有機大神說:重結晶最需要的是觀察和悟性

有機大神說:重結晶最需要的是觀察和悟性的圖1

在化合物的合成中,反應往往可以發生,但最后拿不到純品,特別是藥物的合成工藝,需要以工業化為目標,重結晶就成為了一種重要的提純手段,不同的人有不同的見解,比如以下幾位


TA這樣說  蟲友:nk.alex  

以前詳細比較過,個人經驗:

100g以下的,不攪拌比攪拌合適,體系小,傳熱問題很難控制,體系其實處于相對不穩定的狀況,而且體系能形成晶核的物質相對多一些,穩定性相對較差,經常要面臨的問題是析出速度過快,這時候需要控制的是晶核附近溶質的擴散速度,形成盡可能長的濃度梯度,避免多晶核的形成,這時候不攪拌比攪拌有利。

1kg級別的,必須攪拌。這時候體系較大,熱量散失導致的溫度梯度問題比小體系好很多,晶體有足夠的時間來析出,經常要解決的問題是晶體沿著壁生長形成厚厚的一層,包夾問題強于吸附問題,必須研磨后再充分洗滌才能達到好的結果。這時候包夾母液問題多多。但是攪拌也不是蠻攪,在不同的階段需要根據析出狀況調攪拌速度的,并且容易析出來的跟難析出來的需要攪拌速度也有區別,容易的一般低速避免多晶核,難的高速增加晶核。

當然這都是針對一般情況而言,特殊的也有很多例子。以前有個項目重結晶,是乙醇和水替換,2kg的處理量,每次不攪拌滴加24h以上,能看到晶體點點的沿著晶核生長成為有規則晶面的單晶,能得到單晶級別的產品,攪拌則是粉末,純度下降兩個點。析晶的濃度及不良溶劑對溶質的溶解度大小都會有影響。還有些特殊情況下不攪拌的,利用兩種互溶的溶劑的密度差異來在溶劑界面擴散重結晶的,碰到過兩次,都是特殊操作,用于有機鹽的形成,但是都因為無法控制參數而無法放大。

重結晶最需要的是觀察和悟性,切忌教條。


TA這樣說  蟲友:oskyliu  

首先要快速找到合適的重結晶溶劑。本人最常使用的儀器是試管,每根試管里面稱取0.5~1.0g左右的樣品,然后加入一定量的溶劑后,試試比較每個溶劑在常溫和回流狀態下的溶解性差異,差異大的就是我要的溶劑,這就是為什么DCM、DMF等不太作為重結晶溶劑的原因,特殊情況下也是可以使用的,比如樣品的溶解性方面

其次是溶劑的選擇要考慮潛在的因素,比如乙酸乙酯和丙酮最好不用用來重結晶胺類物質。比如之前本人做的項目,產品是伯胺,用丙酮重結晶收率只有60%,母液檢測也沒有問題,其中可能是伯胺與丙酮發生了反應,后來將母液用酸處理,回收了大部分的產品

第三:重結晶解決顆粒度大小的方面。這個最后測定一下或者大概了解一下物質在什么溫度下開始析晶,降溫速度快,生成的晶核多,產物的顆粒較細,抽濾困難;降溫速度慢,晶體生成有足夠的時間,析出的產品顆粒度大,晶體性狀較好,抽濾容易。因此可以在某一溫度下保持一段時間進行養晶,然后再快速降溫。

第四:對于碰到一些熔點在室溫附近的化合物,常溫結晶比較困難,析晶需要在低溫。此時用到反溶劑法很可能出現油析現象,此時最好使用溶解度一般的單一溶劑,降溫至合適的溫度,產品析出。比如之前做個一個項目,由于粗品中殘留的液體2-溴吡啶很多,油狀物很難析晶,最好選用甲基叔丁基醚或異丙醇將產物析出,而所有的雜質均在溶劑中。

第五:不得不說的化學反應結晶。經常會碰到酸性或者堿性官能團的化合物,當在上述方法均失敗后,可以通過加酸或酸堿中和,將產物從溶劑中析出。比如碰到過的一氯喹啉衍生物含有二氯雜質,約5%,上述重結晶方法均告失敗,后來使用20%的硫酸成鹽,產品回收率很好,僅損失與雜質等量的產品。此外重結晶過程中,常碰到某些雜質很難達標,因此也可以采用類似的方式,比如雜質是酯類,可以在重結晶溶劑中加入伯胺,讓其轉化為溶解度較好的酰胺,這個只在書本上碰到。


重結晶最好把反應先做好了,當把某些雜質控制好了,重結晶也相對容易的多!


TA這樣說  蟲友:zl781202  

重結晶是一門學問,更是一門藝術,能解決很多問題,常見的比如:提高純度、改變晶型、改變晶貌、控制顆粒大小等,還能影響產品的其他特性,如:熔點、堆密度、溶解性、過濾速度等。

  要想搞好重結晶需要很多方面的知識,新手和初學者至少要了解重結晶的基本原理,溶劑的選擇,影響重結晶的基本因素,常用的重結晶的手段。有一定經驗的可以深入的學習晶體生長原理、單晶培養、XRD等一些與晶體有關的知識。

  以下是我這些年的一些重結晶經驗:

1.能使用單一溶劑的最好不要使用混合溶劑,因為涉及到溶殘以及溶劑中本身雜質帶來的影響,同時混合溶劑得到的產品晶體顆粒較小,含有較多的無定型物,過濾困難。

2.溶劑的選擇,在重結晶原理中有提到,個人覺得在有多種溶劑選擇的前提下,優先選擇介穩區適中的溶劑,介穩區太寬易爆發析晶,太窄結晶條件不易控制,不利于晶體長大。

3.針狀的晶體是最不希望得到的晶體,易堵塞濾布,過濾困難,不易洗滌,針狀晶體團聚的發生是由于其在各自組分上的定向結晶所致,當過飽和度較高時,成核過程非常迅速和隨機。因此,降低溶液的過飽和度,緩慢降溫,給予晶體充分的生長時間是減少針狀晶體的最有效的辦法。同時,若產品在溶劑中的介穩區較寬,采用降溫析晶時,一旦出晶就是爆發式的析晶,得到的晶體通常是粉末狀或針狀,要想得到其他形狀的顆粒較大的晶體,最有效的辦法是在析晶前加入晶種,或采用等溫連續結晶的辦法。

4.等溫連續結晶的優點是顆粒均勻,尤其適用于大量的化工或藥物結晶。

5.晶種的加入:晶種在開始出晶前的2-5℃加入,介穩區越寬,加入的時間越早。

6.晶種的選擇:加入的晶種最好是你需要的晶型或晶貌的樣品,將晶種過篩,過大和過小的都不要,只選擇適中的,個體均勻的,加入量在溶質的1-5%。

7.同一產品,粉末狀和針狀的晶體堆密度較低、熔點較低,溶解性較好,過濾效果差;柱狀的晶體堆密度高,熔點較高,溶解性較差,過濾效果好。

8.攪拌很重要,但對此研究確實是少之又少,相同的析晶條件,攪拌不同得到的產品晶體形狀或相關特性會完全不一樣。首選能使料液上下翻滾的攪拌,如槳式或雙層框式,最好不要使用錨式,錨式攪拌中心基本是靜止的,料液也沒有形成上下翻動,不利于碰撞成核。相同的析晶條件下,錨式攪拌的出晶溫度通常是最低的。

9.通常情況下,快速攪拌得到的晶體顆粒較小,慢速攪拌得到的晶體顆粒較大,靜止析晶的溶劑殘留較高。


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