Thuốc lá chứa nhiều loại ancaloit. Ngoài thành phần chính là nicotin (chứa 2%~8%), nó còn chứa demethylnicotin (tức là nornicotin), anabasine (tức là anabasine) và ít nhất bảy loại ancaloit vết. Nicotin là một bazơ chứa nitơ bao gồm hai hợp chất vòng dị vòng, pyridine và pyrrole. Sản phẩm tinh khiết là chất lỏng nhờn không màu có điểm sôi là 246 độ, hoạt động quang học (levorotatory), và hòa tan trong nước và nhiều dung môi hữu cơ.
Nicotin thường tồn tại dưới dạng muối với các axit hữu cơ như axit citric và axit malic trong thực vật. Khi chiết xuất, thuốc lá thường có thể được đun nóng bằng dung dịch axit mạnh vô cơ, sau đó trung hòa bằng kiềm để giải phóng nicotine. Sau đó chiết xuất bằng dung môi hữu cơ và làm bay hơi dung môi để thu được nicotine. Vì nó dễ bay hơi, nên có thể chiết xuất bằng phương pháp chưng cất hơi nước.
Ngoài ra, vì nicotine là chất lỏng nên khó tách và tinh chế. Do đó, nicotine thường phản ứng với axit picric để tạo thành tinh thể nicotine dipicrate để dễ xử lý.
I. Các bước thực nghiệm
(I) Phương pháp chưng cất hơi nước
1. Dụng cụ, thuốc và vật liệu thí nghiệm
(1) Dụng cụ Bình cầu đáy tròn 250mL, cốc thủy tinh 250mL, bình nón 50mL, thiết bị chưng cất hơi nước, nhiệt kế 200 độ và ống nghiệm.
(2) Thuốc và vật liệu thử nghiệm: 5g bụi thuốc lá khô (hoặc 5 điếu thuốc không có giấy), dung dịch axit tannic 1%, dung dịch kali pemanganat 0,05%, dung dịch axit sunfuric 10%, thuốc thử kali iodua iốt, dung dịch natri hiđroxit 30%, phenolphtalein, thuốc thử kali thủy ngân iodua, dung dịch axit axetic 20% và dung dịch axit picric bão hòa.
2. Trích xuất
Cân 5g bụi thuốc lá khô (hoặc 5 điếu thuốc không có giấy) vào cốc thủy tinh 250mL, thêm 50mL dung dịch axit sunfuric 10%, khuấy liên tục và đun sôi trong 20 phút (Lưu ý: thêm lượng nước thích hợp trong khi đun sôi để bù lại sự bay hơi). Sau khi làm nguội nhẹ, từ từ thêm dung dịch natri hydroxit 30% (khoảng 40mL) để trung hòa và sử dụng giấy quỳ để thử cho đến khi rõ ràng là kiềm. Chuyển hỗn hợp vào bình cầu đáy tròn 250mL và thêm 2~3 viên zeolit. Tiến hành chưng cất bằng hơi nước. Dừng chưng cất khi thu được khoảng 12mL dịch cất. Tiến hành các thí nghiệm về tính chất trên dịch cất.
3. Tính chất của Nicotine
Lấy sáu ống nghiệm sạch, thêm 2 ml dung dịch nicotine vào mỗi ống, sau đó thực hiện các thao tác sau:
(1) Nhỏ 1 giọt phenolphthalein vào ống nghiệm thứ nhất. Màu sắc thay đổi như thế nào?
(2) Thêm 1-2 giọt dung dịch kali pemanganat 0,05% và 10 giọt dung dịch axit sunfuric 10% vào ống nghiệm thứ hai, lắc ống nghiệm và quan sát sự thay đổi màu sắc xảy ra?
(3) Nhỏ 2 giọt thuốc thử kali iodua iốt vào ống nghiệm thứ ba. Hiện tượng nào xảy ra?
(4) Nhỏ 5 giọt dung dịch axit picric bão hòa vào ống nghiệm thứ tư. Hiện tượng nào xảy ra?
(5) Thêm 2-3 giọt dung dịch axit tannic 10% vào ống nghiệm thứ năm. Hiện tượng nào xảy ra?
(6) Nhỏ 3 giọt dung dịch axit axetic 20% và 5 giọt thuốc thử kali thủy ngân iodua vào ống nghiệm thứ sáu. Hiện tượng nào xảy ra?
(II) Phương pháp Picrate
1. Dụng cụ, thuốc và vật liệu thí nghiệm
(1) Dụng cụ Thiết bị lọc, phễu chiết 150 mL, bình định mức 100 mL, 150 mL, 250 mL, phễu xốp nhỏ, bình nón 50 mL, bông thủy tinh, giấy lọc, bông gòn, nồi cách thủy.
(2) Thuốc và vật liệu thử nghiệm 8,5 g bột thuốc lá khô, 78 ml clorofom, metanol, dung dịch metanol bão hòa axit picric, dung dịch natri hydroxit 5%.
2. Trích xuất
Cân chính xác 8,5 g bột thuốc lá khô và cho vào cốc thủy tinh 250 mL, thêm 100 mL dung dịch natri hydroxit 5% và khuấy trong 20 phút. Đổ hỗn hợp vào phễu Buchner (không có giấy lọc, nhưng có một lớp bông thủy tinh ở dưới cùng) để lọc và vắt bột thuốc lá để vắt thêm dung dịch kiềm. Đặt lá thuốc lá trở lại cốc thủy tinh ban đầu, thêm 2 mL nước cất (khuấy) để rửa, sau đó lọc lại và kết hợp hai dịch lọc.
Chuyển dịch lọc vào phễu chiết và thêm 25 mL clorofom để chiết. Lắc nhẹ lượng dịch trong phễu chiết, để yên và tách các lớp. Cho lớp dưới (pha hữu cơ) vào cốc thủy tinh 150 mL và chiết lớp trên (pha nước) hai lần bằng 50 mL clorofom. Gộp ba dịch chiết và cẩn thận đổ tất cả các dịch chiết vào bình cầu đáy tròn 150 mL. Đun nóng và chưng cất trong bồn nước để thu hồi clorofom. Khi còn lại 8 ~ 10 mL dung dịch, làm nguội bình ngay lập tức và chuyển tất cả các dịch chiết vào bình cầu đáy tròn 50 mL. Rửa bình ban đầu bằng 3 mL clorofom và gộp chúng vào bình 50 mL. Đun nóng và chưng cất trong bồn nước để cô đặc đến khô. Còn lại một lượng nhỏ dầu hoặc cặn rắn. Thêm 1 mL nước cất và lắc nhẹ để hòa tan cặn. Thêm 4 mL metanol (tạo ra kết tủa màu vàng ngay lập tức). Cho dung dịch methanol này qua phễu có lót bông thủy tinh và lọc vào cốc thủy tinh 100mL, rửa một lần bằng 5mL methanol (dịch lọc phải trong, không có chất lơ lửng tại thời điểm này, nếu không phải lọc lại). Thêm 10mL dung dịch methanol axit picric bão hòa và ngay lập tức kết tủa nicotine dipicrate màu vàng nhạt. Lọc dưới áp suất giảm bằng phễu xốp nhỏ hoặc phễu đinh thủy tinh có lót giấy lọc.
Năng suất: khoảng 50 mg.
3. Tái kết tinh
Cho nicotine dipicrate thu được vào bình nón 50 mL, và từ từ thêm dung dịch etanol-nước nóng 50% (tỷ lệ thể tích) dưới sự đun nóng cho đến khi chất rắn vừa tan hết. Để yên và làm nguội, các tinh thể lăng trụ dài, màu vàng sáng sẽ xuất hiện (vì quá trình kết tinh diễn ra chậm, tốt nhất là đậy bình nón bằng nút chặn và để yên cho đến khi tiến hành thí nghiệm tiếp theo). Lọc dưới áp suất giảm bằng phễu xốp nhỏ hoặc phễu đinh thủy tinh lót giấy lọc, và để khô qua đêm. Thu thập sản phẩm và xác định điểm nóng chảy.