的绿色即为滴定终点。记下滴定前后滴定管中NaOH标准溶液的读数，并计算PbCl2的溶解度([Pb2+])，从而计算获得PbCl2的KSP。

5. 再生

量取40mL 2 mol·L-1的HNO3溶液（不含C1-），以每min25滴～30滴的流速流过上述离子交换柱，把吸附在树脂上的Pb2+置换下来，使树脂全部转变成H+型。然后用蒸馏水(大约50mL～70mL)淋洗树脂，直到流出液的pH值为6～7。回收备用。

【思考题】

1. 常用的离子交换法操作包括哪几步？ 2. 本实验的实验原理是什么？

3. 实验中影响KSP(PbCl2)测定结果准确度的因素主要有哪些？ 4. 离子交换树脂的再生有何意义？

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实验十一 乙酰水杨酸的制备

【实验目的】

1．掌握酰化反应原理和乙酰水杨酸的合成。

2．熟悉固体有机合化物重结晶的方法和减压过滤等基本操作。 【实验原理】

乙酰水杨酸(又称阿司匹林)为白色结晶，熔点135℃，为常用解热镇痛药。 乙酰水杨酸可由水杨酸与乙酸酐反应制备。反应中，水杨酸分子中酚羟基的氢原子被乙酸酐的乙酰基取代，这种反应属于乙酰化反应，为了加快乙酰化反应的进行，常加入少量酸(如浓硫酸或磷酸)作为催化剂。反应式为：

OCOOHCH3COO浓硫酸或磷酸COOH+OHCH3C+ CH3COOHOCCH3O

【实验仪器与试剂】

水浴锅，酒精灯，布氏漏斗，抽滤瓶，滤纸，称量纸，台秤，玻匙，大试管(或锥形瓶)，50mL烧杯，10mL量筒，25mL量筒，150℃温度计

水杨酸，乙酸酐，95％乙醇，85％磷酸溶液，0.1％FeCl3溶液，冰块，冰水 【实验步骤】

取一支大试管，加2.1g(0.015mol)水杨酸和4mL(0.03mol)乙酸酐，再加7滴85％磷酸溶液，摇匀。置于80℃水浴中，加热15min。取出试管，稍冷后，倒入小烧杯中，用少量冰水分三次洗涤试管，洗涤液也倒入烧杯中，再在冰水浴中冷却约5min，以加速晶体析出，减压过滤，用少量冰水洗涤晶体，抽干，得粗品乙酰水杨酸（约2.5g）。

取少量粗产品溶于2mL 95％乙醇中，加1滴～3滴0.1％FeCl3溶液，观察有何现象?说明什么？(用纯品水杨酸作对照)。

将上述粗品放入盛有5mL乙醇的小烧杯中，在水浴上温热(50℃～60℃)使其溶解(加热时间应尽量短一些，如不溶，则酌加少许乙醇)，加少量冰水。冰浴冷却(切勿振摇)，待晶体完全析出后，减压过滤，用少量冰水洗涤结晶，干燥，得精制产品乙酰水杨酸（约2.1g）。

用0.1％FeCl3溶液再次检查乙酰水杨酸的纯度。

计算乙酰水杨酸的产率：

产率＝（实际产量 / 理论产量）×100％

【思考题】

1．前后两次用0.1％FeCl3溶液检查，其结果说明什么? 2．在制备过程中应注意哪些问题才能保证有较高的产率?

实验十四 氨基酸的纸色谱

【实验目的】

1．掌握纸色谱的操作方法。 2．了解纸色谱的基本原理。 【实验原理】

色谱又可称层析，是一种分离混合物的物理方法。其分离原理是混合物中各组分在两相之间溶解能力、吸附能力或其它亲和作用的差别，使其在两相中分配系数不同，当两相做相对运动时，组分在两相间进行连续多次分配，使各组分达到彼此分离。其中一相是不动的称为固定相，另一相是携带混合物流过此固定相的流体称为流动相。

当流动相所含混合物经过固定相时，由于各组分在性质和结构上有差异，与固定相发生作用的大小、强弱也有差异，换言之，在相同流动相下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。这种借助在两相间分配差异而使混合物中各组分分离的技术方法，称为色谱法。

色谱法有许多类型，从不同角度出发，有以下几种分类法： 1．按流动相的物态：色谱法可分为气相色谱色和固相色谱法。

2．按固定相的物态：色谱法可分为气相色谱法、气液色谱法、液固色谱法和液液色谱法等。

3．按固定相使用的形式：色谱法可分为柱色谱法（固定相装在色谱柱中）、纸色谱法（吸附在滤纸上的水分为固定相）和薄层色谱法（将吸附剂粉末制成薄层作固定相）等。

4．按分离过程的机制：色谱法可分为吸附色谱法（利用吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异进行分离）、分配色谱法（利用不同组分在两相中有不同分配系数来进行分离）、离子交换色谱法（利用离子交换原理）和排阻色谱法（利用多孔性物质对不同大小的组分的排阻作用）。

目前，在有机化学实验和药物合成实验中常用的方法主要是薄层色谱法、柱色谱法、纸色谱法、气相色谱法和高效液相色谱法等。下面主要介绍纸色谱。

纸色谱是以滤纸为载体，固定相是滤纸纤维上吸附的水分；流动相(通常称为展开剂)一般是指与水相混溶的有机溶剂，样品在固定相水与流动相展开剂之

间连续抽提，依靠溶质在两相间的分配系数不同而达到分离的目的。

纸色谱主要用于分离和鉴定。优点是便于保存结果，既可定性也可定量，对亲水性较强的成份如氨基酸和酚的分离较好。缺点是较费时间。

将待测氨基酸溶于适当的溶剂，点样于一条纸色谱滤纸的一端，然后让展开剂从点样的一端，通过毛细作用向另一端扩展，并携带氨基酸共同向前移动；由于各种氨基酸结构上的差别和溶解性的不同，从而在两相中的分配系数(或溶解度)也不同，氨基酸在两相间连续地反复进行分配，经过一定时间后，它们各自停留在滤纸的不同位置上，从而可以达到分离的目的。当在相同的情况下，用已知氨基酸作对照，则停留在滤纸条上同一位置的氨基酸为同一种氨基酸，即可进行鉴定。

氨基酸是无色的化合物，可与茚三酮反应产生颜色，因此，溶剂自滤纸挥发后，喷上茚三酮溶液后加热，可形成色斑而确定其位置。茚三酮的显色原理如下：

OOHOHO+RCHCOONH3OOHOH+RCHO+NH3+CO2+3H2O

ONOOO+NH3+OHOHOOOO紫色

【实验仪器与试剂】

毛细管，色谱缸，喷雾器，色谱用滤纸(新华1号滤纸)，铅笔，直尺。 丙氨酸溶液，亮氨酸溶液，1:1丙氨酸亮氨酸混合溶液，展开剂(正丁醇：冰醋酸：水=4:1.5:1)，0.5％茚三酮溶液。

【实验步骤】 1．点样

取16cm×6cm的中速色谱滤纸在距离底边2cm处用铅笔标记起始线，在起始线上分别点上标准品及混合样品溶液（样点间距1cm），点样直径控制在2mm～4mm，然后将其晾干或在红外灯下烘干(注意，切勿动手接触滤纸点样端及中部)。

2．展开

向色谱缸中加25mL展开剂，盖上盖子约5min（使缸内为展开剂蒸气饱和），

将点样后的滤纸悬挂在缸内（图4-2）使纸底边浸入展开剂约0.3cm～0.5cm，待溶剂前沿展开到合适部位（约8cm～10cm），取出，划出前沿线，见图4-3。

图4-2 纸色谱装置 图4-3 氨基酸纸色谱的示意图

A：丙氨酸 B：A和C的混合物 C：亮氨酸

3．显色

将展开完毕的滤纸，用电吹风吹干，使展开剂挥发。然后，喷上0.5％的茚三酮溶液，再用热风吹干，即出现氨基酸的色斑。

4．计算Rf值

分别计算丙氨酸、亮氨酸及未知溶液中各成分的Rf值。通常用相对比移值Rf

表示物质相对距离。

Rf值的大小与物质结构、展开剂系统、滤纸种类、温度、pH、时间等有关。在同样条件下，Rf值只与各物质的分配系数有关。因此，用Rf值来进行比较，就可以初步鉴定出混合样品中的不同物质。

原点至层析斑点中心的距离Rf =原点至溶剂前沿的距离Rf值的参考值：丙氨酸的Rf值：0.35～0.45；亮氨酸的Rf值：0.7～0.8。 【思考题】

1．纸色谱法所依据的原理是什么?

2．纸色谱中，为什么样品点样处不能浸泡在展开剂中? 3．测定Rf值的意义是什么? 4．Rf值常受哪些因素的影响?

实验十六 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳

【实验目的】

1．熟悉蛋白质的两性性质。

2．了解电泳法分离蛋白质的原理及操作方法。 【实验原理】

在外加电场的影响下，带电的胶体粒子或离子在分散介质中作定向移动的现象称为电泳。在电泳过程中，带正电荷的离子向阴极移动，带负电荷的离子向阳极移动。移动速度与带电荷物质或离子的性质有关（如正、负电荷、电量和它本身的质量等）。由于混合物中各组成成份所带电荷的性质、电荷的数量和物质分子量的不同，在相同条件和同一电场的影响下，各带电物质移动的方向和速度便不相同，带电多而分子量小的物质，其移动速度快，带电少而分子量大的物质，其移动速度慢。因此在一定时间内带电物质移动的距离也就各不相同，这样使混合物达到分离的目的。

电泳速度的大小，受一些因素的影响，如缓冲溶液、浓度，样品的性质和用量、滤纸的性质、点样的技术、电泳时放出的热量和空间的温度等因素影响，除上述因素影响外，主要影响因素还有：① 离子的迁移率；② 电渗；③ 电场强度；④ 试样的pH值。为克服上述某些影响因素，本实验采用醋酸纤维（二乙酸纤维素）薄膜为电泳支持物，其具有均匀沫状结构，渗透性强，对分子移动阻力小的特点。

醋酸纤维（二乙酸纤维素）薄膜电泳目前已广泛应用于血清蛋白、血红蛋白、脂蛋白、糖蛋白、核酸、酶的分离提纯以及免疫电泳等。这种方法具有微量、快速、区带清晰、灵敏度高、对样品无拖尾现象和吸附现象等优点。 根据蛋白质的两性性质，可以用电泳法将血清中不同的蛋白质分离。血清中含有数种基本的蛋白质成分（清蛋白和四种球蛋白等），其等电点在5～7之间，因此，在pH大于其等电点的缓冲溶液中，这些蛋白质分子均带多少不等的负电荷，电泳时，将血清点于醋酸纤维薄膜一端，并通过直流电，蛋白质分子因带负荷，故自负极向正极泳动。在同一pH的缓冲溶液中，血清中各种蛋白质所带静电荷不同，分子量不同，因此它们在电场中的移动速度也各不相同，分子量较小

而带电荷多者移动速度较快。分子量大而带电荷少者移动速度较慢。所以经过一定时间后可将血清蛋白分为五个区带，即血清蛋白和α

【实验仪器与试剂】

电泳仪，电泳槽，直径15cm培养皿，国产新华滤纸，镊子，醋酸纤维薄膜(8cm×2cm，浸入巴比妥缓冲液中备用)，点样用的橡皮塞

巴比妥缓冲液（pH8.6，离子强度0.06）的配制：0.83g巴比妥和6.38g巴比妥钠，用蒸馏水溶解后，加蒸馏水稀释至500mL。

染色液：0.5g氨基黑10B；50mL甲醇；10mL冰醋酸；40mL蒸馏水。 漂洗液：45mL乙醇；5mL冰醋酸；50mL蒸馏水。 【实验步骤】 1．仪器装置

将电泳仪输出极与电泳槽的白金丝电极相连，在电泳仪正、负极的贮液槽内各注入巴比妥缓冲液至槽容量的2/3以虹吸管调整两个贮液槽的液面高度相等。将四层滤纸分别紧帖在正、负极两边的隔板上作为盐桥。

2．点样

将已浸透巴比妥缓冲液的薄膜用镊子取出，并夹于滤纸上，轻轻吸去多余的缓冲液。用点样橡皮塞粘取少量血清，先将橡皮塞在一干净的滤纸上轻轻粘一下吸去过多的血清，然后在薄膜无光泽面的一端约1.5cm处（画有一横线）点样（应粗细均匀）。待血清渗入膜内后，将无光泽面向下紧贴于滤纸桥上（点样端靠近负极），罩上玻璃罩。

3．通电

将电泳仪与交流电源接通，电压为90V～120V，电流为0.4 mA/cm2～0.6mA/cm2，通电60min后关闭电源。

4．染色

将薄膜取下直接浸于染色液，5min～10min后取出。用漂洗液漂洗三次，脱色至背影无色为止。此时即可见到薄膜上有五条已染上颜色的蛋白质区带。离点样端最远的为清蛋白，以下顺序为α1．、α2．、β和γ四种球蛋白。

经上述电泳分离的血清蛋白的五种成分还可进一步根据颜色的深浅用比色法测出其相对含量。

1．

α

2．

β、γ四种球蛋白。

实验十八 茶叶中咖啡碱的提取及鉴定

【实验目的】

1．掌握从植物中提取生物碱的一般原理和方法。 2．熟悉用溶剂萃取法提取有机化合物的基本操作技术。 3．了解咖啡碱的性质。 【实验原理】

植物中生物碱常以盐或以游离碱的状态存在。生物碱盐能溶于水、醇等，而游离碱则能溶于有机溶剂。因此，可利用生物碱及其盐的不同溶解度性质，采用水、醇或其它有机溶剂提取分离生物碱，并将其它杂质除去。

茶叶中含有的生物碱均为黄嘌呤的衍生物，有咖啡碱、茶碱、可可豆碱等，其中以咖啡碱含量最多，约1%～5%，随茶叶种类不同而异。此外，还含有11%～12%鞣酸（又称丹宁酸，易溶于水和乙醇，能与醋酸铅生成沉淀）等物质。

咖啡碱是茶叶中所含生物碱的主要成分，属于嘌呤衍生物，化学名称是1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤，其结构式为：

OH3CONNCH3NNCH3

咖啡碱是白色针状结晶，无臭，味苦，能溶于冷水和乙醇，易溶于热水、氯仿等。无水咖啡碱的熔点为235℃，它具有弱碱性，但其水溶液对石蕊试纸呈中性。

咖啡碱具有刺激大脑神经和利尿的作用，常作为中枢兴奋药物，它是复方阿司匹林（APC）药物的组分之一。咖啡碱可用提取法或合成方法获得。

本实验利用咖啡碱易溶于热水的性质，采用提取方法将咖啡碱从茶叶中提出。茶叶中尚有大量鞣质亦溶于水，随咖啡碱一起提出，可利用鞣质与醋酸铅生成沉淀的性质将其除去。然后再利用咖啡碱易溶于氯仿的性质与其它水溶性杂质分离。咖啡碱可用紫脲酸铵反应及碘化铋钾试剂进行鉴别。

其操作流程如下：

茶渣（弃去）热水提取茶叶过滤滤液Pb(AC)2过滤滤液浓缩氯仿萃取氯仿层蒸去氯仿咖啡碱粗制品

水层（含水溶性杂质，弃去）鞣质与铅盐的沉淀物（弃去）【实验仪器与试剂】

烧杯，蒸发皿，分液漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，磁匙，玻璃漏斗，棉花，玻匙

茶叶，10％Pb(Ac)2溶液，氯仿，NaCl，浓盐酸，氯酸钾，5％H2SO4溶液，浓氨水，碘化铋钾试剂

【实验步骤】 1．咖啡碱的提取

（1）在250mL烧杯中，加5g茶叶和60mL热水，煮沸15min(保持水的体积)。在玻璃漏斗中用棉花过滤，得滤液，备用。

（2）在搅拌下，向热的茶滤液中逐滴加约10mL10％Pb(Ac)2溶液，至不再产生沉淀为止，将混悬液加热5min后，减压过滤，得滤液。

（3）将滤液移至蒸发皿中，直火加热蒸去二分之一的水分，放冷。若此时浓缩中有沉淀析出，减压过滤，得滤液。

（4）将上述溶液转入分液漏斗，加15mL氯仿和10mL饱和食盐水，振摇(注意：由于氯仿易挥发，在振摇过程中应常将活塞打开使过量氯仿蒸气逸出)，静置片刻，待液体分层后，将下层氯仿溶液分出，放入小烧杯中，在水浴上蒸去氯仿，得固体，即咖啡碱（粗品）。

2．咖啡碱的鉴定 （1）紫脲酸铵反应

在小磁匙内放数粒咖啡碱粗品结晶，加绿豆大小的氯酸钾晶体和2滴～3滴浓盐酸溶液。在酒精灯上使液体蒸发干，放冷，加1滴氨水溶液，有紫色出现，表明有咖啡碱存在。

（2）碘化铋钾试剂反应

取剩余的咖啡碱粗品结晶，加1mL 5％H2SO4溶液，使其溶解。取此溶液0.5mL，加4滴碘化铋钾溶液，有桔黄色沉淀生成，则有咖啡碱存在。

【思考题】

液-液萃取操作过程中应注意哪些问题？

实 验 药 物 化 学

Experimental Medicinal Chemistry

重庆医科大学药物化学教研室

2008年04月

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/st0o.html