苯酚、氯仿、异戊醇抽提DNA的原理,以及这三者的作用是什么?
苯酚、氯仿、异戊醇抽提DNA的原理是通过有机溶剂抽提,去除蛋白,多糖,酚类等杂质,再加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。
使用苯酚抽提细胞
DNA
时,苯酚的作用是使蛋白质变性,同时抑制了
DNase
的降解作用。用苯酚处理匀浆液时,由于蛋白与
DNA
联结键已断,蛋白分子表面又含有很多极性基团与苯酚相似相溶。蛋白分子溶于酚相,而
DNA
溶于水相。
氯仿的作用是克服酚的缺点加速有机相与液相分层。
最后用氯仿抽提:去除核酸溶液中的迹量酚。
(酚易溶于氯仿中)
用酚-氯仿抽提细胞基因组
DNA
时,通常要在酚-氯仿中加少许异戊醇,为什么?因为异戊醇可以减少蛋白质变性操作过程中产生的气泡。异戊醇可以降低表面张力,从而减少气泡
产生。另外,异戊醇有助于分相,使离心后的上层含
DNA
的水相、中间的变性蛋白相及下层有机溶剂相维持稳定。
苯酚/氯仿提取DNA是利用酚是蛋白质的变性剂,反复抽提,使蛋白质变性,SDS(十二烷基磺酸钠)将细胞膜裂解,在蛋白酶K、EDTA 的存在下消化蛋白质或多肽或小肽分子,核蛋白变性降解,使DNA从核蛋白中游离出来。
DNA易溶于水,不溶于有机溶剂。蛋白质分子表面带有亲水基团,也容易进行水合作用,并在表面形成一层水化层,使蛋白质分子能顺利地进入到水溶液中形成稳定的胶体溶液。当有机溶液存在时,蛋白质的这种胶体稳定性遭到破坏,变性沉淀。
离心后有机溶剂在试管底层(有机相),DNA存在于上层水相中,蛋白质则沉淀于两相之间。酚–氯仿抽提的作用是除去未消化的蛋白质。氯仿的作用是有助于水相与有机相分离和除去DNA溶液中的酚。抽提后的DNA溶液用2倍体积的无水乙醇在NaCl存在下沉淀DNA,回收DNA用70%乙醇洗去DNA沉淀中的盐,真空干燥,用TE缓冲液溶解DNA备用。
然后再酸性条件下重排得到苯酚和丙酮
用碱溶液将苯酚和丙酮溶解到里面,后分液将异丙苯分离,然后通入二氧化碳,将苯酚析出(丙酮也会溶解到苯酚里面,分液后减压蒸馏,水相也得用高沸点的溶剂去萃取丙酮后分液蒸馏
鉴别苯酚的话,就是加入FeCl3,看是否显紫色
异丙苯法生产苯酚的反应原理如下:
1、原料与亲电催化剂(磷酸,H3PO4)在30倍标准大气压与250摄氏温标下被加压。苯通过傅-克反应与丙烯加成为异丙苯。异丙苯在微碱的环境下被产生自由基的化合物(R·)带走唯一的三级氢原子;并氧化成异丙苯自由基(以黑点表示)。
2、苯酚生产以异丙苯法为主流,国内新上项目基本全部为异丙苯法的苯酚/丙酮联合装置,生产1吨苯酚同时副产0.65吨丙酮,主要原料纯苯和丙烯的单耗分别为0.92和0.51。
3、异丙苯自由基与氧气共价结合为过氧化氢异丙苯自由基;该自由基然后从另一个异丙苯分子取得氢原子而演化过氧化氢异丙苯。这另一个异丙苯分子则因为失去三级氢原子而演化为另一个过氧化氢异丙苯自由基。
4、随后的连锁反应不断制作过氧化氢异丙苯与过氧化氢异丙苯自由基。这一步骤使用5倍大气压力令过氧化氢异丙苯保持液态。过氧化氢异丙苯于酸(例如硫酸)的环境下水解为苯酚与丙酮。失去水分子的过氧化氢异丙苯演化出电子不足的氧原子。
异丙苯法
丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯,异丙苯经氧化生成过氧化异丙苯,再用硫酸或树脂分解。同时得到苯酚和丙酮。每吨苯酚约联产丙酮0.6t。原料消耗定额:苯1150kg/t、丙烯600kg/t。
磺化法
以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸中和,再用烧碱进行碱熔,经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。原料消耗定额:纯苯1004kg/t、硫酸(98%)1284kg/t、亚硫酸钠1622kg/t、烧碱(折100%)1200kg/t。
提纯方法如下:
第一步,将其混合物与氢氧化钠反应,其中的苯酚跟氢氧化钠反应,生成苯酚钠。苯酚钠溶于水,而甲苯不跟氢氧化钠发生反应,因此会可以通过过滤,将不溶于水的甲苯过滤掉。
第二步,通入足量二氧化碳,二氧化碳跟苯酚钠反应,生成不溶于水的苯酚。过滤即可。
上述步骤,其化学方程式如下:
知识拓展之浓溴水和稀溴水对制备的影响:
苯酚和溴水反应的原理是这样的:酚羟基与苯环的共轭作用使羟基邻,对位的电子云密度增大了,所以酚羟基的邻对位亲核能力很强,易在苯环上发生亲电取代反应。而这个反应不一定非得是浓溴水,稀溴水也反应。至于为何课本强调要浓溴水和苯酚反应?原因是产物在苯酚的水溶液中易溶,所以要想看到沉淀,溴水必须过量,而浓溴水只需少许就过量了。
常温时苯酚含水27%就成为均匀液体,随含水率继续增加,液体分二层,上层为苯酚在水中溶液 ;下层为水在苯酚中溶液.所以常温下直接分液或萃取分液就行了