有机物的分离与纯化方法..

第二章有机化合物的分离与纯化方法分离纯化是有机化合物分析必不可少的过程1、有机化合物样品分析，首先要进行分离纯化步骤,才能达到分析结果准确的目的。2、不同的有机化合物样品有不同的纯化方法。3、依据样品中有机化合物的性质和杂质的性质差别来选择分离纯化的方法一、固体有机物的纯化方法简介固体有机化合物一般用重结晶法提纯。1、提纯原理在某一种溶剂中，固体有机化合物的溶解度随温度变化有较大的变化。在较高温度时的饱和溶液趁热过滤除不溶性杂质。母液放冷，在较低温度时有机化合物以晶体析出，过滤，可溶性杂质留在母液中而除去。（可反复重结晶直到提纯有机化合物熔点不变为止）。2、重结晶的关键因素关键：选合适溶剂。重结晶溶剂具备条件：a.不与被提纯成分发生化学反应b.被提纯物与杂质要有显著溶解度差c.被提纯物在该溶剂中溶解度随温度变化变化大d.溶剂沸点适中（不高也不低）如没有合适的纯溶剂则用混合溶剂重结晶。3、混合溶剂的选择方法１）确定两种溶剂可以互相混溶，一种是良好溶剂，一种是不良溶剂。如乙醇和水；苯和乙醇；丙酮和三氯甲烷等。２）取0.02g～0.03g样品溶解于一定量（1mL）的良好溶剂中（试管），然后在不断摇动下缓慢滴加不良溶剂，直到出现浑浊为止。３）记下不良溶剂的体积，计算得到混合溶剂的组成比例，通过重复试验进行适当调整。4、重结晶的一般操作步骤１）制成饱和热溶液（接近溶剂的沸点）２）热过滤（除不溶杂质）。３）自然冷却结晶４）过滤晶体与洗涤。５）干燥（减压或常压）６）标准品多次重结晶，直到m.p不变为止5、重结晶操作要点１）制成饱和热溶液选用适当容积的烧瓶，将被提纯物质放入烧瓶，装好回流装置。热浴温度下缓慢滴加溶剂，并搅动，使溶质在接近容积沸点时刚好溶解，立刻停止滴加溶剂。记下溶剂的体积与溶质的质量。２）热过滤：保温漏斗或布氏漏斗减压过滤。6、重结晶操作注意１）结晶：滤液自然冷却结晶（密闭结晶）。如果冷至室温不结晶，则放入晶种、玻棒擦容器器壁、冰箱进行结晶。２）过滤与洗涤晶体：减压、低温、少量溶剂洗涤。减压过滤应该在布氏漏斗完全没有液滴滴下为止。３）干燥方法a、低熔点不吸潮物质、不易氧化，在空气中干燥。b、高熔点,热稳定，烘箱中干燥c、热不稳定，或吸潮、或易氧化，低于m.p20～30℃，真空干燥。7、干燥程度与纯度检验１）恒重法检验，即称重后再干燥一段时间，看重量是否发生变化。２）熔点法检验干燥程度。３）纯度检验用熔点法：与标准样品同时测熔点进行比较；测一次熔点后再重结晶一次，再干燥测熔点，两次熔点不变化。纯度检验还可以用薄层法检验，液相或者气相色谱。二、液体有机物分离提纯方法液体有机化合物蒸馏法蒸馏法原理：依液体混合物中各组分沸点不同而分离。关键：控制温度缓慢上升，收集不同温度范的围馏份。蒸馏方法分类：常压蒸馏适用于b.p较低，在b.p时不分解的物质。减压蒸馏适用于b.p较高，或在b.p发生分解的物质。水蒸气蒸馏适用于不与水反应，b.p较高的物质。１、常压蒸馏１）装置不扭、歪、漏２）温度计水银球位置３）加沸石４）容器中液体体积５）热源选择６）馏出速度v=2～３D/S７）液体的干燥液体含水：干燥剂脱水后蒸馏（干燥剂不可进入蒸馏体系）（容量与速度）干燥剂种类及性能：CaO中、碱性化合物可用，脱水力强。CaCl2卤烃、烃、酯、醚可用（醇、酸不可用）脱水力强。Na2SO4多数溶剂可用，脱水能力不强。K2CO3碱性化合物、醇、酯脱水力较强。P2O5卤烃、烃（醇、酸不可用），脱水力强。NaOH饱和烃、肼、胺（酸性物质不可用）分子筛多数可用，脱水力强。２、减压蒸馏１）减压蒸馏的原理液体的沸点随液面压强降低而降低。对沸点和压强进行估算。过如下途径进行估算。２）查T-P关系图A线标减压沸点数据，B线正常压强沸点C线压强刻度（mmHg).ABC沸点低压强小压强大３）用近似公式估算用近似公式lgP=A+B/TP蒸汽压;T绝对温度;A、B为常数（可以通过化合物物理性质手册或者化工手册查阅）４）减压蒸馏装置仪器装置带橡皮套的毛细管、容积=1/2V、不用平底接受器减压泵（水泵7-20mmHg）机械泵（油泵）0.1mmHg（要连接吸收装置）减压蒸馏装置图注意：负压与正压操作一样要带护目镜防爆！５）减压蒸馏操作步骤A、查蒸馏系统可否达应有真空度开始：关安全瓶活塞，紧毛细管螺丝夹，开抽气泵，压力达要求。停止：慢慢打开安全瓶活塞，压力与外界平衡，松毛细管螺丝夹，关抽气泵。B、加液料、关活塞、开抽气、调毛细（气泡与线）、达到压力后（平衡、稳定）再加热。C、热源温高于b.p20-30℃，压力不稳调热源。馏出速度0.5～1D/SD、多组分蒸馏：馏出温度上升时转换接收器（使用多头接受器）。E、蒸馏完后先撤热源、再开活塞，压力平衡后关气泵与打开毛细管夹。可旋转多用接头３、旋转浓缩蒸馏法一般用于提取液浓缩１）浓缩原理使溶剂在瓶壁形成一层薄膜，扩大蒸馏面积，提高蒸馏速度。２）应用条件压力400～600mmHg转速50～160转/分。３）操作步骤：a、装好仪器b、调热浴温度高于b.p10℃以上c、冷却水接蛇形冷凝管（低于b.p20℃）d、接真空泵（不低于300mmHg）e、加热、开自动加液旋塞，f、开动电机使旋转，收集馏出液。g、关电机、除热源、关加液旋塞、压力平衡停抽气４、水蒸汽蒸馏１）主要用途沸点比较高，容易热分解，或者糊状混合物中的成分。２）蒸馏原理混合体系中总的蒸汽压等于各组分蒸汽分压之和。被蒸馏体系接近100℃时，水的蒸汽压接1atm，故被蒸馏的物质蒸汽可以和水蒸气合计等于1atm，从而在接近100℃从混合物被蒸馏出来。３）必须满足的条件：不与水反应在100℃时不低与5mmHg的蒸汽压４）水蒸气蒸馏操作水蒸气蒸馏操作与常压蒸馏操作类似，其装置比常压蒸馏装置多一个水蒸气发生器。水蒸气发生器T形管安全管三、柱层析分离（固／液）有机物1、柱层析技术用途架设一个带活塞的玻璃柱，填入吸附剂，可以用于分离混合物是分离混合物的重要方法。2、柱色谱的几种技术指标直径与长度比：1：10~1：40短而粗的柱子，分离快，分离效果差长而细的柱子，分离慢，分离效果好色谱柱的分离效果还与吸附剂和洗脱剂的选择、柱子的装填质量有关。3、柱层析原理与分类１）原理：混合物被束缚在色谱柱的固定相上，流动相自上而下流经固定相，带动被分离组分向下移动。与固定相作用力大的组分在流动过程中留在了后面，与固定相作用力小的组分在流动过程中跑在了前面（略），２）柱层析分类：吸附、分配、凝胶A、吸附色谱柱：吸附剂固体表面吸附各成分。B、分配色谱柱：惰性载体表面涂高沸点液体，被分离物在淋洗剂与高沸点液体之间溶解分配。C、凝胶色谱柱：多凝胶填粒、淋洗，凝胶网眼大小筛分不同尺寸的分子4、吸附柱的装填要求吸附剂要装填均实，淋洗剂等速水平下降，分离效果好。１）干装：先装洗脱剂于柱内，吸附剂通过漏斗直接装入盛有洗脱剂的色谱柱（边装边敲），最后应使吸附剂上有一薄层溶剂。为保持柱上有平整表面，最上层可加石英砂。２）湿装：先装洗脱剂于柱内，用淋洗剂调成糊状的吸附剂慢慢加入，慢慢沉降。最后应使吸附剂上有一薄层溶剂。亦应边加边敲。5、吸附剂的分类吸附剂种类：氧化铝、硅胶、弗罗里硅土、纤维素、氧化镁、碳酸钙、活性碳等。吸附剂的要求：对被吸附物有一定的作用，与被吸附物，淋洗剂无化学反应。吸附能力：与颗粒粗细有关，粗则流速快，分离效果差；粗则流速慢，分离效果好。氧化铝分类：酸性、中性、碱性三种酸性：１％HCl浸泡，蒸馏水洗pH4～４.５，用于分离酸性物质中性：pH为７.５左右，用于分离中性物质碱性：pH９～１０，用于分离碱性物质或烃类。6、吸附剂的活性⑴含水量越低活性越高。氧化铝依含水量分为五级，含水量分别为０；３％；６％；１０％；１５％硅胶五级对应含水量为０；５％；１５％；２５％；３８％⑵一般制备方法：３５０——４００℃烘至无水（３小时）加入相应水量得相应级别。⑶极性越强吸附力越大。7、常见吸附剂的处理中性氧化铝：５５０℃活化４h，使用前130℃活化5h，可保一周，过期重新活化；８００℃时中性变碱性。吸附色素最佳。硅胶：水玻璃加盐酸，沉淀脱水得无定形多孔物质。表面Si-OH称硅醇，与不饱和化合物或极性基形成氢键而吸附；Si-O-Si氧桥可水解，称溶解度，pH=９以上显著，故不可用强碱性淋洗液；硅胶层析性能与多孔骨架及坑穴体系密切相关，加热有变。活化温度不超过２００℃。130℃活化２h备用。用于有机氯有机化合物分离。8、混合吸附剂柱用混合吸附剂装柱柱可以用于纯化多种杂质的样品。不同的有机化合物样品的提纯用不同的混合柱。常见混合柱如下。活性碳—氧化镁，用于有机磷有机化合物分离。活性碳－纤维素，由于有机磷，有机氯有机化合物分离。弗罗里硅土—中性氧化铝—酸性硅藻土，用于植物食品中有机氦有机化合物净化；活性碳—中性氧化铝，CHCl3淋洗由于提纯有机磷有机化合物。9、淋洗剂选择１）极性递增顺序：R-XC=CR-OCH3R-CO2RR2C=OR-CHOR-SHR-NH2R-OHR-CO2H２）吸附力与淋洗剂性质有关。选淋洗剂时应考虑被洗脱物质的极性与溶解度。极性大的化合物用极性大的淋洗剂洗脱；极性小的化合物用小极性淋洗剂洗脱；几种极性差别大的混合物用几种不同极性的淋洗剂分批洗脱。亦可以用混合淋洗剂。10、淋洗剂洗脱能力与洗脱要点１）常用淋洗剂洗脱能力：正己烷〈CCl4〈C6H5-CH3〈C6H6〈CH2Cl2〈CHCl3〈Et2O〈CH3CO2C2H5〈Me2CO〈C3H7OH〈MeOH〈H2O２）淋洗要点：连续不断，不快不慢，吸附剂不露出液面。３）淋洗速度V=1～２滴/S为宜。洗脱快则交换不平衡；洗脱慢则具有大表面的吸附剂使某些成分破坏。４）淋洗曲线分段收集标准品洗脱液进行含量分析，绘成的淋洗剂体积—样品含量曲线。用途使要收集的组分尽可能收集完全，无色化合物用标准品进行实验。分段收集洗脱液进行含量分析，绘成曲线。确定淋洗过程应收集的洗脱液体积。可以确定淋洗所需溶剂。含量％淋洗剂体积11、分配柱与凝胶渗透柱层析法分配柱层析法：把有机氯有机化合物从极性小的有机化合物样品中分配到极性大的溶剂中去。主要分离含脂肪、蜡质试样的有机氯。凝胶渗透柱层析法：用凝胶sephadexLH-20作有机磷有机化合物.分离净化。被纯化物质的分子量范围：有机磷200-400；色素500-900。用118g葡聚糖LH-20装柱。乙醇或丙酮淋洗；淋洗速度V=4.5ml/h。多数有机磷（.水平0.05—0.005ppm）淋洗体积在305—428ml；回收率可达66-98%。六）薄层色谱分离提纯比柱色谱更加应用广泛的分离分析手段。用于分离提纯具有简单快速的特点。分离容量不及柱色谱大，效果也不及柱色谱好。薄层分类：吸附与分配色谱，分配色谱又分正相色谱与反相色谱。正相：含水吸附剂（固定相），弱极性流动相，极性小的移动快。反相：钝化吸附剂（固定相），强极性流动相，极性强的移动快。薄层吸附色谱1、固定相：硅胶、氧化铝活化。a加石膏为G型，不加为H型，加荧光剂为GF或HFb正相分配色谱：纤维素或用缓冲水溶液处理过的硅胶、或用极性有机溶剂处理过的硅胶。C、反相分配色谱固定相：用硅酮、石蜡等非极性溶剂处理过的硅胶或纤维素。D、薄层涂层：薄层自然晾干后进行活化。E、活化温度与时间：硅胶板105-120℃，1h；氧化铝板：70℃，40min。2、吸附剂选择吸附剂用途吸附剂用途硅胶吸附，分配氧化铝吸附，分配硅藻土分配纤维素分配氢氧化钙吸附聚酰胺吸附离子交换树脂离子交换氧化镁吸附，分配吸附剂粒度的要求：5-50μm。粒度太大推进快，影响分离；粒度太小则展开慢，出现拖尾或横向扩散