有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純課件

1、有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,1,有機(jī)物的重結(jié)晶提純,重結(jié)晶是有機(jī)合成中一項(xiàng)非?；?，但是又非常重要的技術(shù)，它原理簡(jiǎn)單、使用方便，但是真的要做好重結(jié)晶，不是那么容易的事，今天我們一塊學(xué)習(xí)重結(jié)晶的具體方法,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,2,主要分為以下幾個(gè)內(nèi)容： 一、原理 二、溶劑的選擇 三、熱溶解 四、熱過濾 五、結(jié)晶 六、冷過濾和干燥,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,3,一、原理,重結(jié)晶是利用固體混合物中目標(biāo)組分在某種溶劑中的溶解度隨溫度變化有明顯差異，在較高溫度下溶解度大，降低溫度時(shí)溶解度小，從而能實(shí)現(xiàn)分離提純。 例如： A和B在某溶劑中的溶解度都是1g/100mL，100度10g/100mL，若一個(gè)混合物樣

2、品中含有9gA和1.5gB，將這個(gè)樣品用100mL溶劑在100度下溶解，A和B可以完全溶解于溶劑中。將其冷卻到20度，則有8gA和1gB從溶液中析出。過濾，剩余溶液（通常稱為母液）中還溶有1gA和0.5gB。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,4,二、溶劑的選擇,I、溶劑分類 II、溶劑極性大小 III、選擇溶劑標(biāo)準(zhǔn) IV、選擇溶劑的實(shí)驗(yàn)操作,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,5,二、溶劑的選擇,I、常用溶劑分類 1.烴類溶劑 己烷、戊烷、石油醚等屬于低毒性溶劑，易燃，苯、甲苯、二甲苯 等毒性溶劑，易燃 烴類溶劑極性小，密度比水小，難溶于水 2.鹵代烴溶劑 二氯甲烷、四氯化碳 、氯仿、氯苯、溴苯、二氯乙烷等密度比

3、水大，難燃性。 3.醇類溶劑 一元醇-甲醇、乙醇、異丙醇等強(qiáng)親水性溶劑，可以與水任意比混溶，丁醇環(huán)己醇芐醇等低水溶性醇。 多元醇-乙二醇丙三醇等強(qiáng)親水性溶劑,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,6,二、溶劑的選擇,4.酮類溶劑 丙酮、丁酮等一種溶解范圍較廣的溶劑，對(duì)許多有機(jī)物都有溶解能力，而且毒性低。 5.酯類溶劑 乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯等毒性比較低，有芳香氣味，不溶于水 6.醚類溶劑 乙醚，正丁醚，甲基叔丁醚等不溶于水的溶劑 四氫呋喃、二氧六環(huán)等易溶于水的溶劑 7.其他-水、DMF、DMSO等,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,7,二、溶劑的選擇,II、常用溶劑極性大小 1，試劑極性從小到大：烷、烯、醚、

4、酯、酮、醛、胺、醇和酚、水 2，戊烷，正己烷環(huán)己烷 四氯化碳甲苯二甲苯氯苯乙醚苯，異丁醇二氯甲烷正丁醇醋酸丁酯,乙酸丁酯四氫呋喃乙酸乙酯異丙醇氯仿二氧六環(huán)丙酮乙腈DMF甲醇乙二醇DMSO水,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,8,二、溶劑的選擇,常用混合溶劑的極性： 環(huán)己烷-乙酸乙酯（8+2）苯-丙酮（9+1）苯-乙酸乙酯（8+2）氯仿-乙醚（9+1）苯-甲醇（95+5） 環(huán)己烷-乙酸乙酯（1+1）氯仿-甲醇（99+1） 苯-甲醇（9+1）苯-乙酸乙酯（1+1）氯仿-甲醇(95+5)乙酸乙酯-甲醇（99+1）苯-丙酮（1+1）氯仿-甲醇（9+1） 隨著甲醇等大極性溶劑的比例增加極性逐漸增大,有機(jī)化合物的重

5、結(jié)晶提純,9,二、溶劑的選擇,III、選擇溶劑標(biāo)準(zhǔn) （1）不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，例如脂肪族鹵代烴類化合物不宜用作堿性化合物結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑；醇類化合物不宜用作酯類化合物結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑，也不宜用作氨基酸鹽酸鹽結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑。 （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?。ㄇ耙环N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）,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,10,二、溶劑的選擇,（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

6、，便于操作 （7）價(jià)廉易得，回收率高 ( 8) 溶劑沸點(diǎn)比化合物熔點(diǎn)至少低50度 （9）適當(dāng)時(shí)候可以選用混合溶劑 用于結(jié)晶和重結(jié)晶的常用溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氧六環(huán)、石油醚等。此外四氯化碳、苯、甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亞砜等也常使用。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,11,二、溶劑的選擇,DMF和DMSO的溶解能力大，當(dāng)找不到其它適用的溶劑時(shí)，可以試用。但往往不易從溶劑中析出結(jié)晶，且沸點(diǎn)較高，晶體上吸附的溶劑不易除去，是其缺點(diǎn)。 苯、四氯化碳、甲苯等毒性大 乙醚雖是常用的溶劑，但是若有其它適用的溶劑時(shí)，最好不用乙醚，因?yàn)橐环矫嬗捎谝颐岩兹?、易爆，使用時(shí)

7、危險(xiǎn)性特別大，應(yīng)特別小心；另一方面由于乙醚易沿壁爬行揮發(fā)而使欲純化的化學(xué)試劑在瓶壁上析出，以致影響結(jié)晶的純度。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,12,二、溶劑的選擇,在選擇溶劑時(shí)必須了解欲純化的化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿苜|(zhì)往往易溶于與其結(jié)構(gòu)相近的溶劑中“相似相溶”原理。極性物質(zhì)易溶于極性溶劑，而難溶于非極性溶劑中；相反，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑，而難溶于極性溶劑。 但是一般情況下重結(jié)晶溶劑的選擇，與“相似相溶”有點(diǎn)背道而馳，大極性的物質(zhì)，用中等極性的溶劑結(jié)晶；小極性的東西，用大極性的溶劑。有一半以上的情況是適合的。 了解上面的知識(shí)我們?cè)俑鶕?jù)雜質(zhì)的物理性質(zhì)確定合適的溶劑。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,13,二

8、、溶劑的選擇,物質(zhì)的類別 溶解度大的溶劑 烴 烴、醚、鹵代烴 鹵代烴 醚， 胺，酯，酯硝基化合物 腈酮 醇、二氧六烷 酚酰胺 醇、水醇 羧酸磺酸鹽 水 如：欲純化的化學(xué)試劑是個(gè)非極性化合物，實(shí)驗(yàn)中已知其在異丙醇中的溶解度太小，異丙醇不宜作其結(jié)晶和重結(jié)晶的溶劑，這時(shí)一般不必再實(shí)驗(yàn)極性更強(qiáng)的溶劑，如甲醇、水等，應(yīng)實(shí)驗(yàn)極性較小的溶劑，如苯、石油醚等。適用溶劑的最終選擇，只能用試驗(yàn)的方法來決定。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,14,二、溶劑的選擇,若不能選擇出一種單一的溶劑對(duì)欲純化的組分進(jìn)行結(jié)晶和重結(jié)晶，則可選擇混合溶劑?；旌先軇┮话闶怯蓛煞N可以以任何比例互溶的溶劑組成，其中一種溶劑較易溶解欲純化的化學(xué)試劑

9、，另一種溶劑較難溶解欲純化的化學(xué)試劑。 一般常用的混合溶劑有：乙醇和水、乙醇和乙醚、乙醇和丙酮、乙醇和氯仿、二氧六環(huán)和水、乙醚和石油醚、氯仿和石油醚等等，最佳復(fù)合溶劑的選擇必須通過試驗(yàn)來確定。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,15,二、溶劑的選擇,IV、選擇溶劑的實(shí)驗(yàn)操作 1）單一溶劑 取0.1g目標(biāo)物質(zhì)于一小試管中，滴加約1mL溶劑，加熱至沸。若完全溶解，且冷卻后能析出大量晶體，這種溶劑一般認(rèn)為合用。如樣品在冷時(shí)或熱時(shí)，都能溶于1mL溶劑中，則這種溶劑不合用。若樣品不溶于1mL沸騰溶劑中，再分批加入溶劑，每次加入0.5mL，并加熱至沸?？偣灿?mL熱溶劑，而樣品仍未溶解，這種溶劑也不合用。若樣品溶于

10、3mL以內(nèi)的熱溶劑中，冷卻后仍無結(jié)晶析出，這種溶劑也不合用。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,16,二、溶劑的選擇,2）混合溶劑 如果難于選擇一種適宜的溶劑，可考慮選用混合溶劑。混合溶劑一般由兩種能互相溶解的溶劑組成，目標(biāo)物質(zhì)易溶于其中一種溶劑，而難溶于另一種溶劑。先將目標(biāo)物質(zhì)溶于易溶溶劑中，沸騰時(shí)趁熱逐漸加入難溶的溶劑，至溶液變渾濁，再加入少許前一種溶劑或稍加熱，溶液又變澄清。放置，冷卻，使結(jié)晶析出。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,17,三、熱溶解,操作：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單口瓶中，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，

11、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）。 注意事項(xiàng)： 1）溶劑量的多少，因同時(shí)考慮兩個(gè)因素。溶劑少則收率高，但可能給熱過濾帶來麻煩，并可能造成更大的損失；溶劑多，顯然會(huì)影響收率。故兩者應(yīng)綜合考慮。一般可比需要量多加20左右的溶劑,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,18,三、熱溶解,2）可以在溶劑沸點(diǎn)溫度時(shí)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，

12、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。 3）為了避免溶劑揮發(fā)及可燃性溶劑著火或有毒溶劑中毒，應(yīng)在單口瓶上裝置回流冷凝管，添加溶劑可從冷凝管的上端加入。 4）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。降溫后加入活性炭，再次升溫回流。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,19,四、熱過濾,方法一：常壓過濾 用漏斗趁熱過濾（預(yù)先加熱漏斗，疊菊花濾紙，準(zhǔn)備錐形瓶接收濾液，減少溶劑揮發(fā)用的表面皿）。 方法二：減壓過濾 可把布氏漏斗預(yù)先烘熱，然后便可趁熱過濾。可避免晶體

13、析出而損失。 上述兩種方法在過濾時(shí)，應(yīng)先用溶劑潤(rùn)濕濾紙，以免結(jié)晶析出而阻塞濾紙孔。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。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,20,五、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)結(jié)晶不易析出晶體，或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

14、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。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,21,五、結(jié)晶,（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。 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。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。 出現(xiàn)油狀物和乳化主要以下幾個(gè)原因

15、： A 在蒸發(fā)溶劑時(shí)蒸發(fā)的太多，出現(xiàn)油狀。 解決的辦法很簡(jiǎn)單就是再加一些溶劑的溶劑讓其全部溶解，進(jìn)行結(jié)晶讓其析出。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,22,五、結(jié)晶,B 降溫太快。 解決辦法：進(jìn)行自然降溫或是梯度降溫，使其慢慢結(jié)晶出固體 C選擇溶劑不合適 解決辦法：需要再繼續(xù)選擇溶劑 D物料中有粘狀雜質(zhì)，造成難于析晶或者析出后成油狀物 解決辦法 難于析晶：加入晶種，玻璃棒、鑰匙研磨玻璃器壁誘導(dǎo)析晶或者用玻璃棒沾一滴溶液，揮干，固體加入結(jié)晶溶液中,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,23,五、結(jié)晶,析出后油狀物的解決辦法 （1） 如果你的油狀物能溶于乙醚，可用乙醚將其溶解后轉(zhuǎn)移至研缽中進(jìn)行研磨，隨著乙醚的不斷揮發(fā)，油

16、狀物會(huì)漸漸凝為固體。原因有二：1-溶劑不斷在減少。2-研磨中產(chǎn)生大量玻璃微屑成為晶種而誘導(dǎo)析晶。 （2） “石油醚熱提-冷卻法”也是用來對(duì)付油狀物的方法，加入石油醚，沸騰，傾出上清液，底部油繼續(xù)加入石油醚熱提取，直至石油醚層無色，則基本提取完全。冷卻后一般會(huì)析出晶體。（在此過程中還可加入活性炭脫色效果會(huì)更好，有一缺點(diǎn)就是冷卻后剩余樣品和活性炭在一起會(huì)變的很硬） （3）過柱預(yù)純化，粗分離后再結(jié)晶；,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,24,六、冷過濾和干燥,冷過濾 和熱過濾要求基本一樣，如果溫度比較低結(jié)晶出來的要先把洗滌溶劑低溫冷凍，并且動(dòng)作要快，防止溶液溫度升高，結(jié)晶固體重新溶解，降低收率。 干燥 （1）

17、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2050。 （3）置于干燥器中干燥,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,25,補(bǔ)充,怎樣將少量固體取出瓶子，分兩種情況： （1）旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，固體呈透明狀，粘在瓶壁上，無法用刮刀刮下。解決方法：用易溶溶劑（如丙酮）重新溶解，并加入一些不良溶劑（如己烷），重新旋干，固體將以較好的形態(tài)析出，或以（2）形式存在； （2）旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，固體呈白色非透明狀，粘在瓶壁上，可以用刮刀刮下，但由于靜電原因無法取出來。解決方法：用少量易溶溶劑重新溶解，將溶液轉(zhuǎn)移到表面皿或扁平的樣品瓶中，把它們放到一個(gè)更大的容器里，蓋上張濾紙防止落上灰塵，讓溶劑自然揮干。 另外，應(yīng)準(zhǔn)確稱量轉(zhuǎn)移前后的瓶重，以確定樣品是否完全轉(zhuǎn)移。,有機(jī)化合物的重結(jié)晶提純,26,實(shí)例,對(duì)A物質(zhì)進(jìn)行純化 粗品含量88%，A的熔點(diǎn)在5-10度，60