结晶与重结晶杂谈-20081102-徐云根.ppt
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1、结晶与重结晶杂谈结晶与重结晶杂谈徐云根徐云根中国药科大学中国药科大学20082008年年年年1111月月月月2 2日日日日-浙江国邦药业有限公司浙江国邦药业有限公司浙江国邦药业有限公司浙江国邦药业有限公司目 录一、重结晶的过程及注意事项一、重结晶的过程及注意事项二、药物重结晶溶剂的选择原则二、药物重结晶溶剂的选择原则三、特殊重结晶法简介三、特殊重结晶法简介四、重结晶与药物晶型四、重结晶与药物晶型一、重结晶的过程及注意事项一、重结晶的过程及注意事项n重结晶是有机制备实验中最常用也是最重要的技重结晶是有机制备实验中最常用也是最重要的技术之一。术之一。n是纯化精制固体有机化合物的手段之一。是纯化精制
2、固体有机化合物的手段之一。n重结晶提纯法的原理是利用混合物中各组分在某重结晶提纯法的原理是利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同,以及溶解度随温度的升种溶剂中的溶解度不同,以及溶解度随温度的升高而增大,选择适当的溶剂,加热将固体溶解制高而增大,选择适当的溶剂,加热将固体溶解制成饱和溶液,然后使其冷却,析出晶体。让杂质成饱和溶液,然后使其冷却,析出晶体。让杂质全部或大部分留在溶液中(或被过滤除去)从而全部或大部分留在溶液中(或被过滤除去)从而达到提纯的目的。达到提纯的目的。n重结晶的过程其实就是结晶的过程,可以降温析重结晶的过程其实就是结晶的过程,可以降温析晶,也可以溶剂选择性析晶,结果都是
3、让物质以晶,也可以溶剂选择性析晶,结果都是让物质以晶体形式析出。晶体形式析出。n重结晶和结晶的唯一区别就是结晶是一种自发过重结晶和结晶的唯一区别就是结晶是一种自发过程,它一般指物质从液体或者溶液当中成晶体的程,它一般指物质从液体或者溶液当中成晶体的变化。但是重结晶,特指通过结晶手段来进行分变化。但是重结晶,特指通过结晶手段来进行分离纯化的过程。离纯化的过程。n重结晶的一般过程重结晶的一般过程:包括溶剂的选择、固体的溶:包括溶剂的选择、固体的溶解、活性炭脱色、趁热过滤、结晶、抽滤洗涤晶解、活性炭脱色、趁热过滤、结晶、抽滤洗涤晶体、干燥晶体等步骤。体、干燥晶体等步骤。1溶剂的选择溶剂的选择 理想的
4、溶剂,应具备的条件:理想的溶剂,应具备的条件:(1)不与被提纯物起化学反应;)不与被提纯物起化学反应;(2)对被提纯物应在沸腾、或接近沸腾时溶解度)对被提纯物应在沸腾、或接近沸腾时溶解度 很大,而在室温或低温下溶解度很小;很大,而在室温或低温下溶解度很小;(3)对杂质的溶解度应非常大或非常小,这可使)对杂质的溶解度应非常大或非常小,这可使 杂质留在母液中,不随提纯物析出,或使杂质杂质留在母液中,不随提纯物析出,或使杂质 在热过滤时除去;在热过滤时除去;(4)沸点较低,易挥发,易与被提纯物分离;)沸点较低,易挥发,易与被提纯物分离;(5)能给出好的晶型;)能给出好的晶型;(6)价廉易得,且毒性小
5、;)价廉易得,且毒性小;(7)安全;)安全;(8)尽可能选择单一溶剂,这样在大生产时也可)尽可能选择单一溶剂,这样在大生产时也可 较好的解决母液回收套用问题,降低成本。较好的解决母液回收套用问题,降低成本。在选择溶剂时可根据在选择溶剂时可根据“相似相溶相似相溶”的一般原的一般原理,因为溶质往往易溶于结构相似的溶剂中。理,因为溶质往往易溶于结构相似的溶剂中。“相似相溶相似相溶”规律规律 溶剂选择方法溶剂选择方法:取约:取约0.1g粗产物置于一小试管中,粗产物置于一小试管中,滴入约滴入约1ml某溶剂,不断振摇,观察是否溶解,某溶剂,不断振摇,观察是否溶解,若很快全溶,表明此溶剂不适用;若不溶,可加
6、若很快全溶,表明此溶剂不适用;若不溶,可加热并观察现象,如仍不溶,可逐步滴加溶剂,每热并观察现象,如仍不溶,可逐步滴加溶剂,每次约加次约加0.5ml,至,至34ml,若沸腾下仍不溶解,若沸腾下仍不溶解,说明此溶剂不适用。总之,应能使粗产品溶于说明此溶剂不适用。总之,应能使粗产品溶于14ml沸腾的溶剂中,室温下或冷却能析出较多沸腾的溶剂中,室温下或冷却能析出较多的结晶的溶剂才适用。若未能找到某一合适溶剂,的结晶的溶剂才适用。若未能找到某一合适溶剂,可考虑选用混合溶剂。混合溶剂通常由两种互溶可考虑选用混合溶剂。混合溶剂通常由两种互溶的溶剂组成,其中一种对被提纯物溶解度较大,的溶剂组成,其中一种对被
7、提纯物溶解度较大,而另一种的溶解度较小。而另一种的溶解度较小。2 2溶解制成饱和溶液溶解制成饱和溶液溶解制成饱和溶液溶解制成饱和溶液 溶解固体常用锥形瓶或圆底烧瓶作容器。先加入溶解固体常用锥形瓶或圆底烧瓶作容器。先加入溶解固体常用锥形瓶或圆底烧瓶作容器。先加入溶解固体常用锥形瓶或圆底烧瓶作容器。先加入比计算量略少的溶剂,加热至沸腾,若固体未全比计算量略少的溶剂,加热至沸腾,若固体未全比计算量略少的溶剂,加热至沸腾,若固体未全比计算量略少的溶剂,加热至沸腾,若固体未全溶解,再分批添加溶剂至恰好溶解,最后再多加溶解,再分批添加溶剂至恰好溶解,最后再多加溶解,再分批添加溶剂至恰好溶解,最后再多加溶解
8、,再分批添加溶剂至恰好溶解,最后再多加20%20%100%100%的溶剂将溶液稀释,否则乘热过的溶剂将溶液稀释,否则乘热过的溶剂将溶液稀释,否则乘热过的溶剂将溶液稀释,否则乘热过滤时容易析出晶体。滤时容易析出晶体。滤时容易析出晶体。滤时容易析出晶体。若用量为未知数,可先加入少量溶剂,煮沸仍未若用量为未知数,可先加入少量溶剂,煮沸仍未若用量为未知数,可先加入少量溶剂,煮沸仍未若用量为未知数,可先加入少量溶剂,煮沸仍未全溶,渐渐加至恰好溶解。每次加入均要煮沸后全溶,渐渐加至恰好溶解。每次加入均要煮沸后全溶,渐渐加至恰好溶解。每次加入均要煮沸后全溶,渐渐加至恰好溶解。每次加入均要煮沸后作出判断。作出
9、判断。作出判断。作出判断。注意:注意:注意:注意:(1 1)不要因为重结晶的物质中含有不溶解的杂质)不要因为重结晶的物质中含有不溶解的杂质)不要因为重结晶的物质中含有不溶解的杂质)不要因为重结晶的物质中含有不溶解的杂质 而加入过量的溶剂,如果在预试验中已确定有而加入过量的溶剂,如果在预试验中已确定有而加入过量的溶剂,如果在预试验中已确定有而加入过量的溶剂,如果在预试验中已确定有 不溶的杂质存在,就不能期望加入过多的溶剂不溶的杂质存在,就不能期望加入过多的溶剂不溶的杂质存在,就不能期望加入过多的溶剂不溶的杂质存在,就不能期望加入过多的溶剂 以得到透明的溶液。以得到透明的溶液。以得到透明的溶液。以
10、得到透明的溶液。(2 2)为避免热过滤时晶体在漏斗上或漏斗颈中析)为避免热过滤时晶体在漏斗上或漏斗颈中析)为避免热过滤时晶体在漏斗上或漏斗颈中析)为避免热过滤时晶体在漏斗上或漏斗颈中析 出造成损失,溶剂可稍过量,一般控制在已加出造成损失,溶剂可稍过量,一般控制在已加出造成损失,溶剂可稍过量,一般控制在已加出造成损失,溶剂可稍过量,一般控制在已加 入量的入量的入量的入量的20%20%左右。左右。左右。左右。(3 3)为在遇到问题时用来引发结晶,常在溶样前)为在遇到问题时用来引发结晶,常在溶样前)为在遇到问题时用来引发结晶,常在溶样前)为在遇到问题时用来引发结晶,常在溶样前 留取极少量的粗品以备作
11、晶种使用。留取极少量的粗品以备作晶种使用。留取极少量的粗品以备作晶种使用。留取极少量的粗品以备作晶种使用。(4 4)若用混合溶剂重结晶,首先将样品溶解在沸)若用混合溶剂重结晶,首先将样品溶解在沸)若用混合溶剂重结晶,首先将样品溶解在沸)若用混合溶剂重结晶,首先将样品溶解在沸 腾的易溶解的溶剂中(这时温度亦不应高于样品腾的易溶解的溶剂中(这时温度亦不应高于样品腾的易溶解的溶剂中(这时温度亦不应高于样品腾的易溶解的溶剂中(这时温度亦不应高于样品的熔点),再缓慢地分次加入另一种溶剂,并进的熔点),再缓慢地分次加入另一种溶剂,并进的熔点),再缓慢地分次加入另一种溶剂,并进的熔点),再缓慢地分次加入另一
12、种溶剂,并进行振摇或搅拌直至沸腾的溶液中出现浑浊,最后行振摇或搅拌直至沸腾的溶液中出现浑浊,最后行振摇或搅拌直至沸腾的溶液中出现浑浊,最后行振摇或搅拌直至沸腾的溶液中出现浑浊,最后再补加少量第一种溶剂使溶液刚好澄清。再补加少量第一种溶剂使溶液刚好澄清。再补加少量第一种溶剂使溶液刚好澄清。再补加少量第一种溶剂使溶液刚好澄清。倘若加入的第二种溶剂的沸点比第一种溶剂的倘若加入的第二种溶剂的沸点比第一种溶剂的倘若加入的第二种溶剂的沸点比第一种溶剂的倘若加入的第二种溶剂的沸点比第一种溶剂的沸点低,就应让溶液冷却到第二种溶剂沸点的温沸点低,就应让溶液冷却到第二种溶剂沸点的温沸点低,就应让溶液冷却到第二种溶
13、剂沸点的温沸点低,就应让溶液冷却到第二种溶剂沸点的温度之下,方可加入第二种溶剂。度之下,方可加入第二种溶剂。度之下,方可加入第二种溶剂。度之下,方可加入第二种溶剂。3活性炭脱色活性炭脱色 当固体物质全部溶解后,即可趁热过滤。若溶液当固体物质全部溶解后,即可趁热过滤。若溶液当固体物质全部溶解后,即可趁热过滤。若溶液当固体物质全部溶解后,即可趁热过滤。若溶液中含有有色杂质,则要加活性炭脱色,这时应移中含有有色杂质,则要加活性炭脱色,这时应移中含有有色杂质,则要加活性炭脱色,这时应移中含有有色杂质,则要加活性炭脱色,这时应移去火源,使溶液稍冷,然后加入活性炭,继续煮去火源,使溶液稍冷,然后加入活性炭
14、,继续煮去火源,使溶液稍冷,然后加入活性炭,继续煮去火源,使溶液稍冷,然后加入活性炭,继续煮沸沸沸沸5 510min10min,再趁热过滤。活性炭可吸附有色,再趁热过滤。活性炭可吸附有色,再趁热过滤。活性炭可吸附有色,再趁热过滤。活性炭可吸附有色杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。活性炭杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。活性炭杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。活性炭杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。活性炭的用量一般为干燥粗产物重量的的用量一般为干燥粗产物重量的的用量一般为干燥粗产物重量的的用量一般为干燥粗产物重量的1 15%.5%.4 4趁热过滤趁热过滤趁热过滤趁热过滤 为了使过滤操作进
15、行得快,一般选用预先烘热好为了使过滤操作进行得快,一般选用预先烘热好为了使过滤操作进行得快,一般选用预先烘热好为了使过滤操作进行得快,一般选用预先烘热好的无颈漏斗或热水漏斗和折叠滤纸。的无颈漏斗或热水漏斗和折叠滤纸。的无颈漏斗或热水漏斗和折叠滤纸。的无颈漏斗或热水漏斗和折叠滤纸。无颈漏斗无颈漏斗无颈漏斗无颈漏斗热水漏斗热水漏斗热过滤装置热过滤装置折叠滤纸折叠滤纸折叠滤纸的折法:折叠滤纸的折法:折叠滤纸的折法:折叠滤纸的折法:1 2 31 2 3 4 5 6 4 5 610987 在折纹近集中点处切勿重压,否则在过滤前滤纸的中在折纹近集中点处切勿重压,否则在过滤前滤纸的中央易破裂。使用前要将折叠
16、滤纸翻转,以免过滤时手上央易破裂。使用前要将折叠滤纸翻转,以免过滤时手上的污物带入滤液中。的污物带入滤液中。n趁热抽滤趁热抽滤:尽管减压抽滤的速度较快,但用在这里并不好,尽管减压抽滤的速度较快,但用在这里并不好,原因在于减压下热溶剂易于蒸发,溶液易浓缩并原因在于减压下热溶剂易于蒸发,溶液易浓缩并冷却,以致晶体过早析出,使杂质易夹裹在晶体冷却,以致晶体过早析出,使杂质易夹裹在晶体中,影响重结晶效果。中,影响重结晶效果。n注意事项注意事项:(1)为了能顺利进行抽滤,应将抽滤漏斗预热,)为了能顺利进行抽滤,应将抽滤漏斗预热,同时,应调节水泵抽气量至适当的大小,以避同时,应调节水泵抽气量至适当的大小,
17、以避 免或减少抽滤过程中晶体的析出。免或减少抽滤过程中晶体的析出。(2)溶样后,若溶液澄清透明,确无不溶性杂质)溶样后,若溶液澄清透明,确无不溶性杂质,且不是终产物,可以省去热过滤一步操作。且不是终产物,可以省去热过滤一步操作。5结晶结晶 将热过滤得到的滤液放置在室温下冷却,使将热过滤得到的滤液放置在室温下冷却,使将热过滤得到的滤液放置在室温下冷却,使将热过滤得到的滤液放置在室温下冷却,使其慢慢析出结晶,而不能急冷滤液,因为这样形其慢慢析出结晶,而不能急冷滤液,因为这样形其慢慢析出结晶,而不能急冷滤液,因为这样形其慢慢析出结晶,而不能急冷滤液,因为这样形成的结晶较细,而且容易夹有杂质。成的结晶
18、较细,而且容易夹有杂质。成的结晶较细,而且容易夹有杂质。成的结晶较细,而且容易夹有杂质。如果结晶在过滤时很快析出,为得到较好的如果结晶在过滤时很快析出,为得到较好的如果结晶在过滤时很快析出,为得到较好的如果结晶在过滤时很快析出,为得到较好的晶形,可将滤液重新加热溶解,让其在室温慢慢晶形,可将滤液重新加热溶解,让其在室温慢慢晶形,可将滤液重新加热溶解,让其在室温慢慢晶形,可将滤液重新加热溶解,让其在室温慢慢冷却即可。冷却即可。冷却即可。冷却即可。注意事项注意事项注意事项注意事项:(1 1)如滤液冷却后不结晶,通常可加入少许事先)如滤液冷却后不结晶,通常可加入少许事先)如滤液冷却后不结晶,通常可加
19、入少许事先)如滤液冷却后不结晶,通常可加入少许事先留下的样品细晶粒于溶液中,诱发结晶。另一种方留下的样品细晶粒于溶液中,诱发结晶。另一种方留下的样品细晶粒于溶液中,诱发结晶。另一种方留下的样品细晶粒于溶液中,诱发结晶。另一种方法是用玻璃棒摩擦液面附近的容器壁来引发结晶。法是用玻璃棒摩擦液面附近的容器壁来引发结晶。法是用玻璃棒摩擦液面附近的容器壁来引发结晶。法是用玻璃棒摩擦液面附近的容器壁来引发结晶。若还是不析出结晶,则需加热蒸发浓缩滤液,若还是不析出结晶,则需加热蒸发浓缩滤液,若还是不析出结晶,则需加热蒸发浓缩滤液,若还是不析出结晶,则需加热蒸发浓缩滤液,促其析出结晶。促其析出结晶。促其析出结
20、晶。促其析出结晶。加晶种的时机:晶种加得过早,晶种溶解或产加晶种的时机:晶种加得过早,晶种溶解或产加晶种的时机:晶种加得过早,晶种溶解或产加晶种的时机:晶种加得过早,晶种溶解或产生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里可能已经产生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里可能已经产生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里可能已经产生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里可能已经产生了晶核,造成结晶可能包裹杂质。生了晶核,造成结晶可能包裹杂质。生了晶核,造成结晶可能包裹杂质。生了晶核,造成结晶可能包裹杂质。(2 2)结晶过程中,有时从溶液中只分出油状物而)结晶过程中,有时从溶液中只分出油状物而)结晶过程中,有时从溶液中只分
21、出油状物而)结晶过程中,有时从溶液中只分出油状物而不析出晶体,这种析出方式选择性差,其中所含不析出晶体,这种析出方式选择性差,其中所含不析出晶体,这种析出方式选择性差,其中所含不析出晶体,这种析出方式选择性差,其中所含的杂质较多。形成油状物大致可分为两种类型:的杂质较多。形成油状物大致可分为两种类型:的杂质较多。形成油状物大致可分为两种类型:的杂质较多。形成油状物大致可分为两种类型:第一种类型第一种类型第一种类型第一种类型:滤液完全冷却后,只有油状物:滤液完全冷却后,只有油状物:滤液完全冷却后,只有油状物:滤液完全冷却后,只有油状物分出而不见有晶体生成,常用的补救方法是用玻分出而不见有晶体生成
22、,常用的补救方法是用玻分出而不见有晶体生成,常用的补救方法是用玻分出而不见有晶体生成,常用的补救方法是用玻璃棒将母液中的油状物沿液面的容器壁摩擦以引璃棒将母液中的油状物沿液面的容器壁摩擦以引璃棒将母液中的油状物沿液面的容器壁摩擦以引璃棒将母液中的油状物沿液面的容器壁摩擦以引发结晶。如果此法无效,还可往滤液中加入发结晶。如果此法无效,还可往滤液中加入发结晶。如果此法无效,还可往滤液中加入发结晶。如果此法无效,还可往滤液中加入“晶晶晶晶种种种种”,静止片刻。如果还是不行,就只有把油状,静止片刻。如果还是不行,就只有把油状,静止片刻。如果还是不行,就只有把油状,静止片刻。如果还是不行,就只有把油状物
23、从母液中分出,改用其他溶剂重结晶。物从母液中分出,改用其他溶剂重结晶。物从母液中分出,改用其他溶剂重结晶。物从母液中分出,改用其他溶剂重结晶。第二种类型第二种类型第二种类型第二种类型:对于有些化合物,只要热的浓:对于有些化合物,只要热的浓:对于有些化合物,只要热的浓:对于有些化合物,只要热的浓溶液一冷却就出现油状物,温度再降低油状物就溶液一冷却就出现油状物,温度再降低油状物就溶液一冷却就出现油状物,温度再降低油状物就溶液一冷却就出现油状物,温度再降低油状物就固化成结实的硬块,这时或者温度更低一些,还固化成结实的硬块,这时或者温度更低一些,还固化成结实的硬块,这时或者温度更低一些,还固化成结实的
24、硬块,这时或者温度更低一些,还会从溶液中析出相当纯的晶体。遇此情况,可先会从溶液中析出相当纯的晶体。遇此情况,可先会从溶液中析出相当纯的晶体。遇此情况,可先会从溶液中析出相当纯的晶体。遇此情况,可先分出纯晶体后重新加热混合物至沸,添加适量溶分出纯晶体后重新加热混合物至沸,添加适量溶分出纯晶体后重新加热混合物至沸,添加适量溶分出纯晶体后重新加热混合物至沸,添加适量溶剂后再行冷却。这样可减少油状物生成的量,余剂后再行冷却。这样可减少油状物生成的量,余剂后再行冷却。这样可减少油状物生成的量,余剂后再行冷却。这样可减少油状物生成的量,余下的混合物可重复此项操作处理。下的混合物可重复此项操作处理。下的混
25、合物可重复此项操作处理。下的混合物可重复此项操作处理。(3)(3)为了提高收率,常将滤液用冰水冷却,但当为了提高收率,常将滤液用冰水冷却,但当为了提高收率,常将滤液用冰水冷却,但当为了提高收率,常将滤液用冰水冷却,但当 溶剂是苯、冰醋酸、溶剂是苯、冰醋酸、溶剂是苯、冰醋酸、溶剂是苯、冰醋酸、1,4-1,4-二氧六环(二氧六环(二氧六环(二氧六环(1212)或)或)或)或 DMSODMSO(1818)时,则不宜用冰水冷却,以免)时,则不宜用冰水冷却,以免)时,则不宜用冰水冷却,以免)时,则不宜用冰水冷却,以免 溶剂本身结晶析出。溶剂本身结晶析出。溶剂本身结晶析出。溶剂本身结晶析出。(4)(4)不
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