不到100毫克的樣品如何重結晶?

2021-02-13 化學科訊


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微型重結晶技術是有機實驗中非常重要的技術之一。做合成的都知道,化合物量大的時候比較好純化,重結晶、過柱子、打漿均可實現,最後損失一些也不會太心疼。然而,實驗室合成中常常遇到產物量非常少或者產率非常低的情況,這時候的純化就需要非常小心,稍有差錯往往會前功盡棄,比如旋蒸的時候瓶子掉到水浴鍋。

如果粗產物是固體,通過重結晶進行純化往往是最佳選擇。當需要重結晶的樣品量在 100-500mg時,常規儀器即可滿足,比如燒瓶、錐形瓶;10mg以下的固體樣品,需要採用毛細管法重結晶;而10-100mg間的樣品,一般採用的就是安瓿瓶、Craig結晶管等微型重結晶法。

1、使用安瓿瓶進行重結晶

要點:溶液應趁熱過濾,將塞好棉花的過濾裝置儘可能加熱,具體操作過程可以參考下面的視頻。

2、利用一次性吸管進行重結晶

使用安瓿瓶進行重結晶最大的問題在於熱過濾速度慢,繁瑣且不能保證效果。武漢大學王曉玲等人發明了一種微量重結晶的實驗裝置,利用實驗室最常見而且非常便宜的一次性吸管代替安瓿瓶,不但解決了熱過濾速度慢的問題,而且收集晶體也很容易。(專利公開號 CN2825053Y)

製作方法:一次性滴管的管頭可直接盛裝溶液,充當安瓿瓶的盛液部分;重要的是它同時可擠壓,快速把溶液吸入,提高熱過濾的速度。在離細管約 5mm的導管處剪開,得到喇叭口,可放入棉花起過濾作用,細管正好阻擋棉花, 且細管較短,對熱過濾影響小。倒插入導管的斷口處可用適量生料帶把細管接近喇叭口的部分纏上,使接口處密閉,也可直接把細管倒插入斷口,並使勁推進去使部分導管和喇叭口重合密閉。這樣即得到了代替安瓿瓶的裝置。

其中:1-瓶體、2-導管、3-細管、4-喇叭口、5-生料帶。

操作步驟:實驗時,先擠壓瓶體1,然後在喇叭口4處塞入適量用溶劑溼潤的棉花,將吸管插入溶液液面以下,鬆開,溶液很快經棉花過濾後進入瓶體1中,除去了溶液中的不溶性雜質。倒置儀器,濾液在瓶體1中冷卻結晶,經過墩實後,在液面以上1mm剪開瓶體頭1,傾去上清液, 很容易可以得到結晶。

優點:由於管頭可擠壓形成較大壓強差,熱過濾變得快速,另外,細管較短,熱溶液很少能在此處冷卻結晶,保證了實驗效果;同時這種儀器製作簡單且經濟,收集晶體也很容易。

3、使用Craig結晶管進行重結晶

Craig結晶管對於小於100 mg的固體重結晶特別有用,主要優點是能使固體物質的轉移次數最少,從而使晶體的產量最大化。用Craig結晶管從母液中分離出晶體時也非常有效,幾乎不需要乾燥晶體的時間。

步驟與使用錐形燒瓶和Hirsch漏鬥進行的大規模結晶基本相同:

將固體置於Craig結晶管中,將幾滴熱溶劑添加到Craig管中,然後將其在沙浴中加熱,同時旋轉並用微量刮刀連續攪拌。這有助於溶解溶質並防止沸騰的液體沸騰。加入額外部分的熱溶劑,直到固體完全溶解。不要添加太多溶劑,以使產量最大化。將熱溶液在Craig管中緩慢冷卻至室溫。在室溫下完成結晶後,將Craig管放入冰水浴中以使產量最大化。結晶完成後,用細銅線繞在Craig管上(圖 A),並在其頂部放置一個離心管。將銅線彎折掛在離心管的側面(圖 B),將離心管倒置(圖 C)。溶劑從克雷格管中滲出,將試管離心幾分鐘,以完成母液與晶體的分離,然後使用微量刮刀將晶體從內塞的末端或Craig管內刮下。



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