有机化合物的结构分析-分离技术

0123PPM有机化合物的结构分析个人简介李洪启:67792612,13391141551,[e-mail]3#学院楼6123室2004.9-:东华大学化学化工与生物工程学院副研究员2003.4-2004.4:Aix-MarseilleI&III大学，法国科学研究中心研究员2002.5-2003.3:日本爱媛大学应用化学系访问学者2001.3-2002.4:中国科学院兰州化学物理研究所副研究员1999.3-2001.2:京都大学，日本学术振兴会外国人特别研究员1996.1-1999.2:中国科学院兰州化学物理研究所助理研究员1991.1-1995.12:中国科学院兰州化学物理研究所研究实习员1989.7-1990.12:甘肃省药物研究所药物合成实验室研究助手1985.9-1989.6:兰州大学化学系应用化学专业本科生教学与科研教授课程：《有机化学》、《有机合成》、《分离技术》、《杂环化学》、《精细化学品合成及分离提纯技术》、《有机化合物的结构分析》、《系列讲座》科研情况：发表学术论文40余篇；《有机化学》杂志审稿人；主要研究领域为精细化学品的合成、含氟(杂环)化合物的合成及其生物活性与光电性能研究、功能性有序超薄膜、以及新型纺织印染助剂的合成。近期发表论文[1]Improvedsynthesisofmestranolandethinylestradiol(EE)relateddegradationproductsasauthenticreferences,Steroids,2008，73(5)，488-494；SCI（IF2.849）[2]17α-Ethynyl-3-methoxyestra-1,3,5(10),9(11)-tetraen-17-ol,ActaCrystallogr.,2008,E64,o783[3]Methyl3,4-O-isopropylidene-2-O-[(methylsulfanyl)thiocarbonyl]-β-L-arabinoside,ActaCrystallogr.,2008,E64,o933[4]Synthesisandfluorecencespectraoftriazolylcoumarinfluorecentdyes,X.Peng,H.Li*,J.DonghuaUniv.(Eng.Ed.),2008,inpress[5]四硫富瓦烯作为催化剂的研究进展，化学世界，2008，49(5)，316-319[6]基于四硫富瓦烯衍生物Langmuir-Blodgett膜的研究进展,有机化学，2008,28,印刷中[7]含四硫富瓦烯大环化合物的合成与研究进展，有机化学，2007，27(10)，1220-1227[8]含全氟环丁基可溶性聚酰亚胺的合成与表征，高分子学报，2007，(2)，114-118[9]含全氟烷基磺酰基新型异黄酮化合物的合成，金叶，李洪启*，化学研究与应用，2007，19(8)，928-932[10]含丙烯酸六氟丁酯单体的丙烯酸酯共聚乳液的合成及其在棉织物上的应用，染整助剂，2007，24(3)，31-33[11]Novelperfluorocyclobutyl(PFCB)-containingpolymersformedbyclickchemistry,Polymer,2006,47(18),6272;SCI(IF2.773)[12]Formationoftheunexpected3-alkylatedflavonoidsinthealkylationofB-ringsubstituted5,7-dihydroxyflavones,TetrahedronLett.,2005,46,5399;SCI(IF2.509)主要研究方向1.新型(异)黄酮类化合物的合成及其生物活性研究2.四硫代富瓦烯衍生物的合成及其光电性能研究3.含氟(杂环)化合物的合成及生物活性与光电性能4.新型纺织品多功能整理剂的设计、合成与性能5.新型香豆素类化合物的合成与荧光性能研究6.甾体类化合物的合成主要研究课题[1]利用ClickChemistry构筑四硫富瓦烯-香豆素新型多功能分子材料，上海市自然科学基金[2]硅烷桥硫杂环新型分子材料的合成与光电性能研究，教育部留学回国人员科研启动基金[3]具有Gemini结构的新型纺织品多功能整理剂的设计、合成与性能研究，教育部长江学者和创新团队发展计划子课题[4]甾体类化合物的合成有机化合物的结构分析一、有机化合物的分离与提纯（9学时）二、紫外-可见吸收光谱（3学时）三、红外吸收光谱和拉曼散射光谱（6学时）四、核磁共振基础（3学时）五、氢核磁共振谱（9学时）六、碳核磁共振谱（6学时）七、二维核磁共振谱（3学时）八、质谱（6学时）九、综合利用波谱技术测定有机化合物结构（6学时）参考教材有机化合物结构分析，邹建平，王璐，曾润生著；北京：科学出版社，2005有机化合物的波谱解析，SilversteinR.M.,WebsterF.X.,KiemleD.J.著，药明康德新药开发有限公司分析部译；上海：华东理工大学出版社，2007现代有机波谱分析，张华主编，北京：化学工业出版社，2005一、有机化合物的分离与提纯1.1分离技术简介1.2萃取与提取1.3蒸馏与分馏1.4结晶-沉淀与离心分离1.5吸附分离技术1.6膜分离技术1.7色谱分离技术1.8超临界流体分离技术1.9电泳分离技术一、有机化合物的分离与提纯分离设备分离剂混合物原料产品残余物1.1分离技术简介发展时期:经典(常规)分离—萃取与提取,蒸馏与分馏,结晶,沉淀,离心,吸附,泡沫,常压柱层析现代分离技术—色谱,液膜,固膜,扩散,场流分离过程原理:重力和压力—沉降,离心,过滤电磁—电泳,电渗析,电解,磁选分子热力学—汽化,升华,蒸馏分子动力学—扩散,渗透,反渗透分子物性等—萃取,溶解,沉淀,溶剂化,重结晶分子间作用与热动力学性质差异—色谱分离过程本质:机械分离和传质分离分离过程物相:均相(速率控制)和非均相(平衡控制)1.2萃取与提取1.2.1术语与原理物理萃取与化学萃取被萃取物,萃取液和萃余液,萃取剂,萃取溶剂,反萃取剂,萃合物,相比羧酸,酚,胺和酮混合物水溶液有机相AB水相有机相水相有机相CDEF水相有机相1.2.2溶解度相似原理水溶性比较:正戊醇,正己醇,正庚醇,正辛醇乙醇,乙硫醇OHOHOHNH2CH3NH2NH21.2.3各类溶剂的互溶规律极性:极性与非极性氢键:N型(惰性)—烷烃,苯,CCl4,CS2,煤油A型(受电子)—含A-H键,可与给电子溶剂形成氢键;CHCl3,CHCl2,五氯乙烷B型(给电子)—含给电子原子B,可与A型溶剂形成氢键;醚,酮,醇,酯,叔胺AB型(给受电子)—同时含A-H键和给电子原子B,可缔合;水,多元醇,氨基醇,羟基羧酸,多元羧酸,多元酚AB型与N型:不互溶A型与B型:混溶常用溶剂分类及其极性与互溶性AB型B型A型N型盐水溶液苯胺二氯甲烷苯无机酸水溶液膦酸三丁酯四氯乙烷甲苯水丙酮氯仿四氯化碳乙二醇1,4-二氧六环三氯乙烷二硫化碳甲酰胺四氢呋喃二氯乙烷环己烷乙酸及其同系物吡啶己烷甲醇硝基苯庚烷乙二醇甲醚丁酮石油醚乙醇戊酮硅油丙醇乙醚石蜡油丁醇戊醇苯酚1.2.4萃取分类操作方式:间歇萃取和连续萃取料液与溶剂的接触和流动情况:单级萃取和多级萃取多级萃取:并流萃取,错流萃取,逆流萃取,分馏(双溶剂逆流)萃取微分萃取固体浸取(固液萃取):间断和连续方式间断方式:浸提,渗漉,回流连续方式:索氏提取器双水相萃取反微团萃取1.2.5萃取剂及萃取体系简单分子萃取体系中性络合萃取体系:含氧,中性含磷,酰胺萃取剂酸性络合(阳离子交换)萃取体系:磷(膦)酸酯,羧酸萃取剂鳌合萃取体系:β-二酮,双硫腙,8-羟基喹啉,羟肟萃取剂阴离子交换萃取体系:伯/仲/叔胺,季铵盐萃取剂冠醚萃取体系:(二苯并)18-冠-6,二环己基并-18-冠-6萃取剂协同萃取体系:盐析剂1.3蒸馏与分馏1.3.1蒸馏类型操作方式:间歇蒸馏和连续蒸馏实施方法:简单蒸馏平衡蒸馏(闪蒸)恒沸点(共沸)蒸馏水蒸气蒸馏真空蒸馏分子蒸馏精馏混合液组分:二元和多元蒸馏1.3.2二元物系的气-液相平衡相平衡理想溶液:Raoult’Law—Pi=PioXi相律:f=c–Φ+2泡点露点相平衡方程:Yi=KiXi气-液平衡相图相对挥发度:α=vA/vB=(PA/XA)/(PB/XB)1.3.3恒沸点(共沸)蒸馏(Azeotropicdistillation)[例1]95%EtOH绝对EtOH74%苯+18.5%EtOH+7.5%H2O67.6%苯+EtOH:bp68℃[例2]正丁烷,1-丁烯,丁二烯氨+正丁烷+1-丁烯:bp40℃,塔顶丁二烯:1.5Mpa,bp90℃,塔底1.4结晶-沉淀与离心分离(Centrifugalseparation)结晶的关键—过饱和溶液(Supersaturatedsolution)的形成:热饱和溶液冷却法(等溶剂结晶法)溶剂蒸发法真空蒸发冷却法化学反应结晶法盐析法沉淀剂(precipitant):中性乙酸铅和碱性乙酸铅离心:离心沉降(centrifugalsettling),离心过滤(centrifugalfiltration),离心分离,超离心(supercentrifuge)1.5吸附分离技术(AdsorptionSeparationTechnology)常用吸附剂(adsorbent):活性炭(activatedcarbon),活性炭纤维(activatedcarbonfiber),球形炭化树脂(sphericalcharringresin),大孔网状聚合物(large-porenet-likepolymer),合成沸石(syntheticzeolite;分子筛,molecularsieve),硅胶(silicagel),氧化铝(alumina)[例1]利用活性炭在水溶液中吸附有机物同系物，则：a．多肽的吸附量等于氨基酸的吸附量b．多肽的吸附量大于氨基酸的吸附量c．多肽的吸附量小于氨基酸的吸附量()[例2]用硅胶在非极性溶剂中吸附脂肪酸同系物，则：a．随着脂肪酸C链增长，吸附量增大b．随着脂肪酸C链增长，吸附量减小c．随着脂肪酸C链增长，吸附量不变()1.6膜分离技术(MembraneSeparationTechnology)1.6.1简介布/纤维/绢网过滤：10µm(10-1000µm),粒子、粗粒子微孔过滤：0.05-10µm,大分子、微粒子超过滤：0.001-10µm,离子、大分子、微粒子凝胶色谱：0.01-100µm,大分子、微粒子、粒子膜分离/离子交换：0.006-0.1µm,离子、大分子蒸馏/冰冻/萃取：0.001-1µm,离子、大分子浮选：0.1-1000µm,大分子、微粒子、粒子、粗粒子超离心：0.01-1µm,大分子离心：0.1-700µm,大分子、微粒子、粒子、粗粒子方法膜孔径推动力截留分子应用微滤0.02~10μm0~105Pa微生物、细胞碎片、DNA、病毒的截留和浓缩超滤0.001~0.02μm0~106Pa103~106蛋白质、多糖、抗生素等的分离、纯化和浓缩反渗透无孔0~107Pa1000海水脱盐、超纯水制备、从发酵液中分离乙醇、丁醇和丙酮等溶剂、浓缩抗生素和氨基酸渗析1~3nm浓度差0.02μm脱除低分子量组分、血液（人工肾）的解毒、实验室酶纯化电渗析电位差200苦咸水脱盐、分离带电离子组分渗透蒸发无孔分压差气体分离气体分离无孔0~107Pa气体分离纳米过滤7~70nm0~103Pa300~1000脱除无机盐膜分离方法分类及特性常数1.6.2电渗析(Electricdialysis)分离技术离子交换膜(Ionexchangemembrane)—电渗析心脏a.阳离子交换膜(Cationicexchangemembrane):强酸型(R-SO3H),中强酸型(R-PO3H2,RO-PO3H2),弱酸型(R-CO2H,R-C6H4OH)b.阴离子交换膜(