晶體的基本性質(zhì)

1、晶體的基本性質(zhì)自限性：晶體具有自發(fā)形成幾何多面體形態(tài)的性質(zhì)，這種性質(zhì)成為自限性。 2、均一性和異向性：因為晶體是具有格子構(gòu)造的固體，同一晶體的各個部分質(zhì)點分布是相同的，所以同一晶體的各個部分的性質(zhì)是相同的，此即晶體的均一性；同一晶體格子中，在不同的方向上質(zhì)點的排列一般是不相同的，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異，此即晶體的異向性。 3、最小內(nèi)能與穩(wěn)定性：晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體比較，具有最小內(nèi)能。晶體是具有格子構(gòu)造的固體，其內(nèi)部質(zhì)點作規(guī)律排列。這種規(guī)律排列的質(zhì)點是質(zhì)點間的引力與斥力達到平衡，使晶體的各個部分處于位能最低的結(jié)果。 溶劑的選擇方法溶劑的選擇運用溶劑提取法的關(guān)鍵，是選擇適

2、當?shù)娜軇?。溶劑選擇適當，就可以比較順利地將需要的成分提取出來。醫(yī)學教育網(wǎng)搜集整理了溶劑的選擇方法內(nèi)容供大家參考，助大家順利通過初級中藥師考試。選擇溶劑要注意以下三點：溶劑對有效成分溶解度大，對雜質(zhì)溶解度?。蝗軇┎荒芘c中藥的成分起化學變化；溶劑要經(jīng)濟、易得、使用安全等。1）水：水是一種強的極性溶劑。中草藥中親水性的成分，如無機鹽、糖類、分子不太大的多糖類、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機酸鹽、生物堿鹽及甙類等都能被水溶出。為了增加某些成分的溶解度，也常采用酸水及堿水作為提取溶劑。酸水提取，可使生物堿與酸生成鹽類而溶出，堿水提取可使有機酸、黃酮、蒽醌、內(nèi)酯、香豆素以及酚類成分溶出。但用水提取易酶解甙類成

3、分，且易霉壞變質(zhì)。某些含果膠、粘液質(zhì)類成分的中草藥，其水提取液常常很難過濾。沸水提取時，中草藥中的淀粉可被糊化，而增加過濾的困難。故含淀粉量多的中草藥，不宜磨成細粉后加水煎煮。中藥傳統(tǒng)用的湯劑，多用中藥飲片直火煎煮，加溫可以增大中藥成分的溶解度外，還可能有與其他成分產(chǎn)生"助溶"現(xiàn)象，增加了一些水中溶解度小的、親脂性強的成分的溶解度。但多數(shù)親脂性成分在沸水中的溶解度是不大的，既使有助溶現(xiàn)象存在，也不容易提取完全。如果應(yīng)用大量水煎煮，就會增加蒸發(fā)濃縮時的困難，且會溶出大量雜質(zhì)，給進一步分離提純帶來麻煩。中草藥水提取液中含有皂甙及粘液質(zhì)類成分，在減壓濃縮時，還會產(chǎn)生大量泡沫，造成

4、濃縮的困難。通?？稍谡麴s器上裝置一個汽一液分離防濺球加以克服，工業(yè)上則常用薄膜濃縮裝置。醫(yī)學教育網(wǎng)2）親水性的有機溶劑：也就是一般所說的與水能混溶的有機溶劑，如乙醇（酒精）、甲醇（木精）、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比較好，對中草藥細胞的穿透能力較強。親水性的成分除蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、果膠、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。難溶于水的親脂性成分，在乙醇中的溶解度也較大。還可以根據(jù)被提取物質(zhì)的性質(zhì)，采用不同濃度的乙醇進行提取。用乙醇提取比用水量較少，提取時間短，溶解出的水溶性雜質(zhì)也少。乙醇為有機溶劑，雖易燃，但毒性小，價格便宜，來源方便，有一定設(shè)備即可回收反復(fù)使用，而且乙醇的提取液不易

5、發(fā)霉變質(zhì)。由于這些原因，用乙醇提取的方法是歷來最常用的方法之一。甲醇的性質(zhì)和乙醇相似，沸點較低（64），但有毒性，使用時應(yīng)注意。第四章 溶劑選擇I.介 紹選擇適當?shù)娜軇┛梢蕴岣叻磻?yīng)速率，提高反應(yīng)的可重復(fù)性和操作的便利性，并且能夠確保目標產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)率。另外，從減少浪費以及溶劑的有效回收和重復(fù)使用上來說，溶劑的選擇也是相當重要的。以上這些都對合成產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本有著直接的影響。在研發(fā)的早期階段，以任何方式提供的原料都是至關(guān)重要的，而溶劑的正確選擇是為了能夠保證在規(guī)定時間內(nèi)，在難度最小化的條件下得到目標產(chǎn)物。對于溶劑的分類，溶劑化，以及重要的物理參數(shù)的簡單討論如下，更多細節(jié)請參閱Reic

6、hardt關(guān)于溶劑的文章1。I.A. 溶解性和主要溶劑的性質(zhì)溶劑的許多性質(zhì)取決于其官能團。溶劑的類別包括 質(zhì)子性溶劑，或氫鍵供體的溶劑（HBD，路易斯酸），例如，H2O，NH3，CH3OH和AcOH； 氫鍵受體的溶劑（HBA，路易斯堿），比如，H2O，Et3N，EtOAc，THF，NMP（N-甲基吡咯烷酮）和丙酮； 極性非質(zhì)子溶劑，或稱為“非羥基溶劑”，例如，DMSO和DMF； 氯代烷烴和氟代烷烴溶劑； 飽和烴類和不飽和烴類溶劑1。當溶質(zhì)被分散在溶劑中，它們就叫做被溶解。溶解，即每一個被分散的分子或者離子的周圍都被溶劑分子緊密約束著。被分散在水中的分子或者離子叫做被水合。溶解可以是一個吸熱的過

7、程，也可以是放熱的過程；類似的，結(jié)晶也可以是吸熱或者放熱的過程。（實驗室中的結(jié)晶過程的放熱現(xiàn)象可能不易被注意到,但是在放大生產(chǎn)時,結(jié)晶過程中反應(yīng)釜的溫度升高1-2是很普遍的）。溶劑化的程度隨著離子電荷的增大和離子半徑的減小而增大。不同溶劑的離子溶劑化值（包圍一個溶質(zhì)分子的溶劑分子數(shù)）不同。例如，Li+在環(huán)丁砜中的離子溶劑化值為1.4，在甲醇中上升至7，在乙腈中為9，在水中達到211。溶劑化程度能夠影響反應(yīng)性。在相轉(zhuǎn)移催化劑下產(chǎn)生裸露的陰離子只能最低限度的在有機溶劑中溶劑化，其反應(yīng)性比高溶劑化的離子要大得多。極性非羥基溶劑，例如DMSO，能夠?qū)㈥栯x子溶劑化，但C-H鍵不能被極化成為明顯的溶劑化陰

8、離子。因此，DMSO作為溶劑能夠使NaCN以及其他親核試劑的反應(yīng)加快2?！跋嗨葡嗳堋比匀皇沁x擇溶劑過程中的著手點。有時混合溶劑對某種化合物的溶解性比單一溶劑要好得多（見圖4.8）。不同的溶劑可以分別將分子的各個部分溶劑化。 提示：利用從混合溶劑體系到優(yōu)勢體系溶解度的差別。假設(shè)一個化合物能夠溶解在丙酮-水體系中，但在水中不溶。重結(jié)晶時可以將其溶解在丙酮-水中，丙酮揮發(fā)之后可以結(jié)晶出固體。在定量和預(yù)測溶劑溶解分子的能力方面已經(jīng)作出了許多的努力。介電常數(shù)r是一個用來衡量溶劑極性的參數(shù)，即“衡量一種物質(zhì)放入電容器極板之間后使電勢降低的能力” 3。具有強極化能力的溶劑導(dǎo)電性好且具有較高的介電常數(shù)。介電常

9、數(shù)是相對于真空測量的（真空的介電常數(shù)為1.0），常用溶劑的介電常數(shù)在2（環(huán)己烷）-80（水）的范圍內(nèi)。也發(fā)現(xiàn)了一些高介電常數(shù)的化合物，例如，N-甲基甲酰胺的介電常數(shù)位182.4，甲酰胺的介電常數(shù)為111；但是，這些化合物的反應(yīng)性將限制其作為溶劑應(yīng)用于有機反應(yīng)中.Reichardt修訂的光譜體系用于衡量溶劑的極性。相對于Betaine dye 1 (圖4.1)激發(fā)態(tài)，溶劑化的增強能夠更大程度上穩(wěn)定其基態(tài)，基態(tài)和激發(fā)態(tài)的差值ETN在1.00（水）到約0.006（環(huán)己烷）得范圍內(nèi)。I.B. 主要溶劑的物理性質(zhì) 化學工作者關(guān)注合成工藝的安全性，放大反應(yīng)的可靠性,所以了解溶劑重要物理性質(zhì)對于選擇和使用溶

10、劑是至關(guān)重要的。其他參考書上也提供了溶劑理化性質(zhì)詳細的信息4,5。II根據(jù)物理性質(zhì)選擇溶劑溶劑的選擇通常是基于溶劑與反應(yīng)物的兼容性。合成工藝的化學工作者能夠很快的甄除那些能夠與反應(yīng)物發(fā)生化學反應(yīng)的溶劑，比如，向反應(yīng)物的甲醇溶液中加入n-BuLi，會產(chǎn)生弱堿性的LiOMe（劇烈放熱?。?，從而不能生成預(yù)期的去質(zhì)子化的反應(yīng)底物。DMF可以與NaH6和NaBH47，8在50°C發(fā)生放熱反應(yīng)。如果反應(yīng)物與溶劑發(fā)生的反應(yīng)不會對整個反應(yīng)體系造成不良影響，該溶劑也可以被用于此反應(yīng)，例如，即使NaBH4和乙醇可以發(fā)生反應(yīng)（產(chǎn)生H2），如果使用過量的NaBH4進行還原反應(yīng)，仍然可以使用乙醇做溶劑，而副產(chǎn)

11、物NaHB(OEt)3, NaH2B(OEt)2, NaH3B(OEt)就是它們自身的還原產(chǎn)物。表4.1. 用于放大反應(yīng)的溶劑的主要物理性質(zhì)參數(shù)參考因素極性必須符合并且能夠促進預(yù)測的化學反應(yīng)凝固點對低溫下進行的反應(yīng)有限制沸點高沸點溶劑可以增加反應(yīng)的溫度范圍，避免使用高壓設(shè)備。低沸點溶劑在蒸餾過程中容易移除，但完全冷凝其蒸汽相對困難。閃點可燃性液體揮發(fā)出的蒸汽與空氣形成可燃混合物的最低溫度。低沸點的化合物通常具有低閃點。使用任何閃點低于15的液體都必須考慮到其可燃的危險性，準備適當?shù)念A(yù)防措施。a生成過氧化物主要發(fā)生在醚類溶劑中；在酮，胺和仲醇中較慢；在可能產(chǎn)生過氧化物的溶劑中的反應(yīng)，應(yīng)該進行密切

12、監(jiān)控。b粘性帶有較大粘性的溶劑會減慢過濾速度,例如:iPrOH。與水混溶性與水混溶性差的溶劑適合萃取處理。共沸性放大需無水條件的反應(yīng)，可以利用共沸除水干燥溶劑和反應(yīng)設(shè)備；控制水的含量對提高結(jié)晶效率至關(guān)重要；利用共沸還可以除去其他化合物。暴露時間TLVs（見第三章）。a Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th ed.; Furniss, B. S.; Hannaford,A. J.; Smith, P.W. G.; Tatchell,A. R., Eds.;Addison Wesley Longman: Essex, England

13、, 1989, p. 40.b Kelly, R. J.,“Review of Safety Guidelines for Peroxidizable Organic Chemicals.” Chemical Health & Safety September/October 1996, 28.除了能與反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的溶劑，還有眾多溶劑能夠適用于放大反應(yīng)。II.A. 不適合放大反應(yīng)的溶劑 通常用于實驗室的許多溶劑卻很少用于工業(yè)化的放大反應(yīng)，表4.2列出了此類溶劑，包括其缺點和可以替換的溶劑。即使某種溶劑可以用于放大反應(yīng)，也必須與其他溶劑進行對比其優(yōu)越性，考慮到其他溶劑操作繁瑣，成本增加

14、，時間延長以保護操作者和設(shè)備等劣勢，這些都是在放大反應(yīng)中降低生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)成本的影響因素。在放大反應(yīng)過程中使用具有危害的溶劑和試劑會造成很大的影響，比如使用苯，眾所周知苯是致癌物，正是由于笨的毒性要求操作者必須穿防護服并且給予新鮮空氣，還應(yīng)當控制其排放及泄露，這些要求必須在任何放大反應(yīng)操作之前做好準備。在反應(yīng)開始操作時，可能需要更多的人手確保操作的安全進行，反應(yīng)過程中需要檢測苯蒸汽含量水平，放大反應(yīng)操作結(jié)束后，操作者應(yīng)當小心脫去可能被污染的防護服并且沖洗。防護操作者的任何設(shè)備都必須具有通過苯暴露水平的完整檢測結(jié)果。圖4.2中的傅-克反應(yīng)，最初在實驗室規(guī)模時以苯做溶劑進行9；工業(yè)化生產(chǎn)2時，只

15、用了幾當量的苯作為混合溶劑以減少大量使用苯的危險10。 表4.2. 放大反應(yīng)中不常用的溶劑溶劑不良性質(zhì)可替換溶劑Et2O易燃性MTBE(iPr)2O易生成過氧化物MTBEHMPA(hexaethyl phosphortriamide)毒性N-Methyprrolidinone(NMP)N-Ethylpyrrolidinone(NEP)Pentane易燃性HeptaneHexane靜電易燃，神經(jīng)毒性HeptaneBenzene毒性PhCH3CHCl3誘發(fā)突變，環(huán)境不友好CH2Cl2CCl4誘發(fā)突變，環(huán)境不友好CH2Cl2CS2易燃性，毒性?ClCH2CH2Cl致癌性CH2Cl2Ethylene glycol毒性1,2-PropanediolHOCH2CH2OR (R=Me or Et, the cellosolves)毒性1,2-Propanediol1,2-Dimetho