有機化合物分離和提純

1、關于有機化合物的分離與提純課件第一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月緒 論一、有機樣品分析的一般過程1. 采樣：天然、人工制備樣品2. 樣品分離純化及成分分析：分離純化：洗滌、萃取、蒸餾、色譜、電泳等初步鑒定：元素分析、物理常數(shù)測定、性質測定3. 分子式確定：MS及其它測定方法4. 結構確定：四大波譜方法第二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月中藥：西藥：藥物中間體：第三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月主要用途：有機合成中間體的鑒定。新藥研發(fā)中藥物結構的鑒定。生物活性分子、天然產物結構的鑒定。例如對藥物結構的分析：第四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月目 錄一、

2、有機化合物的分離和提純二、紫外吸收光譜三、紅外吸收光譜四、核磁共振五、質譜六、譜圖綜合解析第五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月學習要求：（1）了解每一種方法的基本原理；（2）了解各種譜圖的主要參數(shù)及影響因素；（3）掌握每一類化合物的譜圖特征；（4）掌握各種譜圖的解析方法；（5）能對簡單化合物進行譜圖解析。課程考核方式：平時成績(30%) 課堂的回答問題、出勤率、作業(yè)成績考試成績(70%)第六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、波譜方法 Spectroscopy1. 紫外光譜：UV, UltraViolet spectroscopy2. 紅外光譜：IR, InfraRed s

3、pectroscopy3. 核磁共振波譜：NMR, Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy 4. 質譜：MS, Mass Spectrometry第七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月波譜的產生1.本質：物質內能量的增減具有量子化特征。2.形式：電磁輻射（光）與化合物分子互相作用的結果。3.另一角度：物質內部的運動在外部的一種表現(xiàn)形式，而且不同類型的光譜反應了物質內部不同的運動狀態(tài)。 通過光譜峰位、形狀，確定分子結構。 通過峰強度，確定其含量。第八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、特點儀器昂貴要求樣品純度高操作較復雜譜圖解析困難結果準

4、確、應用價值高第九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 有機化合物的分離與提純第十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的分離和提純方法有以下幾種：1.重結晶 2. 升華 3. 常壓蒸餾 、減壓蒸餾、分餾 4. 萃取 5. 色譜法(薄層色譜、柱色譜) 6. 利用儀器分離和制備純有機化合物(制備氣相色譜、制備液相色譜)。 第十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1 重結晶 原理： 一般情況下物質的溶解度隨著溫度的升高而增大。 把固體混合物溶解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻時被提純物質隨著溶解度的降低變成過飽和而析出結晶，雜質由于含量較少冷卻時仍然處于不飽和而溶解在溶劑

5、中，從而達到分離的目的。第十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月關鍵在溶劑的選擇： “相似相溶” 極性大的物質溶于極性大的溶劑中；極性小的物質溶于極性小的溶劑中。 常見的溶劑極性大小順序如下：水DMSO 甲醇DMF乙醇丙酮氯仿乙醚甲苯石油醚。 第十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月溶劑選擇要求： 1. 沸點適宜。 2. 不與被提純物質反應。 3.在較高溫度時能溶解較多的被提純物質，而在室溫或較低溫度時只能溶解很少量的被提純物質。 4.對雜質的溶解度非常小(可趁熱過濾除去)或非常大(冷卻時留在母液中)。第十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月思考：如果得到的化合物應該是

6、無色或白色，但是制備出的粗產物有較深的顏色，怎么辦?混合溶劑法： 混合溶劑由對被提純物質溶解度很大和溶解度很小而又能互溶的兩種溶劑組成，前者為良溶劑，后者為劣溶劑。 先將固體有機物溶于熱的良溶劑中，溶解后慢慢加入劣溶劑至出現(xiàn)渾濁，然后再加入良溶劑至澄清透明，冷卻即可。第十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2 升華 升華是指物質自固態(tài)不經過液態(tài)而直接變成氣態(tài)以及蒸汽不經過液態(tài)而直接轉變?yōu)楣虘B(tài)的現(xiàn)象。 升華是提純固體有機物的一個方法，在實驗室中只用于較少量物質的純化。如：從茶葉中提取咖啡因第十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3 蒸餾、分餾、減壓蒸餾 、水蒸氣蒸餾 將液

7、態(tài)物質加熱到沸騰變?yōu)檎魵?，又將蒸氣冷凝為液體的兩個聯(lián)合操作。 沸點較低的有機物先蒸出，較高的隨后蒸出，不揮發(fā)的留在蒸餾器內。 1.3.1 常壓蒸餾 第十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月常壓蒸餾：蒸餾燒瓶（攪拌子或沸石）、蒸餾頭（常壓）、溫度計、冷凝管、接收器。第十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月用途： 分離液體有機物：沸點相差較大、30。提出，除去不揮發(fā)物?；厥杖軇?。測定化合物的沸點。第十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3.2 分餾 應用分餾柱使幾種沸點相近（30）的混合物進行分離的方法稱為分餾。分餾就是利用分餾柱來實現(xiàn)的多次重復的蒸餾過程。這種方法在工

8、業(yè)生產和實驗室中被廣泛使用。 最精密的分餾裝置可將沸點相差12C的混合物分開。 第二十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗室常用分餾柱：分餾的效果和分餾柱的種類有關！第二十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月分餾：蒸餾燒瓶（攪拌子或沸石）、蒸餾頭（常壓）、溫度計、冷凝管、接收器、分餾柱。第二十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3.3 減壓蒸餾 原理： 液體的沸點隨著外界的壓力減小而降低，在低于一個大氣壓下進行的蒸餾稱為減壓蒸餾。 減壓蒸餾適用于沸點很高的液體有機物的分離和提純。特別適用于在常壓蒸餾時未達沸點即已受熱分解、氧化或聚合的物質。 第二十三張，PPT共五

9、十二頁，創(chuàng)作于2022年6月減壓蒸餾：蒸餾燒瓶、蒸餾頭（克氏蒸餾頭）、溫度計、冷凝管、接收器、減壓裝置。第二十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月減壓蒸餾：第二十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3.4 水蒸汽蒸餾 在利用該方法進行提純時，要求被提純物質在低于100C時就隨水蒸汽一起蒸出，所以特別適用于分離那些在其沸點附近易分解的物質，也適用于從不揮發(fā)性物質或不需要的樹脂狀物質中分離出所需的成分。 第二十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月被提純物必須具備條件：被提

10、純物不溶或難溶于水共沸騰下于水不發(fā)生化學反應100C左右時，必須具有一定的蒸氣壓。第二十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4 萃取 萃取是利用物質在兩種不互溶的溶劑中的溶解度不同來達到分離、提取或純化的目的。 應用萃取方法可以從液體或固體混合物中提取出所需要的物質，也可以用來除去混合物中不需要的成分。第三十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的萃取分離有以下幾種情況：1.用有機溶劑從水相中萃取有機物。2. 用水從有機混合物中除去無機鹽。3.用堿性水溶液萃取除去混合物中的無機或有機酸； 用酸性水溶液萃取除去混合物中的無機或有機堿。第三十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于202

11、2年6月第三十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.5 色譜方法 薄層色譜、柱色譜氣相色譜、液相色譜 色譜的原理是建立在各組分在互不相溶的兩相（流動相和固定相）之間具有不同的分配基礎上的。 流動相可以是液體、也可以是氣體，樣品在流動相作用下流經固定相。固定相可以是固體，也可以是負載在固體表面的液體。 第三十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月基本的原理固定相對帶分離混合物各組分的吸附能力不同。過程：當流動相帶著混合物流經固定相時，由于固定相對混合物各組分的吸附能力不同，吸附能力最弱的組分隨流動相首先流出，最強的組分最后流出，從而達到分離的目的。第三十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)

12、作于2022年6月1.5.1 薄層色譜（TLC）1. 用處：物質的定性分析跟蹤反應快速分離少量物質2. 材質：板：玻璃、塑料、金屬吸附劑：硅膠（弱酸性，常用）、 Al2O3(堿性、中性、酸性）第三十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月點樣 劃板將大塊硅膠板分成小塊；用鉛筆標記起始線；點樣第三十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 展開 先用展開劑飽和展缸；溶劑液面在樣品起點線以下；注意溶劑前沿的位置。第三十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 檢測型號：如硅膠GF254, F254: 可用于254nm的紫外光下觀察熒光。第三十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于202

13、2年6月6. Rf值Rf值：和分離化合物的結構、硅膠板的種類、展開劑、溫度等都有關。但在固定條件下，其對每一種化合物的來說是一個特定數(shù)值。第三十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月7. 展開劑的選擇使混合物分開；Rf值控制在0.2-0.8之間最佳。第四十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月應用舉例：物質的定性分析/反應的跟蹤A、B是已知化合物，?是未知化合物，C 是共點（既有待測物，也有已知化合物）；Rf值（即高度）相同的是同一種化合物！第四十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.5.2 柱色譜 進行柱色譜實驗時包括以下幾個步驟：1. 選擇吸附劑；2. 裝柱；3. 洗脫

14、；4. 組分收集和鑒定。 第四十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月柱色譜的整套裝置第四十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 吸附劑柱色譜的固定相硅膠：最常用，可分離絕大部分有機化合物。顆粒度不同，分離效果不同。氧化鋁硅膠2. 洗脫劑 決定于待分離物的極性大小，待分離物的極性大，需大極性洗脫劑，反之，用中等或小極性洗脫劑；常用混合溶劑。小極性化合物：石油醚或正己烷中等極性化合物： 乙酸乙酯+ 石油醚大極性化合物： 二氯甲烷 + 甲醇第四十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 裝柱 濕法裝柱，溶劑溶解硅膠，導入柱中，自然沉降，再氣泵加壓壓緊第四十五張，PPT共五

15、十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 加樣濕法加樣: 將液體待分離混合樣直接加入柱中。 缺點：柱子易開裂干法加樣: 先用硅膠吸附帶分離混合樣，然后將吸附了樣品硅膠加入柱中。第四十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 洗脫及化合物的收集加壓、等份接收；極性小的化合物先下來；用TLC判斷是否同一組分。收集同一組分洗脫液，旋轉蒸發(fā)儀濃縮，即得到純物質。第四十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.5.3 氣相色譜(gas chromatography/GC) 在氣相色譜中，被分析的混合物被氣化后，在氣體（流動相）作用下流經固定相，由于固定相對各組分的吸附能力不同，使得各組分相互之間分開。這里流動相只作為載氣使用，因此流動相與被分析物之間的相互作用不重要。 第四十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月關鍵技術：色譜柱，價格高第四十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.5.4 高效液相色譜(high performance liquid chromatography, 簡稱HPLC) 高效液相色譜法又稱“高壓液相色譜”、“高速液相色譜”、“高分離度液相色譜”、“近代柱色譜”等。 高效液相色譜是色譜法的一個重要分支，以液體為流動相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等