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有机配体分离和纯化方法


一、过滤

1、原理:根据固体的溶解度不同,将不溶性固体从溶液中分离出来的方法。

2、条件:一种固体不溶,一种固体可溶。 本文来自化学自习室3、范围:适用于不溶固体和液体的分离。

4、类型:普通过滤、热过滤和减压过滤

二、蒸发

1、原理:把可溶性固体从溶剂中分离出来的方法。

2、条件:固体可溶 本文来自化学自习室!

3、范围:适合于把可溶性固体从溶剂中分离出来。

4、常见方法:旋转蒸发,注意调节旋转速度、水温等。本文来三、结晶 本文来自化学自习室!

1、原理:通过蒸发溶剂或者降低温度使溶质的溶解度变小,从而使晶体析出的方法。 本文来自

2、条件:固体的溶解度小或者固体的溶解度随温度升高变化较大。

3、范围:固体的溶解度小一般用蒸发结晶法;固体的溶解度随温度升高变化较大,一般用冷却结晶法或者重结晶法。

四、分液

1、原理:把互不相溶的液体分离开来的方法。

2、条件:液体互不相溶

3、范围:适合于互不相溶的液体分离。 本文来自化学自习室!

4、仪器:分液漏斗、烧杯 本文来自化学自习室!

五、萃取

1、原理:利用溶质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同,选择萃取剂将溶质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中的方法。

2、条件:萃取剂与原溶剂互不相溶;溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度。

3、范围:适合于溶质在互不相溶的液体中的分离。文来自化学4、仪器:分液漏斗、烧杯

5、注意:物质在不同溶剂中的溶解性,多次萃取,纯化效果不好的话要进行重结晶、柱层析等。

六、蒸馏 本文来自化学自习室!

1、原理:利用液体的沸点不同,经过加热冷凝使液体分离的操作。

2、条件:液体的沸点相差比较大。

3、范围:适合于沸点不同的液体的分离。

七、色谱 本文来自化学自习室!

1、原理:利用吸附剂对不同有机物的吸附作用不同分离提纯有机物的操作。

2、条件:同一吸附剂吸附有机物能力不同。

3、范围:适合分离吸附能力不同的有机物。 本文来自化学自习4、仪器:吸附柱

5、注意:选择碳酸钙、硅胶、氧化铝、活性炭等吸附剂

6、列举:叶绿素和叶黄素的分离:以碳酸钙粉末为吸附剂,装入吸附柱中,加入混合物分离。

下面重点介绍柱层析分离(固/液)有机物

柱层析技术用途:架设一个带活塞的玻璃柱,填入吸附剂,可以用于分离混合物,是分离混合物的重要方法。

柱色谱的几种技术指标:直径与长度比:110~140

短而粗的柱子,分离快,分离效果差(主产物和副产物的极性相差较大,可选)

长而细的柱子,分离慢,分离效果好(主产物和副产物的极性相差较小,可选)

色谱柱的分离效果还与吸附剂和洗脱剂的选择、柱子的装填质量有关。

柱层析原理与分类

v  原理:混合物被束缚在色谱柱的固定相上,流动相自上而下流经固定相,带动被分离组分向下移动。与固定相作用力大的组分在流动过程中留在了后面,与固定相作用力小的组分在流动过程中跑在了前面

v  柱层析分类:吸附、分配、凝胶

A、吸附色谱柱:吸附剂固体表面吸附各成分; B、分配色谱柱:惰性载体表面涂高沸点液体,被分离物在淋洗剂与高沸点液体之间溶解分配; C、凝胶色谱柱:多凝胶填粒、淋洗,凝胶网眼大小筛分不同尺寸的分子

吸附柱的装填要求

v  吸附剂要装填均实,淋洗剂等速水平下降,分离效果好。

v  1)干装:先装洗脱剂于柱内,吸附剂通过漏斗直接装入盛有洗脱剂的色谱柱(边装边敲),最后应使吸附剂上有一薄层溶剂。 为保持柱上有平整表面,最上层可加石英砂(经验丰富后自然可以不加,直接加入淋洗剂)。

v  2)湿装:先装洗脱剂于柱内,用淋洗剂调成糊状的吸附剂慢慢加入,慢慢沉降。最后应使吸附剂上有一薄层溶剂。亦应边加边敲。

吸附剂的分类

v  吸附剂种类:氧化铝、硅胶(最常用)、弗罗里硅土、纤维素、氧化镁、碳酸钙、活性碳等。

v  吸附剂的要求:对被吸附物有一定的作用,与被吸附物,淋洗剂无化学反应。

v  吸附能力:与颗粒粗细有关,粗则流速快,分离效果差;粗则流速慢,分离效果好。

v  常用淋洗剂洗脱能力(极性): 

水>乙腈>甲醇>乙酸>异丙醇>丙酮>二氧六环>正丁醇>正戊醇>乙酸乙酯>乙醚>硝基甲烷>二氯甲烷>苯>甲苯>二甲苯>四氯化碳>二硫化碳>环已烷>正已烷(石油醚)>正庚烷

v  淋洗要点:连续不断,不快不慢,吸附剂不露出液面。

v  淋洗速度:V=1~2滴/S为宜。

v  洗脱快则交换不平衡;洗脱慢则具有大表面的吸附剂使某些成分破坏。

一些经验如下

1、硅胶的使用

初做柱层析很容易把柱子装得长了或短了,有时还会有大量的硅胶剩余,浪费硅胶,这主要是对硅胶等固定相的使用的量没有掌握。柱层析用的硅胶一般是100-200 目,100 毫升硅胶的质量在47 克左右,如果装一个直径是2.8 厘米的柱子,可以装18 厘米高。为了避免浪费硅胶和溶剂,最初学习装柱时最好对实验室中各种不同规格的柱子摸摸底。方法很简单:用量筒量出100 毫升干硅胶,直接倒入各种规格的柱子中,敲实,用刻度尺量出硅胶在柱子中的高度,这样就可以做到心中有数了。一般在装柱的时候可以根据实验所需柱子的高度来调整硅胶的使用量,这样就可以大大地节省硅胶的使用,避免造成没有必要的浪费。称量硅胶时一般称30~70 倍于上样量,如果极难分,也可以用100 倍量以上的硅胶。当然如果万一有剩余可以留到下次过柱用,前提是硅胶没有被污染。

2、洗脱剂的使用

v  洗脱剂的极性可用薄层层析来确定,一般以待分离样品Rf 值为0.2-0.3 为宜; 选择的洗脱剂应该使两相邻物质Rf值之差最大化。不要认为在板上爬得高分离的效果就比较好,如果Rf0.6,即使相差0.2 也不容易在柱子上分开,因为柱子是一个多次爬板的过程,可以通过公式的比较:0.6/0.8 一次的分离度,肯定不如(0.2/0.3)的三次方或四次方大。有时虽然在薄层板上看到分离的效果很好,但过柱层析时还是很难分开。这主要的原因就是薄层层析用硅胶比柱层析用硅胶要细得多,所以分离效果好。

v  解决的办法就是降低洗脱剂的极性,一般柱层析用洗脱剂比薄层层析用的展开剂极性要再降低一倍可以达到比较好的分离效果。当所分离物质极性跨度较大时,可用采梯度洗脱的方法,即逐渐增加溶剂的极性,使吸附在硅胶上的不同化合物逐个洗脱下来。

v  常用的展开剂极性小的用乙酸乙酯:石油醚系统;极性较大的用甲醇:氯仿系统;极性大的用甲醇:水:正丁醇:醋酸系统;拖尾可以加入少量氨水或冰醋酸。

v  对于很难分离的化合物,一是增加柱子的长度和直径,二是减小洗脱剂的极性,这样可以很好地将混合物分开。

v  在同样能洗脱的情况下,尽量使用毒性小的洗脱剂。例如,乙酸乙酯:石油醚系统和二氯甲烷:石油醚系统,在同样都能洗脱的情况下,应该用毒性小的乙酸乙酯:石油醚系统。

v  另外洗脱剂在过柱子后最好也回收使用,一方面环保,另一方面也能节省部分经费,缺点是要消耗一定的人工。这里要注意的是,一般在过柱同时进行的是减压旋蒸,混合溶剂的比例由于挥发度的不同会导致极性的变化,一般会使得极性变大,在梯度淋洗时比较合适。还有一般回收的溶剂中会有少量水分,使用前先要用干燥剂干燥好才能使用。

3、装柱子的技巧

v  柱层析的装柱非常重要,装柱的效果会直接影响层析分离效果。有湿法装柱和干法装柱等两种方法。

v  湿法装柱很简单,使用也最普遍,就是先用比固定相多一倍的洗脱剂将固定相活成匀浆,柱子底部先用脱脂棉塞紧,然后倒入洗脱剂将脱脂棉中气泡赶出。用漏斗将活好的固定相倒入柱子中,打开底部活塞,将柱子中高出固定相的溶剂放出。期间不断用橡皮棒敲打,将固定相敲实,做到密实均匀无气泡即可。很多时候用加压的方法可以很高效地装好柱子,而且在柱子中没有气泡产生。

v  干法装柱与湿法装柱刚好相反的是,它是将干燥的吸附剂从柱子上端直接加入到一个空的柱子中,然后用油泵抽柱子底部,相当于减压过柱,直到柱子变得很结实,再用淋洗剂“走柱子”。

v  干法装柱的一个缺点就是在装入洗脱剂后,由于溶剂和固定相之间的吸附放热,所以柱子容易变花,影响分离效果。解决的方法是:(1)固定相一定要添加结实;(1)一定要用较多的溶剂“走柱子”,直到柱子的下端不再发烫,恢复到室温后再撤去压力。无论使用哪种方法装柱,最后都要求所装的柱子结实、匀称、无气泡。

4、上样的技巧

上样也有湿法和干法之分:湿法一般用淋洗剂溶解样品,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等,但溶剂越少越好。再用胶头滴管转移得到的溶液,沿着层析柱内壁缓慢地均匀加入。在不用海沙的情况下,尽量不要破坏硅胶面。加样后,打开柱底活塞,让固定相充分地吸附所加样品。然后再加入一些洗脱剂,再充分地吸附后将一团脱脂棉塞至接近硅胶表面。然后就可以放心地加入大量洗脱剂,而不会冲坏硅胶表面。很多样品在上柱前是粘乎乎的,一般没关系。有的时候上样后在硅胶上又会析出,这一般都是比较大量的样品才会出现,是因为硅胶对样品的吸附饱和,而样品本身又是比较好的固体才会析出,这就需要先重结晶样品,得到大部分的产品后剩余的产品再柱分。如果不能重结晶也没关系,直接过柱就行,样品会随着淋洗剂流动而慢慢溶解,最后随着洗脱剂流出。

有些样品溶解性差,能溶解的溶剂又不能上柱(比如DMFDMSO等,会随着溶剂一起走,显色是一个很长的脱尾),这时就必须用干法上柱了。干法过柱是把待分离的样品用少量溶剂溶解后,在加入少量硅胶,拌匀后再旋去溶剂。一般样品和硅胶按11 的量混合,硅胶使用的量也可以少一些,但是要保证在旋干后,不能看到明显的固体颗粒,让样品都吸附在硅胶的表面上。然后小心地加入到装好的柱子中,加入洗脱剂洗脱。

5、过柱的技巧

v  柱层析按过柱时的压力可以分为:加压,常压,减压。

v  压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。

v  常压柱是效率最高的,但是时间也最长,例如一些天然化合物的分离,有时一个柱子过几个月也有可能。

v  减压柱能够减少硅胶的使用量,但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发,有时会在柱子外面有水汽凝结,另外有些比较易分解的东西可能得不到,而且还必须同时使用水泵抽气,噪音大,时间长,所以减压过柱用得比较少。

v  加压过柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,但用外加压力可以使淋洗剂走的快些。压力的提供可以是压缩空气,双连球或者小气泵。特别是在容易分解的样品的分离中很适用。一般压力不可过大,不然溶剂走的太快就会减低分离效果。因为加压过柱效率高,分离效果较好,所以加压过柱在普通的有机化合物的分离中是非常适用的。一些低沸点溶剂装柱时往往会在柱子中产生气泡,使柱子变花,利用加压过柱法在装柱时就可以有效地解决这个问题,而且可以使柱子很快装实。

v  接下来谈TLC,需要切记的是: 

第一、某种样品在这种展开剂中只显示一个点,并不等于在别的展开剂中也只显示一个点。因此在寻找展开剂时,多尝试几种比例不同,成分不同的展开剂。展开剂的极性太小,点分不开,极性太大,也分不开.一般以目标产物的Rf值在0.2-0.3左右为最佳。

第二、点不能点得太浓,否则容易重叠,不易判断,因为如果两个点相近的话,一浓就变成一个点了。

第三、板上点的展开的清晰程度和溶剂的极性和物质在该溶剂中的溶解性有关,只有两者比较合适才能有一个交好的分离效果。 


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