现代有机制备分离技术课件.ppt
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1、关于现代有机制备分离技术第1页,此课件共67页哦一、从溶液中提取物质的方法一、从溶液中提取物质的方法前言前言前言前言(一一一一)基本原理基本原理基本原理基本原理 (二)提取方法(二)提取方法(二)提取方法(二)提取方法(三)萃取溶剂的选择(三)萃取溶剂的选择(三)萃取溶剂的选择(三)萃取溶剂的选择(四四四四)乳化现象与破乳乳化现象与破乳乳化现象与破乳乳化现象与破乳 (五五五五)液体的干燥液体的干燥液体的干燥液体的干燥 (六六六六)分子筛应用的一般介绍分子筛应用的一般介绍分子筛应用的一般介绍分子筛应用的一般介绍 第2页,此课件共67页哦前言萃取(Extraction)是从固体或液体混合物中分离所
2、需的有机化合物,最常用的操作。萃取广泛用于有机产品的纯化,如天然产物中各种生物碱、脂肪、蛋白质、芳香油和中草药的有效成分的分离,萃取也可以用于除去产物中的少量杂质。通常称前者为“萃取”或“提取”、“抽取”,后者称为“洗涤”。洗涤也是一种萃取。第3页,此课件共67页哦根据被萃取物质形态的不同萃取又可分两种:液液萃取:用溶剂从液体混合物中分离物质的萃取方法。固液萃取:用溶剂从固体混合物中分离物质的萃取方法。第4页,此课件共67页哦一、从溶液中提取物质的方法一、从溶液中提取物质的方法利用物质在互不相容的两相溶剂中的溶解度或分配系数不同,而使物质从一种溶液内转移至另一种溶液中,经反复多次提取将物质提取
3、分离出来的一种技术。第5页,此课件共67页哦(一一)基本原理基本原理1、分配定律是提取方法最主要的理论物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。在一定温度下在两种互不相溶的溶剂中,物质的分子在此两种溶液中不发生分解、电离、缔合和溶剂化等作用时,则此物质在两液内浓度的比是一个定值,不论所加物质的量是多少都是如此,用公式表示,即:CA/CB=K(常数,即分配系数)CA、CB表示一种物质在两种互不相溶的液体中的浓度。例如琥珀酸在水和乙醚间的分配情况,即能说明这种关系的存在,分配系数很接近与一个定值。第6页,此课件共67页哦第7页,此课件共67页哦利用分配定律的关系,可以计算经过提取后物质溶剂中的剩余量。假设
4、:V=原溶液体积W0=提取前物质的总量,S提取溶剂的体积,W1=提取一次后物质剩余量,W2=提取两次后物质剩余量,Wn=提取n次后物质剩余量。若经一次提取,原溶液含该物质的浓度为:W1/V,则提取溶剂中含该物质的浓度为(W0W1)/S,按公式得:(W1/V)/(W0W1)/SKW1=W0KV/(KV+S)第8页,此课件共67页哦同理,经二次提取后W2=W1KV/(KV+S)W0KV/(KV+S)2因此,经过n次提取后,溶剂中残留量:WnW0KV/(KV+S)n因式中KV/(KV+S)l,且当n值愈大时,Wn则愈小。说明当用同样多的溶剂分多次萃取比一次萃取的效果要好。这一点十分重要它是提高分离效
5、率的有效途径。第9页,此课件共67页哦WnW0KV/(KV+S)nn值越大,提取效率越大。但是连续提取的次数并不是无限的,当溶剂总量保持不变时,萃取次数(n)增加,Wn就要减小。n5时,n和S这两个因素的影响就几乎相互抵消了,再增加n,Wn与Wn1的变化不大。因此,一般以提取三次为宜。第10页,此课件共67页哦2、另一类萃取剂的萃取原理是利用它能与被萃取物质起化学反应这种萃取常用于从化合物中移去少量杂质或分离混合物,这类萃取剂一般用5氢氧化钠,5或10的碳酸钠、碳酸氢钠溶液、稀盐酸、稀硫酸等。碱性萃取剂可以从有机相中移出有机酸,或从有机溶剂(其中溶有有机物)中除去酸性杂质(成钠盐溶于水中)。反
6、之,酸性萃取剂可从混合物中萃取碱性物质(杂质)等。这类萃取被称为洗涤。第11页,此课件共67页哦(二)提取方法(二)提取方法1多次提取方法多次提取方法在分液漏斗中进行,实验室中最常用的操作在分液漏斗中进行,实验室中最常用的操作2连续萃取方法连续萃取方法连续萃取仪中进行连续萃取仪中进行主要用于提取某些在溶液中的溶解度极大物质。主要用于提取某些在溶液中的溶解度极大物质。第12页,此课件共67页哦1多次提取方法多次提取方法:第13页,此课件共67页哦基本操作:使用前须在下部活塞上涂凡士林,然后于漏斗中放入水摇荡,检查两个塞了处是否漏水确认不漏时,再使用。萃进行时,先将漏斗置于固定在铁架台上的铁圈中,
7、关好活塞。取下塞子,从漏斗的上口将被萃取的溶液倒入分液漏斗中,然后加入萃取剂(一般为溶液的1/3);塞紧塞子,取下漏斗。右手握住漏斗口颈,并用右手的手掌顶住塞子;左手握在漏过活塞处,拇指压紧活塞然后把漏斗放平或向下倾斜,小心振荡。第14页,此课件共67页哦第15页,此课件共67页哦开始振荡时要慢,振荡几次后把漏斗下口向上倾斜(如图),开启活塞排气。几次摇荡、放气后,把漏斗架在铁圈上并把上口塞子上的小槽对准漏斗口颈上的通气孔。待液体分层后,将两层液体分开。下层液体由下部支管放出,上层液体应由上口倒出。合并所有萃取液,加入微过量的干燥剂,干燥之。去除溶剂后,根据所得化合物的性质可通过蒸馏、重结晶的
8、方法进一步纯化。第16页,此课件共67页哦萃取操作注意事项(1)萃取时,应选择一个比被提取溶液体积大12倍的分液漏斗。分液漏斗中的溶液和溶剂不可太满,振摇时不能使溶液和溶剂充分接触,影响了物质在两相中的分配,降低了萃取率。(2)将漏斗活塞关严后,再装溶液。以免溶液流失,影响产率。另外,溶液倒入前,或在静置过程中,应在漏斗下方,置一三角烧瓶作为接受甁,以备搞错时,补救。(3)振摇时,应及时排气。以免分液漏斗内压过高,溶液从玻璃接缝中渗出。或者,欲静置时,塞子跳落打碎,造成损失。第17页,此课件共67页哦用乙醚萃取时,应特别注意周围不要有明火。振荡时,用力要小,时间要短,多摇多放气。否则,蒸气过大
9、,液体冲出而损失。特别注意用碳酸钠溶液洗涤附有酸性液体时,因有二氧化碳产生,更应及时排气,以免导致液体冲出或造成事故。第18页,此课件共67页哦(4)振摇后,静置要充分。分层完全后再分离。若有乳化现象出现,破乳后,再分离。(5)溶液分离时,摇按照下层液体由下部支管放出,上层液体应由上口倒出的原则。如果上层液体也经过活塞放出,则漏斗径部所附着的残液就会把上层液体弄脏。(6)萃取或洗涤过程中,上下两层液体都应保留至实验完毕时,否则,如果中间的操作失误,便无法补救。第19页,此课件共67页哦2连续萃取方法连续萃取方法连续提取方法,实验室中亦常用。主要用于提取某些物质在溶液中的溶解度极大,用分次提取,
10、效率很差的情况。它是利用一套仪器,使溶剂在进行提取后,自动流入加热器中。蒸发成为气体,遇冷凝器复成液体,再进行提取如此循环不已,即能提出极大部分的物质此法的提取效率甚高,溶剂用量很少,唯一的缺点是操作时间较长。该法不适用于因受热分解或变色的物质。第20页,此课件共67页哦选择连续提取方法时,需视所用溶剂的比重大于或小于被提取溶液比重的情况,而采用不同式样的仪器,但都是基于同一原理两种类型的装置图为例(可结合工作的实际需要,自行设计或改装)图1为用轻溶剂连续提取的装置,图2为用重溶剂连续提取的装置第21页,此课件共67页哦第22页,此课件共67页哦(三)萃取溶剂的选择(三)萃取溶剂的选择1选择合
11、适萃取溶剂的原则选择合适萃取溶剂的原则一般从水中萃取有机物要求溶剂在水中溶解度很小或几乎不溶;被萃取物在溶剂中要比在水中溶解度大;对杂质溶解度要小;溶剂化学稳定性好,与水和被萃取物都不反应溶剂沸点不宜过高,萃取后溶剂应易于用常压蒸馏回收。此外价格便宜、操作方便、毒性小。密度适当也是应考虑的条件。第23页,此课件共67页哦选择原则一般地讲,难溶于水的物质用石油醚提取;较易溶于水的物质,用乙醚或苯萃取;易溶于水的物质则用乙酸乙酯萃取效果较好。第24页,此课件共67页哦2.经常使用的溶剂经常使用的溶剂有乙醚、苯、四氯化碳、氯仿、石油醚、二氯甲烷、氯乙烷、正丁醇、醋酸酯等其中乙醚效果较好、使用乙醚的最
12、大缺点是容易着火在实验室中可以小量使用,但在工业生产中不宜使用。第25页,此课件共67页哦(四四)乳化现象与破乳乳化现象与破乳在提取某些含有碱性或表面活性较强的物质时(如蛋白质、长链脂肪酸、皂甙等),或溶液经强烈摇振后,易出现乳化emulsification,使溶液不能分层或不能很快分层的现象。第26页,此课件共67页哦原因:可能由于两相分界之间存在少量轻质的不溶物;可能两液相交界处的表面张力小或由于两液相密度相差太少。碱性溶液(例如氢氧化钠等)能稳定乳状液的絮状物而使分层更困难第27页,此课件共67页哦采取如下措施:1采取长时间静置2利用盐析效应在水溶液中先加入一定量电解质(如氯化钠)或加饱
13、和食盐水溶液以提高水相的密度,同时又可以减少有机物在水相中的溶解度。3改变表面张力滴加数滴醇类化合物4加热破坏乳状液(注意防止易燃溶剂着火);5过滤除去少量轻质固体物(必要时可加入少量吸附剂,滤除絮状固体)。6、改变pH值如若在萃取含有表面活性剂的溶液时形成乳状溶液,当实验条件允许时可小心地改变pH值,使之分层。第28页,此课件共67页哦7、加入过量的酸或碱当遇到某些有机碱或弱酸的盐类,因在水溶液中能发生一定程度解离,很易被有机溶剂连取出水相为此,在溶液中要加入过量的酸或碱,即能破乳又能达到顺利萃取之目的。8、轻摇与搅动遇到轻度乳化,可将溶液在分液漏斗中轻轻旋摇,或缓缓地搅拌,对破乳有时会有帮
14、助。9、忍受如果这些措施全都无效,只好忍受这种事实,由它去了。第29页,此课件共67页哦预防如果通过先前的实验已知一个溶液有形成乳浊液的倾向、那么混合时应该缓慢,振摇时不宜剧烈,要用缓缓的旋摇进行萃取而不要振摇,或者用缓缓地将分液漏斗翻转数次的办法也行在这些情况中都切忌剧烈振摇分液漏斗。应予强调的一点是,形成乳浊液的萃取,非常棘手,势必要花较长时间。第30页,此课件共67页哦(五五)液体的干燥液体的干燥在蒸掉溶剂和进一步提纯所提物质之前,常常需要从有机层除去水分。1干燥剂的分类干燥剂的分类溶液干燥常用的干燥剂多是一些无水的无机盐或无机氧化物,它在暴露于湿空气或湿溶液中时要获得水,而达到干燥之目
15、的。(1)与水结合成水合物的干燥剂,如氯化钙、硫酸镁和硫酸钠等。(2)与水起化学反应,形成另一种化合物的干燥剂,如五氧化二磷、氧化钙等。第31页,此课件共67页哦2干燥剂的选择干燥剂的选择选择干燥剂的时,首先必须考虑干燥剂和被干燥的物质的性质。能和被干燥物质起化学反应的以及能形成配合物的干燥剂,通常不能使用。干燥剂也不能溶解于被干燥物质的液体里。其次还要考虑干燥剂的干燥能力。干燥速度和价格等。第32页,此课件共67页哦3溶液干燥度的判断溶液干燥度的判断有几种观察法可判断溶液是否“干燥”:如果溶液是湿的,那么干燥剂通常总是结成团块,而且与瓶壁粘在一起。在一些极端的情况中,甚至可以看到干燥剂已溶解
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