利用混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同,或者在同一溶劑中不同溫度時(shí)的溶解度不同,而使它們相互分離。
溶劑的選擇
溶解固體
除出不溶雜質(zhì)
晶體析出
晶體的收集與洗滌
晶體的干燥
1.1 溶劑選擇的原則
選擇適宜的溶劑是重結(jié)晶的關(guān)鍵之一,適宜的試劑應(yīng)符合下述條件:
(1)與被提純的有機(jī)物不起化學(xué)作用;
(2)對被提純的有機(jī)物應(yīng)易溶于熱溶劑中,而在冷溶劑中幾乎不溶;
(3)對雜質(zhì)的溶解度應(yīng)很大,或很少;
(4)能得到較好的結(jié)晶;
(5)溶劑的沸點(diǎn)適中。若過低時(shí),溶解度改變不大,難分離,且操作也困難;過高時(shí),附著于晶體表面的溶劑不容易除去。
(6)價(jià)廉易得,毒性低,回收率高,操作安全。
(7) 在選擇溶劑時(shí)應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的一般原理。溶質(zhì)往往易溶于其結(jié)構(gòu)相似的溶劑中。一般來說,極性的溶劑溶解極性的固體,非極性的溶劑溶解非極性的固體。在實(shí)驗(yàn)中往往要通過很多次實(shí)驗(yàn)才能確定使用那種溶劑。
1.2 溶劑選擇的一般方法
我們從下面七個(gè)方面來選擇溶劑:
(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。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。
(5)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。
(6)含有氧、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑,原因同上。
(7)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
(8)使用純?nèi)軇┎贿m合時(shí),可以采用混合溶劑法:用過量熱的良溶劑溶解,加熱,緩慢加入不良溶劑至有渾濁,靜置冷卻到析出固體。實(shí)驗(yàn)室常用的配伍是乙酸乙酯和石油醚。
1.3 溶劑篩選操作方法:
在試管中加入少量(麥粒大小)待結(jié)晶物,加入0.5mL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。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,表示溶劑溶解度太小;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。
加熱法:在錐形瓶或圓底燒瓶中加入溶質(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。滴加不良溶劑, 至出現(xiàn)混濁(必要的時(shí)候加入晶種)撤除加熱, 自然冷卻到室溫(不要極速冷凍降溫)或者更低溫度,過濾得固體。
加熱法實(shí)例: 化合物A(20g, 純度62%)加入250mL茄形瓶中(配球形冷凝管), 加20mL乙酸乙酯, 油浴加熱到沸騰, 還有大約一半固體未溶解, 冷凝管上部緩慢加乙酸乙酯,大約補(bǔ)加30mL乙酸乙酯, 使全部溶解, 繼續(xù)補(bǔ)加15 mL乙酸乙酯,沸騰2min后, 緩慢滴加大約30mL石油醚, 剛出現(xiàn)混濁. 撤去油浴(每隔1小時(shí)攪拌0.5min),自然降溫, 三小時(shí)候后, 開始過濾得12g固體, 收率60%, 純度96%。
常溫法:用可溶溶劑使固體正好溶解,再緩慢滴加不良溶劑, 至固體緩慢析出。
減少溶劑降溫法:用低沸點(diǎn)溶劑(常用的是乙醚)使固體剛?cè)軇? 用水泵抽真空, 使溶劑緩慢減少, 同時(shí)溫度會(huì)降低, 固體慢慢析出。
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。
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。
過柱預(yù)純化,粗分離后再結(jié)晶,這樣的話重結(jié)晶成功率會(huì)大大提高。
不要輕易冷凍,自然降溫得到固體純度會(huì)大大提高。
晶種的取得,用玻璃棒沾一滴溶液,揮干。
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