有機化合物的分離與提純

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(zhì)測定3.分子式確定：MS及其它測定方法4.結(jié)構(gòu)確定：四大波譜方法當前1頁，總共48頁。中藥：西藥：藥物中間體：當前2頁，總共48頁。主要用途：有機合成中間體的鑒定。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。例如對藥物結(jié)構(gòu)的分析：當前3頁，總共48頁。目錄一、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(zhì)譜六、譜圖綜合解析當前4頁，總共48頁。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%)當前5頁，總共48頁。二、波譜方法Spectroscopy1.紫外光譜：UV,UltraVioletspectroscopy2.紅外光譜：IR,InfraRedspectroscopy3.核磁共振波譜：NMR,NuclearMagneticResonancespectroscopy4.質(zhì)譜：MS,MassSpectrometry當前6頁，總共48頁。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(zhì)內(nèi)部不同的運動狀態(tài)。通過光譜峰位、形狀，確定分子結(jié)構(gòu)。通過峰強度，確定其含量。當前7頁，總共48頁。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(jié)果準確、應用價值高當前8頁，總共48頁。第一章有機化合物的分離與提純當前9頁，總共48頁。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化合物(制備氣相色譜、制備液相色譜)。當前10頁，總共48頁。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到飽和，冷卻時被提純物質(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仍然處于不飽和而溶解在溶劑中，從而達到分離的目的。當前11頁，總共48頁。關鍵在溶劑的選擇：

“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。當前12頁，總共48頁。溶劑選擇要求：1.沸點適宜。2.不與被提純物質(zhì)反應。3.在較高溫度時能溶解較多的被提純物質(zhì)，而在室溫或較低溫度時只能溶解很少量的被提純物質(zhì)。

4.對雜質(zhì)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)。當前13頁，總共48頁。思考：如果得到的化合物應該是無色或白色，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。當前14頁，總共48頁。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物的一個方法，在實驗室中只用于較少量物質(zhì)的純化。如：從茶葉中提取咖啡因當前15頁，總共48頁。1.3蒸餾、分餾、減壓蒸餾、

水蒸氣蒸餾將液態(tài)物質(zhì)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(nèi)。1.3.1常壓蒸餾

當前16頁，總共48頁。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。當前17頁，總共48頁。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y定化合物的沸點。當前18頁，總共48頁。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。這種方法在工業(yè)生產(chǎn)和實驗室中被廣泛使用。最精密的分餾裝置可將沸點相差1~2C的混合物分開。當前19頁，總共48頁。實驗室常用分餾柱：分餾的效果和分餾柱的種類有關！當前20頁，總共48頁。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。當前21頁，總共48頁。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(zhì)。

當前22頁，總共48頁。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。當前23頁，總共48頁。減壓蒸餾：當前24頁，總共48頁。當前25頁，總共48頁。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(zhì)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(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。

當前26頁，總共48頁。當前27頁，總共48頁。被提純物必須具備條件：被提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。當前28頁，總共48頁。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(zhì)，也可以用來除去混合物中不需要的成分。當前29頁，總共48頁。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。當前30頁，總共48頁。當前31頁，總共48頁。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(jīng)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。當前32頁，總共48頁。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(jīng)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。當前33頁，總共48頁。1.5.1薄層色譜（TLC）1.用處：物質(zhì)的定性分析跟蹤反應快速分離少量物質(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）當前34頁，總共48頁。點樣劃板將大塊硅膠板分成小塊；用鉛筆標記起始線；點樣當前35頁，總共48頁。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。當前36頁，總共48頁。5.檢測型號：如硅膠GF254,F254:可用于254nm的紫外光下觀察熒光。當前37頁，總共48頁。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。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。當前38頁，總共48頁。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。當前39頁，總共48頁。應用舉例：物質(zhì)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！當前40頁，總共48頁。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；4.組分收集和鑒定。當前41頁，總共48頁。柱色譜的整套裝置當前42頁，總共48頁。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+甲醇當前43頁，總共48頁。3.裝柱濕法裝柱，溶劑溶解硅膠，導入柱中，自然沉降，再氣泵加壓壓緊當前44頁，總共48頁。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。當前45頁，總共48頁。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