在無機(jī)物的制備或有機(jī)物的合成中,,為了獲得所需的產(chǎn)品,,反應(yīng)結(jié)束之后,通常采用蒸發(fā)(濃縮),、結(jié)晶的方法,,將化合物從混合溶液中分離出來。蒸發(fā)濃縮一般在蒸發(fā)皿中進(jìn)行,,對(duì)熱穩(wěn)定的溶液可用直火加熱,,否則要用水浴等間接加熱,當(dāng)溶液濃縮到一定濃度后,,冷卻就會(huì)有溶質(zhì)的晶體析出,,如果結(jié)晶所得的物質(zhì)純度不符合要求,需要重新加入一定溶劑進(jìn)行溶解、蒸發(fā)和再結(jié)晶,,這個(gè)過程稱為重結(jié)晶,。 基本原理固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關(guān)系。一般是溫度升高,,溶解度增大,。利用溶劑對(duì)被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同,可以使被提純物質(zhì)從過飽和溶液中析出,,而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中,,或者相反,從而達(dá)到分離,、提純之目的,。 重結(jié)晶提純法的一般過程為:
選擇適宜的溶劑在選擇溶劑時(shí)應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的一般原理。溶質(zhì)往往溶于結(jié)構(gòu)與其相似的溶劑中,。還可查閱有關(guān)的文獻(xiàn)和手冊(cè),,了解某化合物在各種溶劑中不同溫度的溶解度。也可通過實(shí)驗(yàn)來確定化合物的溶解度,。即可取少量的重結(jié)晶物質(zhì)在試管中,,加入不同種類的溶劑進(jìn)行預(yù)試。 A. 常用溶劑 DMF,、氯苯,、二甲苯、甲苯,、乙腈,、乙醇、THF,、氯仿,、乙酸乙酯、環(huán)己烷,、丁酮,、丙酮、石油醚,。 B. 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。 C. 選擇溶劑的條件 (1)不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng) (2)在較高溫度時(shí)能溶解多量的被提純物質(zhì),;而在室溫或更低溫度時(shí),,只能溶解很少量的該種物質(zhì) (3)對(duì)雜質(zhì)的溶解非常大或者非常小(前一種情況是使雜質(zhì)留在母液中不隨被提純物晶體一同析出,;后一種情況是使雜質(zhì)在熱過濾時(shí)被濾去) (4)容易揮發(fā)(溶劑的沸點(diǎn)較低),,易與結(jié)晶分離除去 (5)能給出較好的晶體 (6)無毒或毒性很小,便于操作 (7)價(jià)廉易得 (8)適當(dāng)時(shí)候可以選用混合溶劑 溶解通過試驗(yàn)結(jié)果或查閱溶解度數(shù)據(jù)計(jì)算被提取物所需溶劑的量,,在將被提取物晶體置于錐形瓶中,,加入較需要量稍少的適宜溶劑,加熱到微微沸騰一段時(shí)間后,,若未完全溶解,,可再添加溶劑,每次加溶劑后需再加熱使溶液沸騰,,直至被提取物晶體完全溶解(但應(yīng)注意,,在補(bǔ)加溶劑后,發(fā)現(xiàn)未溶解固體不減少,,應(yīng)考慮是不溶性雜質(zhì),,此時(shí)就不要再補(bǔ)加溶劑,以免溶劑過量),。 如需脫色,,待溶液稍冷后,加入活性炭(用量為固體1-5%),,煮沸5-10min(切不可在沸騰的溶液中加入活性炭,,那樣會(huì)有暴沸的危險(xiǎn)。) 過濾常用的過濾方法(1)常壓過濾最為簡(jiǎn)便,,在玻璃漏斗內(nèi)壁緊貼一張折成錐形的濾紙,,用玻棒轉(zhuǎn)移溶液進(jìn)行過濾。此時(shí)應(yīng)注意,,玻棒要靠在三層濾紙?zhí)?,漏斗頸應(yīng)靠在接受容器的壁上,先轉(zhuǎn)移溶液,后轉(zhuǎn)移沉淀,,漏斗內(nèi)液面不得超過濾紙高度的2/3,。 (1)常壓過濾最為簡(jiǎn)便,在玻璃漏斗內(nèi)壁緊貼一張折成錐形的濾紙,,用玻棒轉(zhuǎn)移溶液進(jìn)行過濾,。此時(shí)應(yīng)注意,玻棒要靠在三層濾紙?zhí)?,漏斗頸應(yīng)靠在接受容器的壁上,,先轉(zhuǎn)移溶液,后轉(zhuǎn)移沉淀,,漏斗內(nèi)液面不得超過濾紙高度的2/3,。 (2)減壓過濾也稱抽濾,由于循環(huán)水泵的抽氣,,使得吸濾瓶內(nèi)壓力下降,,在布氏漏斗內(nèi)的液面和吸濾瓶?jī)?nèi)造成一個(gè)壓力差,因此提高了過濾的速度,。裝置中設(shè)置一個(gè)安全瓶,,是為了防止自來水倒吸而使濾液沾污并沖稀。正因如此,,停止過濾時(shí)應(yīng)先拔掉吸濾瓶上橡皮管,,然后再關(guān)循環(huán)水泵。抽濾所用的濾紙,,應(yīng)略小于漏斗內(nèi)徑,,但又能把瓷孔全部蓋沒。過濾時(shí),,先將濾紙濕潤(rùn),,然后抽氣使濾紙貼緊,再往漏斗中轉(zhuǎn)移溶液,。在有強(qiáng)堿,、酸、酸酐,、氧化劑等存在時(shí),,由于它們能腐蝕普通濾紙,故不能使用布氏漏斗抽濾,,可改用砂芯漏 斗,。砂芯漏斗又稱玻砂濾器,其濾板是用玻璃粉末在高溫下熔結(jié)而成的,。按照濾板微孔的孔徑,,由大至小共分為六級(jí),,分別用G1和G6(或1號(hào)至6號(hào))來表示。G1型的孔徑最大(80-120微米),,G6型孔徑最?。?微米以下),。G3型相當(dāng)于中速濾紙,,用于過濾粗晶形沉淀物。較細(xì)的晶形或膠狀的沉淀物一般選用G4型或G5型,。使用砂芯漏斗,,需要用抽氣法過濾。其抽濾操作比較方便,,只是砂芯漏斗價(jià)格較高,,在目前廣泛使用還受到限制。(3)熱過濾通常采用熱漏斗過濾,,它的外殼是用金屬薄板制成的,,其內(nèi)裝有熱水,必要時(shí)還可在外部加熱,,以維持過濾液的溫度,。重結(jié)晶時(shí)常采用熱過濾,如果沒有熱漏斗,,可用普通漏斗在水浴上加熱,,然后立即使用。此時(shí)應(yīng)注意選擇頸部較短的漏斗,。熱過濾常采用折疊濾紙,。 濾紙的折疊方法 先將濾紙一折為二,再折成四分之一,,產(chǎn)生2,、4折紋,然后將1,、2的邊沿折至4,、2 ,2,、3的邊沿折至2,、4分別產(chǎn)生2、5和2,、6兩條新折紋,。繼續(xù)將1、2折向2,、6,,2,、3折向2、5,,再得2,、7和2、8的折紋,。同樣以2,、3對(duì)2、6,,1,、2對(duì)2、5分別折出2,、9和2,、10的折紋。最后在八個(gè)等分的每小格中間以相反方向折成16等分,,結(jié)果得到象折扇一樣的排列,。再在1、2和2,、3處各向內(nèi)折一小折面,,展開后即得到折疊濾紙。在折紋集中的圓心處折時(shí)切勿重壓,,否則濾紙的中央在過濾時(shí)容易破裂,。使用前應(yīng)將折好的濾紙翻轉(zhuǎn)并整理好再放入漏斗中,這樣可避免被手弄臟的一面接觸濾過的濾液,。4,、結(jié)晶的洗滌 用溶劑沖洗結(jié)晶再抽濾,除去附著的母液,。抽濾和洗滌后的結(jié)晶,,表面上吸附有少量溶劑,因此尚需用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥,。 5,、結(jié)晶的干燥 在測(cè)定熔點(diǎn)前,晶體必須充分干燥,,否則測(cè)定的熔點(diǎn)會(huì)偏低,。固體干燥的方法很多,要根據(jù)重結(jié)晶所用溶劑及結(jié)晶的性質(zhì)來選擇:(1)空氣涼干(不吸潮的低熔點(diǎn)物質(zhì)在空氣中干燥是最簡(jiǎn)單的干燥方法),。 (2)烘干(對(duì)空氣和溫度穩(wěn)定的物質(zhì)可在烘箱中干燥,,烘箱溫度應(yīng)比被干燥物質(zhì)的熔點(diǎn)低20—50℃。 (3)用濾紙吸干(此方法易將濾紙纖維污染到固體物上) (4)置于干燥器中干燥 假設(shè)一固體混合物由9.5克被提純物A和0.5克雜質(zhì)B組成,,選擇某溶劑進(jìn)行重結(jié)晶,,室溫時(shí)A,、B在此溶劑中的溶解度分別為SA和SB,通常存在下列三種情況: (1)室溫下雜質(zhì)較易溶解(SB>SA),。設(shè)在室溫下SB=2.5克/100ml,,SA=0.5克/100ml,如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為9.5克/100ml,,則使用100ml溶劑即可使混合物在沸騰時(shí)全溶,。若將此濾液冷卻至室溫時(shí)可析出A9g(不考慮操作上的損失)而B仍留在母液中,A損失很小,,即被提純物回收率達(dá)到94%,。如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為47.5克/100ml,,則只要使用20ml溶劑即可使混合物在沸騰時(shí)全溶,,這時(shí)濾液可析出A9.4克,B仍可留在母液中,,被提純物的回收率高達(dá)99%,。如果雜質(zhì)在冷時(shí)的溶解度大而產(chǎn)物在冷時(shí)的溶解度小,或溶劑對(duì)產(chǎn)物的溶解性能隨溫度的變化大,,這兩方面都有利于提高回收率,。(2)雜質(zhì)較難溶解(SB (3)兩者溶解度相等(SA=SB),。設(shè)在室溫下皆為2.5克/100ml,若也用100ml溶劑重結(jié)晶,,仍可得到純A7克,。但如果這時(shí)雜質(zhì)含量很多,則用重結(jié)晶分離產(chǎn)物就比較困難,。在A和B含量相等時(shí),,重結(jié)晶就不能用來分離產(chǎn)物了。 在任何情況下,,雜志的含量過多都是不利的(雜質(zhì)太多還會(huì)影響結(jié)晶速度,,甚至妨礙結(jié)晶的生成)。一般重結(jié)晶只適用于純化雜質(zhì)含量在5%以下的固體有機(jī)混合物,。 溶劑量的多少因同時(shí)考慮兩個(gè)因素,。容極少則收率高,,但可能給熱過濾帶來麻煩,并可能造成更大的損失,;容極多,,顯然會(huì)影響回收率。故兩者應(yīng)綜合考慮,。一般可比需要量多加20%左右的溶劑(有人認(rèn)為一般可比需要量多20—100%的溶劑),。 溶解固體但必須注意實(shí)際操作溫度是多少,否則會(huì)因?qū)嶋H操作時(shí),,被提純物晶體大量析出,。但對(duì)某些晶體析出不敏感的被提純物,可考慮在溶劑沸點(diǎn)時(shí)溶解成飽和溶液,,故因具體情況決定,,不能一概而論。例如,,本次實(shí)驗(yàn)在100℃時(shí)配成飽和溶液,,而熱過濾操作溫度不可能是100℃,可能是80℃,?也可能是90℃,?那么在考慮加多少溶劑時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮熱過濾的實(shí)際操作溫度,。避免溶劑揮發(fā)中毒應(yīng)在錐形瓶上裝置回流冷凝管,,添加溶劑可從冷凝管的上端加入。 若溶液中含有色雜質(zhì),,則應(yīng)加活性炭脫色,,應(yīng)特別注意活性炭的使用。 趁熱過濾(1)若為易燃溶劑,,則應(yīng)防止著火或防止溶劑揮發(fā),。 (2)應(yīng)注意濾紙的折疊方法及操作要領(lǐng)(包括漏斗的預(yù)熱、濾紙的熱水潤(rùn)濕等),;應(yīng)洗凈抽濾瓶,,注意和濾紙的大小、濾紙的人潤(rùn)濕等操作,,開始不要減壓太甚,,以免將濾紙抽破(在熱溶劑中,濾紙強(qiáng)度大大下降),。 結(jié)晶(1)將濾液在室溫或保溫下靜置使之緩緩冷卻(如濾液已析出晶體,,可加熱使之溶解),析出晶體,,再用冷水充分冷卻,。必要時(shí),,可進(jìn)一步用冰水或冰鹽水等冷卻(視具體情況而定,若使用的溶劑在冰水或冰鹽水中能析出結(jié)晶,,就不能采用此步驟),。 (2)有時(shí)由于濾液中有焦油狀物質(zhì)或膠狀物存在,使結(jié)晶不易析出,,或有時(shí)因形成過飽和溶液也不析出晶體,,在這種情況下,可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面,,使溶質(zhì)分子成定向排列而形成結(jié)晶的過程較在平滑面上迅速和容易,;或者投入晶種(同一物資的晶體,若無此物質(zhì)的晶體,,可用玻棒蘸一些溶液稍干后即會(huì)析出晶體),,供給定型晶核,使晶體迅速形成,。 (3)有時(shí)被提純化合物呈油狀析出,,雖然該油狀物經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間靜置或足夠冷卻后也可固化,,但這樣的固體往往含有較多的雜質(zhì)(雜質(zhì)在油狀物中常較在溶劑中的溶解度大,;其次,析出的固體中還包含一部分母液),,純度不高,。用大量溶劑稀釋,雖可防止油狀物生成,,但將使產(chǎn)物大量損失,。 這時(shí)可將析出油狀物的溶液重新加熱溶解,然后慢慢冷卻,。一當(dāng)油狀物析出時(shí)便劇烈攪拌混合物,,使油狀物在均勻分散的狀況下固化,但最好是重新選擇溶劑,,使其得到晶形產(chǎn)物,。 [1] 梁瓊, 韓冬梅, 顧福博, 王志華, 郭廣生. 水熱重結(jié)晶法制備羥基磷灰石納米棒[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2007,(01) http://www./Article/ChmSb/200709/15797.html 點(diǎn)擊加載更多 加載中... leojschen創(chuàng)建,,海未眠2014,、吳陽你不能失信、Q258020303,、mo63160363,、春風(fēng)無限好等參與編輯,。
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