重結晶經驗和方法

結晶和重結晶詳細操作步驟

 

 

1.將需要純化的化學試劑溶解於沸騰或將進沸騰的適宜溶劑中；
2.將熱溶液趁熱抽濾，以除去不溶的雜質；
3.將濾液冷卻，使結晶析出；
4.濾出結晶，必要時用適宜的溶劑洗滌結晶

 

1、 篩選溶劑：在試管中加入少量（麥粒大小）待結晶物，加入0.5 mL根據上述規律所選擇溶劑，加熱沸騰幾分鍾，看溶質是否溶解。若溶解，用自來水衝試管外測，看是否有晶體析出。

2、 常規操作：在錐形瓶或圓底燒瓶中加入溶質和一定溶劑，裝上球冷，加熱10分鍾，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量30％溶劑。用折疊濾紙（折疊濾紙和三角漏鬥要提前預熱）趁熱過濾入錐形瓶。濾液自然冷卻後用布氏漏鬥抽濾（用濾液反過來衝洗錐形瓶！）。如果物質在室溫溶解度很小，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，再減壓抽幹。注意：用玻璃塞把濾餅壓實有助於除掉更多溶劑！）。如果所用溶劑不易揮發，可以在常壓下加入少量易揮發溶劑淋洗濾餅，如DMF可用乙醇洗，二氯苯、氯苯、二甲苯、環己酮可以用甲苯洗。初學者常遇到問題：大量結晶在濾紙上析出，原因是漏鬥和濾紙預熱不好、溶劑過量太少、過濾時間太長。如產品貴重，可將三角漏鬥和濾紙置於錐形瓶上用蒸氣預熱，邊過濾邊用已經過濾的濾液蒸氣保溫，但上述操作比較危險，甲苯、醚類、石油醚、環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器具並冷卻可減少結晶損失。

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。

 

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，就隻好混合了。乙醚可以利用其（1）揮發性；（2）延玻璃向上爬而使固體析出的特性。丙酮如不與水配伍，應加以幹燥。

2.混合溶劑法：用過量熱的良溶劑溶解，過濾，加熱，緩慢加入不良溶劑至有渾濁，加熱至澄清。靜置等待。。。

3.用分級結晶法。積累的母液過柱。
1）過柱預純化，粗分離後再結晶；2）石油醚熱提-冷析法；3）選低沸點的溶劑如乙醚；4）晶種的取得，用玻璃棒沾一滴溶液，揮幹。5）不要輕易冷凍，用讓溶劑自然揮發的方法。

關於用乙醚結晶。回流乙醚時，要加一冷凝管。不斷從上口加乙醚，直至混濁消失，有時是因為溶解的較慢，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澱不溶，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。過濾。用少量乙醚洗晶體。洗滌液合並入母液，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，而不能落入灰塵。每天早晨看一眼，直到有滿意數量的晶體出來，別太貪了，揮發幹了就又要重來了：）我曾經用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，直至石油醚層無色，則基本提取完全。冷卻後一般會析出晶體。
另外成油的一個原因是降溫太快。

 

 

 

需要注意的幾個問題

 

1.在溶解預純化的化學試劑時要嚴格遵守實驗室安全操作規程，加熱易燃、易爆溶劑時，應在沒有明火的環境中操作，並應避免直接加熱。因為在通常的情況下，溶解度曲線在接近溶劑沸點時陡峭地升高，故在結晶和重結晶時應將溶劑加熱到沸點。為使結晶和重結晶地收率高，溶劑的量盡可能少，故在開始加入的溶劑量不足以將欲純化的化學試劑全部溶解，在加熱的過程中可以小心的補加溶劑，直到沸騰時固體物質全部溶解為止。補加溶劑時要注意，溶液如被冷卻到其沸點以下，防爆沸石就不在有效，需要添加新的沸石。

2.為了定量地評價結晶和重結晶地操作，以及為了便於重複，固體和溶劑都應予以稱量和計量。

3.在使用混合溶劑進行結晶和重結晶時，最好將欲純化的化學試劑溶於少量溶解度較大的溶劑中，然後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澱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，然後重複以上操作。有時也可用相反的程序，將欲純化的化學試劑懸浮於溶解度小的溶劑中，慢慢加入溶解度大的溶劑，直至溶解，然後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試劑溶解後加入活性炭進行脫色（用量約相當於欲純化的物質重量的1/50~1/20），或加入濾紙漿、矽藻土等使溶液澄清。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自動引發原先抑製的沸騰，從而發生激烈的、爆炸性的暴沸。活性碳內含有大量的空氣，故能產生泡沫。加入活性碳後可煮沸5－10分鍾，然後趁熱抽濾去活性碳。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.欲純化的化學試劑為有機試劑時，形成過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質同晶物的晶種。用玻璃棒摩擦器壁也能形成晶核，此後晶體即沿此核心生長。

6.結晶的速度有時很慢，冷溶液的結晶有時要數小時才能完全。在某些情況下數星期或數月後還會有晶體繼續析出，所以不應過早將母液棄去。

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，提高產率，往往對溶液采取冷凍的方法。可以放入冰箱中或用冰、混合製冷劑冷卻。

8.製備好的熱溶液必須經過過濾，以除去不溶性的雜質，而且必須避免在抽濾的過程中在過濾器上結晶出來。若是一切操作正規，確實由於該試劑太易析出結晶而阻礙抽濾時，則可將溶液配製地稍微稀一些，或者采用保溫或加熱過濾裝置（如保溫漏鬥）過濾。

9.欲使析出地晶體於母液有效地分離，一般用布氏漏鬥抽濾。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鬥上擠壓，並隨同抽氣盡量地去除母液。晶體表麵地母液，可用盡量少地溶劑來洗滌。這是應暫時停止抽氣，用玻璃棒或不鏽鋼刀將已壓緊地晶體挑鬆，加入少量地溶劑潤濕，稍待片刻，使晶體能均勻地被浸透，然後再抽幹，這樣重複一、二次，使附於浸透表麵地母液全部除去為止。

10.晶體若遇熱不分解時，可采用在烘箱中加熱烘幹的方法幹燥。若晶體遇熱易分解，則應注意烘箱的溫度不能過高，或放在真空幹燥器中在室溫下幹燥。若用沸點較高的溶劑重結晶時，應用沸點低的且對晶體溶解度很小的溶劑洗滌，以利於幹燥。易潮解的晶體應將烘箱欲先加熱到一定的溫度，然後將晶體放入；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幹燥器中幹燥。用易燃的有機溶劑重結晶的晶體在送入烘箱前，應預先在空氣中幹燥，否則可能引起溶劑的燃燒或爆炸。

11.小量及微量的物質的重結晶：小量的物質的結晶或重結晶基本要求同前所述，但均采用與該物質的量相適應的小容器。微量物質的結晶和重結晶可在小的離心管中進行。熱溶液製備後立即離心，使不容的雜質沉於管底，用吸管將上層清夜移至到另一個小的離心管中，令其結晶。結晶後，用離心的方法使晶體和母液分離。同時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，要注意回收。如將溶劑除去一部分後再讓其冷卻使結晶析出，通常其純度不如第一次析出來的晶體。若經純度檢查不合要求，可用新鮮溶劑結晶，直至符合純度要求為止。

 

 

關於溶劑的選擇

 

選擇適當的溶劑對於重結晶操作的成功具有重大的意義，一個良好的溶劑必須符合下麵兒個條件：
1、不與被提純物質起化學反應
2、在較高溫度時能溶解多量的被提純物質而在室溫或更低溫度時隻能溶解很少量；
3．對雜質的溶解度非常大或非常小，前一種情況雜質留於母液內，後一種情況趁熱過濾時雜質被濾除；
4．溶劑的沸點不宜太低，也不宜過高。溶劑沸點過低時製成溶液和冷卻結晶兩步操作溫差小，團體物溶解度改變不大，影響收率，而且低沸點溶劑操作也不方便，如乙醚就不宜用。溶劑沸點過高，附著於晶體表麵的溶劑不易除去。

5．能給出較好的結晶。

在幾種溶劑都適用時，則應根據結晶的回收率、操作的難易、溶劑的毒性大小及是否易燃、價格高低等擇優選用。 

 

1、常用溶劑：DMF、氯苯、二甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、THF、氯仿、乙酸乙酯、環己烷、丁酮、丙酮、石油醚。

2、比較常用溶劑：DMSO、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、環己酮、丁酮、環己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六環、乙二醇單甲醚、1,2-二氯乙烷、乙醚、正辛烷。

3、一個好的溶劑在沸點附近對待結晶物質溶解度高而在低溫下溶解度又很小。DMF、苯、二氧六環、環己烷在低溫下接近凝固點，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、溶劑的沸點最好比被結晶物質的熔點低50℃。否則易產生溶質液化分層現象。

5、溶劑的沸點越高，沸騰時溶解力越強，對於高熔點物質，最好選高沸點溶劑。

6、含有羥基、氨基而且熔點不太高的物質盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質與溶劑形成分子間氫鍵後很難析出。

7、含有氧、氮的物質盡量不選擇醇做溶劑，原因同上。

8、溶質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>乙醚>苯>甲苯>CCl4>正辛烷>環己烷>石油醚。

 

 

 

 

關於晶體的析出

 

 

結晶條件：主要指溫度，壓力，是否攪拌等。溫度很重要，一般我們都是低溫冷藏，其實有時還需要高溫保溫！這主要需摸清其溶解度的關係在確定結晶溫度。攪拌也是一個影響因素，他對結晶的晶型，結晶的快慢都有影響。

 

選擇梯度降溫的條件對晶型和收率影響也較大。

還有就是加晶種的時機：晶種加得過早，晶種溶解或產生的晶型一般較細；加的晚，則溶液裏可能已經產生了晶核，造成結晶可能包裹雜質 

 

過濾得到的濾液冷卻後，晶體就會析出。用冷水或冰水迅速冷卻並劇烈攪動溶液時，可得到顆粒很小的晶體，將熱溶液在空溫條件下靜置使之緩緩冷卻，則可得到均勻而較大的品體。

 

如果溶液冷卻後晶體仍不析出，可用玻璃抹摩控液麵下的容器壁，也可加入品種，或進一步降低溶液溫度(用冰水或其它冷凍溶液冷卻)。

 

如果溶液冷卻後不析出品體而得到油狀物時，可重新加熱，至形成澄清的熱溶液後，任其自行冷卻，並不斷用玻璃棒攪拌溶液，摩擦器壁或投人品種，以加速品體的析出。若仍有油狀物開始忻出，應立即劇烈攪拌使油滴分散。

 

 

 

 

判定結晶純度的方法

 

理化性質均一；固體化合物熔距≤ 2℃；TLC或PC展開呈單一斑點；HPLC或GC分析呈單峰，核磁譜圖沒有毛刺。

 

某些產品作的多了，可以憑經驗的，如該樣品經過多次重結晶後，看到應該出現的那種晶型，根據以往檢測結果，其純度應該八九不離十了。

 

 

 

結晶心得

 

1.製備結晶，要注意選擇合宜的溶劑和應用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點亦不宜太高。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於形成結晶。

2.製備結晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。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，就不一定放置於冰箱中，以免伴隨結晶析出更多的雜質。“新生態”的物質即新遊離的物質或無定形的粉未狀物質，遠較晶體物質的溶解度大，易於形成過飽和溶液。一般經過精製的化合物，在蒸去溶劑抽鬆為無定形粉未時就是如此，有時隻要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。

3.製備結晶溶液，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於易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，並將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清後放置。

4.結晶過程中，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，雜質也可能多些。有時自溶液中析出的速度太快，超過化合物晶核的形成勸分子定向排列的速度，往往隻能得到無定形粉未。有時溶液太濃，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的時間。

5.製備結晶除應注意以上各點外，在放置過程中，最好先塞緊瓶塞，避免液麵先出現結晶，而致結晶純度較低。如果放置一段時間後沒有結晶析出，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，結晶化過程是有高度選擇性的，當加入同種分子或離子，結晶多會立即長大。而且溶液中如果是光學異構體的混合物，還可依種晶性質優先析出其同種光學異構體。沒有種晶時，可用玻璃棒蘸過飽和溶液一滴，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。如仍無結晶析出，可打開瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶。或另選適當溶劑處理，或再精製一次，盡可能除盡雜質後進行結晶操作。

6.在製備結晶時，最好在形成一批結晶後，立即傾出上層溶液，然後再放置以得到第二批結晶。晶態物質可以用溶劑溶解再次結晶精製。這種方法稱為重結晶法。結晶經重結晶後所得各部分母液，再經處理又可分別得到第二批、第三批結晶。這種方法則稱為分步結晶法或分級結晶法。晶態物質在一再結晶過程中，結晶的析出總是越來越快，純度也越來越高。分步結晶法各部分所得結晶，其純度往往有較大的差異，但常可獲得一種以上的結晶成分，在未加檢查前不要貿然混在一起。

7.化合物的結晶都有一定的結晶形狀、色澤、熔點和熔距，一可以作為鑒定的初步依據。這是非結晶物質所沒有的物理性質。化合物結晶的形狀和熔點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207℃；在丙酮中則形成半球狀結晶，熔點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、熔點之後注明所用溶劑。一般單體純化合物結晶的熔距較窄，有時要求在0.5℃左右，如果熔距較長則表示化合物不純

 

 

 

 

現代結晶學主要分支

 

 

（1）晶體生成學（crystallogeny）：研究天然及人工晶體的發生、成長和變化的過程與機理，以及控製和影響它們的因素。 
（2）幾何結晶學（gometrical crystallography）：研究晶體外表幾何多麵體的形狀及其間的規律性。 
（3）晶體結構學（crystallology）：研究晶體內部結構中質點排而的規律性，以及晶體結構的不完善性。 
（4）晶體化學（crystallochemistry, 亦稱結晶化學）：研究晶體的化學組成與晶體結構以及晶體的物理、化學性質間關係的規律性。 
（5）晶體物理學（crystallophysics）：研究晶體的各項物理性質及其產生的機理。 

來自化學寶庫