有机合成的纯化与分离

烃类 溶剂
卤代烃 溶剂
二氯甲烷、四氯化碳 、氯仿、氯苯、溴苯、 二氯乙烷等密度比水大，难燃性。
醇类 溶剂
甲醇、乙醇、异丙醇等（一元醇）强亲水性溶 剂，可以与水任意比混溶，丁醇、环己醇、苄 醇等为低水溶性醇； 乙二醇、丙三醇等（多元醇）强亲水性溶剂。
重结晶常用溶剂分类
酮类 溶剂 丙酮、丁酮等一种溶解范围较广的溶剂，对 许多有机物都有溶解能力，而且毒性低。
通常要做出几种溶剂试验，相互比较，选出结晶速度 适当，产率高者，作为最佳溶剂。
如果没有合适的单一溶剂，可使用混合溶剂。 混合溶剂筛选方法： 选用两种互溶的溶剂，其中一种必须对样品是易溶的，另一种 则是难溶或不溶的。将少量的样品溶于易溶的溶剂中，然后向 其中逐渐加入已预热的难溶溶剂，至溶液刚好出现混浊为止。 再滴加1~2滴易溶溶剂，使混浊消失。冷却，结晶析出，则这种 溶剂适用，记录两种溶剂的体积比。
Na2SO4 + nH2O=Na2SO4· 2O （n=7，10） nH
这类干燥剂吸水是可逆的。由于平衡的存在，干燥也需要静 置一定时间。
脱水原理
C）与水发生化学反应
P2O5、CaO、Na等。
CaO + H2O→Ca(OH)2 Na + H2O→NaOH + 1/2H2↑ P2O5 + 3H2O→2H3PO4
沸点℃ 100.0 64.7 78.0 56.1 34.6 30—60 60—90 80.8 80.1 110.6
密度 1.00 0.79 0.79 0.79 0.71 0.68—0.72 0.78 0.88 0.87
溶剂名称 乙酸乙酯 二氧六环 二氯甲烷 二氯乙烷 三氯甲烷 四氯甲烷 硝基甲烷 甲乙酮 乙腈
出现油状物和乳化主要以下几个原因： A 在蒸发溶剂时蒸发的太多，出现油状。 解决的办法很简单就是再加一些溶剂的溶剂让其全部溶解，进 行结晶让其析出。 B 降温太快。 解决办法：进行自然降温或是梯度降温，使其慢慢结晶出固体 C选择溶剂不合适 解决办法：需要再继续选择溶剂 D物料中有粘状杂质，造成难于析晶或者析出后成油状物 解决办法难于析晶：加入晶种，玻璃棒、钥匙研磨玻璃器壁诱 导析晶或者用玻璃棒沾一滴溶液，挥干，固体加入结晶溶液中
2.
溶剂的选择
理想的溶剂应具备以下条件： ①不与目标物发生化学反应；
②目标物的溶解度，随温度的变化有显著的差异；
③溶剂对目标物和杂质的溶解度差异较大； ④目标物中能够形成良好的晶型。
溶剂的选择 粗选：经验和“相似相溶”规则
重结晶常用溶剂
溶剂名称 水 甲醇 乙醇 丙酮 乙醚 石油醚 环己烷 苯 甲苯
（2）有时结晶不易析出晶体，或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（同一物质的晶体，若无此物质的晶体，可用玻璃棒 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。
（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。 这时可将析出油状物的溶液重新加热溶解，然后慢慢冷却。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。
1. 固体的干燥
干燥器中常用干燥剂
干燥剂 变色硅胶 CaCl2 CaO NaOH 适合吸收的物质 H2O H2O、ROH H2O、HOAc、HCl H2O、HOAc、HCl ArOH、ROH 干燥剂 P2O5 H2SO4* 石蜡片 适合吸收的物质 H2O、ROH H2O、HOAc、ROH ROH、ROR、石油醚 苯、甲苯、氯仿等
3.
热溶解
操作：
将被提取物晶体置于单口瓶中，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。 如果在补加溶剂后，发现未溶解固体不减少怎么办？
注意事项： 1）溶剂量的多少，因同时考虑两个因素。溶剂少则收率高，但可 能给热过滤带来麻烦，并可能造成更大的损失；溶剂多，显然 会影响收率。故两者应综合考虑。一般可比需要量多加20 ％左 右的溶剂 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。如：实 验在100 ℃时配成饱和溶液，而热过滤操作温度不可能是100 ℃， 可能是 80 ℃？也可能是90 ℃？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）在单口瓶上装置回流冷凝管 4）若溶液中含有色杂质，则应加活性炭脱色，降温后加入活性炭， 再次升温回流。
沸点℃ 77.1 101.3 40.8 83.8 61.2 76.8 120.0 76.6 81.6
密度 0.90 1.03 1.34 1.24 1.49 1.58 1.14 0.81 0.78
0.1g试样+1ml溶剂A
精选：试管实验筛选法。
振摇后，观察溶解情况
溶完，溶剂不合适
未溶完，加热至沸腾，观察溶解情况
4.
热过滤
常压 过滤
用漏斗趁热过滤（预先加热漏斗，折叠滤纸，准 备锥形瓶接收滤液，减少溶剂挥发用的表面皿）
减压 过滤
可把布氏漏斗预先烘热，然后便可趁热过滤。 这样可以避免晶体析出而损失
常压热过滤和减压热过滤装置
扇形滤纸的折叠方法
热过滤时应注意
应先用溶剂润湿滤纸，以免结晶析出而阻塞滤纸孔；
滤纸没有贴紧（可用双层的）；
表 3—2 常用混合溶剂 乙醚—甲醇 乙醚—丙酮 乙醚—石油醚（30—60℃） 苯—石油醚（60—90℃）
甲醇—水 乙醇—水 乙酸—水 丙酮—水
二氯甲烷—甲醇 二氧六环—水 氯仿—乙醚 苯—无水乙醇
重结晶常用溶剂分类
己烷、戊烷、石油醚等（低毒、易燃）； 苯、甲苯、二甲苯 等（有毒性，易燃）； 烃类溶剂极性小，密度比水小，难溶于水。
脱水原理
A）吸附作用 硅胶、氧化铝、分子筛等多孔性干燥剂。吸 水物经加热失水又可活化再生。
脱水原理
B）与水可逆地结合生成水合物
Na2SO4、MgSO4、CaSO4、H2SO4、 CaCl2、固体KOH、 NaOH、K2CO3等。
MgSO4 + nH2O=MgSO4· 2O nH CaCl2 + nH2O=CaCl2· 2O nH H2SO4 + H2O=H3+OHSO4（n=1~7） （n=1，2，6）
溶完，冷却后观察结晶情况
不溶，补加0.5ml 溶剂，再加热至沸后观察
不溶，再补加0.5ml 溶剂，再加热至沸后观察
不溶，再补加0.5ml 溶剂，再加热至沸后观
不溶，再补加0.5ml 溶剂，再加热至沸后
不溶，溶剂不合适
判断标准：只有当溶剂的量在2~3 mL内，试样能全溶 于沸腾的溶剂中，而在冷却后有较多的结晶析出者， 方可作为结晶的候选溶剂。
来自百度文库
DMF和DMSO的溶解能力大，当找不到其它适用的溶剂时，可 以试用。但往往不易从溶剂中析出结晶，且沸点较高，晶体上 吸附的溶剂不易除去; 苯、四氯化碳、甲苯等毒性较大; 乙醚虽是常用的溶剂，但是若有其它适用的溶剂时，最好不用， 乙醚易燃、易爆，使用时应小心；乙醚易沿壁爬行挥发而使欲 纯化的化学试剂在瓶壁上析出，影响结晶的纯度。
溶 剂 苯 甲 苯 二氯甲烷 异丙醇 正丙醇 异丁醇
沸点(℃) 80.4 110.5 83.7 82.4 97.2 108.4
共沸点 (℃） 92.2 95.1 95.4 92.0 92.5 97.8
含水量 （%） 37.5 49.6 44.7 35.0 40.6 59.0
（2）干燥剂除水 方法： 将适量干燥剂投入液体样品中，旋摇或振摇，促进干燥剂与水反应 或结合，达到脱水干燥的目的。放置一段时间（几十分钟到数小时） 滤出干燥剂，再蒸馏便可得到无水样品。常用的干燥剂及其使用范围 见附表。
氢氧化钙(Ca(OH)2，大约75%），水（H₂O，大约20%），氢氧化钠 （NaOH，大约3%），和氢氧化钾（KOH，大约1%）的混合物
干燥
3. 液体的干燥
(1) 共沸法除水
(2)干燥剂脱水
（1）共沸法除水： 有些溶剂与水不相溶但可以和水形成共沸物， 且其沸点比液体样品的沸点低，通过共沸蒸馏， 样品中的水份首先被溶剂带走，最后剩下无水样 品。
表 1—5 与水形成二元共沸物的溶剂 共沸点 含水量 溶 剂 沸点(℃) (℃) （%） 69.2 8.8 117.7 正丁醇 84.1 13.5 131.0 异戊醇 72.0 19.5 138.3 正戊醇 80.4 12.1 二甲苯 137-140.5 87.7 28.3 吡 啶 115.1 89.9 33.2 129.0 氯乙醇
0.2 mmHg 2 mmHg
液体在常压下的沸点与减压下的沸点近似关系图
2、减压蒸馏的辅助设备和仪器
（1）真空泵 真空度一般分为三个等级。 低真空度（760 mmHg~10 mmHg）：实验室常用水泵。水 泵的抽气效力与水压、水速、温度、玻璃管的口径比等有 关。好的水泵在3~4 ℃时，能达到17 mmHg。
酯类 溶剂
乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯等毒性比较 低，有芳香气味，不溶于水
醚类 溶剂
乙醚，正丁醚，甲基叔丁醚等不溶于水的溶剂 四氢呋喃、二氧六环等易溶于水的溶剂
其他 类别
水、DMF、DMSO等
用于结晶和重结晶的常用溶剂有：水、甲醇、乙醇、异丙醇、 丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氧六环、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、 二甲亚砜等也常使用。
蒸馏
普通蒸馏
蒸馏的目的主要是分离两种或两种以上的液体或去除溶剂。
溶液的沸点也随着组分组成变化而不停的变化着，只有组分间 的沸点差大于30℃时，才有可能获得有意义的分离效果。沸点差 越大，分离效果越理想。
在两个馏分之间，往往存在一个过渡的馏分，因此在任一组分 蒸出过程中，控制合适的温度是非常重要的。蒸馏时，应注意分 别接收。
中真空度（10 mmHg~10-3 mmHg）：一般用油泵，最高可 达10-3 mmHg左右。
高真空度（10-3 mmHg~10-8 mmHg）：实验室里主要用扩 散泵。
（2）压力计
减压蒸馏装置
抽真空口
注意事项：
①在减压蒸馏系统中切勿使用平底瓶。 ②收集蒸馏液，通常用燕尾管连接两个以上的接收瓶，接收 不同的馏分时，只需转动燕尾管即可。
干燥
2. 气体的干燥
主要是干燥一些有机气体和反应用到的无机气体, 通常是让气体通过装有各种干燥剂的容器(如干 燥管、干燥塔、U形管等)经干燥剂的脱水作用而 获得干燥的气体。常用于气体干燥的干燥剂种类 及使用范围见下表。
表 1—4 干燥气体的常用干燥剂 干燥剂 可干燥的气体 石灰、碱石灰、固体氧化钠（钾） NH3、胺类 无水氯化钙 H2 、HCl、CO2 、CO、SO2、N2 、O2 、低级 烷烃、醚、烯烃、卤代烃 五氧化二磷 H2、CO2、CO、SO2、N2、O2、烷烃、乙烯 浓硫酸 H2、Cl2、CO2、CO、N2、HCl、烷烃 溴化钙、溴化锌 HBr
普通蒸馏装置图
减压蒸馏
目的：分离高沸点、热不稳定的组分。 所谓减压蒸馏就是在低于常压条件下进行的蒸馏。
液体表面受到的压强越大，表面分子逃逸所需要的能量就越大， 其沸腾所需要的温度就越高。因此，降低液体表面的压强，就 可以降低液体的沸点。
蒸馏系统内的气压用真空度表示，真空度越高表示压强越小， 沸点就降低的越多。
重结晶
目的：纯化固体目标物
1. 2. 3. 4.
重结晶原理
溶剂的选择
热溶解 热过滤
5.
6.
结晶
冷过滤和干燥
1.
重结晶原理
重结晶的定义：
将粗纯的固体物质溶解到合适的溶剂中，配成热的饱和溶 液，然后冷却让目标物重新结晶出来的过程。
重结晶的理论基础：
目标物和杂质的溶解度不同； 目标物和杂质的相对含量不同； 物质的溶解度随温度的变化而显著变化。
有机合成的纯化与分离
有机化合物分离纯化的基本技术
Drying
干燥技术
普通蒸馏
Distillation
蒸馏技术
减压蒸馏
分离 纯化
Recrystallization
重结晶技术
Extraction
萃取技术
薄层色谱
Chromatography
色谱技术
柱色谱
基本知识
分离纯化常用玻璃仪器
克氏蒸馏头
干燥
动作迟缓导致结晶在布氏漏斗中析出； 抽气压力太大导致滤液被吸入泵中；
过滤完毕没有立即卸压导致大量溶剂被抽进泵中。
5.
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（若使用的溶剂在冰水或 冰盐水中能结晶，则不可采用此步骤）。