重結(jié)晶與過(guò)濾

主要內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理三、儀器藥品四、實(shí)驗(yàn)裝置五、實(shí)驗(yàn)流程六、注意事項(xiàng)七、思考題第一頁(yè)，共27頁(yè)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)重結(jié)晶提純固態(tài)有機(jī)化合物的原理，初步學(xué)會(huì)用重結(jié)晶方法提純固體有機(jī)化合物和方法。（2）掌握抽濾、熱濾操作方法。（3）了解活性炭脫色原理及操作方法。第二頁(yè)，共27頁(yè)。二、實(shí)驗(yàn)原理固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度一般隨溫度的升高而增大。把固體有機(jī)物溶解在熱的溶劑中使之飽和，冷卻時(shí)由于溶解度降低，有機(jī)物又重新析出晶體。——利用溶劑對(duì)被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，使被提純物質(zhì)從過(guò)飽和溶液中析出。讓雜質(zhì)全部或大部分留在溶液中，從而達(dá)到提純的目的。

第三頁(yè)，共27頁(yè)。三、儀器與藥品儀器：150mL錐形瓶、燒杯、水循環(huán)式真空泵、布氏漏斗、吸濾瓶、玻璃棒、電熱套試劑：3.0g粗苯甲酸、活性炭0.1g。第四頁(yè)，共27頁(yè)。四、實(shí)驗(yàn)裝置

熱過(guò)濾裝置第五頁(yè)，共27頁(yè)。折疊濾紙的方法第六頁(yè)，共27頁(yè)。五實(shí)驗(yàn)流程(1)將被純化的化合物，在已選好的溶劑中配制成沸騰或接近沸騰的飽和溶液；(2)如溶液含有有色雜質(zhì)，可加活性炭煮沸脫色，將此飽和溶液趁熱過(guò)濾，以除去有色雜質(zhì)及活性炭；(3)將濾液冷卻，使結(jié)晶析出；(4)將結(jié)晶從母液中過(guò)濾分離出來(lái)；(5)洗滌，干燥；(6)測(cè)定熔點(diǎn)；(7)回收溶劑，當(dāng)溶劑蒸出后，殘液中析出含有較多雜質(zhì)的固體，根據(jù)情況重復(fù)上述操作，直到熔點(diǎn)不再改變。第七頁(yè)，共27頁(yè)。注意，雜質(zhì)含量過(guò)多對(duì)重結(jié)晶極為不利，影響結(jié)晶速率，有時(shí)甚至妨礙結(jié)晶的生成。重結(jié)晶一般只適用于雜質(zhì)含量約在百分之幾的固體有機(jī)物，所以在結(jié)晶之前根據(jù)不同情況，分別采用其他方法進(jìn)行初步提純，如水蒸氣蒸餾，減壓蒸餾，萃取等，然后再進(jìn)行重結(jié)晶處理。第八頁(yè)，共27頁(yè)。操作方法

1．選擇溶劑在進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，選擇合適的溶劑是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。有機(jī)化合物在溶劑中的溶解性往往與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)相似者相溶，不似者不溶。如極性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等極性溶劑中，而在非極性溶劑如苯、四氯化碳等中要難溶解得多。這種相似相溶雖是經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，但對(duì)實(shí)驗(yàn)工作有一定的指導(dǎo)作用。選擇適宜的溶劑應(yīng)注意下列條件：第九頁(yè)，共27頁(yè)。（1）不與被提純化合物起化學(xué)反應(yīng)。（2）在降低和升高溫度下，被提純化合物的溶解度應(yīng)有顯著差別。冷溶劑對(duì)被提純化合物溶解度越小，回收率越高。（3）溶劑對(duì)可能存在的雜質(zhì)溶解度較大，可把雜質(zhì)留在母液中，或?qū)﹄s質(zhì)溶解度很小，難溶于熱溶劑中，趁熱過(guò)濾以除去雜質(zhì)。（4）能生成較好的結(jié)晶。（5）溶劑沸點(diǎn)不宜太高，容易揮發(fā)，易與結(jié)晶分離。（6）價(jià)廉易得，無(wú)毒或毒性很小。第十頁(yè)，共27頁(yè)。選擇溶劑的試驗(yàn)方法：

（1）單一溶劑的選擇

取0.1g樣品置于干凈的小試管中，用滴管逐滴滴加某一溶劑，并不斷振搖，當(dāng)加入溶劑的量達(dá)1mL時(shí)，可在水浴上加熱，觀察溶解情況，若該物質(zhì)（0.1g）在1mL冷的或溫?zé)岬娜軇┲泻芸烊咳芙?，說(shuō)明溶解度太大此溶劑不適用。第十一頁(yè)，共27頁(yè)。如果該物質(zhì)不溶于1mL沸騰的溶劑中，則可逐步添加溶劑，每次約0.5mL，加熱至沸，若加溶劑量達(dá)4mL，而樣品仍然不能全部溶解，說(shuō)明溶劑對(duì)該物質(zhì)的溶解度太小，必須尋找其他溶劑。若該物質(zhì)能溶解1-4mL沸騰的溶劑中，冷卻后觀察結(jié)晶析出情況，若沒(méi)有結(jié)晶析出，可用玻棒擦刮管壁或者輔以冰鹽浴冷卻，促使結(jié)晶析出。若晶體仍然不能析出，則此溶劑也不適用。若有結(jié)晶析出，還要注意結(jié)晶析出量的多少，并要測(cè)定熔點(diǎn)，以確定結(jié)晶的純度。最后綜合幾種溶劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定一種比較適宜的溶劑。第十二頁(yè)，共27頁(yè)。常用的重結(jié)晶溶劑物理常數(shù)

溶劑沸點(diǎn)/℃冰點(diǎn)/℃相對(duì)密度與水的混溶性易燃性水10001.00+0甲醇64.96<00.79++乙醇(95%)78.1<00.80+++冰醋酸117.916.71.05++丙酮56.2<00.79++++第十三頁(yè)，共27頁(yè)。乙醚34.51<00.71-++++石油醚30~60<00.64-++++乙酸乙酯77.06<00.90-++苯80.150.88-++++氯仿61.7<01.48-0四氯化碳76.54<01.59-0第十四頁(yè)，共27頁(yè)。（2）混合溶劑的選擇

a．固定配比法。將良溶劑與不良溶劑按各種不同的比例相混合，分別象單一溶劑那樣試驗(yàn)，直至選到一種最佳的配比。b．隨機(jī)配比法。先將樣品溶于沸騰的良溶劑中，趁熱過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，然后逐滴滴入熱的不良溶劑并搖振之，直到渾濁不再消失為止。再加入少量良溶劑并加熱使之溶解變清，放置冷卻使結(jié)晶析出。如冷卻后析出油狀物，則需調(diào)整比例再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或另?yè)Q別的混合溶劑。第十五頁(yè)，共27頁(yè)。2、溶樣

當(dāng)用有機(jī)溶劑進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，使用回流裝置。將樣品置于圓底燒瓶或錐形瓶中，加入比需要量略少的溶劑，投入幾粒沸石，開(kāi)啟冷凝水，開(kāi)始加熱并觀察樣品溶解情況。若未完全溶解可分次補(bǔ)加溶劑，每次加入后均需再加熱使溶液沸騰，直至樣品全部溶解。此時(shí)若溶液澄清透明，無(wú)不溶性雜質(zhì)，即可撤去熱源，室溫放置，使晶體析出。第十六頁(yè)，共27頁(yè)。在以水為溶劑進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，可以用燒杯溶樣，在石棉網(wǎng)上加熱，其他操作同前，只是需估計(jì)并補(bǔ)加因蒸發(fā)而損失的水。如果所用溶劑是水與有機(jī)溶劑的混合溶劑，則按照有機(jī)溶劑處理。第十七頁(yè)，共27頁(yè)。在溶樣過(guò)程中，要注意判斷是否有不溶或難溶性雜質(zhì)存在，以免誤加過(guò)多溶劑。若難以判斷，寧可先進(jìn)行熱過(guò)濾，然后將濾渣再以溶劑處理，并將兩次濾液分別進(jìn)行處理。在重結(jié)晶中，若要得到比較純的產(chǎn)品和比較好的收率，必須注意溶劑的用量。減少溶解損失，應(yīng)避免溶劑過(guò)量，但溶劑太少，又會(huì)給熱過(guò)濾帶來(lái)很多麻煩，可能造成更大損失，所以要全面衡量以確定溶劑的適當(dāng)用量，一般比需要量多加20%左右的溶劑即可。第十八頁(yè)，共27頁(yè)。3、脫色

向溶液中加入吸附劑并適當(dāng)煮沸，使其吸附掉樣品中的雜質(zhì)的過(guò)程叫脫色。最常使用的脫色劑是活性碳。活性碳的使用：活性炭煮沸5-10min，活性炭可吸附色素及樹(shù)脂狀物質(zhì)（如待結(jié)晶化合物本身有色則活性炭不能脫色）。第十九頁(yè)，共27頁(yè)。使用活性炭應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.加活性炭以前，首先將待結(jié)晶化合物加熱溶解在溶劑中。

2.待熱溶液稍冷后，加入活性碳，振搖，使其均勻分布在溶液中。如在接近沸點(diǎn)的溶液中加入活性炭，易引起暴沸，溶液易沖出來(lái)。

3.加入活性炭的量，視雜質(zhì)多少而定，一般為粗品質(zhì)量的1-5%，加入量過(guò)多，活性炭將吸附一部分純產(chǎn)品。。

4.活性炭在水溶液中進(jìn)行脫色效果最好，它也可在其他溶劑中使用，但在烴類等非極性溶劑中效果較差。第二十頁(yè)，共27頁(yè)。4、熱濾

熱濾即趁熱過(guò)濾以除去不溶性雜質(zhì)、脫色劑及吸附于脫色劑上的其他雜質(zhì)。熱濾的方法有兩種，即常壓過(guò)濾和減壓過(guò)濾。1.常壓過(guò)濾2.減壓過(guò)濾（吸濾）

第二十一頁(yè)，共27頁(yè)。

5、冷卻結(jié)晶

將熱濾液冷卻，溶解度減小，溶質(zhì)即可部分析出。此步的關(guān)鍵是控制冷卻速度，使溶質(zhì)真正成為晶體析出并長(zhǎng)到適當(dāng)大小，而不是以油狀物或沉淀的形式析出。

一般說(shuō)來(lái)，若將熱濾液迅速冷卻或在冷卻下劇烈攪拌，所析出的結(jié)晶顆粒很小，小晶體包括雜質(zhì)少。因表面積較大，吸附在表面上的雜質(zhì)較多，若將熱濾液在室溫或保溫靜置讓其慢慢冷卻，析出的結(jié)果體較大，往往有母液或雜質(zhì)包在結(jié)晶體之間。第二十二頁(yè)，共27頁(yè)。6、濾集晶體

析出的結(jié)晶體與母液分離，常用布氏漏斗進(jìn)行抽氣過(guò)濾。從漏斗上取出晶體時(shí)，常與濾紙一起取出，待干燥后，用刮刀輕敲濾紙，注意勿使濾紙纖維附于晶體上，晶體即全部下來(lái)。過(guò)濾少量的晶體，可用玻璃釘漏斗第二十三頁(yè)，共27頁(yè)。7、晶體的干燥

經(jīng)抽濾洗滌后的晶體，表面上還有少量的溶劑，因此應(yīng)選用適當(dāng)方法進(jìn)行干燥。固體干燥方法很多，可用空氣晾干，也可用紅外燈烘干。對(duì)那些數(shù)量較大或易吸潮、易分解的產(chǎn)品，可放在真空恒溫干燥箱中干燥。如要干燥少量的標(biāo)準(zhǔn)樣品或送分析測(cè)試樣品，最好用真空干燥槍在適當(dāng)溫度下減壓干燥2-4h。干燥后的樣品應(yīng)立即儲(chǔ)存在干燥器中。第二十四頁(yè)，共27頁(yè)。8、回收有機(jī)溶劑

用蒸餾的方法回收有機(jī)溶劑，并計(jì)算溶劑回收率

9、測(cè)定熔點(diǎn)

將干燥好的晶體測(cè)定熔點(diǎn)，通過(guò)熔點(diǎn)來(lái)檢驗(yàn)其純度，以決定是否需要再作進(jìn)一步的重結(jié)晶。

第二十五頁(yè)，共27頁(yè)。六注意事項(xiàng)不要在沸騰的溶液中加入活性炭，以免暴沸沖出。抽濾時(shí)防止倒吸。洗滌晶體時(shí)，先關(guān)閉水泵，加入少量冷水，用玻璃棒松動(dòng)晶體，然后開(kāi)泵抽干。第二十六頁(yè)，共27頁(yè)。加熱溶解待重結(jié)晶的粗產(chǎn)品時(shí)，為什么加入溶劑的量要比計(jì)算量略少？然后逐漸添加到恰好溶解，最后再加入少量的溶劑，為什么？用活性炭脫色為什么