【合成操作】如何重結晶？少于100mg的樣品如何操作？

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眾所周知，重結晶是有機合成中一項非常基本，但是又非常重要的技術，它原理簡單、使用方便，但是真的要做好重結晶，不是那么容易的事，尤其是溶劑的選擇，以及在出現乳化現象時的處理等等都有很深的學問。

重結晶的簡單程序是先將不純固體物質溶解于適當的熱的溶劑中制成接近飽和的溶液，趁熱過濾除去不溶性雜質，冷卻濾液，使晶體自過飽和溶液中析出，而易溶性雜質仍留于母液中，過濾，將晶體從母液中分出，如純度仍不符合要求，可再次進行重結晶，直至符合要求為止。

固體混合物在溶劑中的溶解度與溫度密切關系。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。

一、溶劑篩選

純溶劑法: 先試石油醚(正己烷)，乙醚、乙酸乙酯、乙醇、水，再試: 丙酮、甲醇、乙腈、苯、氯仿、乙酸、吡啶等。如果還不行，就只好混合了。

混合溶劑法: 用過量熱的良溶劑溶解，加熱，緩慢加入不良溶劑至有渾濁，靜置冷卻到析出固體。實驗室常用的配伍是乙酸乙酯和石油醚。

溶劑篩選操作方法: 在試管中加入少量(麥粒大小)待結晶物加入0.5mL根據上述規律所選擇溶劑，加熱沸騰幾分鐘，看溶質是否溶解。若溶解，用自來水沖試管外測，看是否有晶體析出，若析出則可以用于重結晶。如果長時間加熱仍有不溶物，可以靜置試管片刻并用冷水冷卻試管(勿搖動)。如果有物質在上層清液中析出，表示還可以增加一些溶劑。若稍微渾濁，表示溶劑溶解度太小；若沒有任何變化，說明不溶的固體是一種東西，已溶物質又非常易溶，不易析出。

二、重結晶常規操作

加熱法: 在錐形瓶或圓底燒瓶中加入溶質和一定溶劑，裝上球型冷凝管，加熱10分鐘，若仍有不溶物，繼續從冷凝管上口補加溶劑至完全溶解再補加過量30%溶劑。滴加不良溶劑，至出現混濁(必要的時候加入晶種)撤除加熱，自然冷卻到室溫(不要極速冷凍降溫)或者更低溫度，過濾得固體。

雙溶劑加熱重結晶：其中的一種溶劑（＃1溶劑）應能使你的目標化合物在溶劑沸點時完全溶解；另一種溶劑（＃2溶劑）在加入到目標化合物在第一種溶劑的飽和溶液中時，能夠誘導該化合物結晶。

1) 篩選溶劑。

2) 將原料轉入一只裝有攪拌子的錐形瓶中。加入過量的＃1溶劑，然后磁力攪拌加熱至沸騰。過濾除去不溶性雜質。用過量的溶劑是為了防止目標化合物在過濾過程中沉淀析出。

3) 在預熱好的漏斗中，通過折疊濾紙過濾除去不溶性雜質（在過濾前，先用熱溶劑預熱漏斗，以防原料殘留在濾紙上造成損失）。

4) 用熱溶劑洗滌錐形瓶和濾紙。

5) 蒸發除去過量溶劑，使溶液體積縮減至剛好有晶體析出。室溫下冷卻重結晶得到產物。

6) 若溶液冷至室溫，此時溶液可能還不是飽和溶液，晶體可能不會析出，則需要雙溶劑重結晶。

7) 逐滴加入＃2溶劑，直到溶液剛出現渾濁。再次加熱溶液至沸騰（注意需攪拌！），繼續加入＃2溶劑。每加入一滴＃2溶劑，你會觀察到出現渾濁又溶解的情況，一直加＃2溶劑到溶液飽和（如果再多加一滴＃2溶劑，渾濁將不再消散，此時溶液達到過飽和）。如果達到這樣的狀態，加入一滴＃1溶劑使溶液再次澄清。

8) 將燒瓶從熱源上移開，用磁鐵將攪拌子取出，靜置使之冷至室溫，再放入冰水浴中。

9) 冷卻一份雙組分溶劑（其比例與配制上述飽和溶液時所用混合溶劑的比例相同）。此冷卻溶劑將用于晶體的洗滌。

10) 在小號布氏漏斗上減壓抽濾晶體，并用冷混合溶劑洗滌。

11) 濾餅先用空氣吹干，然后置于真空下徹底干燥，稱重并計算產率。干燥產物的辦法之一是將產物放入一個預先稱重的小瓶中，然后將小瓶放入真空干燥器中。你可以用面巾紙封住瓶口并用橡皮筋扎緊。

【《麻省理工學院化學系實驗室手冊和化學實驗技術（中文版）】

加熱法實例: 化合物A(20g，純度62%)加入250mL茄形瓶中(配球形冷凝管)，加20mL乙酸乙酯，油浴加熱到沸騰，還有大約一半固體未溶解，冷凝管上部緩慢加乙酸乙酯，大約補加30mL乙酸乙酯，使全部溶解，繼續補加15mL乙酸乙酯。沸騰2min后，緩慢滴加大約30mL石油醚，剛出現混濁，撤去油浴(每隔1小時攪拌0.5min)自然降溫，三小時候后，開始過濾得12g固體，收率60%，純度96%.

常溫法:用可溶溶劑使固體正好溶解，再緩慢滴加不良溶劑，至固體緩慢析出。

減少溶劑降溫法: 用低沸點溶劑(常用的是乙醚)使固體剛剛好溶解，用水泵抽真空，使溶劑緩慢減少，同時溫度會降低，固體慢慢析出。

三、重結晶經驗

1. 溶劑的沸點最好比被結晶物質的熔點低50℃。否則易產生溶質液化分層現象。

2.含有羥基、氨基而且熔點不太高的物質盡量不選擇含氧溶劑。因為溶質與溶劑形成分子間氫鍵后很難析出。

3. 過柱預純化，粗分離后再結晶，這樣的話重結晶成功率會大大提高。

4. 不要輕易冷凍，自然降溫得到固體純度會大大提高。

5. 晶種的取得，用玻璃棒沾一滴溶液，揮干

6. 控制冷卻結晶過程在一定的溫度范圍內可以完全去除雜質，但因實際操作過程中攪拌，結晶器，過飽和度控制等因素，往往導致晶體聚結嚴重，包裹了少量雜質。對此可以通過改善結晶操作條件，如改善結晶體系的均勻性，更精確的將過飽和度控制在亞穩區以內等條件的控制實現更好的分離。

6. 一般來說，由于結晶的專一性，生長中的晶體對外來雜質具有排斥作用，但有時晶體表面也可以健合一定的雜質質點，特別是它與組成質點晶體構造中較為相似的，比較容易均勻進入晶體，相似性越大進入晶體越容易。

7. 雜質進入晶體的方式主要有兩種：1，進入晶格。2，選擇性吸附在一定的晶面上，改變晶面對介質的表面能。大多數雜質都吸附在晶面。雜質的結構與目的產品結構相近對臺階，扭折位置的吸附有效；如兩者不同，吸附僅局限于棱邊上。所以結構類似物更容易成為結晶過程中不易去除的雜質。在晶體生長過程中微量雜質可以均勻進入晶格。

8. 制備結晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。一般是應用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。如果在室溫中可以析出結晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴隨結晶析出更多的雜質。“新生態”的物質即新游離的物質或無定形的粉未狀物質，遠較晶體物質的溶解度大，易于形成過飽和溶液。一般經過精制的化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉未時就是如此，有時只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。

9. 在利用多次結晶才可以得到產品時，可以在不同次數的結晶時使用不同的結晶溶劑，使得在一次結晶時重點去除某些雜質，在重結晶時去除另外一些雜質，以便以較少的結晶次數得到純度較高的晶體，提高結晶效率，節約生產成本。

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極少量樣品重結晶【下方內容參考“化學科訊”】：

小于100毫克的樣品，無法使用上述常規方法操作。利用實驗室中常用的塑料一次性滴管就解決了， 武漢大學王曉玲等人發明了一種微量重結晶的實驗裝置，巧用一次性滴管，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】

制作方法：

1、在離滴管的下端細管上方約5mm的導管處剪開，得到喇叭口（4)；

2、倒置喇叭口，如下圖反向插入滴管，并用生料帶纏繞接口（5），使接口處密閉，放入少量棉花起過濾作用，細管正好阻擋棉花， 且細管較短，對熱過濾影響小；

3、實驗時，先用適量熱溶劑濕潤棉花，擠壓瓶體（1），然后將吸管插入溶液液面以下，松開，溶液很快經棉花過濾后進入瓶體（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，經過墩實后，在液面以上1mm剪開瓶體（1），傾去上清液， 很容易可以得到結晶。

優點：由于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；同時這種儀器制作簡單且經濟，收集晶體也很容易。

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