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重结晶、柱层析技术——个人经验总结
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重结晶、柱层析技术——多年经验总结 别忘支持一下哦 经过任一反应所合成的有机化合物，一般总是与许多其它物质（其中包括进行反应的原料、副产物、溶剂等）共存于反应体系中，因此在有机制备中，常需要从复杂的混合物中分离出所需的物质。本人从事实验小试多年，总结经验如下： 1、 重结晶技术： 重结晶是提纯固体有机化合物常用的方法之一。 众所周知，固体有机物在任何一溶剂中的溶解度，均随温度的升高而增加，所以将一个有机化合物在某溶剂中，在较高温度时制备成饱和溶液，然后使其冷却到室温或降至室温一下，即会有部分成结晶析出。利用溶剂与被提纯物和杂质的溶解度不同，让杂质全部留在溶液或大部分留在溶液；当然，有时一开始析出的结晶也可能是杂质，而需要的组分则在溶液中。通过，上述我们知道影响重结晶纯化的重要因素是：溶剂的选择；热溶液的制备；冷却析晶 （1） 溶剂的选择 溶剂选择的条件： a 不与被提纯物发生化学反应； b 溶剂沸点较低，易除去（常压、减压蒸馏除去）； c 对所需组分在高温和低温条件下溶解度差异尽量大，而对杂质的溶解度要么很大，要么很小； d 溶剂价格便宜、毒性小，容易回收，操作安全。 （2） 热溶液的制备 很多人认为，制备热溶液就是将溶液加热至一定温度，然后将要结晶的混合物溶解其中。其实，热溶液的制备还是有很多的讲究的。根据经验我认为首先，必须先了解选用的溶剂的沸点，热溶液的温度应同其沸点有一段距离，否则溶剂挥发量太大，不仅影响重结晶效果，还会危害身体健康；其次，热溶并不是一口气加入混合物使其溶解，最好的操作应该是在升温的过程中不断的搅拌加入混合物，使其饱和。 （3） 冷却析晶 通常可分为常温（室温）、低温析晶两种。至于采用哪种方法则决定于结晶速度的快慢，晶形要求等因素。 如果，结晶速度快，一般采用常温（室温，自然冷却）结晶，而对于一些有特殊要求（如，不易结晶，结晶慢等）可采用低温结晶方式（先自然冷却至室温，至于冰箱保鲜层缓慢降温）。 一般来说，我们希望在最短的时间里得到结晶，常采用非常手段（如，至于冷水中，冷却过程中加以振摇），这要是可以加快结晶速度，但是它也带来很大的弊端。因为，快速冷却，振摇得到的结晶大多较细，表面积大，吸附母液多，且容易夹有杂质（快速结晶中杂质包裹在晶体中）。 所以，最好是采用自然冷却。 当然，加快结晶的办法也是有的：用玻璃棒摩擦瓶壁；加入少量晶种引晶。 （4） 结晶的过滤和洗涤 将析出的结晶的冷溶液和结晶的混合物，用抽滤法分出结晶；瓶中残留的结晶，可用少量滤液冲洗几次，一并转移至布氏漏斗，把母液尽量抽干；用刮刀、空心塞把结晶压紧，以便抽干结晶吸附的含杂质的母液；用适量的洗涤液清洗2～3次，可用玻璃棒或刮刀轻轻搅动。 （5） 结晶的干燥 若重结晶的溶剂是石油醚等低沸点溶剂可放于通风厨中自然凉干（不吸水的前提下），如果是乙醇等沸点较高的溶剂一定要在高于其沸点10℃的烘箱中放置1～2小时（低于结晶熔点20℃以上）。干燥至恒重后，及时至于干燥器中保存待用。 （6） 操作案例 取1.00g 4－羟基脯氨酸，在升温条件下（升温至55～60℃）加入到乙醇（95％）中，边用玻棒搅拌溶解，室温放置，自然冷却（可用玻棒轻轻摩擦瓶壁），有结晶析出，冷却至室温，布氏漏斗抽滤，空心塞压紧，水少量洗涤，压紧抽干，烘箱升温至100℃，干燥1小时至恒重，测熔点（熔距短），干燥器中存放。 2、 柱层析技术： 柱层析通常可分为：干柱色谱和湿柱色谱两种。 这里我将介绍最常用的湿柱色谱以下习惯称柱层析。 化学反应中得到的产物中通常混有反应物、副产物、溶剂（统称杂质）的，为进行数据测试或则杂质在对下一步反应有影响，这时我们就得尽量的除去这些杂质。固体结晶可通过上述的重结晶方法进行纯化，但对在要求较高时通过重结晶得到的纯度显然无法满足要求；而且对于液体（油状物）这一类产物时又不可能通过柱层析进行实现。这时，就需要采用柱层析的方法进行纯化处理以期获得合格的化合物。 将白了，柱层析就是利用不同物质在洗脱剂中的展开速度不同（跑的快慢曾读）而进行分离。 目前，我们最常用的就是以硅胶、氧化铝两种物质为填充剂的色谱柱，常称为：硅胶柱和氧化铝柱。这里我们重点介绍便宜且工业化应用广泛的硅胶柱。 首先，就是确定选用哪种直径的柱子进行柱层析操作。通常实验室采用直径在0.5～10cm的柱子，柱高50～70cm。这时就得根据你要过柱的量来选择了，通常<0.8g 一般采用2.0左右的柱子；2.5cm的柱子用于0.8～2.5g样品的过柱；3.5、4cm的柱子用于2.5～5g；6cm的柱子一般用于>5g的混合物。 其次，选择好要用的柱子后就得考虑采用的填料，一般实验室内都采用硅胶填料。硅胶用量差不多为分离物质量的40倍左右，当然，这也不是绝对的。如果只是用来普通的过滤用用量就可以少下来。一般用度来算的话，就是装柱量在25～30cm为宜（纯属本人经过几百根柱子下来的经验），太长则分离时间太久，短了分离效果不好。 接下来就是考虑如何装柱了，通常一般实验室内很少碰上无水、无氧柱，大家接触多的是普通柱。本人觉得湿装柱屡试不爽，具体操作就是，先往柱中放入少量棉花，加入少量沙子（普通，清洗干净）加入一定量的洗脱剂，把硅胶溶解于洗脱剂中装柱，用吸气球加快硅胶沉淀，再在硅胶上层加入少量沙子形成沙层（1cm左右），这样一根柱子就装好了。然后就是上样（你的样品需要先浓缩蒸掉大部分溶剂剩下少量刚好成溶液有一定的流动性，用胶头滴管上样），上样完就可以开始洗脱了，（如果你的样品是有荧光的那你可以先用薄层板展开，知道所要的产物点的Rf值及杂质点的Rf值这样就能够很好的配制洗脱剂的极性程度，因为薄层板跟硅胶色谱柱的原理一样可以在薄层板展开剂的基础上稍微的调整一下极性比例），刚开始洗脱时可以采用石油醚等极性小的溶剂先进行冲洗然后再用配好的洗脱剂进行洗脱，可以用吸气球进行人工加压，加快洗脱速度。 溶液接收及检测：一般采用几个三角瓶（锥形瓶）进行收集，通过薄层板（有荧光时，若没有荧光看一下有没有色带收集色带，如果二者都没有那你有点麻烦）判断要的产物下来没有，下来后开始可以少量收集，接下来收集量大一点，快没荧光时收集量小一些，对收集的几瓶子洗脱液进行薄层展开，合并同一高度的溶液，浓缩，经过这样的掐头去尾就可以得到符合要求的样品了。 再给大家一个本人操作的案例一个： 取某样品3.80g柱层析；柱子：φ35×260硅胶（300～400目）200ml，石油醚装柱，少量二氯甲烷溶解，上样。洗脱，石油醚150ml+洗脱剂（石油醚:丙酮＝4:1）60ml×8。薄层板展开显示3、4、5样品为所需样品，合并，浓缩得黄色油状物1.22g。 |
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