实验五固体有机化合物的提纯一一重结晶1.学习重结晶法提纯固态有机化合物的原理和方法。实验2.掌握抽滤、热滤操作和折叠滤纸的折法。目的3.掌握重结晶法溶剂的选择，溶液的脱色及常压、减压热过滤条件。固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和，冷却时由于溶解度降低，有机物又重实新析出晶体。一一利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，使被提验纯物质从过饱和溶液中析出。让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达原理到提纯的目的。一般的重结晶只适用于纯化杂质含量<5%的固体有机化合物，将反应粗产物直接进行重结晶是不适宜的。味精，学名谷氨酸钠，作为日常必备的调味品之一，就是利用重结晶的手段从淀粉发酵的产物中提取出来的。生产一般分为制糖得葡萄糖液→谷氨酸发酵→等电点中和→谷氨酸晶体→加水溶解→二次中和→得谷氨酸钠溶液→活性炭脱色→过滤浓缩→蒸发结晶→分离出湿味精→干燥→得晶体味精。高温时可有部分谷氨酸钠丢失水分生成焦谷氨酸钠，不但没有鲜味，且有一定毒性，故在加热温度较高的烹调时勿用，一般在食物将熟思时放入。政融?入莲花味精30年至持换食融造#码：8016净含量：400克谷氨酸钠含量≥99
实验五 固体有机化合物的提纯——重结晶 实 验 目 的 1. 学习重结晶法提纯固态有机化合物的原理和方法。 2. 掌握抽滤、热滤操作和折叠滤纸的折法。 3. 掌握重结晶法溶剂的选择，溶液的脱色及常压、减压热过滤条件。 实 验 原 理 固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。把固体有 机物溶解在热的溶剂中使之饱和，冷却时由于溶解度降低，有机物又重 新析出晶体。——利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，使被提 纯物质从过饱和溶液中析出。让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达 到提纯的目的。 一般的重结晶只适用于纯化杂质含量<5%的固体有机化合物，将反 应粗产物直接进行重结晶是不适宜的。 思 政 融 入 味精，学名谷氨酸钠，作为日常必备的调味品之一，就是利用重结 晶的手段从淀粉发酵的产物中提取出来的。生产一般分为制糖得葡萄糖 液→谷氨酸发酵→等电点中和→谷氨酸晶体 →加水溶解→二次中和→ 得谷氨酸钠溶液→活性炭脱色→过滤浓缩→蒸发结晶→分离出湿味精 →干燥→得晶体味精。 高温时可有部分谷氨酸钠丢失水分生成焦谷氨酸钠，不但没有鲜 味，且有一定毒性，故在加热温度较高的烹调时勿用，一般在食物将熟 时放入
巅峰时期，莲花味精曾是全国最大的味精生产与出口基地，产量居世界第一，国内市场占有率高达43.4%，强大到难觅对手。随着人们健康意识的提升，“长期食用味精，可降低人体抵抗力，减少维生素的吸收，从而对人体中枢神经、骨胳、遗传系统造成危害，甚至诱发癌症”“鸡精比味精更健康”等谣言，虽然全球知名机构无数次澄清味精的安全性，但是味精市场开始走下坡路。抛弃味精的消费者，大部分转投了鸡精、蘑菇精等产品。这些产品准确来说是“味精的衍生物”，除了40%的味精，还含有糖、淀粉、香辛料等物质，“但并不代表其营养价值高于味精”。从莲花味精的兴引导学生们客观看待事物，形成自己的观点，养成质疑、批判的精神。仪器：热水漏斗，活性炭、吸滤瓶，布氏漏斗，减压泵，酒精灯，烧杯，玻璃棒，滤纸等药品：乙酰苯胺，白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末，是磺胺类药物的原料，可用作止痛剂、退热剂、防腐剂和染料中间体。-NHCOCH3（文献值）主要试剂的物理常数：仪熔溶解度：克/100m1溶剂用沸分子比器点量名称点性状量重水醇醚药℃C品50白色乙酰135.114.3040.53210m片状1.217苯胺31652晶体g乙酸苯胺在水中的溶解度与温度的关系20255080100温度℃0.843.455.5乙酰苯胺饱和浓度(%)0.460.56
巅峰时期，莲花味精曾是全国最大的味精生产与出口基地，产量居 世界第一，国内市场占有率高达 43.4%，强大到难觅对手。随着人们健 康意识的提升，“长期食用味精，可降低人体抵抗力，减少维生素的吸 收，从而对人体中枢神经、骨胳、遗传系统造成危害，甚至诱发癌症”， “鸡精比味精更健康”等谣言，虽然全球知名机构无数次澄清味精的安 全性，但是味精市场开始走下坡路。抛弃味精的消费者，大部分转投了 鸡精、蘑菇精等产品。这些产品准确来说是“味精的衍生物”，除了 40% 的味精，还含有糖、淀粉、香辛料等物质，“但并不代表其营养价值高 于味精”。 从莲花味精的兴衰引导学生们客观看待事物，形成自己的观点，养 成质疑、批判的精神。 仪 器 、 药 品 仪器：热水漏斗，活性炭、吸滤瓶，布氏漏斗，减压泵，酒精灯， 烧杯，玻璃棒，滤纸等 药品：乙酰苯胺，白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末，是磺胺类 药物的原料，可用作止痛剂、退热剂、防腐剂和染料中间体。 NHCOCH3 主要试剂的物理常数：（文献值） 名称 分子 量 性状 比 重 熔 点 ℃ 沸 点 ℃ 溶解度：克/100m1 溶剂 用 量 水 醇醚 乙酰 苯胺 135. 1652 白色 片状 晶体 1.21 114. 3 304 0.53 21 7 50 0m g 乙酸苯胺在水中的溶解度与温度的关系 温度℃ 20 25 50 80 100 乙酰苯胺饱和浓度(%) 0.46 0.56 0.84 3.45 5.5
实加热溶解、除杂验装置热过滤干燥冷却、减压抽滤5g乙酰苯胺约110ml水加热搅拌溶解沸腾全溶，饱和溶液热滤漏斗夹层加水稍微冷却酒精灯加热加0.5g活性炭短颈漏斗放入实煮沸5分钟，脱色验流折叠菊花滤纸沸腾的溶液程热过滤可用少量沸水洗涤锥尽量在沸腾时快速过滤形瓶和滤纸收集滤液冷却、结晶抽滤、烘干乙酰苯胺晶体称量计算产率
实 验 装 置 实 验 流 程 加热溶解、除杂 热过滤 冷却、减压抽滤 干燥
1.溶剂的选择及用量（常多20%）。溶剂量的多少，应同时考虑两个因素。溶剂少理论上收率高，但可能给热过滤带来麻烦，并可能造成更大的损失；溶剂多，显然会影响回收率。故两者应综合考虑。2.注意热过滤实际操作温度。例如，在100℃时配成饱和溶液，而热过滤操作温度不可能是100℃，可能是90℃？那么在考虑加多少溶剂时，应同时考虑热过滤的实际操作温度。3.加热至油珠也完全溶解，乙酰苯胺用水重结晶时，往往于83℃就熔化成液体。4.活性炭脱色时，不能把其加入到已沸腾的溶液中，“防暴沸”，用注量为干燥粗产品质量的1%5%。意5.在热过滤前一刻，用少量热水润湿菊花滤纸，将热溶液尽快地倾事项入热水漏斗中过滤。6.热过滤成功的关键是要保持溶液为沸腾状态时进行过滤。若温度降低，需稍微加热至沸再过滤。若锥形瓶或者滤纸上析出晶体较多，可用少量沸水冲洗一两次。7.热过滤时一般不用玻璃棒引流，以免加速降温，接受滤液的容器内壁不要贴紧漏斗颈，以免滤液迅速冷却析出晶体堵塞漏斗口。8.用布氏漏斗抽滤，滤纸用少量冷水润湿，吸紧，过滤前用玻棒搅动乙酰苯胺结晶，尽量都倒入布氏漏斗中，用玻璃塞挤压晶体，使母液尽量除去。可加少量冷水到锥形瓶中，进行冲洗一次。9.减压抽滤停泵时，要先打开放空阀，再停泵，可避免倒吸。1.加热溶解待重结晶的粗产物时，为什么加入溶剂的量要比计算量略少？然后逐渐添加至恰好溶解，最后再加入少量的溶剂，为什么？2.用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解后才加入？为什么不复能在溶液沸腾时加入活性炭？习3.用水重结晶乙酰苯胺，在溶解过程中有无油珠状物出现?如有油思考珠出现应如何处理？4.停止抽滤时，如不先打开安全瓶旋塞就关闭水泵，会有什么现象产生？为什么？
注 意 事 项 1. 溶剂的选择及用量（常多 20%）。溶剂量的多少，应同时考虑 两个因素。溶剂少理论上收率高，但可能给热过滤带来麻烦，并可能造 成更大的损失；溶剂多，显然会影响回收率。故两者应综合考虑。 2. 注意热过滤实际操作温度。例如，在 100℃时配成饱和溶液，而 热过滤操作温度不可能是 100℃，可能是 90℃？那么在考虑加多少溶剂 时，应同时考虑热过滤的实际操作温度。 3. 加热至油珠也完全溶解，乙酰苯胺用水重结晶时，往往于 83℃ 就熔化成液体。 4. 活性炭脱色时，不能把其加入到已沸腾的溶液中，“防暴沸”，用 量为干燥粗产品质量的 1%—5%。 5. 在热过滤前一刻，用少量热水润湿菊花滤纸，将热溶液尽快地倾 入热水漏斗中过滤。 6. 热过滤成功的关键是要保持溶液为沸腾状态时进行过滤。若温度 降低，需稍微加热至沸再过滤。若锥形瓶或者滤纸上析出晶体较多，可 用少量沸水冲洗一两次。 7. 热过滤时一般不用玻璃棒引流，以免加速降温，接受滤液的容器 内壁不要贴紧漏斗颈，以免滤液迅速冷却析出晶体堵塞漏斗口。 8. 用布氏漏斗抽滤，滤纸用少量冷水润湿，吸紧，过滤前用玻棒搅 动乙酰苯胺结晶，尽量都倒入布氏漏斗中，用玻璃塞挤压晶体，使母液 尽量除去。可加少量冷水到锥形瓶中，进行冲洗一次。 9. 减压抽滤停泵时，要先打开放空阀，再停泵，可避免倒吸。 复 习 思 考 1. 加热溶解待重结晶的粗产物时，为什么加入溶剂的量要比计算量 略少?然后逐渐添加至恰好溶解，最后再加入少量的溶剂，为什么? 2. 用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解后才加入?为什么不 能在溶液沸腾时加入活性炭? 3. 用水重结晶乙酰苯胺，在溶解过程中有无油珠状物出现?如有油 珠出现应如何处理? 4. 停止抽滤时，如不先打开安全瓶旋塞就关闭水泵，会有什么现象 产生?为什么?
1.选择溶剂在进行重结晶时，选择合适的溶剂是一个关键问题。有机化合物在溶剂中的溶解性往往与其结构有关，结构相似者相溶，不似者不溶。如极性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等极性溶剂中，而在非极性溶剂如苯、四氯化碳等中要难溶解得多。这种相似相溶虽是经验规律，但对实验工作有一定的指导作用。选择适宜的溶剂应注意下列条件：①不与被提纯化合物起化学反应。②在降低和升高温度下，被提纯化合物的溶解度应有显著差别。冷溶剂对被提纯化合物溶解度越小，回收率越高。③溶剂对可能存在的杂质溶解度较大，可把杂质留在母液中，或对杂质溶解度很小，难溶于热溶剂中，热过滤以除去杂质。④能生成较好的结晶。③溶剂沸点不宜太高，容易挥发，易与结晶分离。③价廉易得，无毒或毒性很小。备常用的重结晶溶剂物理常数注溶剂沸点/℃冰点/℃相对密度与水的混溶性易燃性水10001, 00X0甲醇64.96<00.79+乙醇(95%)78.1<00.80+++冰醋酸117.916.71. 05+<0丙酮56.20. 79+++<0乙醚34.510. 71++++石油醚30~60<00.64++++<0乙酸乙酯77.060.90++苯80.150.88++++<0氯仿61.71. 480<00四氯化碳78.541. 592.溶样当用有机溶剂进行重结晶时，使用回流装置。将样品置于圆底烧瓶
备 注 1．选择溶剂 在进行重结晶时，选择合适的溶剂是一个关键问题。有机化合物在 溶剂中的溶解性往往与其结构有关，结构相似者相溶，不似者不溶。如 极性化合物一般易溶于水、醇、酮和酯等极性溶剂中，而在非极性溶剂 如苯、四氯化碳等中要难溶解得多。这种相似相溶虽是经验规律，但对 实验工作有一定的指导作用。选择适宜的溶剂应注意下列条件： ①不与被提纯化合物起化学反应。 ②在降低和升高温度下，被提纯化合物的溶解度应有显著差别。冷 溶剂对被提纯化合物溶解度越小，回收率越高。 ③溶剂对可能存在的杂质溶解度较大，可把杂质留在母液中，或对 杂质溶解度很小，难溶于热溶剂中，趁热过滤以除去杂质。 ④能生成较好的结晶。 ⑤溶剂沸点不宜太高，容易挥发，易与结晶分离。 ⑥价廉易得，无毒或毒性很小。 常用的重结晶溶剂物理常数 2．溶样 当用有机溶剂进行重结晶时，使用回流装置。将样品置于圆底烧瓶 溶剂 沸点/℃ 冰点/℃ 相对密度 与水的混溶性 易燃性 水 100 0 1.00 + 0 甲醇 64.96 <0 0.79 + + 乙醇(95%) 78.1 <0 0.80 + ++ 冰醋酸 117.9 16.7 1.05 + + 丙酮 56.2 <0 0.79 + +++ 乙醚 34.51 <0 0.71 - ++++ 石油醚 30~60 <0 0.64 - ++++ 乙酸乙酯 77.06 <0 0.90 - ++ 苯 80.1 5 0.88 - ++++ 氯仿 61.7 <0 1.48 - 0 四氯化碳 78.54 <0 1.59 - 0
或锥形瓶中，加入比需要量略少的溶剂，投入几粒沸石，开启冷凝水，开始加热并观察样品溶解情况。若未完全溶解可分次补加溶剂，每次加入后均需再加热使溶液沸腾，直至样品全部溶解。此时若溶液澄清透明，无不溶性杂质，即可撤去热源，室温放置，使晶体析出。在以水为溶剂进行重结晶时，可以用烧杯溶样，在石棉网上加热，其他操作同前，只是需估计并补加因蒸发而损失的水。如果所用溶剂是水与有机溶剂的混合溶剂，则按照有机溶剂处理。在溶样过程中，要注意判断是否有不溶或难溶性杂质存在，以免误加过多溶剂。若难以判断，宁可先进行热过滤，然后将滤渣再以溶剂处理，并将两次滤液分别进行处理。在重结晶中，若要得到比较纯的产品和比较好的收率，必须注意溶剂的用量。减少溶解损失，应避免溶剂过量，但溶剂太少，又会给热过滤带来很多麻烦，可能造成更大损失，所以要全面衡量以确定溶剂的适当用量，一般比需要量多加20%左右的溶剂即可。3.脱色向溶液中加入吸附剂并适当煮沸，使其吸附掉样品中的杂质的过程叫脱色。最常使用的脱色剂是活性碳。活性碳的使用：活性炭煮沸5-10min，活性炭可吸附色素及树脂状物质（如待结晶化合物本身有色则活性炭不能脱色）。使用活性炭应注意以下几点：①加活性炭以前，首先将待结晶化合物加热溶解在溶剂中。②待热溶液稍冷后，加入活性碳，振摇，使其均匀分布在溶液中。如在接近沸点的溶液中加入活性炭，易引起暴沸，溶液易冲出来。③加入活性炭的量，视杂质多少而定，一般为粗品质量的1-5%，加入量过多，活性炭将吸附一部分纯产品。。④活性炭在水溶液中进行脱色效果最好，它也可在其他溶剂中使用，但在烃类等非极性溶剂中效果较差。4.冷却结晶将热滤液冷却，溶解度减小，溶质即可部分析出。此步的关键是控
或锥形瓶中，加入比需要量略少的溶剂，投入几粒沸石，开启冷凝水， 开始加热并观察样品溶解情况。若未完全溶解可分次补加溶剂，每次加 入后均需再加热使溶液沸腾，直至样品全部溶解。此时若溶液澄清透明， 无不溶性杂质，即可撤去热源，室温放置，使晶体析出。 在以水为溶剂进行重结晶时，可以用烧杯溶样，在石棉网上加热， 其他操作同前，只是需估计并补加因蒸发而损失的水。如果所用溶剂是 水与有机溶剂的混合溶剂，则按照有机溶剂处理。 在溶样过程中，要注意判断是否有不溶或难溶性杂质存在，以免误 加过多溶剂。若难以判断，宁可先进行热过滤，然后将滤渣再以溶剂处 理，并将两次滤液分别进行处理。在重结晶中，若要得到比较纯的产品 和比较好的收率，必须注意溶剂的用量。减少溶解损失，应避免溶剂过 量，但溶剂太少，又会给热过滤带来很多麻烦，可能造成更大损失，所 以要全面衡量以确定溶剂的适当用量，一般比需要量多加 20% 左右的 溶剂即可。 3．脱色 向溶液中加入吸附剂并适当煮沸，使其吸附掉样品中的杂质的过程 叫脱色。最常使用的脱色剂是活性碳。 活性碳的使用：活性炭煮沸 5-10min ，活性炭可吸附色素及树脂 状物质（如待结晶化合物本身有色则活性炭不能脱色）。 使用活性炭应注意以下几点： ①加活性炭以前，首先将待结晶化合物加热溶解在溶剂中。 ②待热溶液稍冷后，加入活性碳，振摇，使其均匀分布在溶液中。 如在接近沸点的溶液中加入活性炭，易引起暴沸，溶液易冲出来。 ③加入活性炭的量，视杂质多少而定，一般为粗品质量的 1-5% ， 加入量过多，活性炭将吸附一部分纯产品。 ④活性炭在水溶液中进行脱色效果最好，它也可在其他溶剂中使 用，但在烃类等非极性溶剂中效果较差。 4. 冷却结晶 将热滤液冷却，溶解度减小，溶质即可部分析出。此步的关键是控
制冷却速度，使溶质真正成为晶体析出并长到适当大小，而不是以油状物或沉淀的形式析出。一般说来，若将热滤液迅速冷却或在冷却下剧烈搅拌，所析出的结晶颗粒很小，小晶体包括杂质少。因表面积较大，吸附在表面上的杂质较多，若将热滤液在室温或保温静置让其慢慢冷却，析出的结晶体较大，往往有母液或杂质包在结晶体之间。5.滤集晶体析出的结晶体与母液分离，常用布氏漏斗进行抽气过滤。从漏斗上取出晶体时，常与滤纸一起取出，待干燥后，用刮刀轻敲滤纸，注意勿使滤纸纤维附于晶体上，晶体即全部下来。过滤少量的晶体，可用玻璃钉漏斗。6.晶体的干燥经抽滤洗涤后的晶体，表面上还有少量的溶剂，因此应选用适当方法进行干燥。固体干燥方法很多，可用空气晾干，也可用红外灯烘干。对那些数量较大或易吸潮、易分解的产品，可放在真空恒温干燥箱中干燥。如要干燥少量的标准样品或送分析测试样品，最好用真空干燥枪在适当温度下减压干燥2-4h。干燥后的样品应立即储存在干燥器中。7.回收有机溶剂用蒸馏的方法回收有机溶剂，并计算溶剂回收率。8.菊花滤纸的折叠X
制冷却速度，使溶质真正成为晶体析出并长到适当大小，而不是以油状 物或沉淀的形式析出。 一般说来，若将热滤液迅速冷却或在冷却下剧烈搅拌，所析出的结 晶颗粒很小，小晶体包括杂质少。因表面积较大，吸附在表面上的杂质 较多，若将热滤液在室温或保温静置让其慢慢冷却，析出的结晶体较大， 往往有母液或杂质包在结晶体之间。 5．滤集晶体 析出的结晶体与母液分离，常用布氏漏斗进行抽气过滤。从漏斗上 取出晶体时，常与滤纸一起取出，待干燥后，用刮刀轻敲滤纸，注意勿 使滤纸纤维附于晶体上，晶体即全部下来。过滤少量的晶体，可用玻璃 钉漏斗。 6. 晶体的干燥 经抽滤洗涤后的晶体，表面上还有少量的溶剂，因此应选用适当方 法进行干燥。固体干燥方法很多，可用空气晾干，也可用红外灯烘干。 对那些数量较大或易吸潮、易分解的产品，可放在真空恒温干燥箱中干 燥。如要干燥少量的标准样品或送分析测试样品，最好用真空干燥枪在 适当温度下减压干燥 2-4h。干燥后的样品应立即储存在干燥器中。 7. 回收有机溶剂 用蒸馏的方法回收有机溶剂，并计算溶剂回收率。 8. 菊花滤纸的折叠