- 观点1: 原理:固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高,溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和,冷却时由于溶解度降低,溶液变成过饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯物及杂质的溶解度不同,可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中(若在溶剂中的溶解度极小,则配成饱和溶液后被过滤除去),从而达到提纯目的。
(1) 杂质较易溶解:如果杂质在冷时的溶解度大而产物在冷时的溶解度小,或者溶剂对产物的溶解性能随温度的变化大,这两方面都有利于提高回收率。
(2) 杂质较难溶解:如果混合物中的杂质含量很多,则重结晶的溶剂量就要增加,或者重结晶的次数就要增加,致使操作过程冗长,回收率极大的降低。
(3) 两者溶解度相等:杂质含量很多,用重结晶分离产物就比较困难,在产物和杂质含量相等时,重结晶就不能用来分离产物了。在任何情况下,宰制的含量过多都是不利的,一般重结晶只适用于纯化杂质含量在百分之五以下的固体有机混合物,国医从反应粗产物直接重结晶是和适宜的,必须先采用其他方法初步提纯,例如萃取,水蒸气蒸馏,减压蒸馏等,然后再用重结晶提纯。
在进行重结晶时,选择理想的溶剂是一个关键,理想的溶剂必须具备下列条件:
1.不与被提纯物质起化学反应。
2.在较高温度时能溶剂更多量的被提纯物质;而在室温或更低温度时,只能溶解很少量的该种物质。
3.对杂质的溶解度非常大或非常小(前一种情况是使杂质留在母液中不随提纯物质晶体
4.容易挥发(溶剂的沸点较低),易与结晶分离除去。
5.能给出较好的结晶。
6.无毒或毒性很小,便于操作。
常用的重结晶溶剂:
溶剂 沸点 冰点 相对密 与水的混溶性 易燃性
水 100 0 1.0 + 0
甲醇 64.96 <0 0.7914 + +
95%乙醇 78.1 <0 0.804 + ++
冰醋酸 117.9 16.7 1.05 + +
丙酮 56.2 <0 0.79 + +++
** 34.51 <0 0.71 - ++++
石油醚 30—60 <0 0.64 - ++++
乙酸乙脂 77.06 <0 0.90 - ++
苯 80.1 5 0.88 - ++++
氯仿 61.7 <0 1.48 - 0
四氯化碳 76.54 <0 1.59 - 0
如果一种物质在一些溶剂中溶解度太大,而在另一种溶剂中溶解度又太小,不能选择到一种合适的溶剂时,常可使用混合溶剂而得到满意的结果。所谓的混合溶剂,就是把对此物质溶解度很大的和溶解度很小的而又能互溶的两种溶剂(例如水和乙醇)混合起来,这样可获得新的良好的溶剂性能。用混合溶剂重结晶时,可先将待纯化物质在接近良溶剂的沸点时溶于良溶剂中(在此溶剂中极易溶解)。若有不溶物,趁热滤去:若有色,则用适量活性炭煮沸脱色后趁热过滤。于此热溶液中小心地加入热的不良溶剂(物质在此溶剂中溶解度很小),直至所出现的浑浊不再消失为止,再加入少量良溶剂或稍热使恰好透明。然后将混合物冷却至室温,使结晶从溶液中析出。有时也可将两种溶剂先行混合,如1:1的乙醇和水,则其操作和使用单一溶剂时相同。常用的混合容易如下:
乙醇—水 **—甲醇 乙酸—水
**—丙酮 丙酮—水 **—石油醚
吡啶—水 苯—石油醚
选择溶剂时,必须考虑到被溶物质的成分和结构。因为溶质往往易溶于结构与其相似的溶剂中。极性物质较易溶于极性溶剂中,而难溶于非极性溶剂中。例如含羟基的化合物,在大多数情况下或多或少地能溶于水中;碳链增长,如高级醇,在水中的溶解度显著降低,但在碳氢化合物中,起溶解度却会增加。
重结晶技术,很有用阿
一、 溶剂的选择原则和经验
1、常用溶剂: DMF、氯苯、二甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、THF、氯仿、乙酸乙酯、环己烷、丁酮、丙酮、石油醚。
2、比较常用溶剂:DMSO、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、环己酮、丁酮、环己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六环、乙二醇单甲醚、1,2-二氯乙烷、**、正辛烷。
3、一个好的溶剂在沸点附近对待结晶物质溶解度高而在低温下溶解度又很小。DMF、苯、二氧六环、环己烷在低温下接近凝固点,溶解能力很差,是理想溶剂。乙腈、氯苯、二甲苯、甲苯、丁酮、乙醇也是理想溶剂。
4、溶剂的沸点最好比被结晶物质的熔点低50℃。否则易产生溶质液化分层现象。溶剂的沸点越高,沸腾时溶解力越强,对于高熔点物质,最好选高沸点溶剂。
5、含有羟基、氨基而且熔点不太高的物质尽量不选择含氧溶剂。因为溶质与溶剂形成分子间氢键后很难析出。
6、含有氧、氮的物质尽量不选择醇做溶剂,原因同上。
7、溶质和溶剂极性不要相差太悬殊。水>甲酸>甲醇>乙酸>乙醇>异丙醇>乙腈>DMSO>DMF>丙酮>HMPA>CH2Cl2>吡啶>氯仿>氯苯>THF>二氧六环>**>苯>甲苯>CCl4>正辛烷>环己烷>石油醚。
二、重结晶操作
1、 筛选溶剂:在试管中加入少量(麦粒大小)待结晶物,加入0.5 mL根据上述规律所选择溶剂,加热沸腾几分钟,看溶质是否溶解。若溶解,用自来水冲试管外测,看是否有晶体析出。初学者常把不溶杂质当成待结晶物!如果长时间加热仍有不溶物,可以静置试管片刻并用冷水冷却试管(勿摇动)。如果有物质在上层清液中析出,表示还可以增加一些溶解。若稍微浑浊,表示溶剂溶解度太小;若没有任何变化,说明不溶的固体是一种东西,已溶物质又非常易溶,不易析出。
2、 常规操作:在锥形瓶或圆底烧瓶中加入溶质和一定溶剂,装上球冷,加热10分钟,若仍有不溶物,继续从冷凝管上口补加溶剂至完全溶解再补加过量30%溶剂。用折叠滤纸(折叠滤纸和三角漏斗要提前预热)趁热过滤入锥形瓶。滤液自然冷却后用布氏漏斗抽滤(用滤液反过来冲洗锥形瓶!)。如果物质在室温溶解度很小,滤饼可以用少量冷的溶剂淋洗(先撤掉减压,加少量溶剂润湿滤饼,再减压抽干。注意:用玻璃塞把滤饼压实有助于除掉更多溶剂!)。如果所用溶剂不易挥发,可以在常压下加入少量易挥发溶剂淋洗滤饼,如DMF可用乙醇洗,二氯苯、氯苯、二甲苯、环己酮可以用甲苯洗。初学者常遇到问题:大量结晶在滤纸上析出,原因是漏斗和滤纸预热不好、溶剂过量太少、过滤时间太长。如产品贵重,可将三角漏斗和滤纸置于锥形瓶上用蒸气预热,边过滤边用已经过滤的滤液蒸气保温,但上述操作比较危险,甲苯、醚类、石油醚、环己烷等易燃溶剂慎用此法。注意:用热的重结晶母液淋洗滤纸和所有黏附溶质器具并冷却可减少结晶损失。
3、 反常规操作热抽滤:吸滤瓶不能预热,布氏漏斗和滤纸放在溶解溶质的锥形瓶上面利用上升蒸气润湿,放在吸滤瓶上立即趁热抽滤。注意抽气压力不能太大以防止吸滤瓶中母液爆沸!初学者常犯错误:滤纸没有贴紧(可用双层的)、动作迟缓导致结晶在布氏漏斗中析出、抽气压力太大导致滤液被吸入泵中、过滤完毕没有立即卸压导致大量溶剂被抽进泵中。
总之,与“相似相溶“背道而驰就对了,大极性的东西,用中等极性的溶剂结晶;小极性的东西,用大极性的溶剂。这样,有一半以上的情况是适合的。
1.先试:石油醚(正己烷)、**、乙酸乙酯、乙醇、水,再试:丙酮、甲醇、乙腈、苯、氯仿、乙酸、吡啶等。如果还不行,就只好混合了。**可以利用其(1)挥发性;(2)延玻璃向上爬而使固体析出的特性。丙酮如不与水配伍,应加以干燥。
2.混合溶剂法:用过量热的良溶剂溶解,过滤,加热,缓慢加入不良溶剂至有浑浊,加热至澄清。静置等待。。。
3.用分级结晶法。积累的母液过柱。
1)过柱预纯化,粗分离后再结晶;2)石油醚热提-冷析法;3)选低沸点的溶剂如**;4)晶种的取得,用玻璃棒沾一滴溶液,挥干。5)不要轻易冷冻,用让溶剂自然挥发的方法。
关于用**结晶。回流**时,要加一冷凝管。不断从上口加**,直至混浊消失,有时是因为溶解的较慢,而不是不能溶,所以要有耐心。如果加入很多**还有少量沉淀不溶,则将其滤去,滤液浓缩至有固体析出,再加热,加入少量**使澄清。自然放冷,可得晶型较好的结晶。过滤。用少量**洗晶体。洗涤液合并入母液,在盛母液的瓶口蒙一层滤纸,或塞一团卫生纸,让**自然挥发,而不能落入灰尘。每天早晨看一眼,直到有满意数量的晶体出来,别太贪了,挥发干了就又要重来了:) 我曾经用此法成功拆分了左旋和右旋的生物碱。。“石油醚热提-冷却法”也是我用来对付油状物的方法,加入石油醚,沸腾,倾出上清液,底部油继续加入石油醚热提取,直至石油醚层无色,则基本提取完全。冷却后一般会析出晶体。
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