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蒸發(fā)結晶器常見(jiàn)的蒸發(fā)溶劑
2011年05月26日 作者：圣亞 次
蒸發(fā)結晶器常見(jiàn)的蒸發(fā)溶劑
1、在工業(yè)生產(chǎn)中常用溶劑有：DMF、氯苯、二甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、THF、氯仿、乙酸乙酯、環(huán)己烷、丁酮、丙酮、石油醚。
2、比較常用溶劑有：DMSO、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、環(huán)己酮、丁酮、環(huán)己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六環(huán)、乙二醇單甲醚、1,2-二氯乙烷、乙醚、正辛烷。
3、一個(gè)好的溶劑在沸點(diǎn)附近對待結晶物質(zhì)溶解度高而在低溫下溶解度又很小。DMF、苯、二氧六環(huán)、環(huán)己烷在低溫下接近凝固點(diǎn)，溶解能力很差，是理想溶劑。乙腈、氯苯、二甲苯、甲苯、丁酮、乙醇也是理想溶劑。
4、溶劑的沸點(diǎn)最好比被結晶物質(zhì)的熔點(diǎn)低50℃。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現象。
4、溶劑的沸點(diǎn)越高，沸騰時(shí)溶解力越強，對于高熔點(diǎn)物質(zhì)，最好選高沸點(diǎn)溶劑。
5、含有羥基、氨基而且熔點(diǎn)不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質(zhì)與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。
6、含有氧、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑，原因同上。
7、溶質(zhì)和溶劑極性不要相差太懸殊。
水>甲酸>甲醇>乙酸>乙醇>異丙醇>乙腈>DMSO>DMF>丙酮>HMPA>CH2Cl2>吡啶>氯仿>氯苯>THF>二氧六環(huán)>乙醚>苯>甲苯>CCl4>正辛烷>環(huán)己烷>石油醚。
重結晶技術(shù)討論
從有機化學(xué)反應分離出來(lái)的固體粗產(chǎn)物往往含有未反應的原料，副產(chǎn)物及雜質(zhì)，必須加以分離純化。提純固體有機物最常用的方法之一就是重結晶，其原理是利用混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同，或者在同一溶劑中不同溫度時(shí)的溶解度不同，而使它們相互分離。重結晶提純法的一般過(guò)程為：溶劑的選擇
溶解固體 除了雜質(zhì) 晶體析出 晶體的收集與洗滌 晶體的干燥。
1 溶劑的選擇
1.1 溶劑選擇的原則
選擇適宜的溶劑是重結晶的關(guān)鍵之一，適宜的試劑應符合下述條件：
（1） 與被提純的有機物不起化學(xué)作用；
（2） 對被提純的有機物應易溶于熱溶劑中，而在冷溶劑中幾乎不溶；
（3） 對雜質(zhì)的溶解度應很大，或很少；
（4） 能得到較好的結晶；
（5） 溶劑的沸點(diǎn)適中。若過(guò)低時(shí)，溶解度改變不大，難分離，且操作也困難；過(guò)高時(shí)，附著(zhù)于晶體表面的溶劑不容易除去。
（6） 價(jià)廉易得，毒性低，回收率高，操作安全。
在選擇溶劑時(shí)應根據“相似相溶”的一般原理。溶質(zhì)往往易溶于其結構相似的溶劑中。一般來(lái)說(shuō)，極性的溶劑溶解極性的固體，非極性的溶劑溶解非極性的固體。在實(shí)驗中往往要通過(guò)很多次實(shí)驗才能確定使用那種溶劑。
1.2 溶劑選擇的一般方法
我們從下面七個(gè)方面來(lái)選擇溶劑：
1.2.1 常用溶劑： DMF、氯苯、二甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、THF、氯仿、乙酸乙酯、環(huán)己烷、丁酮、丙酮、石油醚。
1.2.2 比較常用溶劑：DMSO、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、環(huán)己酮、丁酮、環(huán)己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六環(huán)、乙二醇單甲醚、1,2-二氯乙烷、乙醚、正辛烷。
1.2.3 一個(gè)好的溶劑在沸點(diǎn)附近對待結晶物質(zhì)溶解度高而在低溫下溶解度又很小。DMF、苯、二氧六環(huán)、環(huán)己烷在低溫下接近凝固點(diǎn)，溶解能力很差，是理想溶劑。乙腈、氯苯、二甲苯、甲苯、丁酮、乙醇也是理想溶劑。
1.2.4 溶劑的沸點(diǎn)最好比被結晶物質(zhì)的熔點(diǎn)低50℃。否則易產(chǎn)生溶質(zhì)液化分層現象。溶劑的沸點(diǎn)越高，沸騰時(shí)溶解力越強，對于高熔點(diǎn)物質(zhì)，最好選高沸點(diǎn)溶劑。
1.2.5 含有羥基、氨基而且熔點(diǎn)不太高的物質(zhì)盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質(zhì)與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。
1.2.6 含有氧、氮的物質(zhì)盡量不選擇醇做溶劑，原因同上。1.2.7 溶質(zhì)和溶劑極性不要相差太懸殊。水>甲酸>甲醇>乙酸>乙醇>異丙醇>乙腈>DMSO>DMF>丙酮>HMPA>CH2Cl2>吡啶>氯仿>氯苯>THF>二氧六環(huán)>乙醚>苯>甲苯>CCl4>正辛烷>環(huán)己烷>石油醚。
2 重結晶操作
操作部分包括除溶劑選擇后的所有步驟，下面我們將全面介紹重結晶的相關(guān)操作。
2.1 篩選溶劑
在試管中加入少量（麥粒大?。┐Y晶物，加入0.5 mL根據上述規律所選擇溶劑，加熱沸騰幾分鐘，看溶質(zhì)是否溶解。若溶解，用自來(lái)水沖試管外測，看是否有晶體析出。初學(xué)者常把不溶雜質(zhì)當成待結晶物！如果長(cháng)時(shí)間加熱仍有不溶物，可以靜置試管片刻并用冷水冷卻試管（勿搖動(dòng)）。如果有物質(zhì)在上層清液中析出，表示還可以增加一些溶解。若稍微渾濁，表示溶劑溶解度太??；若沒(méi)有任何變化，說(shuō)明不溶的固體是一種東西，已溶物質(zhì)又非常易溶，不易析出。
2.2 常規操作
在錐形瓶或圓底燒瓶中52A0入溶質(zhì)和一定溶劑，裝上球冷，加熱10分鐘，若仍有不溶物，繼續從冷凝管上口補加溶劑至完全溶解再補加過(guò)量30％溶劑。用折疊濾紙（折疊濾紙和三角漏斗要提前預熱）趁熱過(guò)濾入錐形瓶。濾液自然冷卻后用布氏漏斗抽濾（用濾液反過(guò)來(lái)沖洗錐形瓶?。?。如果物質(zhì)在室溫溶解度很小，濾餅可以用少量冷的溶劑淋洗（先撤掉減壓，加少量溶劑潤濕濾餅，再減壓抽干。注意：用玻璃塞把濾餅壓實(shí)有助于除掉更多溶劑?。?。如果所用溶劑不易揮發(fā)，可以在常壓下加入少量易揮發(fā)溶劑淋洗濾餅，如DMF可用乙醇洗，二氯苯、氯苯、二甲苯、環(huán)己酮可以用甲苯洗。初學(xué)者常遇到問(wèn)題：大量結晶在濾紙上析出，原因是漏斗和濾紙預熱不好、溶劑過(guò)量太少、過(guò)濾時(shí)間太長(cháng)。如產(chǎn)品貴重，可將三角漏斗和濾紙置于錐形瓶上用蒸氣預熱，邊過(guò)濾邊用已經(jīng)過(guò)濾的濾液蒸氣保溫，但上述操作比較危險，甲苯、醚類(lèi)、石油醚、環(huán)己烷等易燃溶劑慎用此法。注意：用熱的重結晶母液淋洗濾紙和所有黏附溶質(zhì)器具并冷卻可減少結晶損失。
2.3 反常規操作熱抽濾
吸濾瓶不能預熱，布氏漏斗和濾紙放在溶解溶質(zhì)的錐形瓶上面利用上升蒸氣潤濕，放在吸濾瓶上立即趁熱抽濾。注意抽氣壓力不能太大以防止吸濾瓶中母液爆沸！初學(xué)者常犯錯誤：濾紙沒(méi)有貼緊（可用雙層的）、動(dòng)作遲緩導致結晶在布氏漏斗中析出、抽氣壓力太大導致濾液被吸入泵中、過(guò)濾完畢沒(méi)有立即卸壓導致大量溶劑被抽進(jìn)泵中。
總之，與“相似相溶“背道而馳就對了，大極性的東西，用中等極性的溶劑結晶；小極性的東西，用大極性的溶劑。這樣，有一半以上的情況是適合的。
2.4 操作過(guò)程中一些方法
2.4.1 先試：石油醚（正己烷）、乙醚、乙酸乙酯、乙醇、水，再試：丙酮、甲醇、乙腈、苯、氯仿、乙酸、吡啶等。如果還不行，就只好混合了。乙醚可以利用其（1）揮發(fā)性；（2）延玻璃向上爬而使固體析出的特性。丙酮如不與水配伍，應加以干燥。
2.4.2 混合溶劑法：用過(guò)量熱的良溶劑溶解，過(guò)濾，加熱，緩慢加入不良溶劑至有渾濁，加熱至澄清。靜置等待...
2.4.3 用分級結晶法。積累的母液過(guò)柱。但選用這種方法需注意下面的問(wèn)題：
a.過(guò)柱預純化，粗分離后再結晶；
b.石油醚熱提-冷析法；
c.選低沸點(diǎn)的溶劑如乙醚；
d.晶種的取得，用玻璃棒沾一滴溶液，揮干。
e.不要輕易冷凍，用讓溶劑自然揮發(fā)的方法。
2.5 關(guān)于用乙醚和石油醚結晶的方法
關(guān)于用乙醚結晶?；亓饕颐褧r(shí)，要加一冷凝管。不斷從上口加乙醚，直至混濁消失，有時(shí)是因為溶解的較慢，而不是不能溶，所以要有耐心。如果加入很多乙醚還有少量沉淀不溶，則將其濾去，濾液濃縮至有固體析出，再加熱，加入少量乙醚使澄清。自然放冷，可得晶型較好的結晶。過(guò)濾。用少量乙醚洗晶體。洗滌液合并入母液，在盛母液的瓶口蒙一層濾紙，或塞一團衛生紙，讓乙醚自然揮發(fā)，而不能落入灰塵。每天早晨看一眼，直到有滿(mǎn)意數量的晶體出來(lái)，別太貪了，揮發(fā)干了就又要重來(lái)了：）此法成功拆分了左旋和右旋的生物堿。“石油醚熱提-冷卻法”也是我用來(lái)對付油狀物的方法，加入石油醚，沸騰，傾出上清液，底部油繼續加入石油醚熱提取，直至石油醚層無(wú)色，則基本提取完全。冷卻后一般會(huì )析出晶體。另外成油的一個(gè)原因是降溫太快。
3 結晶心得
我們在做酸催化合成查爾酮及其衍生物的合成中，在分離產(chǎn)物時(shí)候遇到了麻煩，不同取代基的查爾酮的物理性質(zhì)不盡相同，要分離得到純的產(chǎn)品，關(guān)鍵是如何做好重結晶這一步。在查閱了很多資料，不斷的實(shí)驗過(guò)程中，找到了很好的處理方法，把這些心得結合資料描述綜述如下：
3.1 制備結晶，要注意選擇合宜的溶劑和應用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時(shí)對所需要的成分溶解度較小，而熱時(shí)溶解度較大。溶劑的沸點(diǎn)亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。但有些化合物在一般溶劑中不易形成結晶，而在某些溶劑中則易于形成結晶。
3.2 制備結晶的溶液，需要成為過(guò)飽和的溶液。一般是應用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。如果在室溫中可以析出結晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴隨結晶析出更多的雜質(zhì)。“新生態(tài)”的物質(zhì)即新游離的物質(zhì)或無(wú)定形的粉未狀物質(zhì)，遠較晶體物質(zhì)的溶解度大，易于形成過(guò)飽和溶液。一般經(jīng)過(guò)精制的化合物，在蒸去溶劑抽松為無(wú)定形粉未時(shí)就是如此，有時(shí)只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。
3.3 制備結晶溶液，除選用單一溶劑外，也常采用混合溶劑。一般是先將化合物溶于易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，并將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清后放置。
3.4 結晶過(guò)程中，一般是溶液濃度高，降溫訣，析出結晶的速度也快些。但是其結晶的顆粒較小，雜質(zhì)也可能多些。有時(shí)自溶液中析出的速度太快，超過(guò)化合物晶核的形成勸分子定向排列的速度，往往只能得到無(wú)定形粉未。有時(shí)溶液太濃，粘度大反而不易結晶化。如果溶液濃度適當，溫度慢慢降低，有可能析出結晶較大而純度較高的結晶。有的化合物其結晶的形成需要較長(cháng)的時(shí)間。
3.5 制備結晶除應注意以上各點(diǎn)外，在放置過(guò)程中，最好先塞緊瓶塞，避免液面先出現結晶，而致結晶純度較低。如果放置一段時(shí)間后沒(méi)有結晶析出，可以加入極微量的種晶，即同種化合物結晶的微小顆粒。加種晶是誘導晶核形成常用而有效的手段。一般地說(shuō)，結晶化過(guò)程是有高度選擇性的，當加入同種分子或離子，結晶多會(huì )立即長(cháng)大。而且溶液中如果是光學(xué)異構體的混合物，還可依種晶性質(zhì)優(yōu)先析出其同種光學(xué)異構體。沒(méi)有種晶時(shí)，可用玻璃棒蘸過(guò)飽和溶液一滴，在空氣中任溶劑揮散，再用以磨擦容器內壁溶液邊緣處，以誘導結晶的形成。如仍無(wú)結晶析出，可打開(kāi)瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶?；蛄磉x適當溶劑處理，或再精制一次，盡可能除盡雜質(zhì)后進(jìn)行結晶操作。
3.6 在制備結晶時(shí)，最好在形成一批結晶后，立即傾出上層溶液，然后再放置以得到第二批結晶。晶態(tài)物質(zhì)可以用溶劑溶解再次結晶精制。這種方法稱(chēng)為重結晶法。結晶經(jīng)重結晶后所得各部分母液，再經(jīng)處理又可分別得到第二批、第三批結晶。這種方法則稱(chēng)為分步結晶法或分級結晶法。晶態(tài)物質(zhì)在一再結晶過(guò)程中，結晶的析出總是越來(lái)越快，純度也越來(lái)越高。分步結晶法各部分所得結晶，其純度往往有較大的差異，但?？色@得一種以上的結晶成分，在未加檢查前不要貿然混在一起。
3.7 化合物的結晶都有一定的結晶形狀、色澤、熔點(diǎn)和熔距，一可以作為鑒定的初步依據。這是非結晶物質(zhì)所沒(méi)有的物理性質(zhì)?；衔锝Y晶的形狀和熔點(diǎn)往往因所用溶劑不同而有差異。原托品堿在氯仿中形成棱往狀結晶，熔點(diǎn)207℃；在丙酮中則形成半球狀結晶，熔點(diǎn)203℃；在氯仿和丙酮混合溶劑中則形成以上兩種晶形的結晶。所以文獻中常在化合物的晶形、熔點(diǎn)之后注明所用溶劑。一般單體純化合物結晶的熔距較窄，有時(shí)要求在0.5℃左右，如果熔距較長(cháng)則表示化合物不純
參考文獻
[1] 肖亞平，貝渙智. 一種重結晶的操作方法. 化學(xué)通報 , 1996, (07)
[2] 林衛國. 實(shí)驗教學(xué)全面改革的探索. 實(shí)驗室研究與探索 , 1998, (06)
[3] 趙德建. 實(shí)驗教學(xué)方法和手段改革初探. 常州師范專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報 , 2003, (04)
[4] 方瑞斌，高誠偉，徐其亨，艾萍. 超臨界流體重結晶. 化學(xué)通報 , 1995, (11)
[5] 張信禮. 高純黃血鹽鉀的試驗研究. 無(wú)機鹽工業(yè) , 1988, (05)
結晶和重結晶包括以下幾個(gè)主要操作步驟：
1.將需要純化的化學(xué)試劑溶解于沸騰或將進(jìn)沸騰的適宜溶劑中；
2.將熱溶液趁熱抽濾，以除去不溶的雜質(zhì)；
3.將濾液冷卻，使結晶析出；
4.濾出結晶，必要時(shí)用適宜的溶劑洗滌結晶。
在實(shí)施結晶和重結晶的操作時(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題；
1.在溶解預純化的化學(xué)試劑時(shí)要嚴格遵守實(shí)驗室安全操作規程，加熱易燃、易爆溶劑時(shí)，應在沒(méi)有明火的環(huán)境中操作，并應避免直接加熱。因為在通常的情況下，溶解度曲線(xiàn)在接近溶劑沸點(diǎn)時(shí)陡峭地升高，故在結晶和重結晶時(shí)應將溶劑加熱到沸點(diǎn)。為使結晶和重結晶地收率高，溶劑的量盡可能少，故在開(kāi)始加入的溶劑量不足以將欲純化的化學(xué)試劑全部溶解，在加熱的過(guò)程中可以小心的補加溶劑，直到沸騰時(shí)固體物質(zhì)全部溶解為止。補加溶劑時(shí)要注意，溶液如被冷卻到其沸點(diǎn)以下，防爆沸石就不在有效，需要添加新的沸石。
2.為了定量地評價(jià)結晶和重結晶地操作，以及為了便于重復，固體和溶劑都應予以稱(chēng)量和計量。
3.在使用混合溶劑進(jìn)行結晶和重結晶時(shí)，最好將欲純化的化學(xué)試劑溶于少量溶解度較大的溶劑中，然后趁熱慢慢地分小份加入溶解度較小的第二種溶劑，直到它觸及溶液的部位有沉淀生成但旋即有溶解為止。如果溶液的總體積太小，則可多加一些溶解度大的溶劑，然后重復以上操作。有時(shí)也可用相反的程序，將欲純化的化學(xué)試劑懸浮于溶解度小的溶劑中，慢慢加入溶解度大的溶劑，直至溶解，然后再滴入少許溶解度小的溶劑加以冷卻。
4.如有必要可在欲純化的化學(xué)試劑溶解后加入活性炭進(jìn)行脫色（用量約相當于欲純化的物質(zhì)重量的1/50~1/20），或加入濾紙漿、硅藻土等使溶液澄清。加入脫色劑之前要先將溶劑稍微冷卻，因為加入的脫色劑可能會(huì )自動(dòng)引發(fā)原先抑制的沸騰，從而發(fā)生激烈的、爆炸性的暴沸?；钚蕴純群写罅康目諝?，故能產(chǎn)生泡沫。加入活性碳后可煮沸5－10分鐘，然后趁熱抽濾去活性碳。在非極性溶劑，如苯、石油醚中活性碳脫色效果不好，可試用其他辦法，如用氧化鋁吸附脫色等。
5.欲純化的化學(xué)試劑為有機試劑時(shí)，形成過(guò)飽和溶液的傾向很大，要避免這種現象，可加入同種試劑或類(lèi)質(zhì)同晶物的晶種。用玻璃棒摩擦器壁也能形成晶核，此后晶體即沿此核心生長(cháng)。
6.結晶的速度有時(shí)很慢，冷溶液的結晶有時(shí)要數小時(shí)才能完全。在某些情況下數星期或數月后還會(huì )有晶體繼續析出，所以不應過(guò)早將母液棄去。
7.為了降低欲純化試劑在溶液中的溶解度，以便析出更多的結晶，提高產(chǎn)率，往往對溶液采取冷凍的方法?？梢苑湃氡渲谢蛴帽?、混合制冷劑冷卻。
8.制備好的熱溶液必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾，以除去不溶性的雜質(zhì)，而且必須避免在抽濾的過(guò)程中在過(guò)濾器上結晶出來(lái)。若是一切操作正規，確實(shí)由于該試劑太易析出結晶而阻礙抽濾時(shí)，則可將溶液配制地稍微稀一些，或者采用保溫或加熱過(guò)濾裝置（如保溫漏斗）過(guò)濾。
9.欲使析出地晶體于母液有效地分離，一般用布氏漏斗抽濾。為了更好地使晶體和母液分離，最好用清潔地玻璃塞將晶體在布氏漏斗上擠壓，并隨同抽氣盡量地去除母液。晶體表面地母液，可用盡量少地溶劑來(lái)洗滌。這是應暫時(shí)停止抽氣，用玻璃棒或不銹鋼刀將已壓緊地晶體挑松，加入少量地溶劑潤濕，稍待片刻，使晶體能均勻地被浸透，然后再抽干，這樣重復一、二次，使附于浸透表面地母液全部除去為止。
10.晶體若遇熱不分解時(shí)，可采用在烘箱中加熱烘干的方法干燥。若晶體遇熱易分解，則應注意烘箱的溫度不能過(guò)高，或放在真空干燥器中在室溫下干燥。若用沸點(diǎn)較高的溶劑重結晶時(shí)，應用沸點(diǎn)低的且對晶體溶解度很小的溶劑洗滌，以利于干燥。易潮解的晶體應將烘箱欲先加熱到一定的溫度，然后將晶體放入；但是極易潮解的晶體，往往不能用烘箱烘，必須迅速放入到真空干燥器中干燥。用易燃的有機溶劑重結晶的晶體在送入烘箱前，應預先在空氣中干燥，否則可能引起溶劑的燃燒或爆炸。
11.小量及微量的物質(zhì)的重結晶：小量的物質(zhì)的結晶或重結晶基本要求同前所述，但均采用與該物質(zhì)的量相適應的小容器。微量物質(zhì)的結晶和重結晶可在小的離心管中進(jìn)行。熱溶液制備后立即離心，使不容的雜質(zhì)沉于管底，用吸管將上層清夜移至到另一個(gè)小的離心管中，令其結晶。結晶后，用離心的方法使晶體和母液分離。同時(shí)可在離心管中用小量的溶劑洗滌晶體，用離心的方法將溶劑與晶體分離.
12.母液中常含有一定數量的所需要的物質(zhì)，要注意回收。如將溶劑除去一部分后再讓其冷卻使結晶析出，通常其純度不如第一次析出來(lái)的晶體。若經(jīng)純度檢查不合要求，可用新鮮溶劑結晶，直至符合純度要求為止。
相關(guān)產(chǎn)品：結晶器，蒸發(fā)器，蒸發(fā)結晶器，連續蒸發(fā)結晶器，OSLO型蒸發(fā)結晶器 ，強制循環(huán)蒸發(fā)結晶器，DTB型真空蒸發(fā)結晶器，葡萄糖酸鈉蒸發(fā)結晶器，硫酸鈉蒸發(fā)結晶器，氯化鈉蒸發(fā)結晶器，氯化鎂蒸發(fā)結晶器
