有機(jī)化合物分離和提純

1、關(guān)于有機(jī)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(jī)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(cè)定、性質(zhì)測(cè)定3. 分子式確定：MS及其它測(cè)定方法4. 結(jié)構(gòu)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(jī)合成中間體的鑒定。新藥研發(fā)中藥物結(jié)構(gòu)的鑒定。生物活性分子、天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的鑒定。例如對(duì)藥物結(jié)構(gòu)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(jī)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(zhì)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(xué)習(xí)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(duì)簡(jiǎn)單化合物進(jìn)行譜圖解析。課程考核方式：平時(shí)成績(jī)(30%) 課堂的回答問題、出勤率、作業(yè)成績(jī)考試成績(jī)(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(zhì)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(chǎn)生1.本質(zhì)：物質(zhì)內(nèi)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(jié)果。3.另一角度：物質(zhì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)在外部的一種表現(xiàn)形式，而且不同類型的光譜反應(yīng)了物質(zhì)內(nèi)部不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 通過光譜峰位、形狀，確定分子結(jié)構(gòu)。 通過峰強(qiáng)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(diǎn)儀器昂貴要求樣品純度高操作較復(fù)雜譜圖解析困難結(jié)果準(zhǔn)

4、確、應(yīng)用價(jià)值高第九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第一章 有機(jī)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(jié)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(jī)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(jié)晶 原理： 一般情況下物質(zhì)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(dá)到飽和，冷卻時(shí)被提純物質(zhì)隨著溶解度的降低變成過飽和而析出結(jié)晶，雜質(zhì)由于含量較少冷卻時(shí)仍然處于不飽和而溶解在溶劑

5、中，從而達(dá)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(guān)鍵在溶劑的選擇： “相似相溶” 極性大的物質(zhì)溶于極性大的溶劑中；極性小的物質(zhì)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(diǎn)適宜。 2. 不與被提純物質(zhì)反應(yīng)。 3.在較高溫度時(shí)能溶解較多的被提純物質(zhì)，而在室溫或較低溫度時(shí)只能溶解很少量的被提純物質(zhì)。 4.對(duì)雜質(zhì)的溶解度非常小(可趁熱過濾除去)或非常大(冷卻時(shí)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(yīng)該是

6、無色或白色，但是制備出的粗產(chǎn)物有較深的顏色，怎么辦?混合溶劑法： 混合溶劑由對(duì)被提純物質(zhì)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(jī)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(zhì)自固態(tài)不經(jīng)過液態(tài)而直接變成氣態(tài)以及蒸汽不經(jīng)過液態(tài)而直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的現(xiàn)象。 升華是提純固體有機(jī)物的一個(gè)方法，在實(shí)驗(yàn)室中只用于較少量物質(zhì)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(zhì)加熱到沸騰變?yōu)檎魵猓謱⒄魵饫淠秊橐后w的兩個(gè)聯(lián)合操作。 沸點(diǎn)較低的有機(jī)物先蒸出，較高的隨后蒸出，不揮發(fā)的留在蒸餾器內(nèi)。 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(jì)、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(jī)物：沸點(diǎn)相差較大、30。提出，除去不揮發(fā)物?；厥杖軇?。測(cè)定化合物的沸點(diǎn)。第十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3.2 分餾 應(yīng)用分餾柱使幾種沸點(diǎn)相近（30）的混合物進(jìn)行分離的方法稱為分餾。分餾就是利用分餾柱來實(shí)現(xiàn)的多次重復(fù)的蒸餾過程。這種方法在工

8、業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室中被廣泛使用。 最精密的分餾裝置可將沸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)室常用分餾柱：分餾的效果和分餾柱的種類有關(guān)！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(jì)、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(diǎn)隨著外界的壓力減小而降低，在低于一個(gè)大氣壓下進(jìn)行的蒸餾稱為減壓蒸餾。 減壓蒸餾適用于沸點(diǎn)很高的液體有機(jī)物的分離和提純。特別適用于在常壓蒸餾時(shí)未達(dá)沸點(diǎn)即已受熱分解、氧化或聚合的物質(zhì)。 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(jì)、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(jìn)行提純時(shí)，要求被提純物質(zhì)在低于100C時(shí)就隨水蒸汽一起蒸出，所以特別適用于分離那些在其沸點(diǎn)附近易分解的物質(zhì)，也適用于從不揮發(fā)性物質(zhì)或不需要的樹脂狀物質(zhì)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(xué)反應(yīng)100C左右時(shí)，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(zhì)在兩種不互溶的溶劑中的溶解度不同來達(dá)到分離、提取或純化的目的。 應(yīng)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(zhì)，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(jī)溶劑從水相中萃取有機(jī)物。2. 用水從有機(jī)混合物中除去無機(jī)鹽。3.用堿性水溶液萃取除去混合物中的無機(jī)或有機(jī)酸； 用酸性水溶液萃取除去混合物中的無機(jī)或有機(jī)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(dòng)相和固定相）之間具有不同的分配基礎(chǔ)上的。 流動(dòng)相可以是液體、也可以是氣體，樣品在流動(dòng)相作用下流經(jīng)固定相。固定相可以是固體，也可以是負(fù)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(duì)帶分離混合物各組分的吸附能力不同。過程：當(dāng)流動(dòng)相帶著混合物流經(jīng)固定相時(shí)，由于固定相對(duì)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(dòng)相首先流出，最強(qiáng)的組分最后流出，從而達(dá)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(zhì)的定性分析跟蹤反應(yīng)快速分離少量物質(zhì)2. 材質(zhì)：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(diǎn)樣 劃板將大塊硅膠板分成小塊；用鉛筆標(biāo)記起始線；點(diǎn)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(diǎn)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(cè)型號(hào)：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(jié)構(gòu)、硅膠板的種類、展開劑、溫度等都有關(guān)。但在固定條件下，其對(duì)每一種化合物的來說是一個(gè)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(yīng)用舉例：物質(zhì)的定性分析/反應(yīng)的跟蹤A、B是已知化合物，?是未知化合物，C 是共點(diǎn)（既有待測(cè)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(jìn)行柱色譜實(shí)驗(yàn)時(shí)包括以下幾個(gè)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(jī)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(dǎo)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(diǎn)：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(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，即得到純物質(zhì)。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(dòng)相）作用下流經(jīng)固定相，由于固定相對(duì)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(dòng)相只作為載氣使用，因此流動(dòng)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(guān)鍵技術(shù)：色譜柱，價(jià)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(jiǎn)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(gè)重要分支，以液體為流動(dòng)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