蒸發(fā)結(jié)晶器常見的蒸發(fā)溶劑
1、在工業(yè)生產(chǎn)中常用溶劑有: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、比較常用溶劑有: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、一個好的溶劑在沸點附近對待結(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,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、溶劑的沸點最好比被結(jié)晶物質(zhì)的熔點低50℃。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現(xiàn)象。
4、溶劑的沸點越高,沸騰時溶解力越強,對于高熔點物質(zhì),最好選高沸點溶劑。
5、含有羥基、氨基而且熔點不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質(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。
重結(jié)晶技術(shù)討論
從有機化學反應(yīng)分離出來的固體粗產(chǎn)物往往含有未反應(yīng)的原料,副產(chǎn)物及雜質(zhì),必須加以分離純化。提純固體有機物最常用的方法之一就是重結(jié)晶,其原理是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的溶解度不同,而使它們相互分離。重結(jié)晶提純法的一般過程為:溶劑的選擇
溶解固體 除了雜質(zhì) 晶體析出 晶體的收集與洗滌 晶體的干燥。
1 溶劑的選擇
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) 與被提純的有機物不起化學作用;
(2) 對被提純的有機物應(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) 溶劑的沸點適中。若過低時,溶解度改變不大,難分離,且操作也困難;過高時,附著于晶體表面的溶劑不容易除去。
(6) 價廉易得,毒性低,回收率高,操作安全。
在選擇溶劑時應(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。在實驗中往往要通過很多次實驗才能確定使用那種溶劑。
1.2 溶劑選擇的一般方法
我們從下面七個方面來選擇溶劑:
1.2.1 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。
1.2.2 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。
1.2.3 一個好的溶劑在沸點附近對待結(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,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。
1.2.4 溶劑的沸點最好比被結(jié)晶物質(zhì)的熔點低50℃。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現(xiàn)象。溶劑的沸點越高,沸騰時溶解力越強,對于高熔點物質(zhì),最好選高沸點溶劑。
1.2.5 含有羥基、氨基而且熔點不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質(zhì)與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。
1.2.6 含有氧、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑,原因同上。1.2.7 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。
2 重結(jié)晶操作
操作部分包括除溶劑選擇后的所有步驟,下面我們將全面介紹重結(jié)晶的相關(guān)操作。
2.1 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。初學者常把不溶雜質(zhì)當成待結(jié)晶物!如果長時間加熱仍有不溶物,可以靜置試管片刻并用冷水冷卻試管(勿搖動)。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?。蝗魶]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。
2.2 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)從冷凝管上口補加溶劑至完全溶解再補加過量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!)。如果物質(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,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。
2.3 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!初學者常犯錯誤:濾紙沒有貼緊(可用雙層的)、動作遲緩導致結(jié)晶在布氏漏斗中析出、抽氣壓力太大導致濾液被吸入泵中、過濾完畢沒有立即卸壓導致大量溶劑被抽進泵中。
總之,與“相似相溶“背道而馳就對了,大極性的東西,用中等極性的溶劑結(jié)晶;小極性的東西,用大極性的溶劑。這樣,有一半以上的情況是適合的。
2.4 操作過程中一些方法
2.4.1 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。
2.4.2 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...
2.4.3 用分級結(jié)晶法。積累的母液過柱。但選用這種方法需注意下面的問題:
a.過柱預(yù)純化,粗分離后再結(jié)晶;
b.石油醚熱提-冷析法;
c.選低沸點的溶劑如乙醚;
d.晶種的取得,用玻璃棒沾一滴溶液,揮干。
e.不要輕易冷凍,用讓溶劑自然揮發(fā)的方法。
2.5 關(guān)于用乙醚和石油醚結(jié)晶的方法
關(guān)于用乙醚結(jié)晶?;亓饕颐褧r,要加一冷凝管。不斷從上口加乙醚,直至混濁消失,有時是因為溶解的較慢,而不是不能溶,所以要有耐心。如果加入很多乙醚還有少量沉淀不溶,則將其濾去,濾液濃縮至有固體析出,再加熱,加入少量乙醚使澄清。自然放冷,可得晶型較好的結(jié)晶。過濾。用少量乙醚洗晶體。洗滌液合并入母液,在盛母液的瓶口蒙一層濾紙,或塞一團衛(wèi)生紙,讓乙醚自然揮