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hth华体会官网:重结晶的原理和经典问题事例

详细介绍

  在有机组成实验和药物出产的进程中,咱们最常用的纯化办法当属重结晶了,所以怎么进行正确的重结晶操作很重要,但了解重结晶原理和与之相关事例相同不容忽视。

  重结晶(recrystallization)(chóngjiéjīng)是将晶体溶于溶剂或熔融今后,又从头从溶液或熔体中结晶的进程。重结晶能够使不纯洁的物质取得纯化,或使混合在一同的盐类互相别离。其间它是物理化学作用的成果。

  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抵达饱满,冷却时即由于溶解度下降,溶液变成过饱满而分出晶体。

  运用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同,能够使被提纯物质从过饱满溶液中分出。而让杂质悉数或大部分仍留在溶液中(若在溶剂中的溶解度极小,则配成饱满溶液后被过滤除掉),然后抵达提纯意图。

  1.不与被提纯物质起化学反响,例如脂肪族卤代烃类化合物不宜用作碱性化合物结晶和重结晶的溶剂;醇类化合物不宜用作酯类化合物结晶和重结晶的溶剂,也不宜用作氨基酸盐酸盐结晶和重结晶的溶剂。

  2.挑选的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力,而在较低温度时对欲纯化的化学试剂的溶解能力大大减小。

  3.对杂质的溶解十分大或许十分小(前一种状况是使杂质留在母液中不随被提纯物晶体一同分出;后一种状况是使杂质在热过滤时被滤去)

  4.挑选的溶剂沸点不宜太高,防止该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体外表不简单除尽。用于结晶和重结晶的常用溶剂有:水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六环、四氯化碳、苯、石油醚等。此外,甲苯、硝基甲烷、、二甲基甲酰胺、二甲亚砜等也常运用。

  二甲基甲酰胺和二甲亚砜的溶解能力大,当找不到其它适用的溶剂时,能够试用。但往往不易从溶剂中分出结晶,且沸点较高,晶体上吸附的溶剂不易除掉,是其缺陷。

  虽是常用的溶剂,可是若有其它适用的溶剂时,最好不必,由于一方面由于易燃、易爆,运用时危险性特别大,应特别当心;另一方面由于易沿壁匍匐蒸腾而使欲纯化的化学试剂在瓶壁上分出,致使影响结晶的纯度。更强的溶剂,如甲醇、水等,应实验极性较小的溶剂,如丙酮、二氧六环、苯、石油醚等。

  适用溶剂的终究挑选,只能用实验的办法来决议。若不能挑选出一种单一的溶剂对欲纯化的化学试剂进行结晶和重结晶,则可运用混合溶剂。混合溶剂一般是由两种能够以任何份额互溶的溶剂组成,其间一种溶剂较易溶解欲纯化的化学试剂,另一种溶剂较难溶解欲纯化的化学试剂。一般常用的混合溶剂有:乙醇和水、乙醇和、乙醇和丙酮、乙醇和氯仿、二氧六环和水、和石油醚、氯仿和石油醚等等,最佳复合溶剂的挑选有必要通过预实验来确认。

  别的,尽或许挑选单一溶剂,这样在大出产时也可较好的处理母液收回套用问题,下降成本。研讨时,混合溶剂一般会有更好作用。还有安全,价廉也是考虑要素。挑选好溶剂后进行溶解:

  通过实验成果或查阅溶解度数据核算被提取物所需溶剂的量,在将被提取物晶体置于锥形瓶中,参加较需求量稍少的合适溶剂,加热到轻轻欢腾一段时刻后,若未彻底溶解,可再增加溶剂,每次加溶剂后需再加热使溶液欢腾,直至被提取物晶体彻底溶解(但应留意,在补加溶剂后,发现未溶解固体不削减,应考虑是不溶性杂质,此刻就不要再补加溶剂,防止溶剂过量)。

  1.溶剂量的多少,因一同考虑两个要素。容极少则收率高,但或许给热过滤带来费事,并或许构成更大的丢失;容极多,显然会影响收回率。故两者应归纳考虑。一般可比需求量多加20%左右的溶剂(有人以为一般可比需求量多20—100%的溶剂)。

  2.能够在溶剂沸点温度时溶解固体,但有必要留意实践操作温度是多少,否则会因实践操作时,被提纯物晶体许多分出。但对某些晶体分出不灵敏的被提纯物,可考虑在溶剂沸点时溶解成饱满溶液,故因具体状况决议,不能混为一谈。例如,本次实验在100℃时配成饱满溶液,而热过滤操作温度不或许是100℃,或许是80℃?也或许是90℃?那么在考虑加多少溶剂时,应一同考虑热过滤的实践操作温度。

  3.为了防止溶剂蒸腾及可燃性溶剂着火或有毒溶剂中毒,应在锥形瓶上设备回流冷凝管,增加溶剂可从冷凝管的上端参加。

  2.应留意滤纸的折叠办法及操作办法(包含漏斗的预热、滤纸的热水潮湿等);应洗净抽滤瓶,留意和滤纸的巨细、滤纸的人潮湿等操作,开端不要减压太甚,防止将滤纸抽破(在热溶剂中,滤纸强度大大下降)。

  1.将滤液在室温或保温下静置使之渐渐冷却(如滤液已分出晶体,可加热使之溶解),分出晶体,再用冷水充沛冷却。必要时,可进一步用冰水或冰盐水等冷却(视具体状况而定,若运用的溶剂在冰水或冰盐水中能分出结晶,就不能选用此进程)。

  2.有时由于滤液中有焦油状物质或胶状物存在,使结晶不易分出,或有时因构成过饱满溶液也不分出晶体,在这种状况下,可用玻棒冲突器壁以构成粗糙面,使溶质分子成定向摆放而构成结晶的进程较在滑润面上敏捷和简单;或许投入晶种(同一物资的晶体,若无此物质的晶体,可用玻棒蘸一些溶液稍干后即会分出晶体),供应定型晶核,使晶体敏捷构成。加晶种的机遇:晶种加得过早,晶种溶解或发生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里或许现已发生了晶核,构成结晶或许包裹杂质。

  3.有时被提纯化合物呈油状分出,尽管该油状物经长期静置或满足冷却后也可固化,但这样的固体往往含有较多的杂质(杂质在油状物中常较在溶剂中的溶解度大;其次,分出的固体中还包含一部分母液),纯度不高。用许多溶剂稀释,虽可防止油状物生成,但将使产品许多丢失。这时可将分出油状物的溶液从头加热溶解,然后渐渐冷却。一当油状物分出时便剧烈拌和混合物,使油状物在均匀涣散的状况下固化,但最好是从头挑选溶剂,使其得到晶形产品。

  减压过滤程序介绍:取舍合符标准的滤纸放入漏斗中→用少数溶剂潮湿滤纸→敞开水泵并封闭安全瓶上的活塞,将滤纸吸紧→翻开安全瓶上的活塞,再封闭水泵→凭借玻棒,将待别离物分批倒入漏斗中,并用少数滤液洗出粘附在容器上的晶体,一同倒入漏斗中→再次敞开水泵并封闭安全瓶上的活塞进行减压过滤直至漏斗颈口无液滴中止→翻开安全瓶上的活塞,再封闭水泵→用少数溶剂潮湿晶体→再次敞开水泵并封闭安全瓶上的活塞进行减压过滤直至漏斗颈口无液滴中止(必要时可用玻塞揉捏晶体,此操作一般进行1—2次)。如重结晶溶剂沸点较高,在用原溶剂至少洗刷一次后,可用低沸点的溶剂洗刷,使最终的结晶产品易于枯燥(要留意该溶剂有必要是能和第一种溶剂互溶而对晶体是不容或微溶的)。抽滤所得母液若有用,可移至其它容器内,再作收回溶剂及纯度较低的产品。

  在测定熔点前,晶体有必要充沛枯燥,否则测定的熔点会偏低。固体枯燥的办法许多,要依据重结晶所用溶剂及结晶的性质来挑选。

  2.烘干(对空气和温度安稳的物质可在烘箱中枯燥,烘箱温度应比燥物质的熔点低20—50℃。

  结晶的纯度断定都是一般的惯例办法。不过某些产品作的多了,能够凭经历的,如该样品通过屡次重结晶后,看到应该呈现的那种晶型,依据以往检测成果,其含量应该八九不离十了,不确认的能够用HPLC测定。

  断定结晶纯度的办法:理化性质均一;固体化合物熔距≤ 2℃;TLC或PC打开呈单一斑驳;HPLC或GC剖析呈单峰。

  结晶进程触及气体、液体或溶液相中的离子、原子或分子有序的进入固态中有规矩的方位。初始阶段是构成晶核,接着的是在晶面上的堆积,后者可被考虑为流体与晶体间的动力学平衡,当向前速度占分配位置时,晶体就成长,影响平衡的要素:包含晶体外表的化学性质,被结晶物质的浓度,晶体内和晶体周围介质的性质。

  晶体的构成是发生在呈现临界巨细的晶核今后,此刻生成自由能由正值,零变为负值。成核速率随过饱满度明显增加,为了约束晶核数量,过饱满度应尽或许的低,过饱满应渐渐抵达,一旦抵达这种低程度的过饱满今后,就要当心操控,使少数几颗晶核在准平衡状态下,渐渐成长。

  在成核进程中,外部物体,比方尘埃颗粒,往使得成核进程热力学上更有利,所以这些颗粒要通过离心别离或过滤的办法事前去除。加晶种办法也常是操控晶核数量一种办法。溶剂的挑选(单一或复合)、结晶温度,拌和速度,拌和办法,过饱满度的挑选,养晶的时刻,溶媒滴加的办法和速率等等,别的,在溶解、析晶、养晶这些进程中,上述温度、拌和速度、时刻多少、参加办法和速度还不彻底相同。所以许多要素叠加在一同,更是觉得难度大。

  一般说来,先应该挑选首要的条件,使结晶进程能够进行下去,得到晶体,然后再优化上述条件。条件成熟后,才干进行中试和出产。。

  1.在溶解预纯化的化学试剂时要严格遵守实验室安全操作规程,加热易燃、易爆溶剂时,应在没有明火的环境中操作,并应防止直接加热。由于在一般的状况下,溶解度曲线在挨近溶剂沸点时峻峭地升高,故在结晶和重结晶时应将溶剂加热到沸点。为使结晶和重结晶地收率高,溶剂的量尽或许少,故在开端参加的溶剂量不足以将欲纯化的化学试剂悉数溶解,在加热的进程中能够当心的补加溶剂,直到欢腾时固体物质悉数溶解中止。补加溶剂时要留意,溶液如被冷却到其沸点以下,防爆沸石就不在有用,需求增加新的沸石。

  2.为了定量地点评结晶和重结晶地操作,以及为了便于重复,固体和溶剂都应予以称量和计量。

  3.在运用混合溶剂进行结晶和重结晶时,最好将欲纯化的化学试剂溶于少数溶解度较大的溶剂中,然后趁热渐渐地分小份参加溶解度较小的第二种溶剂,直到它触及溶液的部位有沉积生成但旋即有溶解中止。假如溶液的总体积太小,则可多加一些溶解度大的溶剂,然后重复以上操作。有时也可用相反的程序,将欲纯化的化学试剂悬浮于溶解度小的溶剂中,渐渐参加溶解度大的溶剂,直至溶解,然后再滴入少数溶解度小的溶剂加以冷却。

  4.如有必要可在欲纯化的化学试剂溶解后参加活性炭进行脱色(用量约相当于欲纯化的物质分量的1/50~1/20),或参加滤纸浆、硅藻土等使溶液弄清。参加脱色剂之前要先将溶剂略微冷却,由于参加的脱色剂或许会主动引发原先按捺的欢腾,然后发生剧烈的、爆破性的暴沸。活性碳内含有许多的空气,故能发生泡沫。参加活性碳后可煮沸5-10分钟,然后趁热抽滤去活性碳。在非极性溶剂,如苯、石油醚中活性碳脱色作用欠好,可试用其他办法,如用氧化铝吸附脱色等。

  5.欲纯化的化学试剂为有机试剂时,构成过饱满溶液的倾向很大,要防止这种现象,可参加同种试剂或类质同晶物的晶种。用玻璃棒冲突器壁也能构成晶核,尔后晶体即沿此中心成长。

  6.结晶的速度有时很慢,冷溶液的结晶有时要数小时才干彻底。在某些状况下数星期或数月后还会有晶体持续分出,所以不该过早将母液弃去。

  7.为了下降欲纯化试剂在溶液中的溶解度,以便分出更多的结晶,提高产率,往往对溶液采纳冷冻的办法。能够放入冰箱中或用冰、混合制冷剂冷却。

  8.制备好的热溶液有必要通过过滤,以除掉不溶性的杂质,并且有必要防止在抽滤的进程中在过滤器上结晶出来。若是悉数操作正规,的确由于该试剂太易分出结晶而阻止抽滤时,则可将溶液制造地略微稀一些,或许选用保温或加热过滤设备(如保温漏斗)过滤。

  9.欲使分出地晶体于母液有用地别离,一般用布氏漏斗抽滤。为了更好地使晶体和母液别离,最好用清洁地玻璃塞将晶体在布氏漏斗上揉捏,并伴随抽气尽量地去除母液。晶体外表地母液,可用尽量少地溶剂来洗刷。这是应暂时中止抽气,用玻璃棒或不锈钢刀将已压紧地晶体挑松,参加少数地溶剂潮湿,稍待顷刻,使晶体能均匀地被渗透,然后再抽干,这样重复一、二次,使附于渗透外表地母液悉数除掉中止。

  10.晶体若遇热不分化时,可选用在烘箱中加热烘干的办法枯燥。若晶体遇热易分化,则应留意烘箱的温度不能过高,或放在真空枯燥器中在室温下枯燥。若用沸点较高的溶剂重结晶时,运用沸点低的且对晶体溶解度很小的溶剂洗刷,以利于枯燥。易潮解的晶体

  应将烘箱欲先加热到必定的温度,然后将晶体放入;可是极易潮解的晶体,往往不能用烘箱烘,有必要敏捷放入到真空枯燥器中枯燥。用易燃的有机溶剂重结晶的晶体在送入烘箱前,应预先在空气中枯燥,否则或许引起溶剂的焚烧或爆破。

  11.小量及微量的物质的重结晶:小量的物质的结晶或重结晶基本要求同前所述,但均选用与该物质的量相适应的小容器。微量物质的结晶和重结晶可在小的离心管中进行。热溶液制备后当即离心,使不容的杂质沉于管底,用吸管将上层清夜移至到另一个小的离心管中,令其结晶。结晶后,用离心的办法使晶体和母液别离。一同可在离心管顶用小量的溶剂洗刷晶体,用离心的办法将溶剂与晶体别离.

  12.母液中常含有必定数量的所需求的物质,要留意收回。如将溶剂除掉一部分后再让其冷却使结晶分出,一般其纯度不如第一次分出来的晶体。若经纯度查看不合要求,可用新鲜溶剂结晶,直至契合纯度要求中止。

  答:一般包含:(1)挑选合适溶剂,制成热的饱满溶液。(2)热过滤,除掉不溶性杂质(包含脱色)。(3)抽滤、冷却结晶,除掉母液。(4)洗刷枯燥,除掉附着母液和溶剂。

  2.重结晶时,溶剂的用量为什么不能过量太多,也不能过少?正确的应该怎么?

  答:过量太多,不能构成热饱满溶液,冷却时析不出结晶或结晶太少。过少,有部分待结晶的物质热溶时未溶解,热过滤时和不溶性杂质一同留在滤纸上,构成丢失。考虑到热过滤时,有部分溶剂被蒸腾丢失掉,使部分晶体分出留在波纸上或漏斗颈中构成结晶丢失,所以合适用量是制成热的饱满溶液后,再多加20%左右。

  3.用活性炭脱色为什单要待固体物质彻底溶解后才参加?为什么不能在溶液欢腾时参加?

  答:活性炭可吸附有色杂质、树脂状物质以及均匀涣散的物质。由于有色杂质虽可溶于欢腾的溶剂中,但当冷却分出结晶体时,部分杂质又会被结晶吸附,使得产品带色。所以用活性炭脱色要待固体物质彻底溶解后才参加,并煮沸5-10min。要留意活性炭不能参加已欢腾的溶液中,以一免溶液暴沸而从容器中冲出。

  答:有机溶剂往往不是易燃便是有必定的毒性,也有两者兼有的,操作时要平息附近的悉数明火,最好在通风橱内操作。常用三角烧瓶或圆底烧瓶作容器,由于它们瓶口较窄,溶剂不易发,又便于摇摆,促进固体物质溶解。若运用的溶剂是低沸点易燃的,禁止在石棉网上直接加热,有必要装上回流冷凝管,并依据其沸点的凹凸,选用热浴,若固体物质在溶剂中溶解速度较慢,需求较长时问,也要装上回流冷凝管,防止溶剂丢失。

  答:在溶解进程中会呈现油状物,此油状物不是杂质。乙酰苯胺的熔点为114℃,但当乙酰苯胺用水重结晶时,往往于83℃就熔化成液体,这时在水层有溶解的乙酰苯胺,在熔化的乙酰苯胺层中含有水,故油状物为未溶于水罢了熔化的乙酰苯胺,所以应持续参加溶剂,直至彻底溶解。

  答:假如滤纸大于漏斗瓷孔面时,滤纸将会折边,那样滤液在抽滤时将会自滤纸边缘吸入瓶中,而构成晶体丢失。所以不能大,只需盖住瓷孔即可。

  答:如不先拔除橡皮管就关水泵,会发生水倒吸入抽滤瓶内,若需求的是滤液问题就大了。

  答:(1)与被提纯的有机化合物不起化学反响。(2)因对被提纯的有机物应具有热溶,冷不溶性质。(3)杂质和被提纯物质,应是一个热溶,一个热不溶(4)对要提纯的有机物能在其间构成较规整的晶体。(5)溶剂的沸点,不宜太低(易损),也不宜太高(难除)。(6)价廉易得无毒。

  答:溶剂蒸腾多了,会有部分晶体热过滤时分出留在滤纸上和漏斗颈中,构成丢失,若用有机溶剂,蒸腾多了,构成糟蹋,还污染环境。为此,过滤时漏斗应盖上外表皿(凹面向下),可削减溶剂的蒸腾。盛溶液的容器,一般用锥形瓶(水溶液在外),也可削减溶剂的蒸腾。

  答:用重结晶的同一溶剂进行洗刷,用量应尽量少,以削减溶解丢失。如重结晶的溶剂的熔点较高,在用原溶剂至少洗刷一次后。可用低沸点的溶剂洗刷,使最终的结晶产品易于枯燥,(要留意此溶剂有必要能和第一种溶剂互溶而对晶体是不溶或微溶的

  11.我最近在做一个反响,溶剂中含有必定量的吡啶,后处理办法,蒸干溶剂后参加低极性的溶剂重结晶,但吡啶很难被蒸除,这样就影响了分出。有哪位能提出好的办法?

  答:假如溶剂与水不混溶,那你能够考虑先水洗除掉大部分吡啶,然后再蒸除溶剂;假如你的溶剂与水混溶,可是产品不溶于水,那你能够考虑蒸溶剂至必定量后,冲入水中,分出产品得到固体,除掉大部分吡啶

  12.我的产品是黄色粘稠的,减压蒸馏后沾在烧瓶里,每次重结晶也不知道溶没溶,所以晶体也析不出来!请问我们有没有什么好办法(产品是一种季铵盐)?

  答:不知结构怎么?我做过一些杂环季铵盐的化合物,我想你能够用乙腈溶解,后参加乙酸乙酯、丙酮等极性小一点溶剂分出产品,我做的作用很好,期望对你有协助。

  13.我第一个反响的产品是粘稠固体,将反响液倒掉后用丙酮重结晶,能得到很好的晶体。所以我又做了别的一个替代基不相同的结构类似的反响,产品是油状物,相同将反响液倒掉后用丙酮重结晶,析不出固体;用乙醇重结晶,只能分出油状物;所以试了一下丙酮/乙醇混合液,成果要么分出固体很粘,要么没固体分出。不知道各位针对油状物的重结晶有什么高着儿?我要的化合物极性很小,一般石油醚/乙酸乙酯(10:1)就能走开。

  答:把油状物用恰当适量溶剂溶解,用液氮乙醇降温(50 到60 低温就可)当变混浊时,看有细微颗粒没,没有在渐渐冷却不要心急,否则一下就都成油了,看有细微颗粒,室温停止,细微颗粒能聚到一同逐步结晶。有晶种那更好,看有细微颗粒,参加晶种,室温停止很快就有结晶了!用石油醚热提的办法应该就能够。

  用醚溶解,浓缩得差不多了就放着天然蒸腾干,就得到好的晶体.有很多都能够行得通,能够试试这样比较简单结晶,可是问题是晶型欠好并且简单包有杂质。你的化合物的极性比较小,觉得乙醇、甲醇、丙酮都是很好的结晶溶剂。假如产品自身是固体(文献供给),而你用板层或许液相测得产品还比较纯的话,乙醇结晶应该能够的。在重结晶冷却、结晶液变污浊时,参加晶种(过柱可得),或可快速分出晶体;或许让油状物和乙醇在冰浴下拌和过夜,说不定第二天有惊喜的发现。

  (1)一般,发生油状物是反响操控欠好生成的,所以首先是查反响条件是否合适.

  (2)油状物一般需求通过粗步的去杂再结晶,如活性碳脱色、用不溶的有机溶剂提取了大部分高沸点物质、彻底脱去水份等。

  (4)溶剂挑选有很大的偶尔性,但极性很低的产品用正已烷与中等极性的溶剂结晶往往会有意想不到的作用。

  14.我的产品是一个羧酸,在甲醇,乙醇,丙酮,等常见溶剂中溶解性都不太好,在DMF 中很好,水中溶解一小部分,并且在水中会蜕变(或许聚合了),杂质是极性很大的东西(CHCl3/CH3OH=2:1 爬板,杂质仍在原点),不必过柱的办法怎样将其除掉呢??

  15.我的产品熔点比较的低,并苯环的溴,极性比较的低,简直只不溶在水,试了许多种重结晶的办法,比方单溶剂,多溶剂等,出来的都是油,高手能否相助?

  答:石油醚最少数室温溶解后,冰箱中冷冻或许干冰中冷冻。乙醇最少数室温溶解,加少数水调理至不分出油状物(若分出,再加少数乙醇复溶),冰箱中冷冻或许干冰中冷冻。我曾经的一个样品,25 度熔点,石油醚中易溶,便是这么分出晶体的。

  16.高手们,有做过钾盐重结晶的吗?比方用什么溶剂比较好?自己想做LOSANT

  AN钾盐的重结晶,试过不少溶剂,可是没有成功有机钾盐的水溶性往往很好,而与大部分的有机溶剂溶解性都很差?

  用单一的溶剂结晶困难很大,有少数钾盐产品可用甲醇重结晶,钾盐用混合溶剂是不错的挑选、常见的调配是水作为一个相态,另一相态以甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮比较合理,乙腈偶尔可用,但很易分层,只能针对大倍量结晶用。

  17.做有机实验常常要纯化产品或试剂。可是过柱子太费事,我常常偷闲用重结晶?答:(1)与“类似相溶“各走各路就行了,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,有一半以上的状况是合适的。

  (2)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、啶等。假如还不可,就只好混合了。能够运用其蒸腾性;延玻璃向上爬而使固体分出的特性。丙酮如不与水配伍,应加以枯燥。

  (3)混合溶剂法:用过量热的良溶剂溶解,过滤,加热,缓慢参加不良溶剂至有污浊,加热至弄清。静置等候。。。

 



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