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有机合成常用纯化方法——打浆

 化学实家 2024-05-04 发布于浙江

打浆(Trituration)操作是一种介于洗涤和重结晶之间的一种纯化方法,利用产物和杂质在单一溶剂(或混合溶剂)中的溶解度差异进行纯化的操作。

01  溶剂的选择

由于是根据溶剂溶解性差异而进行的纯化操作,因此对于溶剂的选择就尤其重要。打浆的理想溶剂是对杂质的溶解度很好,对产品基本不溶,这样就可以在不损失产品的情况下将杂质除干净。故在实际操作中通常利用产物的不良溶剂且是杂质的良溶剂进行打浆。

溶剂的选择主要还是根据产物的性质进行选择。常用的溶剂有石油醚、正己烷、二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇等。在溶剂的筛选时,可以先取少量样品,用离心管对不同溶剂进行尝试,以观察溶解度,纯化效果(过滤出来,点板或送测液相)。

02  温度的选择

产品、杂质的溶解度也一样会受温度的影响,因此在打浆纯化时,同样需要根据产品的特性选择合适的温度。

1)加热打浆

加热回流打浆,然后降至室温过滤,这是平时纯化中最常用的一种操作方法。

对于一些溶解度特别差的产品,可以考虑直接趁热过滤,有时候可能会有更好的除杂效果。

2)室温打浆

对于有些熔点较低、溶解度较好或杂质较易除去的产品,直接室温打浆即可。

3)低温打浆

对于一些在室温下是油状物,熔点较低的产物,如果纯度相对较高,适合打浆,但是常温下不是固体。可以考虑降低温度(-20℃~-78℃)打浆,选择适合的冷却浴,达到合适的打浆温度,温度太高不能形成固体,温度太低则杂质也可能析出,达不到纯化效果。确定合适的冷却温度后,将样品加入到溶剂中,剧烈搅拌,很快形成沙状固体,搅拌15 min左右,保持低温。提前将抽滤漏斗冷冻,快速搭好抽滤装置,快速抽滤,否则固体融化,无法过滤。

03  常用的几种打浆操作

1)单一溶剂打浆

将处理好的粗产物(最好是将固体研磨成细小的颗粒)悬浮于选好的溶剂中,选择合适的温度搅拌一段时间。减压过滤得固体,滤饼用少量打浆溶剂洗涤(少量多次,用冷的溶剂冲洗损失会更少些)。

2)混合溶剂打浆

单一溶剂打浆,一般会选择不良溶剂,以防产品损失过大,但往往这不良溶剂对杂质的溶解度也不好。因此在纯化时也常用混合溶剂打浆。

a. 配好混合溶剂

直接配好混合溶剂,一般是往不良溶剂里面加少量良溶剂混合打浆。具体操作与单一溶剂一样。洗涤滤饼的时候可以使用不良溶剂即可。

b. 良溶剂溶解加不良溶剂析晶

此操作和双溶剂重结晶类似,但这不涉及加热降温析晶, 故归于打浆操作,在实际纯化中该操作经常使用。由于固体颗粒的包裹,直接打浆有时效果可能也不太好,但如果先把产物溶解,然后再加入不良溶剂至大部分产品析出。

具体操作

将需要纯化的产物溶于尽量少的溶解度好的溶剂(良性溶剂)中,此溶剂对产物具有中等或高的溶解度。搅拌的过程中,缓慢加入不良溶剂(对产物的溶解较差),直到大部分固体析出为止。过滤得固体,用少量的溶剂洗涤滤饼,溶剂是最终大部分固体析出时两种溶剂的混合比例的混合物溶剂。

c. 蒸出良溶剂

此操作也和双溶剂重结晶类似,但是纯化并不依靠温度的对产物溶解度的影响,而是最后旋出大部分良性溶剂后,剩余溶剂的打浆过程。

具体操作

将需要纯化的产物溶于两种溶剂的混合溶剂,其中一种溶剂是低沸点的对产物的良性溶剂(如二氯甲烷),另外一种是对产物溶剂度较差的高沸点溶剂(如乙醇)。然后将良溶剂蒸出(常压蒸馏温度设定不超过不良溶剂温度或直接旋蒸),直到大部分固体析出,搅拌打浆。

打浆是一种非常高效快捷的纯化方法,纯化效果有时甚至优于柱层析,其实对于一些溶解度不是很好的固体,要优先考虑打浆纯化。一些柱层析后浓缩得到的固体,如果纯度不够,用极性较小的溶剂进行打浆,可以明显提高纯度。但是打浆操作一个缺点就是要求产物的纯度要高于一定水平(至少要在60%以上)才能取得较理想的效果,如果不够可以粗过一下柱子,然后打浆。另外产物必须是固体才能打浆,对于一些熔点较低的小分子则无能为力。对于本来是固体,但是由于纯度不够而变成油状物的化合物打浆。

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