有機物的分離與純化方法

1、第二章第二章 有機化合物的分離與純化有機化合物的分離與純化方法方法v分離純化是有機化合物分析必不可少的過程分離純化是有機化合物分析必不可少的過程v1、有機化合物樣品分析，首先要進行分離純化步驟,才能達到分析結(jié)果準確的目的。v2、不同的有機化合物樣品有不同的純化方法。v3、依據(jù)樣品中有機化合物的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)差別來選擇分離純化的方法一、固體有機物的純化方法簡介一、固體有機物的純化方法簡介v固體有機化合物一般用重結(jié)晶法提純。v1、提純原理原理 v在某一種溶劑中，固體有機化合物的溶解度隨溫度變化有較大的變化。在較高溫度時的飽和溶液趁熱過濾除不溶性雜質(zhì)。母液放冷，在較低溫度時有機化合物以晶體析出，過

2、濾，可溶性雜質(zhì)留在母液中而除去。v（可反復(fù)重結(jié)晶直到提純有機化合物熔點不變?yōu)橹梗?、重結(jié)晶的關(guān)鍵因素v關(guān)鍵關(guān)鍵：選合適溶劑。v重結(jié)晶溶劑具備條件：va.不與被提純成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)vb.被提純物與雜質(zhì)要有顯著溶解度差vc.被提純物在該溶劑中溶解度隨溫度變化變化大vd. 溶劑沸點適中（不高也不低）v如沒有合適的純?nèi)軇﹦t用混合溶劑重結(jié)晶。3、混合溶劑的選擇方法v）確定兩種溶劑可以互相混溶，一種是良好溶劑，一種是不良溶劑。v如乙醇和水；苯和乙醇；丙酮和三氯甲烷等。v）取0.02g0.03g樣品溶解于一定量（1mL）的良好溶劑中（試管），然后在不斷搖動下緩慢滴加不良溶劑，直到出現(xiàn)渾濁為止。v）記下不良

3、溶劑的體積，計算得到混合溶劑的組成比例，通過重復(fù)試驗進行適當(dāng)調(diào)整。4、重結(jié)晶的一般操作步驟、重結(jié)晶的一般操作步驟v）制成飽和熱溶液制成飽和熱溶液（接近溶劑的沸點）v）熱過濾熱過濾（除不溶雜質(zhì)）。v）自然冷卻結(jié)晶結(jié)晶v）過濾晶體與洗滌過濾晶體與洗滌。v）干燥（減壓或常壓）干燥（減壓或常壓）v）標準品多次重結(jié)晶重結(jié)晶，直到m.p 不變?yōu)橹?、重結(jié)晶操作要點v）制成飽和熱溶液制成飽和熱溶液v選用適當(dāng)容積的燒瓶，將被提純物質(zhì)放入燒瓶，裝好回流裝置。v熱浴溫度下緩慢滴加溶劑，并攪動，使溶質(zhì)在接近容積沸點時剛好溶解，立刻停止滴加溶劑。v記下溶劑的體積與溶質(zhì)的質(zhì)量。v）熱過濾熱過濾：保溫漏斗v或布氏漏斗減壓

4、過濾。6、重結(jié)晶操作注意v）結(jié)晶：結(jié)晶：濾液自然冷卻結(jié)晶（密閉結(jié)晶）。v如果冷至室溫不結(jié)晶，則放入晶種、玻棒擦容器器壁、冰箱進行結(jié)晶。v）過濾與洗滌過濾與洗滌晶體：減壓、低溫、 少量溶劑洗滌。v減壓過濾應(yīng)該在布氏漏斗完全沒有液滴滴下為止。v）干燥方法干燥方法 a、低熔點不吸潮物質(zhì)、不易氧化，在空氣中干燥。 b、高熔點, 熱穩(wěn)定，烘箱中干燥 c、熱不穩(wěn)定，或吸潮、或易氧化，低于m.p 2030 ，真空干燥。7、干燥程度與純度檢驗v）恒重法檢驗，即稱重后再干燥一段時間，看重量是否發(fā)生變化。v）熔點法檢驗干燥程度。v）純度檢驗用熔點法：與標準樣品同時測熔點進行比較；v測一次熔點后再重結(jié)晶一次，再干燥

5、測熔點，兩次熔點不變化。v純度檢驗還可以用薄層法檢驗，液相或者氣相色譜。二、液體有機物分離提純方法二、液體有機物分離提純方法v液體有機化合物液體有機化合物蒸餾法蒸餾法v蒸餾法原理蒸餾法原理：依液體混合物中各組分沸點不同而分離。v關(guān)鍵關(guān)鍵：控制溫度緩慢上升，收集不同溫度范的圍餾份。v蒸餾方法分類：分類： 常壓蒸餾適用于b.p較低，在b.p時不分解的物質(zhì)。 減壓蒸餾適用于b.p較高，或在b.p發(fā)生分解的物質(zhì)。 水蒸氣蒸餾適用于不與水反應(yīng)，b.p較高的物質(zhì)。、常壓蒸餾）裝置不扭、歪、漏）溫度計水銀球位置）加沸石）容器中液體體積）熱源選擇）餾出速度v = 2 D/S）液體的干燥v液體含水：干燥劑脫水后

6、蒸餾（干燥劑不可進入蒸餾體系）（容量與速度）v干燥劑種類及性能：vCaO 中、堿性化合物可用，脫水力強。vCaCl2 鹵烴、烴、酯、醚可用（醇、酸不可用） 脫水力強。vNa2 SO4多數(shù)溶劑可用，脫水能力不強。vK2 CO3堿性化合物、醇、酯脫水力較強。vP2 O5鹵烴、烴（醇、酸不可用），脫水力強。vNaOH 飽和烴、肼、胺（酸性物質(zhì)不可用）v分子篩多數(shù)可用，脫水力強。、減壓蒸餾、減壓蒸餾）減壓蒸餾的原理液體的沸點隨液面壓強降低而降低。v對沸點和壓強進行估算。過如下途徑進行估算。v）查T-P關(guān)系圖A線標減壓沸點數(shù)據(jù)，B線正常壓強沸點C線壓強刻度（mmHg). A B C沸點低壓強小壓強大）用

7、 近似公式估算v用 近似公式 lgP=A+B/Tv P 蒸汽壓;v T 絕對溫度;v A 、B為常數(shù)（可以通過化合物物理性質(zhì)手冊或者化工手冊查閱）減壓蒸餾裝置v儀器裝置v帶橡皮套的毛細管、容積=1/2V、不用平底接受器v減壓泵v（水泵7-20mmHg）機械泵（油泵） 0.1mmHg （要連接吸收裝置）減壓蒸餾裝置圖減壓蒸餾裝置圖注意：負壓與正壓操作一樣要帶護目鏡防爆?。p壓蒸餾操作步驟vA、查蒸餾系統(tǒng)可否達應(yīng)有真空度 開始：開始：關(guān)安全瓶活塞，緊毛細管螺絲夾，開抽氣泵， 壓力達要求。 停止：停止：慢慢打開安全瓶活塞 ，壓力與外界平衡， 松毛細管螺絲夾，關(guān)抽氣泵。vB、加液料、關(guān)活塞、開抽氣、調(diào)

8、毛細（氣泡與線）、達到 壓力后（平衡、穩(wěn)定）再 加熱。vC、熱源溫高于b.p20-30，壓力不穩(wěn)調(diào)熱源。v 餾出速度0.51D/SvD、多組分蒸餾：餾出溫度上升時轉(zhuǎn)換接收器（使用多頭接 受器）。vE、蒸餾完后 先撤熱源、再開活塞 ，壓力平衡后關(guān)氣泵與打開毛細管夾。 可旋轉(zhuǎn)多用接頭、旋轉(zhuǎn)濃縮蒸餾法、旋轉(zhuǎn)濃縮蒸餾法v一般用于提取液濃縮v）濃縮原理v使溶劑在瓶壁形成一層薄膜，擴大蒸餾面積，提高蒸餾速度。v）應(yīng)用條件v壓力400600mmHgv轉(zhuǎn)速50160轉(zhuǎn)/分。）操作步驟：）操作步驟：va、裝好儀器vb、調(diào)熱浴溫度高于b.p10以上vc、冷卻水接蛇形冷凝管（低于b.p20）vd、接真空泵（不低于3

9、00mmHg）ve、加熱、開自動加液旋塞，vf、開動電機使旋轉(zhuǎn)，收集餾出液。v g、關(guān)電機、除熱源、關(guān)加液旋塞、壓力平衡停抽氣、水蒸汽蒸餾v）主要用途v沸點比較高，容易熱分解，或者糊狀混合物中的成分。v）蒸餾原理v混合體系中總的蒸汽壓等于各組分蒸汽分壓之和。 被蒸餾體系接近100時，水的蒸汽壓接1atm，故被蒸餾的物質(zhì)蒸汽可以和水蒸氣合計等于1atm，從而在接近100從混合物被蒸餾出來。v）必須滿足的條件：v不與水反應(yīng)v在100時不低與5mmHg的蒸汽壓）水蒸氣蒸餾操作v水蒸氣蒸餾操作與常壓蒸餾操作類似，其裝置比常壓蒸餾裝置多一個水蒸氣發(fā)生器。水蒸氣發(fā)生器T形管安全管三、柱層析分離（固液）有機

10、物v1、柱層析技術(shù)用途v架設(shè)一個帶活塞的玻璃柱，填入吸附劑，可以用于分離混合物是分離混合物的重要方法。 v2、柱色譜的幾種技術(shù)指標 直徑與長度比：1：101：40 短而粗的柱子，分離快，分離效果差 長而細的柱子，分離慢，分離效果好色譜柱的分離效果還與吸附劑和洗脫劑的選擇、柱子的裝填質(zhì)量有關(guān)。3、柱層析原理與分類v）原理：混合物被束縛在色譜柱的固定相上，流動相自上而下流經(jīng)固定相，帶動被分離組分向下移動。與固定相作用力大的組分在流動過程中留在了后面，與固定相作用力小的組分在流動過程中跑在了前面（略），v）柱層析分類：吸附、分配、凝膠vA、吸附色譜柱：吸附劑固體表面吸附各成分。vB、分配色譜柱：惰性

11、載體表面涂高沸點液體，被分離物在淋洗劑與高沸點液體之間溶解分配。vC、凝膠色譜柱：多凝膠填粒、淋洗，凝膠網(wǎng)眼大小篩分不同尺寸的分子4、吸附柱的裝填要求v吸附劑要裝填均實，淋洗劑等速水平下降，分離效果好。v）干裝：先裝洗脫劑于柱內(nèi)，吸附劑通過漏斗直接裝入盛有洗脫劑的色譜柱（邊裝邊敲），最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。v為保持柱上有平整表面，最上層可加石英砂。v）濕裝：先裝洗脫劑于柱內(nèi)，用淋洗劑 調(diào)成糊狀的吸附劑慢慢加入，慢慢沉降 。最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。亦應(yīng)邊加邊敲。5、吸附劑的分類v吸附劑種類：氧化鋁、硅膠、弗羅里硅土、纖維素、氧化鎂、碳酸鈣、活性碳等。v吸附劑的要求：對被吸附物有一定的

12、作用，與被吸附物，淋洗劑無化學(xué)反應(yīng)。v吸附能力：與顆粒粗細有關(guān)，粗則流速快，分離效果差；粗則流速慢，分離效果好。v氧化鋁分類：酸性、中性、堿性三種v酸性：HCl浸泡，蒸餾水洗pH4.，用于分離酸性物質(zhì)v中性：pH為.左右，用于分離中性物質(zhì)v堿性：pH，用于分離堿性物質(zhì)或烴類。6、吸附劑的活性v含水量越低活性越高。v氧化鋁依含水量分為五級，含水量分別為；v硅膠五級對應(yīng)含水量為；v一般制備方法：烘至無水（小時）加入相應(yīng)水量得相應(yīng)級別。v極性越強吸附力越大。7、常見吸附劑的處理v中性氧化鋁：活化h，使用前130活化 5h，可保一周，過期重新活化；時中性變堿性。吸附色素最佳。v硅膠：水玻璃加鹽酸，沉淀

13、脫水得無定形多孔物質(zhì)。表面Si-OH稱硅醇，與不飽和化合物或極性基形成氫鍵而吸附；Si-O-Si氧橋可水解，稱溶解度，pH = 以上顯著，故不可用強堿性淋洗液；v硅膠層析性能與多孔骨架及坑穴體系密切相關(guān)，加熱有變。活化溫度不超過。130活化h備用。用于有機氯有機化合物分離。8、混合吸附劑柱v用混合吸附劑裝柱柱可以用于純化多種雜質(zhì)的樣品。不同的有機化合物樣品的提純用不同的混合柱。常見混合柱如下。v活性碳氧化鎂，用于有機磷有機化合物分離。v活性碳纖維素，由于有機磷，有機氯有機化合物分離。v弗羅里硅土中性氧化鋁酸性硅藻土，用于植物食品中有機氦有機化合物凈化；v活性碳中性氧化鋁，CHCl3淋洗由于提純

14、有機磷有機化合物。9、淋洗劑選擇v）極性遞增順序：vR-X C=C R-OCH3 R-CO2R R2C=O v R-CHO R-SHR-NH2 R-OHR-CO 2Hv）吸附力與淋洗劑性質(zhì)有關(guān)。v選淋洗劑時應(yīng)考慮被洗脫物質(zhì)的極性與溶解度。v極性大的化合物用極性大的淋洗劑洗脫；v極性小的化合物用小極性淋洗劑洗脫；v幾種極性差別大的混合物用幾種不同極性的淋洗劑分批洗脫。v亦可以用混合淋洗劑。10、淋洗劑洗脫能力與洗脫要點v）常用淋洗劑洗脫能力：v正己烷CCl4C6H5-CH3C6H6CH2Cl2CHCl3Et 2OCH3CO2C2H5Me2COC3H7OHMeOHH2O v）淋洗要點：連續(xù)不斷，不

15、快不慢，吸附劑不露出液面。v）淋洗速度V=1滴/S為宜。v洗脫快則交換不平衡；v洗脫慢則具有大表面的吸附劑使某些成分破壞。）淋洗曲線v分段收集標準品洗脫液進行含量分析，繪成的淋洗劑體積樣品含量曲線。v用途v使要收集的組分盡可能收集完全，無色化合物用標準品進行實驗。分段收集洗脫液進行含量分析，繪成曲線。v確定淋洗過程應(yīng)收集的 洗脫液體積?？梢源_定淋洗所需溶劑 。含量淋洗劑體積11、分配柱與凝膠滲透柱層析法v分配柱層析法：把有機氯有機化合物從極性小的有機化合物樣品中分配到極性大的溶劑中去。主要分離含脂肪、蠟質(zhì)試樣的有機氯。v凝膠滲透柱層析法：用凝膠sephadex LH-20作有機磷有機化合物.分

16、離凈化。v被純化物質(zhì)的分子量范圍：有機磷200-400；色素500-900。用118g葡聚糖LH-20裝柱。乙醇或丙酮淋洗；淋洗速度V=4.5ml/h。v多數(shù)有機磷（.水平0.050.005ppm）淋洗體積在305428ml；回收率可達66-98%。六）薄層色譜分離提純v比柱色譜更加應(yīng)用廣泛的分離分析手段。v用于分離提純具有簡單快速的特點。分離容量不及柱色譜大，效果也不及柱色譜好。v薄層分類：吸附與分配色譜，v分配色譜又分正相色譜與反相色譜。v正相：含水吸附劑（固定相），弱極性流動相，極性小的移動快。v反相：鈍化吸附劑（固定相），強極性流動相，極性強的移動快。薄層吸附色譜v1、固定相：硅膠、氧

17、化鋁活化。va加石膏為G型，不加為H型，加熒光劑為GF或HFvb正相分配色譜：纖維素或用緩沖水溶液處理過的硅膠、或用極性有機溶劑處理過的硅膠。vC、反相分配色譜固定相：用硅酮、石蠟等非極性溶劑處理過的硅膠或纖維素。vD、薄層涂層：薄層自然晾干后進行活化。vE、活化溫度與時間：v硅膠板105-120，1h；v氧化鋁板：70，40min。2、吸附劑選擇吸附劑用途吸附劑用途硅膠吸附，分配氧化鋁吸附，分配硅藻土 分配 纖維素 分配氫氧化鈣 吸附聚酰胺吸附離子交換樹脂離子交換氧化鎂吸附，分配吸附劑粒度的要求：5-50m。粒度太大推進快，影響分離；粒度太小則展開慢，出現(xiàn)拖尾或橫向擴散過度。3、制備薄層板的

18、參數(shù)v薄層板規(guī)格v2020cm，2015cm，1020cm，1015cm，7.520cm，7.515cm，520cm，515cm。v制板：皂液洗凈，烘干備用。v漿液與活化v硅膠G:水=1:2（WW），110-130，1hv氧化鋁G:水=1:11:3 （WW） ，80-100/30minv硅藻土G:水=1:2 （WW） ，110，30minv纖維素粉:95%乙醇（丙酮）=1:51:6 （WW） ，100，3-5min v聚酰胺:甲醇=1:41:6 （WW） ，60-70，1h。4、薄層板的制備v制漿：按照比例將吸附劑和相應(yīng)的液體加入燒杯，攪拌均勻。v鋪板：一般將均勻漿液適量倒在薄板上，兩手指夾薄

19、板兩側(cè)，旋轉(zhuǎn)傾斜，讓漿液在薄板上流均勻，也可以適度敲擊震蕩，使?jié){液流平。v或者將兩板貼緊，插入漿液中，在提起，讓多余漿液流下，一次可以制備兩塊板。v還有用涂布器鋪板的。v薄板鋪好后置平臺自然晾干，活化備用。5、展開劑選擇v與淋洗劑標準一致。官能團極性如下：vRHRClCH=CH2ROCH3RNO2vRNMe2RCOCH3RCO2RR2C=OvRCHORSHRNH2RNHCORvROHRCONH2RCO2Hv一般單一展開劑沒有很適合的極性，多用相容的展開劑混合，以調(diào)節(jié)展開劑極性。6、被分離物質(zhì)、淋洗（展開劑）及固定相的極性選擇關(guān)系v圓弧內(nèi)三角形可以繞圓心轉(zhuǎn)動，其三個角頂點分別指向三類物質(zhì)的極性區(qū)

20、限。采用混合溶劑調(diào)節(jié)極性。v弧線A代表吸附劑的活性，弧線B代表展開劑的極性，弧線C代表被分離物質(zhì)極性，都順箭頭方向增大。三角形的三個角所指位置是三者的關(guān)系。ABC7、一般薄層色譜實驗操作v點樣展開顯色計算Rf值v點樣：在距薄板下沿1cm處的水平線上，毛細管口液滴與薄層表面相切，切忌玻璃管戳破薄層，可以重復(fù)點樣。v展開：薄層板下沿水平插入層析缸，展開劑不能淹沒樣點，缸內(nèi)充滿展開劑蒸汽，要蓋上蓋子，展開劑水平線上升，接近薄層上沿時為止。v顯色：大多物質(zhì)要進行物理或者化學(xué)方法顯色。v薄層板從層析缸取出，在展開劑前沿作一記號，待展開劑揮發(fā)干后顯色。v物理方法：紫外燈照射；碘蒸汽熏蒸等。v化學(xué)方法：可以

21、產(chǎn)生有色物質(zhì)的反應(yīng)。幾種點樣方法v直接點樣v離下沿1.5-2.0cm處毛細管分次點樣0.3 cm。v間接點樣v打孔器打濾紙片2-3mm直徑，試液點滿紙片，晾干； 打孔器打薄層2-3mm的孔，紙片嵌入。v試樣液用打孔器打下的吸附劑吸收，干后填入孔中；v薄層上挖一條水平溝槽，試樣液用吸附劑吸收，干后填入溝槽（展開后是平行帶狀）8、等溫吸附線與分離效果的關(guān)系v恒溫下以展開相濃度為橫坐標，吸附相濃度為縱坐標作圖，得到等溫吸附曲線。v曲線中，A物質(zhì)斜率大，被吸附作用強，展開速度慢，Rf值小。 v是理想狀況，顯色后是標準圓斑；v和出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，分離效果不好。、 ABBAABBAABBA9、影響Rf的因

22、素v薄層厚度薄層厚度v吸附劑種類、活度、展開劑極性、展層的飽和度v展開方法展開方法：一般不加黏合劑，薄板水平展開。v單向上行一次展開，傾角70-80vRf值接近的物質(zhì)要多次單向展開。每次可用同一展開劑，也可不同的展開劑。v雙向展開法：用正方形薄板，展開劑一次走到上沿后取出風(fēng)干，旋轉(zhuǎn)90后再展開v邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)：溶劑前沿線一般朝下彎造成Rf不準，且使色斑大小及形狀不規(guī)則v顯色是配合薄層進行鑒別。四、掃集共蒸餾法v1、分離原理：將試樣用注射器注入事先填入的無吸附性的填充劑（玻璃棉、玻璃珠、海砂等）的凈化柱內(nèi)，在規(guī)定溫度下，有機化合物和溶劑蒸汽隨氮氣流進冷凝管，冷凝后進入接收器。脂肪、色素不能汽化

23、的雜質(zhì)沉積在柱內(nèi)填充劑上，使雜質(zhì)得以分離。v2、用途：用于有機磷、有機氮有機化合物的分離提純。v 3、構(gòu)成部件：柱溫箱、溫度控制器、載氣流量控制器、自動淋洗裝置、凈化柱、冷凝管、冷阱、收集器。五、低溫冷凍分離法v食品中有機化合物.的分析，取樣后.有機化合物與大量的脂肪、蠟質(zhì)混合在一起，給分離造成困難。v由于動植物組織中的脂肪、蠟質(zhì)可以在低溫下于丙酮溶液中生成沉淀，將樣品用丙酮反復(fù)萃取，萃取液經(jīng)過冷凍，過濾而分離掉脂肪、蠟質(zhì)沉淀，而有機化合物留在丙酮中。v冷凍溫度一般在-70六、液相萃取法六、液相萃取法v1、萃取原理：一組互不相溶的溶劑中溶有某一成分溶質(zhì)。這種溶質(zhì)以一定比例（濃度比）在兩相中分配

24、。兩相中分配比稱分配系數(shù)。利用同組溶劑中各物質(zhì)分配系數(shù)不同或同種物質(zhì)在不同溶劑組中分配系數(shù)不同而分開。（選擇合適溶劑，反復(fù)分配）v2、等容一次分配：一組等容互不相溶的溶劑中加入某一溶質(zhì)，平衡后弱極性溶劑中有機化合物比值是P；強極性溶劑中比值是Q;v顯然P+Q=1，兩相濃度比為P/Q。3、等容多次分配與不等容分配v取幾份等體積強極性溶劑在1份弱極性溶劑中萃取幾次后，弱極性溶劑中溶質(zhì)含量是Pn ,強極性溶劑中溶劑含量是1- Pn 。v不等容一次分配：設(shè)弱極性溶劑體積是強極性體積的倍。依定義，一次分配后弱極性溶劑中含量是 P， 強極性溶劑中含量為Q；弱極性溶劑中所含有機化合物占有機化合物總量比例為：

25、 P/（Q+P）。v用此比例式可以計算兩相的有機化合物含量。v設(shè)P=0.7 Q=0.3因兩相濃度比不變。設(shè)0.7的相用2倍體積，則有0.7的液相中含有 2 0.7/（0.3+ 2 0.7） = 1.4/1.7七、化學(xué)提純法v化學(xué)凈化法是使雜質(zhì)與某種試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除掉或者消除干擾。v.有機化合物提取液干擾分析成分很大程度是脂肪與色素。v最常用的化學(xué)凈化法是用酸處理對酸穩(wěn)定的有機化合物或用堿處理對堿穩(wěn)定的有機化合物來除雜。v1、酸凈化：用濃H2SO4或濃H2SO4與發(fā)煙硫酸（1：1）混合液在分液漏斗中處理萃取液，可以除脂肪、色素。v 濃硫酸凈化原理v不飽和脂肪，色素中含有C=C，可以和濃H2SO4加成生，成可溶