有机化合物的分离和提纯课件.ppt

1、有机化合物的分离有机化合物的分离提纯方法提纯方法有机化合物的分离和提纯方法有蒸馏、萃取、有机化合物的分离和提纯方法有蒸馏、萃取、重结晶、及色谱方法。蒸馏是分离和提纯液重结晶、及色谱方法。蒸馏是分离和提纯液体有机化合物最常用的方法之一，又分为简体有机化合物最常用的方法之一，又分为简单蒸馏、分馏、减压蒸馏和水蒸气蒸馏。本单蒸馏、分馏、减压蒸馏和水蒸气蒸馏。本节着重介绍利用这些方法分离提纯有机物的节着重介绍利用这些方法分离提纯有机物的原理及其应用范围原理及其应用范围一、一、 蒸馏：纯有机物有恒定的沸点，因此，可通过蒸馏和分馏的方法来提纯。蒸馏就是把一种蒸馏：纯有机物有恒定的沸点，因此，可通过蒸馏和分

2、馏的方法来提纯。蒸馏就是把一种物质变成蒸汽，然后把蒸汽移到别处，使它冷凝变成液体或固体。如果被蒸馏的物质在沸腾物质变成蒸汽，然后把蒸汽移到别处，使它冷凝变成液体或固体。如果被蒸馏的物质在沸腾时是相当稳定的，可以在常压下进行蒸馏；如果在沸腾时会分解成其它物质，则进行减压蒸时是相当稳定的，可以在常压下进行蒸馏；如果在沸腾时会分解成其它物质，则进行减压蒸馏。蒸馏与减压蒸馏不仅可以把不挥发的杂质出去，也可以将不同沸点的挥发性混合物分开，馏。蒸馏与减压蒸馏不仅可以把不挥发的杂质出去，也可以将不同沸点的挥发性混合物分开，若混合物各组分沸点比较接近，用蒸馏法很难提纯，这时必须使用分馏柱。应用分馏柱来使若混合

3、物各组分沸点比较接近，用蒸馏法很难提纯，这时必须使用分馏柱。应用分馏柱来使几种沸点相近的混合物进行分离的方法，叫着分馏。几种沸点相近的混合物进行分离的方法，叫着分馏。二、减压蒸馏二、减压蒸馏 液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的，如果借助于真空泵降低系统内压力，就可以降低液体的沸点，这便是减压蒸馏操作的理论依据。 减压蒸馏是分离提纯有机化合物的常用方法之一。它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质三、水蒸气蒸馏二、萃取二、萃取 萃取剂和原溶剂互不混溶 萃取剂和溶质互不发生反应 溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶

4、解度 相关规律：有机溶剂溶易于有机溶剂，极性溶剂溶易于极性溶剂，反之亦然 萃取是利用两者的溶解度不同。萃取，溶解原理，比如说现在A跟B混在一块，有一种溶剂C，它与A相溶，但不与B相溶，那么我们可以在AB的混合液中加入C，此时A溶入于C，与B分离，化学里边讲的分层。 三、色谱法三、色谱法色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。色谱法起源于20世纪初，1950年代之后飞速发展，并发展出一个独立的三级学科-色谱学。历史上曾经先后有两位化学家因为在色谱领域的突出贡献而获得诺贝尔化学奖，此外色谱分析方

5、法还在12项获得诺贝尔化学奖的研究工作中起到关键作用 色谱法从二十世纪初发明以来，经历了整整一个世纪的发展到今天已经成为最重要的分离分析科学，广泛地应用于许多领域，如石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境保护，乃至空间探索等。 将一滴含有混合色素的溶液滴在一块布或一片纸上，随着溶液的展开可以观察到一个个同心圆环出现，这种层析现象虽然古人就已有初步认识并有一些简单的应用，但真正首先认识到这种层析现象在分离分析方面具有重大价值的是俄国植物学家Tswett。 Tswett关于色谱分离方法的研究始于1901年，两年后他发表了他的研究成果“一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用，提出了应用吸附原理

6、分离植物色素的新方法。三年后，他将这种方法命名为色谱法（Chromatography），很显然色谱法 （Chromatography）这个词是由颜色（chrom）和图谱(graph)这两个词根组成的，派生词有chromatograph（色谱仪），chromatogram（色谱图），chromatographer（色谱工作者）等。由于Tswett的开创性工作，因此人们尊称他为“色谱学之父”，而以他的名字命名的Tswett奖也成为了色谱界的最高荣誉奖。 色谱法发明后的最初二三十年发展非常缓慢。液-固色谱的进一步发展有赖于瑞典科学家Tiselius（1948年Nobel Chemistry Priz

7、e获得者）和Claesson的努力，他们创立了液相色谱的迎头法和顶替法。分配色谱是由著名的英国科学家Martin和Synge创立的，他们因此而获得1952年的诺贝尔化学奖。1941年，Martin和Synge采用水分饱和的硅胶为固定相，以含有乙醇的氯仿为流动相分离乙酰基氨基酸，他们在这一工作的论文中预言了用气体代替液体作为流动相来分离各类化合物的可能性。 1951年，Martin和James报道了用自动滴定仪作检测器分析脂肪酸，创立了气-液色谱法；1958年，Golay首先提出了分离效能极高的毛细管柱气相色谱法，发明了玻璃毛细管拉制机，从此气相色谱法超过最先发明的液相色谱法而迅速发展起来，今天

8、常用的气相色谱检测器也几乎是在五十年代发展起来的。七十年代发明了石英毛细管柱和固定液的交联技术。随着电子技术和计算机技术的发展气相色谱仪器也在不断发展完善中，到现在最先进的气相色谱仪已实现了全自动化和计算机控制，并可通过网络实现远程诊断和控制。 1960年代，为了分离蛋白质、核酸等不易汽化的大分子物质，气相色谱的理论和方法被重新引入经典液相色谱。1960年代末科克兰、哈伯、荷瓦斯、莆黑斯、里普斯克等人开发了世界上第一台高效液相色谱仪，开启了高效液相色谱的时代。高效液相色谱使用粒径更细的固定相填充色谱柱，提高色谱柱的塔板数，以高压驱动流动相，使得经典液相色谱需要数日乃至数月完成的分离工作得以在几

9、个小时甚至几十分钟内完成。 1971年科克兰等人出版了液相色谱的现代实践一书，标志着高效液相色谱法 （HPLC）正式建立。在此后的时间里，高效液相色谱成为最为常用的分离和检测手段，在有机化学、生物化学、医学、药物开发与检测、化工、食品科学、环境监测、商检和法检等方面都有广泛的应用。高效液相色谱同时还极大的刺激了固定相材料、检测技术、数据处理技术以及色谱理论的发展。 高效液相色谱高效液相色谱有机化合物的鉴别有机化合物的鉴别 分离和提纯的目的都是由混合物得到纯净物，但要求不同，处理方法也不同。分离是将混合物中的各个组分一一分开。在分离过程中常常将混合物中的某一组分通过化学反应转变成新的化合物，分离

10、后还要将其还原为原来的化合物。提纯有两种情况，一是设法将杂质转化为所需的化合物，另一种情况是把杂质通过适当的化学反应转变为另外一种化合物将其分离（分离后的化合物不必再还原）。 鉴别是根据化合物的不同性质来确定其含有什么官能团，是哪种化合物。如鉴别一组化合物，就是分别确定各是哪种化合物即可。 各类化合物的鉴别方法各类化合物的鉴别方法1.烯烃、二烯、炔烃： （1）溴的四氯化碳溶液，红色腿去（2）高锰酸钾溶液，紫色腿去。2含有炔氢的炔烃：（1） 硝酸银，生成炔化银白色沉淀: （2） 氯化亚铜的氨溶液，生成炔化亚铜红色沉淀。; 3小环烃：三、四元脂环烃可使溴的四氯化碳溶液腿色4卤代烃：硝酸银的醇溶液，

11、生成卤化银沉淀；不同结构的卤代烃生成沉淀的速度不同，叔卤代烃和烯丙式卤代烃最快，仲卤代烃次之，伯卤代烃需加热才出现沉淀。5醇：（1） 与金属钠反应放出氢气（鉴别6个碳原子以下的醇）； （2） 用卢卡斯试剂鉴别伯、仲、叔醇，叔醇立刻变浑浊，仲醇放置后变浑浊，伯醇放置后也无变化 6酚或烯醇类化合物： （1） 用三氯化铁溶液产生颜色（苯酚产生兰紫色）。（2） 苯酚与溴水生成三溴苯酚白色沉淀。7羰基化合物： （1） 鉴别所有的醛酮：2，4-二硝基苯肼，产生黄色或橙红色沉淀；（2） 区别醛与酮用托伦试剂，醛能生成银镜，而酮不能 （3） 区别芳香醛与脂肪醛或酮与脂肪醛，用斐林试剂，脂肪醛生成砖红色沉淀，而

12、酮和芳香醛不能；（4） 鉴别甲基醛酮和具有结构的醇，用碘的氢氧化钠溶液，生成黄色的碘仿沉淀。 8甲酸：用托伦试剂，甲酸能生成银镜，而其他酸不能。9胺：区别伯、仲、叔胺有两种方法（1）用苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯，在NaOH溶液中反应，伯胺生成的产物溶于NaOH；仲胺生成的产物不溶于NaOH溶液；叔胺不发生反应 （2）用NaNO2+HCl：脂肪胺：伯胺放出氮气，仲胺生成黄色油状物，叔胺不反应。芳香胺：伯胺生成重氮盐，仲胺生成黄色油状物，叔胺生成绿色固体。10糖：（1） 单糖都能与托伦试剂和斐林试剂作用，产生银镜或砖红色沉淀；（2） 葡萄糖与果糖：用溴水可区别葡萄糖与果糖，葡萄糖能使溴水褪色，而果糖不

13、能。 （3）麦芽糖与蔗糖：用托伦试剂或斐林试剂，麦芽糖可生成银镜或砖红色沉淀，而蔗糖不能。 11. 醚 溶于强酸例题解析例题解析 例1用化学方法鉴别丁烷、1-丁炔、2-丁炔。分析：上面三种化合物中，丁烷为饱和烃，1-丁炔和2-丁炔为不饱和烃，用溴的四氯化碳溶液或高锰酸钾溶液可区别饱和烃和不饱和烃，1-丁炔具有炔氢而2-丁炔没有，可用硝酸银或氯化亚铜的氨溶液鉴别。 例2用化学方法鉴别氯苄、1-氯丙烷和2-氯丙烷 分析：上面三种化合物都是卤代烃，是同一类化合物，都能与硝酸银的醇溶液反应生成卤化银沉淀，但由于三种化合物的结构不同，分别为苄基、二级、一级卤代烃，它们在反应中的活性不同，因此，可根据其反

14、应速度进行鉴别 例例3用化学方法鉴别下列化合物用化学方法鉴别下列化合物:苯甲醛、苯甲醛、丙醛、丙醛、2-戊酮、戊酮、3-戊酮、正丙醇、异丙醇、戊酮、正丙醇、异丙醇、苯酚苯酚 分析：上面一组化合物中有醛、酮、醇、酚四类，醛和酮都是羰基化合物，因此，首先用鉴别羰基化合物的试剂将醛酮与醇酚区别，然后用托伦试剂区别醛与酮，用斐林试剂区别芳香醛与脂肪醛，用碘仿反应鉴别甲基酮；用三氯化铁的颜色反应区别酚与醇，用碘仿反应鉴别可氧化成甲基酮的醇 例例4用化学方法鉴别甲胺、用化学方法鉴别甲胺、二甲胺、三甲胺。二甲胺、三甲胺。 分析：上面三种化合物都是脂肪胺，分别为伯、仲、叔胺。伯胺和仲胺在氢氧化钠溶液存在下，能与苯磺酰氯发生反应，生成苯磺酰胺。伯胺反应后生成的苯磺酰胺，因其氮原子上还有一个氢原子，显示弱酸性，能溶于氢氧化钠而生成盐；仲胺生成的苯磺酰胺中，其氮原子上没有氢原子，不溶于氢氧化钠而呈固体析出；叔胺不发生反应，因此，可用此反应（兴斯堡反应）鉴别三种化合物。 例例5用化学方法鉴别葡萄糖、用化学方法鉴别葡萄糖、果糖、蔗糖。果糖、蔗糖。 分析：上面三种化合物都是糖，葡萄糖、果糖是单糖，具有还原性，能被托伦试剂和斐林试剂氧化，而蔗糖是非还原性双糖，因此，可用托伦试剂和斐林试剂将蔗糖与葡萄糖、果糖区别；葡萄糖是醛糖，可被溴水氧化，而果糖是酮糖，不被溴水氧化，因此，溴水可将二者区别。