转换的脂肪酸甲酯的皂化为 Uk'37 Paleothermometry

Earth Science

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Overview

资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

有机溶剂萃取,总脂提取物 (TLE) 产品经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究者往往只是一小撮化合物有兴趣或如果都感兴趣,可能需要删除不需要的成分,都是"以"或共同洗脱。例如,单个化合物样品中的浓度往往决意对耦合到火焰电离检测器 (GC) 气相色谱仪因为 FID 响应 (在 pA) 和化合物 (、 吴/μ) 样品中的量之间的关系是线性和敏感。该仪器的 GC 部分分离不同化合物在基于其沸点、 化学结构和亲和力与固相,可以随应用程序的示例。其结果是色谱图 ( 1),显示不同化学成分的分离时间,以及它们的相对浓度 (作为曲线下面积计算)。然而,有时还不止一种化合物洗脱了 GC (无花果 1) 的一次。在这种情况下,样品净化是需要之前化合物可以自信地量化。

Figure 1
图 1.色谱图显示不同的化学成分随时间和它们的相对浓度 (曲线下的面积) 的分离。显示共同洗脱和失散的山峰。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 地球科学精要. 转换的脂肪酸甲酯的皂化为 Uk'37 Paleothermometry. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

(脂肪酸甲酯) 是重要成分的陆地和海洋微生物名利通常用于,基因技术,结合描述生态系统微生物多样性在现代和古代的系统中。然而,帧在样品中的存在并不总是有用。由于他们类似的大小和化学成分,称为 alkenonatescommonly 的帧共同洗脱长链烷基酮,称为条件 (图 2)。样品中脂肪酮的分布涉及在时间地点取得的样本,对海表面温度信息,所以他们准确和精确的表征是重要的。

皂化反应是一种常用的纯化技术用于帧转化为脂肪酸,从而改变足够其化学特性的方法,他们从共同洗脱条件 (图 3) 与删除。Saponificationis 水解的一种形式。在水解,水用来分裂分子。皂化反应是碱,如氢氧化钾 (KOH) 的存在下加速水解。KOH 溶入 K+和 OH-在水中。氢氧化阴离子 (OH-,负电荷的离子) 将添加到在名利的心略,积极带电的叔碳原子 (图 3,顶部)。然而,这种化学的配置是不稳定,(碳有保税对其他太多的原子) 和醇 (卢武铉-) 而被开除。但 h 型的共轭碱这驱逐形式迅速将移至醇形成的酒精甲醇和脂肪酸钾盐 (图 3,中间)。在这一点上,冒犯名声 (alkenoate) 已转换为不再共同洗脱与它的化学物质。然而,如果你希望去还分析了名望化学,他们可以被回收酸 (HCl) 到解决方案中,直到 ph 值达到 ~ 2。在此 ph 值,脂肪酸钾盐是分裂,形成羧酸和离子盐 (氯化钾;图 3、 底部)。

Figure 2
图 2.的化学结构长链具有 37 个碳原子和2双键 (顶部) 和其关联alkenoate名望 (底部)。

Figure 3
图 3.使用氢氧化钾 (KOH) (http://www.mpbio.com/) 水解率提高软脂酸的皂化示意图。

皂化反应是一种技术常用于从复杂的有机混合物删除脂肪酸甲酯。

复杂的有机样品经常分析了用气相色谱法,用来确定单个组件的相对浓度。

然而,在大小和结构相似的化合物不能区分仪,影响结果的准确性。因此,必须删除产生重叠信号的有害的化合物,才能获得准确的结果。

这个视频涵盖皂化净化为古气候条件的使用。它是第一个在一系列详细的复杂生物标志物样品净化。它将覆盖程序,以及一些其他用途的技术。

多不饱和长链烷基酮,叫脂肪酮,已被证明提供有用的信息,关于过去的海表面温度。

然而,往往产生脂肪酮的生物创建脂肪酸甲酯具有相似大小和化学结构,称为 alkenoates。由于这些相似之处,可以获得准确的分析之前,必须删除 alkenoates。

皂化反应是一种常用的技术,用来防止这些分子共同洗脱。皂化利用水分裂分子的酯键。基地十分重视碳在 alkenoate 的心。这加成反应产生不稳定的中间,并驱逐了醇。

被驱逐的醇,和由此产生的羧酸阴离子从新成立的酸移动氢形成与从基地阳离子的离子键。其结果是酒精和脂肪酸盐。添加一种强酸将重新生成羧基酸。在这一点上,冒犯 alkenoate 已转换为一个窗体,不再共同洗脱与感兴趣的长链。

现在,您了解如何使用皂化净化有机混合物,您就可以开始执行程序。

第一,获得干总脂提取物-或 TLE-获得使用溶剂萃取方法。接下来,准备皂化解决方案文本协议中所述。确保所有组件都是纯洁和自由的碳氢化合物。一旦准备好了解决方案,将干的 TLE 添加到 60 毫升高硼硅玻璃小瓶。添加 2 毫升的 2 正常氢氧化钾,和密封的小瓶。下一步,加热到 60 ° C 为 2.5 h,劈开的酯键的药瓶。完成后,允许样品冷却到室温。一旦样品已冷却后,添加 5%氯化钠溶液 2 毫升到小瓶。盖小瓶,并简要地摇动。滴加 6 N 盐酸酸,直至达到 ph 值为 2-使用 pH 试纸来测试。增加的这种酸羧酸阴离子形成最终产品-稳定的羧酸会发生作用。

现在,酸化的解决方案是酯免费,添加 5 毫升的正己烷。帽子和大力摇 5 秒钟,以从水中提取的有机化合物。允许解决方案休息直到有机相、 水相完全分开。盐、 离子和盐酸反应会滞留在水相中,有机物将会分离成正己烷。一旦阶段已完全分家,取出大约 75%的正己烷使用吸管,并免除进另一个 40 毫升瓶。重复此提取过程增设两个时代,每次添加 5 毫升的正己烷。这一旦完成,将吃剩的水溶液丢入适当的废物容器。标签每小瓶含新鲜皂化的有机相。羧酸生产不能注入通常用于长链分析无需进一步提纯的文书。羧酸迅速注入气相色谱仪积累和毁了入口,入口衬垫和列的前端。若要删除这些酸,样品首先需要进行另一种纯化技术: 通过柱层析分离。

皂化有几个应用程序中提取和纯化的有机分子。

可以用皂化,不仅分离生物标志物,也是提取在商业产品中使用的单个组件。在此示例中,从烟草树-烟草栎-化合物分离和分析,以探讨其潜力为原料种类繁多的基于生物技术的产品,如燃料、 热和化学化合物的数组。

树叶被首先均质,然后离心分离,集中感兴趣的分子。然后皂化浓缩的植物材料。液相色谱-质谱法,以确定浓度的生育酚-维生素 E 化合物家庭通常存在于植物中提取的物质进行了分析。

提取的物也可以重组体外到其原始的组成。在此示例中,皂化用于从菠菜植物,后来要重组体外中提取类胡萝卜素。菠菜是首先均质,然后离心,使收获的色素分子。这些分子然后停牌的分液漏斗,发起皂化氢氧化钾溶液中。皂化类胡萝卜素分成醚层,它是收集和干燥。使用一系列的解决方案缓冲区、 类胡萝卜素和其他色素分子-后来重组的体外。这允许没有同样结构化有机化合物的干扰这些颜料的分析的净化。

因为它能够水解酯,可以用皂化来"免费"否则绑定到大分子化合物。在此示例中,一个无水皂化步骤用于转换羧酸盐的 potassium4-氟苯甲酸乙酯 4-氟苯甲酸。这通过皂化脱允许生产原油 SFB-不可能一直分子反应"卡住"。

你刚看了朱庇特的简介纯化 Uk'37样品经皂化反应。现在,您应该了解皂化是如何工作的以及如何使用它来净化总脂提取物中的条件。进一步的纯化过程将在后续的视频演示。

谢谢观赏 !

Procedure

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 准备在 5%H2O 在甲醇中的 2 N KOH 溶液。
    1. 许和甲醇可以从化学的零售商购买。这些化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
      1. 岛的摩尔质量是 ~ 56 阿拉伯马格里布联盟收益 1 mol 的哦-为每摩尔岛。因此,要达到 2 的 N 浓度,溶解 0.95 L 的纯净水和甲醇的 0.05 L KOH 112g。
      2. 请注意岛在水中的溶解为放热反应,产生大量的热。照顾有加岛丸水慢慢地去避免剧烈的反应。
    2. 112 克的岛丸溶入 0.95 L 的自动搅拌盘上纯净水。
    3. 一旦所有的岛解散有助于在有机生物标志物的溶解成水溶液中添加 0.05 L 的甲醇。
  3. 准备一个解决方案 6 N 盐酸 (HCl) 中 H2o。
    1. 盐酸可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
    2. HCl 一般出现集中作为 13 n。所以,HCl 和纯净水的 1:1 混合产生 6.5 N 混合物的 HCl,哪些是足够接近 6 N 本实验的目的。
      1. 一定要添加到水而不是其他各地,作为水加入浓盐酸 HCl 为放热反应,产生的热量。这可能会导致飞溅的盐酸。
    3. 轻轻地,慢慢地倒入 100 mL HCl 到含 100 毫升烧杯纯净水,旋流之间添加盐酸的混合物。
  4. 配制溶液 5%氯化钠 (食盐) 的 H2o。
    1. NaCl 可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
    2. 计算和权衡 ~ 1 L 的 5%溶液 (w/w) 所需的盐的质量。1 升的水的重量 ~ 1 公斤或 1,000g。因而,50 克的 NaCl 溶解成 950 毫升给 5%的溶液 (50 g + 950 g = 1,000 g; 50g/1,000g = 0.05 或 5%)。
    3. 轻轻地将 50 克的 NaCl 添加到自动搅拌盘上纯净水,等它解散。
  5. 获得下列资料: 2 清洁和燃烧 (6 小时 550 ˚) 40 毫升高硼硅玻璃小瓶与聚四氟乙烯衬里帽;气候变暖的烤箱或加热块;燃烧 (6 小时 550 ˚) 高硼硅玻璃吸液管和灯泡;ph 值磁带 (酸性范围);正己烷 (正己烷可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是最优级或相当水平)。

2.方法

  1. 与干 TLE (含酯) 之一中启动 40 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  2. 添加约 10 毫升的 2 N KOH TLE 和帽。
  3. 热在烤箱里或在加热块到 60 ˚ 为 2.5 h,劈开的酯键 (图 3) 上。
  4. 从热删除示例并使其冷却到室温。
  5. 约 10 毫升的 5 %nacl 溶液添加 TLE (图 3)。这有助于保持水相和有机相 (添加) 从发泡之间的接口。帽,并简要地摇。
  6. 添加 6 N 盐酸盐渍 TLE 滴直到 ph 值为 2 达到发生作用 O- ,形成最终的产品,稳定的羧酸 (图 3; 使用 pH 试纸测试)。如果上色了 TLE,正好与 ph 值为 2 的颜色可能有一个转变。
  7. 酸化的解决办法,现在是酯免费添加约 20 毫升的正己烷。帽子和摇大力为 5 s,从水中提取有机化合物。
  8. 允许设定直到水溶液和有机阶段完全独立。盐、 离子、 水和未反应的 HCl 留在水相中。有机化合物现在处于正己烷。
  9. 删除大约 75%的移液管的上清液正己烷和免除进其他 40 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  10. 重复 2.7-2.9 两次,每次添加约 10 毫升的正己烷。
  11. 丢弃剩余水混合在一个适当的废物容器。
  12. 标签每小瓶含正己烷和酯无有机物"TLE-皂化"

Results

这个净化生产 TLE 免费的可能是与脂肪酮共同洗脱的酯。然而,净化产生羧酸类,不能被注射进一个通常用于长链浓度样品分析由于其低波动性的文书。例如,正己烷,6 碳烃的沸点是 68 ˚,但其酸 (己) 沸点是 205 ˚。大多数 GC 适合生物标志物具有从 20 到 35 的碳原子 (沸点通常会增加,越来越多的原子),和大多数 GC 温度程序停止大约 300 ˚。羧酸注入 GC 快速积累和毁了入口,入口衬垫和列的前端。若要删除这些酸,样品首先需要经过另一纯化技术分离通过柱层析。

Applications and Summary

如前文所述,皂化是常用于在有机地球化学实验室中删除脂肪酸甲酯 (帧) 的条件,称为 alkenoates,共同洗脱条件对气相色谱仪 (无花果 1)。皂化也习惯于"自由""绑定"到沉积物或大分子的脂肪酸。退化和保护的有机物质和沉积物中的生物标志物涉及官能团 (N,O 和 S) 的去除和最终聚合成大分子的个体生物标志物和/或生物标志物和大分子在矿物表面的吸附。并不是所有生物标志物在设置成为绑定和绑定免费的生物标志物的比率可能更改设置和沉积物年龄仍无法完全解释理由。皂化,有时在温度高于这里讨论 (> 200 ˚),用来释放这些绑定的生物标志物在努力描述他们、 他们的来源和负责其绑定的自然机制。

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1.安装程序和材料的制备

  1. 获得总脂提取物 (TLE) 用溶剂萃取法 (超声、 索氏提取或加速溶剂萃取 (ASE))。
  2. 准备在 5%H2O 在甲醇中的 2 N KOH 溶液。
    1. 许和甲醇可以从化学的零售商购买。这些化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
      1. 岛的摩尔质量是 ~ 56 阿拉伯马格里布联盟收益 1 mol 的哦-为每摩尔岛。因此,要达到 2 的 N 浓度,溶解 0.95 L 的纯净水和甲醇的 0.05 L KOH 112g。
      2. 请注意岛在水中的溶解为放热反应,产生大量的热。照顾有加岛丸水慢慢地去避免剧烈的反应。
    2. 112 克的岛丸溶入 0.95 L 的自动搅拌盘上纯净水。
    3. 一旦所有的岛解散有助于在有机生物标志物的溶解成水溶液中添加 0.05 L 的甲醇。
  3. 准备一个解决方案 6 N 盐酸 (HCl) 中 H2o。
    1. 盐酸可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
    2. HCl 一般出现集中作为 13 n。所以,HCl 和纯净水的 1:1 混合产生 6.5 N 混合物的 HCl,哪些是足够接近 6 N 本实验的目的。
      1. 一定要添加到水而不是其他各地,作为水加入浓盐酸 HCl 为放热反应,产生的热量。这可能会导致飞溅的盐酸。
    3. 轻轻地,慢慢地倒入 100 mL HCl 到含 100 毫升烧杯纯净水,旋流之间添加盐酸的混合物。
  4. 配制溶液 5%氯化钠 (食盐) 的 H2o。
    1. NaCl 可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是纯和免费的碳氢化合物。
    2. 计算和权衡 ~ 1 L 的 5%溶液 (w/w) 所需的盐的质量。1 升的水的重量 ~ 1 公斤或 1,000g。因而,50 克的 NaCl 溶解成 950 毫升给 5%的溶液 (50 g + 950 g = 1,000 g; 50g/1,000g = 0.05 或 5%)。
    3. 轻轻地将 50 克的 NaCl 添加到自动搅拌盘上纯净水,等它解散。
  5. 获得下列资料: 2 清洁和燃烧 (6 小时 550 ˚) 40 毫升高硼硅玻璃小瓶与聚四氟乙烯衬里帽;气候变暖的烤箱或加热块;燃烧 (6 小时 550 ˚) 高硼硅玻璃吸液管和灯泡;ph 值磁带 (酸性范围);正己烷 (正己烷可以从化学的零售商购买。这种化学物质应该是最优级或相当水平)。

2.方法

  1. 与干 TLE (含酯) 之一中启动 40 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  2. 添加约 10 毫升的 2 N KOH TLE 和帽。
  3. 热在烤箱里或在加热块到 60 ˚ 为 2.5 h,劈开的酯键 (图 3) 上。
  4. 从热删除示例并使其冷却到室温。
  5. 约 10 毫升的 5 %nacl 溶液添加 TLE (图 3)。这有助于保持水相和有机相 (添加) 从发泡之间的接口。帽,并简要地摇。
  6. 添加 6 N 盐酸盐渍 TLE 滴直到 ph 值为 2 达到发生作用 O- ,形成最终的产品,稳定的羧酸 (图 3; 使用 pH 试纸测试)。如果上色了 TLE,正好与 ph 值为 2 的颜色可能有一个转变。
  7. 酸化的解决办法,现在是酯免费添加约 20 毫升的正己烷。帽子和摇大力为 5 s,从水中提取有机化合物。
  8. 允许设定直到水溶液和有机阶段完全独立。盐、 离子、 水和未反应的 HCl 留在水相中。有机化合物现在处于正己烷。
  9. 删除大约 75%的移液管的上清液正己烷和免除进其他 40 毫升高硼硅玻璃小瓶。
  10. 重复 2.7-2.9 两次,每次添加约 10 毫升的正己烷。
  11. 丢弃剩余水混合在一个适当的废物容器。
  12. 标签每小瓶含正己烷和酯无有机物"TLE-皂化"

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