重结晶提纯法的一般过程?

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实验一 重结晶 一、实验目的 1、 学习重结晶法提纯固体有机化合物的原理和方法。 2、 掌握抽滤、热过滤操作和菊花形滤纸的折叠方法。 意义: 从有机合成反应分离出来的固体粗产物往往含有未反应的原料、副产物及杂质,必须加以分离纯化,重结晶是分离提纯纯固体化合物的一种重要的、常用的分离方法之一。 固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。 把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和,冷却时由于溶解度降低,有机物又重新析出晶体。——利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同,使被提纯物质从过饱和溶液中析出。让杂质全部或大部分留在溶液中,从而达到提纯的目的。 适用范围:它适用于产品与杂质性质差别较大、产品中杂质含量小于5 %的体系。 注意,杂质含量过多对重结晶极为不利,影响结晶速率,有时甚至妨碍结晶的生成。重结晶一般只适用于杂质含量约在百分之几的固体有机物,所以在结晶之前根据不同情况,分别采用其他方法进行初步提纯,如水蒸气蒸馏,减压蒸馏,萃取等,然后再进行重结晶处理。 二、重结晶提纯法的一般过程: 选择适宜的溶剂 加热,制成饱和溶液 加活性炭,脱色 趁热过滤 冷却,结晶 抽滤,洗涤 干燥 1、溶剂选择 在进行重结晶时,选择合适的溶剂是一个关键问题。有机化合物在溶剂中的溶解性往往与其结构有关,结构相似者相溶,不似者不溶。如极性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等极性溶剂中,而在非极性溶剂如苯、四氯化碳等中要难溶解得多。选择适宜的溶剂应注意下列条件: (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)对杂质溶解非常大或者非常小(前一种情况是要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的时候被滤去)。 (4)溶剂沸点不宜太高,容易挥发,易与结晶分离。 (5)能生成较好的晶体。 (6)价廉易得,无毒或毒性很小。 经常采用以下试验的方法选择合适的溶剂: ( 1 )单一溶剂的选择 取0.1g目标物质于一小试管中,滴加约1mL溶剂,加热至沸。若完全溶解,且冷却后能析出大量晶体,这种溶剂一般认为合用。如样品在冷时或温热时,都能溶于1mL溶剂中,则这种溶剂不合用。若样品不溶于1mL沸腾溶剂中,再分批加入溶剂,每次加入0.5mL,并加热至沸。总共用3mL热溶剂,而样品仍未溶解,这种溶剂也不合用。若样品溶于3mL以内的热溶剂中,冷却后仍无结晶析出,这种溶剂也不合用。 ( 2 )混合溶剂的选择 由两种能以任意比例混溶的溶剂组成,其中一种对 被提纯物的溶解度大,另一种对被提纯物的溶解度小。 a .固定配比法。将良溶剂与不良溶剂按各种不同的比例相混合,分别象单一溶剂那样试验,直至选到一种最佳的配比。 b .随机配比法。先将样品溶于沸腾的良溶剂中,趁热过滤除去不溶性杂质,然后逐滴滴入热的不良溶剂并摇振之,直到浑浊不再消失为止。再加入少量良溶剂并加热使之溶解变清,放置冷却使结晶析出。如冷却后析出油状物,则需调整比例再进行实验或另换别的混合溶剂。 2、固体物质的溶解 当用有机溶剂进行重结晶时,使用回流装置。将样品置于圆底烧瓶或锥形瓶中,加入比需要量略少的溶剂,开动搅拌,开启冷凝水,开始加热并观察样品溶解情况。若未完全溶解可分次补加溶剂,每次加入后均需再加热使溶液沸腾,直至样品全部溶解。此时若溶液澄清透明,无不溶性杂质,即可撤去热源,室温放置,使晶体析出。 在以水为溶剂进行重结晶时,可以用烧杯溶样,在石棉网上加热,其他操作同前,只是需估计并补加因蒸发而损失的水。如果所用溶剂是水与有机溶剂的混合溶剂,则按照有机溶剂处理。 在溶样过程中,要注意判断是否有不溶或难溶性杂质存在,以免误加过多溶剂。若难以判断,宁可先进行热过滤,然后将滤渣再以溶剂处理,并将两次滤液分别进行处理。在重结晶中,若要得到比较纯的产品和比较好的收率,必须注意溶剂的用量。减少溶解损失,应避免溶剂过量,但溶剂太少,又会给热过滤带来很多麻烦,可能造成更大损失,所以要全面衡量以确定溶剂的适当用量,一般比需要量多加 20% 左右的溶剂,有时甚至更多。 3、杂质的除去(热过滤) 热溶液中若还含有不溶物,应在热水漏斗中使用短而粗的玻璃漏斗趁热过滤。(短颈漏斗预热) 过滤使用菊花形滤纸。 热滤的方法有两种, 即常压过滤和减压过滤。 溶液若有不应出现的颜色,向溶液中加入脱色剂-活性碳。并适当煮沸,使其吸附掉样品中的杂质的过程叫脱色。 使用活性炭应注意以下几点: 1.加活性炭以前,首先将待结晶化合物加热溶解在溶剂中。 2.待饱和热溶液稍冷后,加入活性碳,振摇,使其均匀分布在溶液中。煮沸 5-10min ,活性炭可吸附色素及树脂状物质(如待结晶化合物本身有色则活性炭不能脱色)。如在接近沸点的溶液中加入活性炭,易引起暴沸,溶液易冲出来。 3.加入活性炭的量,视杂质多少而定,一般为粗品质量的 1-5% ,加入量过多,活性炭将吸附一部分纯产品。。  4.活性炭在水溶液中进行脱色效果最好,它也可在其他溶剂中使用,但在烃类等非极性溶剂中效果较差。 4、冷却、结晶 将收集的热滤液室温静置缓缓冷却 (一般要几小时后才能完全),不要急冷滤液,因为这样形成的结晶会很细、表面积大、吸附的杂质多。有时晶体不易析出,则可用玻棒磨擦器壁或加入少量该溶质的结晶,不得已也可放置冰箱中促使晶体较快地析出。 5、抽滤和洗涤 把结晶通过抽气过滤从母液中分离出来。滤纸的直径应小于布氏漏斗内径!!抽滤后打开安全瓶活塞停止抽滤,以免倒吸。用少量溶剂润湿晶体,继续抽滤,干燥。 6、晶体的干燥 纯化后的晶体,可根据实际情况采取自然晾干,或烘箱烘干。也可用红外灯烘干。对那些数量较大或易吸潮、易分解的产品,可放在真空恒温干燥箱中干燥。 7.测定熔点 将干燥好的晶体测定熔点,通过熔点来检验其纯度,以决定是否需要再作进一步的重结晶。 (2)加过量溶剂(10~15 mL) 溶液稍降温后加入适量的活性炭,继 续煮沸5~10 min。 〖活性炭不可在沸腾时加入〗 (3)用折叠菊花滤纸在保温漏斗(或短 颈漏斗)上趁热过滤。 锥形瓶收集滤液。 〖应事先作好准备,操作要迅速〗 注意事项 1、用活性炭脱色时,不要把活性炭加入正在沸腾的溶液中。 2、滤纸不应大于布氏漏斗的底面。 3、在热过滤时,整个操作过程要迅速,否则漏斗一凉,结 晶在滤纸上和漏斗颈部析出,操作将无法进行。 4、洗涤用的溶剂量应尽量少,以避免晶体大量溶解损失。 5、停止抽滤时先将抽滤瓶与抽滤泵间连接的橡皮管拆开,或者将安全瓶上的活塞打开与大气相通,再关闭泵,防止水倒流入抽滤瓶内。 总结 1)重结晶时一定要对你的产品和杂质做一个很详细的了解,比如溶解度,极性大小,对温度的要求等物理性质 2)溶剂的选择在重结晶中最重要和最困难,一个好的溶剂可以提高收率和纯度 3)活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入,并煮沸5-10min。要注意活性炭不能加入已沸腾的溶液中,以免溶液暴沸而从容器中冲出。 4)物料的纯度一般在90%以上 5)要用心学习和总结每次重结晶的数据,可以避免走弯路,提高效率。 思考题 1 、活性炭为什么要在固体物质全溶后加入?又为什么不能在溶液沸腾时加入?    2 、在热过滤时,溶剂挥发对重结晶有何影响?如何减少溶剂挥发?    3 、抽气过滤收集晶体时,为什么要先打开安全瓶放空旋塞再关闭水泵?    4 、用有机溶剂重结晶时,在哪些操作上容易着火?应如何防止?    5 、重结晶时,为什么溶剂不能太多,也不能太少?如何正确控制剂量。   6 、重结晶提纯固体有机物时,有哪些步骤?简单说明每一步的目的

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  • 先制备提纯物的饱和溶液,然后脱色,之后热过滤,再冷却结晶,紧接着抽滤,最后干燥结晶。重结晶法是指用于一些在常温下呈固态的香料的精制,如樟脑、柏木醇等单离香料都是先通过水蒸气蒸馏、减压蒸馏等过程初步分离,然后再用重结晶法进行精制得到符合要求的产品。
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(1)选择适宜溶剂,制成热的饱和溶液。
(2)热过滤,除去不溶性杂质(包括脱色)。
(3)冷却结晶,抽滤,除去母液。
(4)洗涤干燥,除去附着母液和溶剂。

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