重結(jié)晶是一門學(xué)問。溶劑的選擇(單一或復(fù)合),、結(jié)晶溫度,,攪拌速度,攪拌方式,,過飽和度的選擇,,養(yǎng)晶的時(shí)間,溶媒滴加的方式和速率等等都會(huì)影響晶體的純度和晶型,。 好看的結(jié)晶 松茸餅 珊瑚礁 1. 麻省理工學(xué)院版 2.國內(nèi)高校版 3. 藥明康德版 重結(jié)晶方法是利用固體混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同而使其相互分離,。進(jìn)行重結(jié)晶的簡單程序是先將不純固體物質(zhì)溶解于適當(dāng)?shù)臒岬娜軇┲兄瞥山咏柡偷娜芤海脽徇^濾除去不溶性雜質(zhì),,冷卻濾液,,使晶體自過飽和溶液中析出,而易溶性雜質(zhì)仍留于母液小,,抽氣過濾,,將晶體從母液中分出,干燥后測定熔點(diǎn),,如純度仍不符合要求,,可再次進(jìn)行重結(jié)晶,直至符合要求為止,。 1.將需要純化的化學(xué)試劑溶解于沸騰或?qū)⑦M(jìn)沸騰的適宜溶劑中,; 1,、 篩選溶劑:在試管中加入少量(麥粒大小)待結(jié)晶物,,加入0.5 mL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(shí)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(dòng))。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??;若沒有任何變化,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,、 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(bǔ)加溶劑至完全溶解再補(bǔ)加過量30%溶劑。用折疊濾紙(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?。H绻镔|(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(shí)有助于除掉更多溶劑?。H绻萌軇┎灰讚]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(shí)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(xiǎn),,甲苯、醚類,、石油醚,、環(huán)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,。 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(cuò)誤:濾紙沒有貼緊(可用雙層的),、動(dòng)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,。 1.先試:石油醚(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.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。,。,。 3.用分級(jí)結(jié)晶法。積累的母液過柱,。 1.在溶解預(yù)純化的化學(xué)試劑時(shí)要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室安全操作規(guī)程,,加熱易燃,、易爆溶劑時(shí),應(yīng)在沒有明火的環(huán)境中操作,,并應(yīng)避免直接加熱,。因?yàn)樵谕ǔ5那闆r下,溶解度曲線在接近溶劑沸點(diǎn)時(shí)陡峭地升高,,故在結(jié)晶和重結(jié)晶時(shí)應(yīng)將溶劑加熱到沸點(diǎn),。為使結(jié)晶和重結(jié)晶地收率高,溶劑的量盡可能少,,故在開始加入的溶劑量不足以將欲純化的化學(xué)試劑全部溶解,,在加熱的過程中可以小心的補(bǔ)加溶劑,直到沸騰時(shí)固體物質(zhì)全部溶解為止。補(bǔ)加溶劑時(shí)要注意,,溶液如被冷卻到其沸點(diǎn)以下,,防爆沸石就不在有效,需要添加新的沸石,。 2.為了定量地評(píng)價(jià)結(jié)晶和重結(jié)晶地操作,,以及為了便于重復(fù),固體和溶劑都應(yīng)予以稱量和計(jì)量,。 3.在使用混合溶劑進(jìn)行結(jié)晶和重結(jié)晶時(shí),,最好將欲純化的化學(xué)試劑溶于少量溶解度較大的溶劑中,然后趁熱慢慢地分小份加入溶解度較小的第二種溶劑,,直到它觸及溶液的部位有沉淀生成但旋即有溶解為止,。如果溶液的總體積太小,則可多加一些溶解度大的溶劑,,然后重復(fù)以上操作,。有時(shí)也可用相反的程序,將欲純化的化學(xué)試劑懸浮于溶解度小的溶劑中,,慢慢加入溶解度大的溶劑,,直至溶解,然后再滴入少許溶解度小的溶劑加以冷卻,。 4.如有必要可在欲純化的化學(xué)試劑溶解后加入活性炭進(jìn)行脫色(用量約相當(dāng)于欲純化的物質(zhì)重量的1/50~1/20),,或加入濾紙漿、硅藻土等使溶液澄清,。加入脫色劑之前要先將溶劑稍微冷卻,,因?yàn)榧尤氲拿撋珓┛赡軙?huì)自動(dòng)引發(fā)原先抑制的沸騰,從而發(fā)生激烈的,、爆炸性的暴沸,。活性碳內(nèi)含有大量的空氣,,故能產(chǎn)生泡沫,。加入活性碳后可煮沸5-10分鐘,然后趁熱抽濾去活性碳,。在非極性溶劑,,如苯、石油醚中活性碳脫色效果不好,,可試用其他辦法,,如用氧化鋁吸附脫色等。 5.欲純化的化學(xué)試劑為有機(jī)試劑時(shí),,形成過飽和溶液的傾向很大,,要避免這種現(xiàn)象,,可加入同種試劑或類質(zhì)同晶物的晶種。用玻璃棒摩擦器壁也能形成晶核,,此后晶體即沿此核心生長,。 6.結(jié)晶的速度有時(shí)很慢,冷溶液的結(jié)晶有時(shí)要數(shù)小時(shí)才能完全,。在某些情況下數(shù)星期或數(shù)月后還會(huì)有晶體繼續(xù)析出,,所以不應(yīng)過早將母液棄去。 7.為了降低欲純化試劑在溶液中的溶解度,,以便析出更多的結(jié)晶,,提高產(chǎn)率,往往對溶液采取冷凍的方法,??梢苑湃氡渲谢蛴帽⒒旌现评鋭├鋮s,。 8.制備好的熱溶液必須經(jīng)過過濾,,以除去不溶性的雜質(zhì),而且必須避免在抽濾的過程中在過濾器上結(jié)晶出來,。若是一切操作正規(guī),,確實(shí)由于該試劑太易析出結(jié)晶而阻礙抽濾時(shí),則可將溶液配制地稍微稀一些,,或者采用保溫或加熱過濾裝置(如保溫漏斗)過濾,。 9.欲使析出地晶體于母液有效地分離,一般用布氏漏斗抽濾,。為了更好地使晶體和母液分離,,最好用清潔地玻璃塞將晶體在布氏漏斗上擠壓,并隨同抽氣盡量地去除母液,。晶體表面地母液,,可用盡量少地溶劑來洗滌,。這是應(yīng)暫時(shí)停止抽氣,,用玻璃棒或不銹鋼刀將已壓緊地晶體挑松,加入少量地溶劑潤濕,,稍待片刻,,使晶體能均勻地被浸透,然后再抽干,,這樣重復(fù)一,、二次,使附于浸透表面地母液全部除去為止,。 10.晶體若遇熱不分解時(shí),,可采用在烘箱中加熱烘干的方法干燥,。若晶體遇熱易分解,則應(yīng)注意烘箱的溫度不能過高,,或放在真空干燥器中在室溫下干燥,。若用沸點(diǎn)較高的溶劑重結(jié)晶時(shí),應(yīng)用沸點(diǎn)低的且對晶體溶解度很小的溶劑洗滌,,以利于干燥,。易潮解的晶體應(yīng)將烘箱欲先加熱到一定的溫度,然后將晶體放入,;但是極易潮解的晶體,,往往不能用烘箱烘,必須迅速放入到真空干燥器中干燥,。用易燃的有機(jī)溶劑重結(jié)晶的晶體在送入烘箱前,,應(yīng)預(yù)先在空氣中干燥,否則可能引起溶劑的燃燒或爆炸,。 11.小量及微量的物質(zhì)的重結(jié)晶:小量的物質(zhì)的結(jié)晶或重結(jié)晶基本要求同前所述,,但均采用與該物質(zhì)的量相適應(yīng)的小容器。微量物質(zhì)的結(jié)晶和重結(jié)晶可在小的離心管中進(jìn)行,。熱溶液制備后立即離心,,使不容的雜質(zhì)沉于管底,用吸管將上層清夜移至到另一個(gè)小的離心管中,,令其結(jié)晶,。結(jié)晶后,用離心的方法使晶體和母液分離,。同時(shí)可在離心管中用小量的溶劑洗滌晶體,,用離心的方法將溶劑與晶體分離。 12.母液中常含有一定數(shù)量的所需要的物質(zhì),,要注意回收,。如將溶劑除去一部分后再讓其冷卻使結(jié)晶析出,通常其純度不如第一次析出來的晶體,。若經(jīng)純度檢查不合要求,,可用新鮮溶劑結(jié)晶,直至符合純度要求為止,。 選擇適當(dāng)?shù)娜軇τ谥亟Y(jié)晶操作的成功具有重大的意義,,一個(gè)良好的溶劑必須符合下面兒個(gè)條件: 5.能給出較好的結(jié)晶,。 在幾種溶劑都適用時(shí),則應(yīng)根據(jù)結(jié)晶的回收率,、操作的難易,、溶劑的毒性大小及是否易燃、價(jià)格高低等擇優(yōu)選用,。 1,、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。 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,。 3,、一個(gè)好的溶劑在沸點(diǎn)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(diǎn),,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。 4,、溶劑的沸點(diǎn)最好比被結(jié)晶物質(zhì)的熔點(diǎn)低50℃,。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現(xiàn)象。 5,、溶劑的沸點(diǎn)越高,,沸騰時(shí)溶解力越強(qiáng),對于高熔點(diǎn)物質(zhì),,最好選高沸點(diǎn)溶劑,。 6、含有羥基,、氨基而且熔點(diǎn)不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑,。因?yàn)槿苜|(zhì)與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。 7,、含有氧,、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑,原因同上,。 8,、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,。 結(jié)晶條件:主要指溫度,,壓力,,是否攪拌等。溫度很重要,,一般我們都是低溫冷藏,,其實(shí)有時(shí)還需要高溫保溫!這主要需摸清其溶解度的關(guān)系在確定結(jié)晶溫度,。攪拌也是一個(gè)影響因素,,他對結(jié)晶的晶型,結(jié)晶的快慢都有影響,。 選擇梯度降溫的條件對晶型和收率影響也較大,。 還有就是加晶種的時(shí)機(jī):晶種加得過早,晶種溶解或產(chǎn)生的晶型一般較細(xì),;加的晚,,則溶液里可能已經(jīng)產(chǎn)生了晶核,造成結(jié)晶可能包裹雜質(zhì) 過濾得到的濾液冷卻后,,晶體就會(huì)析出,。用冷水或冰水迅速冷卻并劇烈攪動(dòng)溶液時(shí),可得到顆粒很小的晶體,,將熱溶液在空溫條件下靜置使之緩緩冷卻,,則可得到均勻而較大的品體。 如果溶液冷卻后晶體仍不析出,,可用玻璃抹摩控液面下的容器壁,,也可加入品種,或進(jìn)一步降低溶液溫度(用冰水或其它冷凍溶液冷卻),。 如果溶液冷卻后不析出品體而得到油狀物時(shí),,可重新加熱,至形成澄清的熱溶液后,,任其自行冷卻,,并不斷用玻璃棒攪拌溶液,摩擦器壁或投人品種,,以加速品體的析出,。若仍有油狀物開始忻出,應(yīng)立即劇烈攪拌使油滴分散,。 理化性質(zhì)均一,;固體化合物熔距≤ 2℃;TLC或PC展開呈單一斑點(diǎn),;HPLC或GC分析呈單峰,,核磁譜圖沒有毛刺。 某些產(chǎn)品作的多了,可以憑經(jīng)驗(yàn)的,,如該樣品經(jīng)過多次重結(jié)晶后,,看到應(yīng)該出現(xiàn)的那種晶型,,根據(jù)以往檢測結(jié)果,,其純度應(yīng)該八九不離十了。 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(shí)對所需要的成分溶解度較小,,而熱時(shí)溶解度較大,。溶劑的沸點(diǎn)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,。 2.制備結(jié)晶的溶液,,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),。“新生態(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(shí)就是如此,,有時(shí)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.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。 4.結(jié)晶過程中,,一般是溶液濃度高,,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(shí)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(shí)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(shí)間。 5.制備結(jié)晶除應(yīng)注意以上各點(diǎn)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(shí)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(huì)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(shí),,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,。 7.化合物的結(jié)晶都有一定的結(jié)晶形狀,、色澤,、熔點(diǎn)和熔距,一可以作為鑒定的初步依據(jù),。這是非結(jié)晶物質(zhì)所沒有的物理性質(zhì),。化合物結(jié)晶的形狀和熔點(diǎn)往往因所用溶劑不同而有差異,。原托品堿在氯仿中形成棱往狀結(jié)晶,,熔點(diǎn)207℃;在丙酮中則形成半球狀結(jié)晶,,熔點(diǎn)203℃,;在氯仿和丙酮混合溶劑中則形成以上兩種晶形的結(jié)晶。所以文獻(xiàn)中常在化合物的晶形,、熔點(diǎn)之后注明所用溶劑,。一般單體純化合物結(jié)晶的熔距較窄,,有時(shí)要求在0.5℃左右,如果熔距較長則表示化合物不純 (1)晶體生成學(xué)(crystallogeny):研究天然及人工晶體的發(fā)生,、成長和變化的過程與機(jī)理,,以及控制和影響它們的因素。 |
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