叶绿素铜钠的制备、合成与分析

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1、叶绿素铜钠的合成、分离与分析一、实验目的： 1、从蚕沙中提取叶绿素并计算提取率。 2、初步研究叶绿素合成叶绿素铜钠的工艺条件。3、分析叶绿素铜钠产品的纯度，计算产率；4、利用光谱技术对合成的叶绿素铜钠进行初步表征。二、实验原理: 叶绿素铜钠盐是一种具有很高稳定性的金属卟啉，呈墨绿色粉末，着色力强，色泽亮丽，其水溶液呈蓝绿色澄清透明液，钙离子存在时则有沉淀析出 。当其水溶液pH值小于6时，溶液底部出现粉末状沉淀，这是由于平面空间结构的叶绿素铜钠分子在酸性条件下易于聚集。叶绿素铜钠盐已被国际有关卫生组织批准用于食品上，广泛应用作食品添加剂、化妆

2、品添加剂、食品着色剂、药品等领域。叶绿素铜钠盐可以通过叶绿素卟啉环中的镁原子被铜置换来制成。蚕沙中含有丰富的叶绿素，其纯含量达0.8—1.0%，居所有天然色素之首，故可用蚕沙来提取叶绿素，由于叶绿素易溶于乙醚、苯、丙酮、乙醇的脂性溶剂，故可用乙醇、丙酮混合液来提取。所得的叶绿素再添加适量硫酸铜、使得叶绿素卟啉环中的镁原子被铜置换即可制得叶绿素铜钠盐。叶绿素是一种含有卟吩环的物质，在其结构中，含有一个由四个吡咯环和四个次甲基交替相联形成的卟吩环。卟吩环闭合的共轭体系提供了包围镁离子(或其它相似离子)的刚性平面。 在制叶绿素铜钠过程中，叶绿素分

3、子中的镁原子和四个吡咯上的氮原子相结合，环上是双羧酸的酯，一个被甲基所酯化，另一个被叶醇基所酯化，故可以发生皂化反应生成钠盐：      Ｃ55Ｈ72Ｏ5Ｎ4Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2  +     ＣＨ3ＯＨ + Ｃ20Ｈ39ＯＨ 在酸性介质中，叶绿素钠盐分子中的镁极易被氢原子取代生成褐色的叶绿素酸：      C34H30O5N4MgNa2  + 4 H+→C34H34O5N4 + Mg2+ + 2 Na+叶绿素酸可与铜盐加热条件下生成叶绿素铜酸析出，将叶绿素铜酸溶于丙酮，再与碱反应就生成叶绿素铜钠盐： C

4、34H34O5N4 + Cu2+→C34H32O5N4Cu + 2 H+ C34H32O5N4Cu + 2 NaOH =C34H30O5N4CuNa2 + 2 H2O三.实验仪器及材料：仪器：721分光光度计、PHS-2B酸度计、电子天平、PH试纸、旋转蒸生器一台、恒温加热磁力搅拌一台、搅拌子一个、烘箱、温度计、500ml蒸馏烧瓶、蒸馏装置、索氏提取器、回流冷凝管、减压过滤装置、滤纸、研钵、分液漏斗、容量瓶（10ml、100ml、250ml若干），移液管（2ml、10ml）、量筒（10ml、50ml、100ml）、吸耳球、玻璃棒、沸石、烧杯

5、（100ml、250ml、500ml、1000ml若干）、胶头滴管等玻璃仪器。 药品：干蚕沙（100g）、95%乙醇、氢氧化钠固体、石油醚，1：1盐酸，80%丙酮，10%硫酸铜、蒸馏水、磷酸盐缓冲液等。四、实验步骤：1.原料的预处理将蚕沙经过筛选后，用水洗除去杂质，放置阴凉处晾干，待用。2.叶绿素的浸提及溶剂的回收 称取干蚕沙100g，用研钵研成粉末状，用滤纸包好装于索氏提取柱中，底部烧瓶中加入210ml丙酮和乙醇混合液（丙酮140ml,乙醇70ml），于75~79℃的水浴中提取。待虹吸回流的提取液几乎无色时停止。得到的墨绿色溶液即为叶绿素

6、。待温度下降至50℃以下后，减压过滤，然后将滤液转入蒸馏烧瓶中，换上蒸馏装置，先在水浴中保持温度在60℃左右，蒸出丙酮，当温度计读数骤然下降, 丙酮蒸馏结束。然后将温度升到75~79℃，蒸出乙醇,当温度计读数骤然下降, 乙醇蒸馏结束。将剩下的溶液减压抽滤后风干，称重，计算提取率。3.皂化将上述叶绿素转入圆底烧瓶，加入8ml20%NaOH-乙醇溶液（称取10gNaOH溶解在40g乙醇中），放入搅拌子，于60℃水浴回流皂化1小时，使溶液皂化完全。4.萃取除杂将皂化液冷却后转入分液漏斗中加入等量石油醚萃取除去杂质（黄色），静置分层，下层 为可溶性

7、叶绿酸盐（绿色），取下层溶液；上层溶液通过旋转蒸发器蒸发回收石油醚，平行萃取2~3次。 5.铜代与成盐将除杂后的萃取液用1：1盐酸调节溶液pH=7，加入3ml10%的CuSO4，再用盐酸调节PH=2~3，在60℃下恒温搅拌反应1小时，减压过滤。滤渣用95%乙醇洗2~3次后抽干。合并滤液和洗液，加入2倍的蒸馏水，静置4h。有叶绿素铜酸析出，减压抽干。滤渣先用蒸馏水洗,再用40%的乙醇洗涤，重复洗涤2~3次，再抽干,得到叶绿素铜。用4~6ml丙酮溶解叶绿素铜，加入95%乙醇溶液，使溶液稀释到30ml，边搅拌边加入20%NaOH-乙醇溶液，调节P

8、H=11，静置30分钟，成盐（用玻璃棒点少许溶液放在滤纸上，滤纸不显绿色则说明完全成盐），过滤，滤渣结晶用95%乙醇洗涤2~3次，再在60℃下烘干，即制得有墨绿色光泽的成品，然后