重结晶的方法技术

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1、化合物结晶的方法 化合物结晶的方法化合物晶型的差异直接影响其稳定性 /吸收的快慢 /吸湿性/纯度等,不知大家这 方面有什么心得?结晶溶剂选择的一般原则及判定结晶纯度的方法。 结晶溶剂选择的一般原则：对欲分离的成分热时溶解度大，冷时溶解度小；对杂 质冷热都不溶或冷热都易溶。沸点要适当，不宜过高或过低，如乙醚就不宜用。 或者利用物质与杂质在不同的溶剂中的溶解度差异选择溶剂判定结晶纯度的方法：理化性质均一；固体化合物熔距W 2C； TLC或PC展开呈单一斑点；HPLC或GC分析呈单峰现代结晶学主要包括以下几个分支：(1) 晶体生成学(crystallogeny)：研究天然及人工晶体的发生、成长和变化

2、 的过程与机理，以及控制和影响它们的因素。(2) 几何结晶学(gometrical crystallography)：研究晶体外表几何多面体 的形状及其间的规律性。(3) 晶体结构学(crystallology)：研究晶体内部结构中质点排而的规律性， 以及晶体结构的不完善性。(4) 晶体化学(crystallochemistry,亦称结晶化学)：研究晶体的化学组成与 晶体结构以及晶体的物理、化学性质间关系的规律性。(5) 晶体物理学(crystallophysics)：研究晶体的各项物理性质及其产生的机 理。溶剂方面：是制备结晶的关键所在。除 yangdongyu 提到的外，选择时可用少 量各

3、种不同溶剂试验其溶解度，包裹冷时和热时。一般首选乙醇。另外，尽可能 选择单一溶剂，这样在大生产时也可较好的解决母液回收套用问题，降低成本。 研究时，混合溶剂一般会有更好效果。还有安全，价廉也是考虑因素。结晶条件：主要指温度，压力，是否搅拌等。温度很重要，一般我们都是低温冷 藏，其实有时还需要高温保温！这主要需摸清其溶解度的关系在确定结晶温度。 搅拌也是一个影响因素，他对结晶的晶型，结晶的快慢都有影响。结晶纯度判定：都是一般的常规方法。不过都某些产品作的多了，可以凭经验的， 如该样品经过多次重结晶后，看到应该出现的那种晶型，根据以往检测结果，其 含量应该*不离十了，不信HPLC测去 另外选择梯度

4、降温的条件对晶型和收率影响也较大 还有就是加晶种的时机：晶种加得过早，晶种溶解或产生的晶型一般较细；加的 晚，则溶液里可能已经产生了晶核，造成结晶可能包裹杂质 重结晶方法是利用固体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同而使其相互 分离。进行重结晶的简单程序是先将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近 饱和的溶液，趁热过滤除去不溶性杂质，冷却滤液，使晶体自过饱和溶液中析出， 而易溶性杂质仍 留于母液小，抽气过滤，将晶体从母液中分出，干燥后测定熔点，如纯度仍不符 合要求，可再次进行重结晶，直至符合要求为止。关于溶剂的选择选择适当的溶剂对于重结晶操作的成功具有重大的意义，一个良好的溶剂必须符 合

5、下面儿个条件：1、不与被提纯物质起化学反应2、在较高温度时能溶解多量的被提纯物质而在室温或更低温度时只能溶解很少 量；3对杂质的溶解度非常大或非常小，前一种情况杂质留于母液内，后一种情况 趁热过滤时杂质被滤除；4溶剂的沸点不宜太低，也不宜过高。溶剂沸点过低时制成溶液和冷却结晶两 步操作温差小，团体物溶解度改变不大，影响收率，而且低沸点溶剂操作也不方 便。溶剂沸点过高，附着于晶体表面的溶剂不易除去。5能给出较好的结晶。在几种溶剂都适用时，则应根据结晶的回收率、操作的难易、溶剂的毒性大小及 是否易燃、价格高低等择优选用。关于晶体的析出过滤得到的滤液冷却后，晶体就会析出。用冷水或冰水迅速冷却并剧烈搅

6、动溶液 时，可得到颗粒很小的晶体，将热溶液在空温条件下静置使之缓缓冷却，则可得 到均匀而较大的品体。如果溶液冷却后晶体仍不析出，可用玻璃抹摩控液面下的容器壁，也可加入品种， 或进一步降低溶液温度（用冰水或其它冷冻溶液冷却）。如果溶液冷却后不析出品体而得到油状物时，可重新加热，至形成澄清的热溶液 后，任其自行冷却，并不断用玻璃棒搅拌溶液，摩擦器壁或投人品种，以加速品 体的析出。若仍有油状物开始忻出，应立即剧烈搅拌使油滴分散。结晶过程的确是一门学问，国内在结晶方面专家首推天津大学化工学院的王静康院士。关于这方面的理论书籍不少，但是真正具体到每一类物质或每个物质，他 们又不完全相同。共性的东西可能是

7、理论上的，具体到每一类化合物的结晶过程 的讨论可能对大家最有帮助。溶剂的选择（单一或复合）、结晶温度，搅拌速度，搅拌方式，过饱和度的选择， 养晶的时间，溶媒滴加的方式和速率等等，另外，在溶解、析晶、养晶这些过程 中，上述温度、搅拌速度、时间多少、加入方式和速度还不完全一样。所以诸多 因素叠加在一起，更是觉得难度大。一般说来，先应该选择主要的条件，使结晶过程能够进行下去，得到晶体，然后 再优化上述条件。条件成熟后，才能进行中试和生产。如果是进行理论研究可能 着重点就不一样了。如果是搞应用研究，那么溶剂相对来说不难选择，关键点在于使用这种溶剂能否 找到过饱和点，过饱和点区间是不是好控制。如果过饱和

8、点不好选，或过饱和度 不够，很难析晶，更别提养晶了。这时可能要考虑复合溶媒，调整过饱和区间。 所以我认为结晶过程最主要的是析晶过程，这时候各个条件的控制最为重要。控 制好析晶过程，结晶过程大概完成 60%。养晶过程相对来说好控制一些，主要是按照优化参数，控制好条件，一般问题不 大，放大过程中也基本不会出问题。如果搞基础研究，物性还不是很清楚，结晶过程的研究可能花费的时间，精力较 大。但一旦把整个过程搞明白，还是很有价值的。重结晶技术固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高，溶解度增大。 若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱 和而析出晶体。利用

9、溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质 从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中(若在溶剂中的溶解 度极小，则配成饱和溶液后被过滤除去)，从而达到提纯目的。假设一固体混合 物由 9.5 克被提纯物 A 和 0.5 克杂质 B 组成，选择某溶剂进行重结晶，室温时 A、B在此溶剂中的溶解度分别为SA和SB,通常存在下列三种情况(1) 室温下杂质较易溶解(SBSA)。设在室温下SB = 2.5克/100ml, SA = 0.5克/100ml,如果A在此沸腾溶剂中的溶解度为9.5克/100ml,则使用 100ml 溶剂即可使混合物在沸腾时全溶。若将此滤液冷却至室温时可析出 A

10、9g(不考虑操作上的损失)而 B 仍留在母液中, A 损失很小,即被提纯物回收率 达到94%。如果A在此沸腾溶剂中的溶解度为47.5克/100ml,贝U只要使用 20ml 溶剂即可使混合物在沸腾时全溶,这时滤液可析出 A9.4 克, B 仍可留在 母液中,被提纯物的回收率高达 99%。由此可见,如果杂质在冷时的溶解度大而产物在冷时的溶解度小,或溶剂对产物 的溶解性能随温度的变化大,这两方面都有利于提高回收率。(2) 杂质较难溶解(SB(3) 两者溶解度相等(SA=SB)。设在室温下皆为2.5克/100ml,若也用100ml 溶剂重结晶,仍可得到纯 A7 克。但如果这时杂质含量很多,则用重结晶分

11、离产 物就比较困难。在 A 和 B 含量相等时,重结晶就不能用来分离产物了。 从上述讨论总可以看出,在任何情况下,杂志的含量过多都是不利的(杂质太多 还会影响结晶速度,甚至妨碍结晶的生成)。一般重结晶只适用于纯化杂质含量 在 5%以下的固体有机混合物。在进行重结晶时,选择理想的溶剂是一个关键,理想的溶剂必须具备下列条件： ( 1 )不与被提纯物质起化学反应(2) 在较高温度时能溶解多量的被提纯物质；而在室温或更低温度时,只能溶 解很少量的该种物质(3) 对杂质的溶解非常大或者非常小(前一种情况是使杂质留在母液中不随被 提纯物晶体一同析出；后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去)(4) 容易挥发(溶

12、剂的沸点较低),易与结晶分离除去(5) 能给出较好的晶体( 6 )无毒或毒性很小,便于操作(7)价廉易得实验仪器及药品： 仪器：吸滤瓶、布氏漏斗 药品：乙酰苯胺 实验操作：1、溶剂的选择（本实验采用水作溶剂） 一般化合物可以通过查阅手册或辞典中的溶解度一栏相关数据。但溶剂的最后选 择是通过实验方法决定的，在进行试验时，必须严防易然溶剂着火。2、溶解 通过试验结果或查阅溶解度数据计算被提取物所需溶剂的量，在将被提取物晶体 置于锥形瓶中，加入较需要量稍少的适宜溶剂，加热到微微沸腾一段时间后，若 未完全溶解，可再添加溶剂，每次加溶剂后需再加热使溶液沸腾，直至被提取物 晶体完全溶解（但应注意，在补加溶

13、剂后，发现未溶解固体不减少，应考虑是不 溶性杂质，此时就不要再补加溶剂，以免溶剂过量）。注意事项：（1）溶剂量的多少，因同时考虑两个因素。容极少则收率高，但可能给热过滤 带来麻烦，并可能造成更大的损失；容极多，显然会影响回收率。故两者应综合 考虑。一般可比需要量多加 20左右的溶剂（有的教科书上认为一般可比需要 量多 20100的溶剂）。（2）可以在溶剂沸点温度时溶解固体，但必须注意实际操作温度是多少，否则 会因实际操作时，被提纯物晶体大量析出。但对某些晶体析出不敏感的被提纯物， 可考虑在溶剂沸点时溶解成饱和溶液，故因具体情况决定，不能一概而论。例如， 本次实验在100C时配成饱和溶液，而热过

14、滤操作温度不可能是100C，可能 是80C ?也可能是90C ?那么在考虑加多少溶剂时，应同时考虑热过滤的实际 操作温度。（3）为了避免溶剂挥发及可燃性溶剂着火或有毒溶剂中毒，应在锥形瓶上装置 回流冷凝管，添加溶剂可从冷凝管的上端加入。（4）若溶液中含有色杂质，则应加活性炭脱色，应特别注意活性炭的使用（P.7071 ）。3、乗热过滤（ 1）若为易燃溶剂，则应防止着火或防止溶剂挥发。（2）若采用图 3.1（1）装置，应注意滤纸的折叠方法及操作要领（包括漏斗 的预热、滤纸的热水润湿等）；若采用图 3.1（3）装置，则应注意洗净抽滤瓶和滤纸的大小、滤纸的人润湿等 操作，开始不要减压太甚，以免将滤纸抽

15、破（在热溶剂中，滤纸强度大大下降）。4、结晶（1）将滤液在室温或保温下静置使之缓缓冷却（如滤液已析出晶体，可加热使 之溶解），析出晶体，再用冷水充分冷却。必要时，可进一步用冰水或冰盐水等 冷却（视具体情况而定，若使用的溶剂在冰水或冰盐水中能析出结晶，就不能采 用此步骤）。（2）有时由于滤液中有焦油状物质或胶状物存在，使结晶不易析出，或有时因 形成过饱和溶液也不析出晶体，在这种情况下，可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面， 使溶质分子成定向排列而形成结晶的过程较在平滑面上迅速和容易；或者投入晶 种（同一物资的晶体，若无此物质的晶体，可用玻棒蘸一些溶液稍干后即会析出 晶体），供给定型晶核，使晶体迅速形成。

16、（3）有时被提纯化合物呈油状析出，虽然该油状物经长时间静置或足够冷却后 也可固化，但这样的固体往往含有较多的杂质（杂质在油状物中常较在溶剂中的 溶解度大；其次，析出的固体中还包含一部分母液），纯度不高。用大量溶剂稀 释，虽可防止油状物生成，但将使产物大量损失。这时可将析出油状物的溶液重新加热溶解，然后慢慢冷却。一当油状物析出时便 剧烈搅拌混合物，使油状物在均匀分散的状况下固化，但最好是重新选择溶剂， 使其得到晶形产物。5、抽气过滤（减压过滤） （1）装置中各仪器的名称和用途介绍。（2）减压过滤程序介绍：剪裁合符规格的滤纸放入漏斗中一用少量溶剂润湿滤 纸一开启水泵并关闭安全瓶上的活塞，将滤纸吸紧一打开安全瓶上的活塞，再关 闭水泵一借助玻棒，将待分离物分批倒入漏斗中，并用少量滤液洗出粘附在