重結晶及過濾介紹

固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻時即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質及雜質的溶解度不同，可以使被提純物質從過飽和溶液中析出。而讓雜質全部或大部分仍留在溶液中(若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和溶液后被過濾除去)，從而達到提純目的。

假設一固體混合物由9.5克被提純物A和0.5克雜質B組成，選擇某溶劑進行重結晶，室溫時A、B在此溶劑中的溶解度分別為SA和SB，通常存在下列三種情況(見P.67)：

(1)室溫下雜質較易溶解(SB>SA)。設在室溫下SB=2.5克/100ml，SA=0.5克/100ml，如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為9.5克/100ml，則使用100ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶。若將此濾液冷卻至室溫時可析出A9g(不考慮操作上的損失)而B仍留在母液中，A損失很小，即被提純物回收率達到94%。如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為47.5克/100ml，則只要使用20ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶，這時濾液可析出A9.4克，B仍可留在母液中，被提純物的回收率高達99%。

由此可見，如果雜質在冷時的溶解度大而產物在冷時的溶解度小，或溶劑對產物的溶解性能隨溫度的變化大，這兩方面都有利于提高回收率。

(2)雜質較難溶解(SB

(3)兩者溶解度相等(SA=SB)。設在室溫下皆為2.5克/100ml，若也用100ml溶劑重結晶，仍可得到純A7克。但如果這時雜質含量很多，則用重結晶分離產物就比較困難。在A和B含量相等時，重結晶就不能用來分離產物了。

從上述討論總可以看出，在任何情況下，雜志的含量過多都是不利的(雜質太多還會影響結晶速度，甚至妨礙結晶的生成)。一般重結晶只適用于純化雜質含量在5%以下的固體有機混合物。

在進行重結晶時，選擇理想的溶劑是一個關鍵，理想的溶劑必須具備下列條件：

(1)不與被提純物質起化學反應

(2)在較高溫度時能溶解多量的被提純物質;而在室溫或更低溫度時，只能溶解很少量的該種物質

(3)對雜質的溶解非常大或者非常小(前一種情況是使雜質留在母液中不隨被提純物晶體一同析出;后一種情況是使雜質在熱過濾時被濾去)

(4)容易揮發(溶劑的沸點較低)，易與結晶分離除去

(5)能給出較好的晶體

(6)無毒或毒性很小，便于操作

(7)價廉易得

實驗儀器及藥品：

儀器：吸濾瓶、布氏漏斗

藥品：乙酰苯胺

實驗操作：

1、 溶劑的選擇(本實驗采用水作溶劑)

一般化合物可以通過查閱手冊或辭典中的溶解度一欄相關數據。但溶劑的最后選擇是通過實驗方法決定的，在進行試驗時，必須嚴防易然溶劑著火。

2、溶解

通過試驗結果或查閱溶解度數據計算被提取物所需溶劑的量，在將被提取物晶體置于錐形瓶中，加入較需要量稍少的適宜溶劑，加熱到微微沸騰一段時間后，若未完全溶解，可再添加溶劑，每次加溶劑后需再加熱使溶液沸騰，直至被提取物晶體完全溶解(但應注意，在補加溶劑后，發現未溶解固體不減少，應考慮是不溶性雜質，此時就不要再補加溶劑，以免溶劑過量)。

注意事項：

(1)溶劑量的多少，因同時考慮兩個因素。容極少則收率高，但可能給熱過濾帶來麻煩，并可能造成更大的損失;容極多，顯然會影響回收率。故兩者應綜合考慮。一般可比需要量多加20%左右的溶劑(有的教科書上認為一般可比需要量多20—100%的溶劑)。

(2)可以在溶劑沸點溫度時溶解固體，但必須注意實際操作溫度是多少，否則會因實際操作時，被提純物晶體大量析出。但對某些晶體析出不敏感的被提純物，可考慮在溶劑沸點時溶解成飽和溶液，故因具體情況決定，不能一概而論。例如，本次實驗在100℃時配成飽和溶液，而熱過濾操作溫度不可能是100℃，可能是80℃?也可能是90℃?那么在考慮加多少溶劑時，應同時考慮熱過濾的實際操作溫度。

(3)為了避免溶劑揮發及可燃性溶劑著火或有毒溶劑中毒，應在錐形瓶上裝置回流冷凝管，添加溶劑可從冷凝管的上端加入。

(4)若溶液中含有色雜質，則應加活性炭脫色，應特別注意活性炭的使用(P.70—71)。

3、乗熱過濾

(1)若為易燃溶劑，則應防止著火或防止溶劑揮發。

(2)若采用圖3.1(1)裝置，應注意濾紙的折疊方法及操作要領(包括漏斗的預熱、濾紙的熱水潤濕等);

若采用圖3.1(3)裝置，則應注意洗凈抽濾瓶和濾紙的大小、濾紙的人潤濕等操作，開始不要減壓太甚，以免將濾紙抽破(在熱溶劑中，濾紙強度大大下降)。

4、結晶

(1)將濾液在室溫或保溫下靜置使之緩緩冷卻(如濾液已析出晶體，可加熱使之溶解)，析出晶體，再用冷水充分冷卻。必要時，可進一步用冰水或冰鹽水等冷卻(視具體情況而定，若使用的溶劑在冰水或冰鹽水中能析出結晶，就不能采用此步驟)。

(2)有時由于濾液中有焦油狀物質或膠狀物存在，使結晶不易析出，或有時因形成過飽和溶液也不析出晶體，在這種情況下，可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面，使溶質分子成定向排列而形成結晶的過程較在平滑面上迅速和容易;或者投入晶種(同一物資的晶體，若無此物質的晶體，可用玻棒蘸一些溶液稍干后即會析出晶體)，供給定型晶核，使晶體迅速形成。

(3)有時被提純化合物呈油狀析出，雖然該油狀物經長時間靜置或足夠冷卻后也可固化，但這樣的固體往往含有較多的雜質(雜質在油狀物中常較在溶劑中的溶解度大;其次，析出的固體中還包含一部分母液)，純度不高。用大量溶劑稀釋，雖可防止油狀物生成，但將使產物大量損失。

這時可將析出油狀物的溶液重新加熱溶解，然后慢慢冷卻。一當油狀物析出時便劇烈攪拌混合物，使油狀物在均勻分散的狀況下固化，但最好是重新選擇溶劑，使其得到晶形產物。

5、抽氣過濾(減壓過濾)

(1)裝置中各儀器的名稱和用途介紹。

(2)減壓過濾程序介紹：剪裁合符規格的濾紙放入漏斗中→用少量溶劑潤濕濾紙→開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞，將濾紙吸緊→打開安全瓶上的活塞，再關閉水泵→借助玻棒，將待分離物分批倒入漏斗中，并用少量濾液洗出粘附在容器上的晶體，一并倒入漏斗中→再次開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞進行減壓過濾直至漏斗頸口無液滴為止→打開安全瓶上的活塞，再關閉水泵→用少量溶劑潤濕晶體→再次開啟水泵并關閉安全瓶上的活塞進行減壓過濾直至漏斗頸口無液滴為止(必要時可用玻塞擠壓晶體，此操作一般進行1—2次)。

如重結晶溶劑沸點較高，在用原溶劑至少洗滌一次后，可用低沸點的溶劑洗滌，使最后的結晶產物易于干燥(要注意該溶劑必須是能和第一種溶劑互溶而對晶體是不容或微溶的)。

過濾少量晶體，可采用圖3.3的裝置進行。

抽濾所得母液若有用，可移至其它容器內，再作回收溶劑及純度較低的產物。

6、結晶的干燥

在測定熔點前，晶體必須充分干燥，否則測定的熔點會偏低。固體干燥的方法很多，要根據重結晶所用溶劑及結晶的性質來選擇：

(1)空氣涼干(不吸潮的低熔點物質在空氣中干燥是最簡單的干燥方法)。

(2)烘干(對空氣和溫度穩定的物質可在烘箱中干燥，烘箱溫度應比被干燥物質的熔點低20—50℃。

(3)用濾紙吸干(此方法易將濾紙纖維污染到固體物上)

(4)置于干燥器中干燥