結(jié)晶分離及升華技術(shù)

結(jié)晶分離及升華技術(shù)第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1

沉淀分離法及鹽析法沉淀法：在試樣中加入沉淀劑或改變pH值，使所需的組分溶解度減小或者與沉淀劑形成不溶物而沉淀出來(lái)的辦法。沉淀過(guò)程從任何均相流體中析出固體物質(zhì)的過(guò)程。沉淀過(guò)程發(fā)生的必要條件溶液體系對(duì)某種溶質(zhì)是過(guò)飽和的。使溶質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和的方法①冷卻法。②蒸發(fā)法。③溶劑轉(zhuǎn)化法。④鹽析法。⑤反應(yīng)沉淀分離法。第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.1重金屬鹽沉淀法（鉛鹽沉淀法）(1)原理：利用中性醋酸鉛或堿式醋酸鉛在水或稀的醇溶液中能與許多物質(zhì)生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽而得到分離。①中性醋酸鉛可以沉淀：有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、氨基酸、鞣質(zhì)、酸性皂甙、樹(shù)脂及部分黃酮甙等酸性或酚類物質(zhì)。②堿式醋酸鉛沉淀：上述所有、甙類、糖類及一些生物堿等堿性物質(zhì)。第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五例如：具有二羥基結(jié)構(gòu)的黃酮利用鉛鹽沉淀分離。在中藥的乙醇或甲醇提取液中加入飽和的中性乙酸鉛水溶液，可使具有鄰二酚羥基或羧基的黃酮類化合物沉淀析出。此↓懸浮于乙醇中，通入H2S進(jìn)行復(fù)分解，濾除硫化鉛沉淀，濾液中可得黃酮類化合物。第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)一個(gè)試樣可以依次用中性醋酸鉛、堿性醋酸鉛將試液的組分分成三部分：(3)脫鉛方法：①通H2S氣體。(使沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的PbS↓)

②加入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。（使鉛離子轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂上）③加入磷酸或稀硫酸。（使沉淀轉(zhuǎn)化為Ksp小的PbSO4↓orPb3(PO4)↓）第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.2試劑沉淀法加入某些特殊的試劑使目標(biāo)物質(zhì)沉淀出來(lái)有機(jī)物中含：鞣質(zhì)—用明膠或蛋白質(zhì)將其沉淀出來(lái)。胰島素—用Zn離子將其沉淀出來(lái)（二者形成復(fù)合物↓）。生物堿—用某些沉淀試劑，使其生成不溶性復(fù)鹽而↓出來(lái)。蛋白質(zhì)—調(diào)節(jié)pH=PI（等電點(diǎn)）使其↓出來(lái)。橙皮甙、蘆丁、黃苓甙、甘草皂甙—加酸可以使其↓出來(lái)。洋地黃皂甙—加甾體皂甙形成難溶的分子復(fù)合物→再分離、分解/還原。第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.3鹽析法（1）原理:在有機(jī)物的水溶液中加入大量的無(wú)機(jī)鹽，會(huì)使有機(jī)物溶解度減小而沉淀出來(lái)。（2）特點(diǎn):不會(huì)破壞蛋白質(zhì)、肽、酶等生物活性，處理量大，操作方便。（3）鹽的種類：①鹽析性鹽：能使蛋白質(zhì)水溶性減小的鹽。常用的有：Na2SO4、KH2PO4、Na2HPO4、(NH4)2SO4、KOAC、NaOAc、NaCl

②鹽溶性鹽：使蛋白質(zhì)的溶解度反而增大。常用的有：鹽酸胍、脲、硫氰酸鹽等（它們的加入還會(huì)破壞蛋白質(zhì)的活性）。第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（4）鹽析性鹽加入蛋白質(zhì)水溶液中會(huì)產(chǎn)生兩種影響①使蛋白質(zhì)溶解度增大。因?yàn)椋蝴}的離子與蛋白質(zhì)的親水基團(tuán)（-OH，COOH，-NH2）作用，降低蛋白質(zhì)的活度系數(shù)。②使蛋白質(zhì)溶解度減小。因?yàn)椋蝴}會(huì)破壞蛋白質(zhì)表面水化膜，使蛋白質(zhì)的疏水基團(tuán)（-ph，-CH3，-CHn，C=C）之間疏水力增加，即蛋白質(zhì)之間疏水力增大。第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五鹽濃度（離子強(qiáng)度）與蛋白質(zhì)溶解度的關(guān)系怎樣衡量？蛋白質(zhì)溶解度與離子強(qiáng)度的關(guān)系：lgs=lgso-ks·I式中：s為某離子強(qiáng)度下蛋白質(zhì)的溶解度；so為I=0時(shí)蛋白質(zhì)的溶解度；ks是鹽析系數(shù)，它與蛋白質(zhì)有關(guān)，還與鹽的種類、pH值及溫度有關(guān)；I是離子強(qiáng)度。I=∑（MZ2）/2，M是離子摩爾數(shù)，Z是對(duì)應(yīng)離子的價(jià)數(shù)。

例如：提取麻黃堿、苦參堿。向其中加入NaCl溶液，讓其溶解度減小。以提高有機(jī)溶劑萃取率。第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1.4有機(jī)溶劑沉淀法（1）原理：樣品為少量的濃溶液，溶劑為A，加入大量與A相溶而與溶質(zhì)不溶或微溶的有機(jī)溶劑B，溶質(zhì)的溶解度在有機(jī)溶劑A中減小而析出。條件：①有機(jī)溶劑B與A必須有互溶性。②樣品在有機(jī)溶劑B中微溶或不溶。（2）溶劑的選擇：①溶質(zhì)在水(A)中溶解度大，在有機(jī)溶劑(B)中不溶。②溶劑(B)與水(A)互溶。③溶劑與提取物無(wú)化學(xué)作用。④無(wú)毒性、價(jià)廉。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）應(yīng)用例子：高分子材料中“高聚物”與“添加劑”分離。（4）缺點(diǎn)：①選擇性不強(qiáng)②消耗大量溶劑。第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2重結(jié)晶

目的：純化固體目標(biāo)物4.2.1基本原理:利用在一定溶劑中各種組分溶解度的不同和有機(jī)物在加熱、冷卻時(shí)溶解度大、小不同的性質(zhì)來(lái)除去少量雜質(zhì)的方法。即：注意：①雜質(zhì)溶解度越大②被提純物在加熱和常溫下溶解度差別越大則重結(jié)晶的回收率越高。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.2溶劑的選擇

(重結(jié)晶的關(guān)鍵)（1）理想的溶劑應(yīng)符合下列條件：

①不與被提純物質(zhì)起反應(yīng)。②樣品中被提純的組分在該溶劑中加熱時(shí)溶解度大而常溫下溶解度小，這兩者之差越大越好。③雜質(zhì)在溶劑中溶解度大，可以留在母液中，不會(huì)結(jié)晶出來(lái)；或者溶解度極小，很難溶于熱溶劑中而過(guò)濾除去。④溶劑容易揮發(fā)，使結(jié)晶容易干燥。⑤被重結(jié)晶的有機(jī)物可以得到好的晶體。第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）溶劑的選擇粗選：經(jīng)驗(yàn)和“相似相溶”規(guī)則表4-1重結(jié)晶常用溶劑第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五精選：試管實(shí)驗(yàn)篩選法。方法如下頁(yè)。判斷標(biāo)準(zhǔn)：只有當(dāng)溶劑的量在2－3mL內(nèi)，試樣能全溶于沸騰的溶劑中，而在冷卻后有較多的結(jié)晶析出者，方可作為結(jié)晶的候選溶劑。通常要做出幾種溶劑試驗(yàn)，相互比較，選出結(jié)晶速度適當(dāng)，產(chǎn)率高者，作為最佳溶劑。第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五沒(méi)有合適的單一溶劑，可使用混合溶劑。

混合溶劑篩選方法：

選用兩種互溶的溶劑，其中一種必須對(duì)樣品是易溶的，另一種則是難溶或不溶的。將少量的樣品溶于易溶的溶劑中，然后向其中逐漸加入已預(yù)熱的難溶溶劑，至溶液剛好出現(xiàn)混濁為止。再滴加1—2滴易溶溶劑，使混濁消失。冷卻，結(jié)晶析出，則這種溶劑適用。紀(jì)錄兩種溶劑的體積比。實(shí)際操作時(shí)，可按上述程序進(jìn)行，也可按比例配制好后使用。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2.3操作技術(shù)工作程序：熱飽和溶液配制→熱過(guò)濾→冷卻析晶→減壓抽濾→晶體洗滌→干燥→目標(biāo)物（1）溶解：加入溶劑要適量。(一般所加的溶劑比被結(jié)晶物制成飽和溶液多20%左右。)熱飽和溶液配制：將待結(jié)晶的物質(zhì)和略少于需要量的溶劑置于燒瓶或錐形瓶中，（裝上冷凝器）加熱至沸騰。若未完全溶解時(shí)，可補(bǔ)加少量溶劑，直至沸騰時(shí)能夠完全溶解為止。但要注意判斷是否有雜質(zhì)存在，以免加入溶劑過(guò)量。注意事項(xiàng)：①一般溶劑的量是按飽和溶液的需要量多加20%，這是一個(gè)參考值，在實(shí)際工作中，主要由實(shí)驗(yàn)確定。②溶液中的顏色或樹(shù)脂狀懸浮物可通過(guò)加入1－5%的活性碳進(jìn)行脫色?；钚蕴嫉牧坎灰诉^(guò)多，且必須在樣品溶解完全后，等溶液稍冷之后再加入。此后，再加熱5－10min。③使用易燃、有毒溶劑時(shí)，應(yīng)注意裝上冷凝器和避免使用明火加熱。第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）熱過(guò)濾：為除去固體雜質(zhì)或?yàn)槊撚猩s質(zhì)的顏色而加入的活性C，一定要趁熱過(guò)濾。其技術(shù)？熱過(guò)濾：（要求盡可能在較短時(shí)間內(nèi)和溶液保溫下完成）利用折疊濾紙和預(yù)熱的普通漏斗進(jìn)行的重力過(guò)濾法。漏斗預(yù)熱方法有兩種：沸騰溶劑直接預(yù)熱，適用于水溶劑，裝置如圖4－1；用保溫?zé)崴┒诽妆剡^(guò)濾，適用于所有溶劑，裝置及加熱方法如圖。保溫漏斗夾層中的水量一般為2/3，過(guò)濾前應(yīng)預(yù)先將其加熱到所需要的溫度，然后熄滅火源即可起到保溫過(guò)濾作用。濾紙折疊方法：折疊濾紙可提高過(guò)濾速度。扇形濾紙是其中常用的一種，其折疊方法如下圖。使用前將濾紙內(nèi)外翻轉(zhuǎn)即可。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4-1常壓熱過(guò)濾和減壓過(guò)濾裝置第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4-2扇形濾紙的折疊方法第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3)結(jié)晶：濾液在放置冷卻過(guò)程中，溶質(zhì)的溶解度隨母液的溫度降低而減小，會(huì)有結(jié)晶逐漸析出。其技術(shù)？析晶：有自然冷卻法和強(qiáng)制冷卻法兩種。自然冷卻法/室溫冷卻法析晶較慢，效果較好。強(qiáng)制冷卻法/快速冷卻法析晶較快。若攪拌會(huì)使結(jié)晶顆粒較細(xì)，其表面常會(huì)吸附雜質(zhì)；但結(jié)晶速度過(guò)慢，將導(dǎo)致晶體顆粒過(guò)大，結(jié)晶中會(huì)包藏有溶液和雜質(zhì)。誘導(dǎo)結(jié)晶的方法：玻棒擦壁；晶種法；第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五(4)減壓過(guò)濾與干燥：

減壓過(guò)濾-母液與結(jié)晶分離。

洗滌-晶體表面的母液和雜質(zhì)，要用重結(jié)晶的溶劑洗。

干燥-抽濾得到的結(jié)晶總附有少量溶劑。其方法？固液分離和結(jié)晶洗滌固液分離：用減壓抽濾法完成，瓶中殘留結(jié)晶的轉(zhuǎn)移可用少量母液反復(fù)沖洗完成。將晶體盡量抽干，必要時(shí)可用玻璃塞或鎳刮刀擠壓晶體。洗滌：停止抽氣，滴加少量的洗滌液潤(rùn)濕晶體表面，再抽干。依次反復(fù)2-3次。如果結(jié)晶較多且又緊密時(shí)，可在加入洗滌液后，用鎳刮刀將結(jié)晶輕輕掀起并加以攪動(dòng)，使全部結(jié)晶濕潤(rùn)。最后用刮刀將結(jié)晶移至干凈的表面皿上進(jìn)行干燥。第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五減壓抽濾技術(shù)：使用的是布氏漏斗（Buchner）。篩板上的濾紙大小應(yīng)和布氏漏斗底部恰好合適，抽濾前用溶劑潤(rùn)濕濾紙并與漏斗底部貼緊。在過(guò)濾過(guò)程中漏斗里應(yīng)一直保持有較多的溶液。在未過(guò)濾完以前不要抽干，同時(shí)注意調(diào)節(jié)真空度以防止由于壓力過(guò)低而導(dǎo)致溶液沸騰。方法是用手稍稍捏住抽氣管，使吸濾瓶中仍保持一定的真空度，而能繼續(xù)迅速抽濾。第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.3多步結(jié)晶當(dāng)某個(gè)待純化的樣品中含有兩個(gè)以上的成分，難以用簡(jiǎn)單的重結(jié)晶法得到純組分時(shí)，可以用分步結(jié)晶法來(lái)完成純化工作。第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.4升華技術(shù)目的：分離易揮發(fā)且熱穩(wěn)定的固體物質(zhì)，是一種純化固體有機(jī)物的方法之一。條件：固體物質(zhì)必須在其熔點(diǎn)之下具有相當(dāng)高蒸氣壓。（1）基本原理：物質(zhì)從固態(tài)不經(jīng)過(guò)液態(tài)而直接轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，然后物質(zhì)的蒸氣不經(jīng)過(guò)液態(tài)又直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程。即：固體→氣體→固體物質(zhì)的三相平衡圖：當(dāng)物質(zhì)處于一定溫度和壓力時(shí)，其固、液、氣三相處于平衡狀態(tài)，該條件稱為物質(zhì)的三相點(diǎn)。一般說(shuō)來(lái)，不同的物質(zhì)具有不同的三相點(diǎn)。第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五PTLiquidSolidGas圖4-3物質(zhì)的三相平衡圖第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖4-4常壓升華裝置圖4-5減壓升華裝置（2）裝置及操作：①常壓升華②減壓升華第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）常用升華法分離的物質(zhì)化合物熔點(diǎn)/℃熔點(diǎn)下的蒸氣壓/kPa二氧化碳（固體）－57527六氯環(huán)己烷186104樟腦17949.3碘11412蒽2185.5鄰苯二甲酸酐1311.2萘800.9苯甲酸1220.8升華法只適用于純化那些在不太高溫度下又足夠蒸氣壓（高于20mmHg）的固體物質(zhì)。下表列出了一些固體化合物在熔點(diǎn)時(shí)的蒸氣壓。第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五注意事項(xiàng)：升華操作的關(guān)鍵是加熱速度不能太快，否則蒸氣壓會(huì)超過(guò)三相點(diǎn)的壓力，物質(zhì)將會(huì)由固體直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，導(dǎo)致升華失敗。冷卻面與升華物質(zhì)的距離盡可能近些。因升華發(fā)生在固體物質(zhì)的表面，所以應(yīng)將待升華物質(zhì)預(yù)先研細(xì)。圖（a）