實驗室重結晶實用技術指導
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重結晶(recrystallization),顧名思義,是將晶體溶於溶劑或熔融以後,又重新從溶液或熔體中結晶的過程。是一種物質純化的實用技術,善用重結晶,就可以得到理想的純度和晶型,晶型以後再開帖細講。
影響重結晶效果的因素很多,歸納總結為:溶劑種類、溶劑比例、溫度和晶種。一一展開過於龐雜,在此介紹一種實用的重結晶溶劑篩選方法,是對理論的具體實踐。重結晶歸根究底是一種溶解再析出的過程,我們把握好兩個關鍵點,一個是溶解,一個是析出。
第一步,探索化合物溶解性。
準備器材:1.若干PE管、「子彈頭」、試管等各種小型容器編號。2. 80℃加熱的油鍋。操作:取目標化合物,我的習慣是0.1g,加目標溶劑1ml觀察是否溶解,不溶解進行加熱後再觀察,進行記錄。
初期試驗,盡量尋找實驗室可及的所有溶劑種類,常用不常用的盡量都嘗試一下,但盡量避免一類溶劑。詳細記錄後,此表在後期結晶時用處巨大。
如此操作後,會把溶劑分成四類。
第二步,探索單溶劑結晶。重結晶最理想的是單一溶劑種類,熱溶冷析。
通過第一步,我們把溶劑進行了分類。我們現在選擇B和C兩類溶劑進行此步篩選。此處我們將上述B和C中的試樣進行冷凍處理,建議是-20℃,3~4小時。之後將有析出的樣品進行過濾,送檢。小心處理,樣品被污染或損失要進行補充實驗。
對檢測結果進行跟蹤對比,將數據列表。將溶劑再細分為有效果和沒效果。記錄收率。
第三步,探索雙溶劑結晶。若第二步沒有特別理想的結果,接下來需考察雙溶劑結晶。
雙溶劑結晶,組合實驗數太多,需進行簡化。先選擇一種難溶溶劑,將樣品按第一步方式進行溶解於ABC類溶劑中,再加入一種D類溶劑。將能固化的樣品進行過濾處理,送檢。再選擇一種ABC類中的溶劑,將樣品按第一步方式進行溶解,分別加各D溶劑,將固化樣品進行處理,送檢。
對檢測結果進行跟蹤對比,將數據列表。篩選出結果較好的溶解溶劑和難溶溶劑。例如在一組實驗中結果最好的是溶劑B1,二組實驗中結果最好的溶劑是D3,如此再進行B1D3組合的結晶實驗,驗證結果即可。記錄收率。
第四步,探索三溶劑結晶。一般情況下,做到雙溶劑結晶就可以有比較好的結果了,需要三相溶劑結晶的例子比較少。但剛巧,最近做的一個重結晶就是三溶劑。這個本人也沒有很好的摸索系統。只將我三溶劑結晶的過程闡述一下,供大家參考。
化合物M,第二步探索過程中,不良溶劑(D溶劑)選擇的是D1,無奈,全部沒有析出。在此基礎之上又加的D2,樣品順利析出。檢測結果比較理想,篩選出三個B類溶劑。當我重現B-D2組合時,B1與D2不互溶,補加了少量D1。結晶的好結果沒有重現,僅B1帶D1的組合結果理想。此時,推斷D1起了重要作用。
之後,嘗試B1-D1/B1-D1-D2/ B1-D1-D3三組平行實驗。結果是B1-D1-D2組合重現,也就是說D2也起了作用。
純化是一個系統且繁雜的過程,做好實驗方案設計,按計划進行實驗數據收集,分析數據,調整方案。一步不能少,初始看起來耗時較多,實際上比漫無目的的瞎搞要節省很多時間。
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