關(guān)于重結(jié)晶問題的探討與總結(jié) (2)

1、關(guān)于重結(jié)晶問題的探討與總結(jié) 重結(jié)晶技術(shù)討論 摘要：本文闡述了重結(jié)晶的一般方法，詳細(xì)說明了溶劑的選擇，操作的注意事項，及液體混合物的結(jié)晶處理方法等。關(guān)鍵詞：重結(jié)晶；抽濾；操作 從有機化學(xué)反應(yīng)分離出來的固體粗產(chǎn)物往往含有未反應(yīng)的原料，副產(chǎn)物及雜質(zhì)，必須加以分離純化。提純固體有機物最常用的方法之一就是重結(jié)晶，其原理是利用混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同，或者在同一溶劑中不同溫度時的溶解度不同，而使它們相互分離。重結(jié)晶提純法的一般過程為：溶劑的選擇溶解固體除了雜質(zhì)晶體析出晶體的收集與洗滌晶體的干燥。1溶劑的選擇1.1溶劑選擇的原則 選擇適宜的溶劑是重結(jié)晶的關(guān)鍵之一，適宜的試劑應(yīng)符合下述條件：（1

2、）與被提純的有機物不起化學(xué)作用； （2）對被提純的有機物應(yīng)易溶于熱溶劑中，而在冷溶劑中幾乎不溶；（3）對雜質(zhì)的溶解度應(yīng)很大，或很少；（4）能得到較好的結(jié)晶； （5）溶劑的沸點適中。若過低時，溶解度改變不大，難分離，且操作也困難；過高時，附著于晶體表面的溶劑不容易除去。（6）價廉易得，毒性低，回收率高，操作安全。 在選擇溶劑時應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的一般原理。溶質(zhì)往往易溶于其結(jié)構(gòu)相似的溶劑中。一般來說，極性的溶劑溶解極性的固體，非極性的溶劑溶解非極性的固體。在實驗中往往要通過很多次實驗才能確定使用那種溶劑。 1.2溶劑選擇的一般方法我們從下面七個方面來選擇溶劑： 1.2.1常用溶劑。dmf、氯苯、二

3、甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、thf、氯仿、乙酸乙酯、環(huán)己烷、丁酮、丙酮、石油醚。 1.2.2比較常用溶劑。dmso、六甲基磷酰胺、n-甲基吡咯烷酮、苯、環(huán)己酮、丁酮、環(huán)己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六環(huán)、乙二醇單甲醚、1，2-二氯乙烷、乙醚、正辛烷。 1.2.3一個好的溶劑在沸點附近對待結(jié)晶物質(zhì)溶解度高而在低溫下溶解度又很小。dmf、苯、二氧六環(huán)、環(huán)己烷在低溫下接近凝固點，溶解能力很差，是理想溶劑。乙腈、氯苯、二甲苯、甲苯、丁酮、乙醇也是理想溶劑。 1.2.4溶劑的沸點最好比被結(jié)晶物質(zhì)的熔點低50。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現(xiàn)象。溶劑的沸點越高，沸騰時溶解力越強，對于高熔點物質(zhì)，最好選高沸點溶劑。 1

4、.2.5含有羥基、氨基而且熔點不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質(zhì)與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。 1.2.6含有氧、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑，原因同上。 1.2.7溶質(zhì)和溶劑極性不要相差太懸殊。水>甲酸>甲醇>乙酸>乙醇>異丙醇>乙腈>dmso>dmf>丙酮>hmpa>ch2cl2>吡啶>氯仿>氯苯>thf>二氧六環(huán)>乙醚>苯>甲苯>ccl4>正辛烷>環(huán)己烷>石油醚。2重結(jié)晶操作 操作部分包括除溶劑選擇后的所有步驟，下面我們將全面介紹重結(jié)晶的相關(guān)操作

5、。 2.1篩選溶劑 在試管中加入少量（麥粒大?。┐Y(jié)晶物，加入0.5ml根據(jù)上述規(guī)律所選擇溶劑，加熱沸騰幾分鐘，看溶質(zhì)是否溶解。若溶解，用自來水沖試管外測，看是否有晶體析出。初學(xué)者常把不溶雜質(zhì)當(dāng)成待結(jié)晶物。如果長時間加熱仍有不溶物，可以靜置試管片刻并用冷水冷卻試管（勿搖動）。如果有物質(zhì)在上層清液中析出，表示還可以增加一些溶解。若稍微渾濁，表示溶劑溶解度太?。蝗魶]有任何變化，說明不溶的固體是一種東西，已溶物質(zhì)又非常易溶，不易析出。 2.2常規(guī)操作 在錐形瓶或圓底燒瓶中52a0入溶質(zhì)和一定溶劑，裝上球冷，加熱10分鐘，若仍有不溶物，繼續(xù)從冷凝管上口補加溶劑至完全溶解再補加過量30溶劑。用折疊濾紙（

6、折疊濾紙和三角漏斗要提前預(yù)熱）趁熱過濾入錐形瓶。濾液自然冷卻后用布氏漏斗抽濾（用濾液反過來沖洗錐形瓶。）。如果物質(zhì)在室溫溶解度很小，濾餅可以用少量冷的溶劑淋洗（先撤掉減壓，加少量溶劑潤濕濾餅，再減壓抽干。注意：用玻璃塞把濾餅壓實有助于除掉更多溶劑。）。如果所用溶劑不易揮發(fā)，可以在常壓下加入少量易揮發(fā)溶劑淋洗濾餅，如dmf可用乙醇洗，二氯苯、氯苯、二甲苯、環(huán)己酮可以用甲苯洗。初學(xué)者常遇到問題：大量結(jié)晶在濾紙上析出，原因是漏斗和濾紙預(yù)熱不好、溶劑過量太少、過濾時間太長。如產(chǎn)品貴重，可將三角漏斗和濾紙置于錐形瓶上用蒸氣預(yù)熱，邊過濾邊用已經(jīng)過濾的濾液蒸氣保溫，但上述操作比較危險，甲苯、醚類、石油醚、環(huán)

7、己烷等易燃溶劑慎用此法。注意：用熱的重結(jié)晶母液淋洗濾紙和所有黏附溶質(zhì)器具并冷卻可減少結(jié)晶損失。 2.3反常規(guī)操作熱抽濾 吸濾瓶不能預(yù)熱，布氏漏斗和濾紙放在溶解溶質(zhì)的錐形瓶上面利用上升蒸氣潤濕，放在吸濾瓶上立即趁熱抽濾。注意抽氣壓力不能太大以防止吸濾瓶中母液爆沸。初學(xué)者常犯錯誤：濾紙沒有貼緊（可用雙層的）、動作遲緩導(dǎo)致結(jié)晶在布氏漏斗中析出、抽氣壓力太大導(dǎo)致濾液被吸入泵中、過濾完畢沒有立即卸壓導(dǎo)致大量溶劑被抽進(jìn)泵中。 總之，與“相似相溶“背道而馳就對了，大極性的東西，用中等極性的溶劑結(jié)晶；小極性的東西，用大極性的溶劑。這樣，有一半以上的情況是適合的。 2.4操作過程中一些方法 2.4.1先試：石油

8、醚（正己烷）、乙醚、乙酸乙酯、乙醇、水，再試：丙酮、甲醇、乙腈、苯、氯仿、乙酸、吡啶等。如果還不行，就只好混合了。乙醚可以利用其（1）揮發(fā)性；（2）延玻璃向上爬而使固體析出的特性。丙酮如不與水配伍，應(yīng)加以干燥。 2.4.2混合溶劑法：用過量熱的良溶劑溶解，過濾，加熱，緩慢加入不良溶劑至有渾濁，加熱至澄清。靜置等待.2.4.3用分級結(jié)晶法。積累的母液過柱。但選用這種方法需注意下面的問題：a.過柱預(yù)純化，粗分離后再結(jié)晶；b.石油醚熱提-冷析法；c.選低沸點的溶劑如乙醚； d.晶種的取得，用玻璃棒沾一滴溶液，揮干。e.不要輕易冷凍，用讓溶劑自然揮發(fā)的方法。 2.5關(guān)于用乙醚和石油醚結(jié)晶的方法 關(guān)于用

9、乙醚結(jié)晶?；亓饕颐褧r，要加一冷凝管。不斷從上口加乙醚，直至混濁消失，有時是因為溶解的較慢，而不是不能溶，所以要有耐心。如果加入很多乙醚還有少量沉淀不溶，則將其濾去，濾液濃縮至有固體析出，再加熱，加入少量乙醚使澄清。自然放冷，可得晶型較好的結(jié)晶。過濾。用少量乙醚洗晶體。洗滌液合并入母液，在盛母液的瓶口蒙一層濾紙，或塞一團(tuán)衛(wèi)生紙，讓乙醚自然揮發(fā)，而不能落入灰塵。每天早晨看一眼，直到有滿意數(shù)量的晶體出來，別太貪了，揮發(fā)干了就又要重來了：）此法成功拆分了左旋和右旋的生物堿?！笆兔褵崽?冷卻法”也是我用來對付油狀物的方法，加入石油醚，沸騰，傾出上清液，底部油繼續(xù)加入石油醚熱提取，直至石油醚層無色，則基

10、本提取完全。冷卻后一般會析出晶體。另外成油的一個原因是降溫太快。 3結(jié)晶心得 我們在做酸催化合成查爾酮及其衍生物的合成中，在分離產(chǎn)物時候遇到了麻煩，不同取代基的查爾酮的物理性質(zhì)不盡相同，要分離得到純的產(chǎn)品，關(guān)鍵是如何做好重結(jié)晶這一步。在查閱了很多資料，不斷的實驗過程中，找到了很好的處理方法，把這些心得結(jié)合資料描述綜述如下： 3.1制備結(jié)晶，要注意選擇合宜的溶劑和應(yīng)用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。但有些化合物在一般溶劑中不易形成結(jié)晶，而在某些溶劑中則易于形成結(jié)晶。 3.2制備結(jié)晶的

11、溶液，需要成為過飽和的溶液。一般是應(yīng)用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。如果在室溫中可以析出結(jié)晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴隨結(jié)晶析出更多的雜質(zhì)?！靶律鷳B(tài)”的物質(zhì)即新游離的物質(zhì)或無定形的粉未狀物質(zhì)，遠(yuǎn)較晶體物質(zhì)的溶解度大，易于形成過飽和溶液。一般經(jīng)過精制的化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉未時就是如此，有時只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結(jié)晶。 3.3制備結(jié)晶溶液，除選用單一溶劑外，也常采用混合溶劑。一般是先將化合物溶于易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，并將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清后放置。 3.4結(jié)晶過程中，一般是溶液濃度

12、高，降溫訣，析出結(jié)晶的速度也快些。但是其結(jié)晶的顆粒較小，雜質(zhì)也可能多些。有時自溶液中析出的速度太快，超過化合物晶核的形成勸分子定向排列的速度，往往只能得到無定形粉未。有時溶液太濃，粘度大反而不易結(jié)晶化。如果溶液濃度適當(dāng)，溫度慢慢降低，有可能析出結(jié)晶較大而純度較高的結(jié)晶。有的化合物其結(jié)晶的形成需要較長的時間。 3.5制備結(jié)晶除應(yīng)注意以上各點外，在放置過程中，最好先塞緊瓶塞，避免液面先出現(xiàn)結(jié)晶，而致結(jié)晶純度較低。如果放置一段時間后沒有結(jié)晶析出，可以加入極微量的種晶，即同種化合物結(jié)晶的微小顆粒。加種晶是誘導(dǎo)晶核形成常用而有效的手段。一般地說，結(jié)晶化過程是有高度選擇性的，當(dāng)加入同種分子或離子，結(jié)晶多會

13、立即長大。而且溶液中如果是光學(xué)異構(gòu)體的混合物，還可依種晶性質(zhì)優(yōu)先析出其同種光學(xué)異構(gòu)體。沒有種晶時，可用玻璃棒蘸過飽和溶液一滴，在空氣中任溶劑揮散，再用以磨擦容器內(nèi)壁溶液邊緣處，以誘導(dǎo)結(jié)晶的形成。如仍無結(jié)晶析出，可打開瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶?；蛄磉x適當(dāng)溶劑處理，或再精制一次，盡可能除盡雜質(zhì)后進(jìn)行結(jié)晶操作。 3.6在制備結(jié)晶時，最好在形成一批結(jié)晶后，立即傾出上層溶液，然后再放置以得到第二批結(jié)晶。晶態(tài)物質(zhì)可以用溶劑溶解再次結(jié)晶精制。這種方法稱為重結(jié)晶法。結(jié)晶經(jīng)重結(jié)晶后所得各部分母液，再經(jīng)處理又可分別得到第二批、第三批結(jié)晶。這種方法則稱為分步結(jié)晶法或分級結(jié)晶法。晶態(tài)物質(zhì)在一再結(jié)晶過程中，結(jié)晶的析出總是越來越快，純度也越來越高。分步結(jié)晶法各部分所得結(jié)晶，其純度往往有較大的差異，但?？色@得一種以上的結(jié)晶成分，在未加檢查前不要貿(mào)然混在一起。 3.7化合物的結(jié)晶都有一