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【交流】結(jié)晶經(jīng)驗 已有11人參與
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結(jié)晶與重結(jié)晶 1:Kw= s^`S 化合物晶型的差異直接影響其穩(wěn)定性/吸收的快慢/吸濕性/純度等, 結(jié)晶溶劑選擇的一般原則及判定結(jié)晶純度的方法。 結(jié)晶溶劑選擇的一般原則：對欲分離的成分熱時溶解度大，冷時溶解度小；對雜質(zhì)冷熱都不溶或冷熱都易溶。沸點要適當，不宜過高或過低，如乙醚就不宜用。 或者利用物質(zhì)與雜質(zhì)在不同的溶劑中的溶解度差異選擇溶劑 判定結(jié)晶純度的方法：理化性質(zhì)均一；固體化合物熔距 ≤ 2℃；TLC或PC展開呈單一斑點；HPLC或GC分析呈單峰 現(xiàn)代結(jié)晶學(xué)主要包括以下幾個分支：（1）晶體生成學(xué)（crystallogeny）：研究天然及人工晶體的發(fā)生、成長和變化的過程與機理，以及控制和影響它們的因素。（2）幾何結(jié)晶學(xué)（gometrical crystallography）：研究晶體外表幾何多面體的形狀及其間的規(guī)律性。 （3）晶體結(jié)構(gòu)學(xué)（crystallology）：研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點排而的規(guī)律性，以及晶體結(jié)構(gòu)的不完善性。 （4）晶體化學(xué)（crystallochemistry, 亦稱結(jié)晶化學(xué)）：研究晶體的化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)以及晶體的物理、化學(xué)性質(zhì)間關(guān)系的規(guī)律性。（5）晶體物理學(xué)（crystallophysics）：研究晶體的各項物理性質(zhì)及其產(chǎn)生的機理。 我談?wù)勎业囊恍┛捶ǎ?br /> 溶劑方面：是制備結(jié)晶的關(guān)鍵所在。除上面提到的外，選擇時可用少量各種不同溶劑試驗其溶解度，包裹冷時和熱時。一般首選乙醇。另外，盡可能選擇單一溶劑，這樣在大生產(chǎn)時也可較好的解決母液回收套用問題，降低成本。研究時，混合溶劑一般會有更好效果。還有安全，價廉也是考慮因素。 結(jié)晶條件：主要指溫度，壓力，是否攪拌等。溫度很重要，一般我們都是低溫冷藏，其實有時還需要高溫保溫！這主要需摸清其溶解度的關(guān)系在確定結(jié)晶溫度。攪拌也是一個影響因素，他對結(jié)晶的晶型，結(jié)晶的快慢都有影響。 結(jié)晶純度判定：都是一般的常規(guī)方法。不過都某些產(chǎn)品作的多了，可以憑經(jīng)驗的，如該樣品經(jīng)過多次重結(jié)晶后，看到應(yīng)該出現(xiàn)的那種晶型，根據(jù)以往檢測結(jié)果，其含量應(yīng)該***不離十了，不信HPLC測去！ 另外選擇梯度降溫的條件對晶型和收率影響也較大 還有就是加晶種的時機：晶種加得過早，晶種溶解或產(chǎn)生的晶型一般較細；加的晚，則溶液里可能已經(jīng)產(chǎn)生了晶核，造成結(jié)晶可能包裹雜質(zhì) 重結(jié)晶方法是利用固體混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同而使其相互分離。 進行重結(jié)晶的簡單程序是先將不純固體物質(zhì)溶解于適當?shù)臒岬娜軇┲兄瞥山咏柡偷娜芤�，趁熱過濾除去不溶性雜質(zhì)，冷卻濾液，使晶體自過飽和溶液中析出，而易溶性雜質(zhì)仍 留于母液小，抽氣過濾，將晶體從母液中分出，干燥后測定熔點，如純度仍不符合要求，可再次進行重結(jié)晶，直至符合要求為止。 關(guān)于溶劑的選擇 選擇適當?shù)娜軇⿲τ谥亟Y(jié)晶操作的成功具有重大的意義，一個良好的溶劑必須符合下面兒個條件： 1、不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng) 2、在較高溫度時能溶解多量的被提純物質(zhì)而在室溫或更低溫度時只能溶解很少量； , 3．對雜質(zhì)的溶解度非常大或非常小，前一種情況雜質(zhì)留于母液內(nèi)，后一種情況趁熱過濾時雜質(zhì)被濾除； 4．溶劑的沸點不宜太低，也不宜過高。溶劑沸點過低時制成溶液和冷卻結(jié)晶兩步操作溫差小，團體物溶解度改變不大，影響收率，而且低沸點溶劑操作也不方便。溶劑沸點過高，附著于晶體表面的溶劑不易除去。 5．能給出較好的結(jié)晶。 在幾種溶劑都適用時，則應(yīng)根據(jù)結(jié)晶的回收率、操作的難易、溶劑的毒性大小及是否易燃、價格高低等擇優(yōu)選用。 關(guān)于晶體的析出 過濾得到的濾液冷卻后，晶體就會析出。用冷水或冰水迅速冷卻并劇烈攪動溶液時，可得到顆粒很小的晶體，將熱溶液在空溫條件下靜置使之緩緩冷卻，則可得到均勻而較大的品體。 如果溶液冷卻后晶體仍不析出，可用玻璃抹摩控液面下的容器壁，也可加入品種，或進一步降低溶液溫度(用冰水或其它冷凍溶液冷卻)。 如果溶液冷卻后不析出品體而得到油狀物時，可重新加熱，至形成澄清的熱溶液后，任其自行冷卻，并不斷用玻璃棒攪拌溶液，摩擦器壁或投人品種，以加速品體的析出。若仍有油狀物開始忻出，應(yīng)立即劇烈攪拌使油滴分散。 從我的經(jīng)歷來說，重結(jié)晶的溶劑選擇很重要，可是有些化合物經(jīng)常很難選到合適的重結(jié)晶溶液，而且需要重結(jié)晶的樣品的量也不能太少，重結(jié)晶是對于樣品的損失也是瞞大的，而且象是我最近分得的同分異構(gòu)的兩個雙黃酮這樣的同分異構(gòu)體就很難用重結(jié)晶的方法分離。如大家有什么好的建議請告之，此乃一家之言。 今天去做x-ray，才知道什么是結(jié)晶的高手，能將蛋白也能結(jié)晶出來，我以前從沒見過。這是我受到做x-ray老師的教導(dǎo)： 單晶樣品的制備很可能是晶體結(jié)構(gòu)分析最重要的階段，因為沒有高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)，許多分析將證明是成問題的，反之，衍射數(shù)據(jù)不難處理，化在結(jié)晶上的努力和時間就很少是一種浪費，涉及晶體的生長有許多文獻，還包括專門的刊物Journal of Crystal Growth (Amsterdam:Elsevier). 結(jié)構(gòu)分析用的晶體生長有許多專著。 結(jié)晶過程涉及氣體、液體或溶液相中的離子、原子或分子有序的進入固態(tài)中有規(guī)則的位置。初始階段是形成晶核，接著的是在晶面上的沉積，后者可被考慮為流體與晶體間的動力學(xué)平衡，當向前速度占支配地位時，晶體就生長，影響平衡的因素：包括晶體表面的化學(xué)性質(zhì)，被結(jié)晶物質(zhì)的濃度，晶體內(nèi)和晶體周圍介質(zhì)的性質(zhì)。晶體的形成是發(fā)生在出現(xiàn)臨界大小的晶核以后，此時生成自由能由正值，零變?yōu)樨撝�。成核速率隨過飽和度顯著增加，為了限制晶核數(shù)量，過飽和度應(yīng)盡可能的低，過飽和應(yīng)慢慢到達，一旦到達這種低程度的過飽和以后，就要小心控制，使少數(shù)幾顆晶核在準平衡狀態(tài)下，慢慢生長。在成核過程中，外部物體，諸如灰塵顆粒，往使得成核過程熱力學(xué)上更有利，所以這些顆粒要通過離心分離或過濾的方法事先去除。加晶種方法也常是控制晶核數(shù)量一種方法。 低分子量的有機、無機化合物晶體生長的方法大概有以下幾種： 1）、單溶劑蒸發(fā) 2）、兩元溶劑混和物蒸發(fā) 3）、成批結(jié)晶 4）、液-液擴散 5）、座滴汽相擴散 6）、改變溫度 7）、凝膠結(jié)晶法 8）、昇華 9）、固化法 利用兩相溶劑重結(jié)晶時，要使你的東西溶于兩相中易揮發(fā)的溶劑中，而不溶于可微溶于不易揮發(fā)的溶劑中。這樣放在室溫下，讓它慢慢揮發(fā)，就可以拿到純物質(zhì)了，而且還有可能拿到單晶呢！這種 8結(jié)晶方法是一種比較好的方法，我經(jīng)常使用。但一般析晶時間較長，冬天有時放置半個月也無法析出結(jié)晶，需嚴格控制兩種溶劑的比例，尤其是易溶溶劑的量，盡量用最少的溶解度較大的溶劑。 這個量作重結(jié)晶應(yīng)該算是比較容易的，重要的是看你從結(jié)晶的手法，在重結(jié)晶中拿到晶種是非常重要的，尤其是對遇難結(jié)晶的化合物，本人是做化學(xué)的，不做蛋白質(zhì)的結(jié)晶，就化合物結(jié)晶來說，有兩個難點：1.溶劑的選擇，溶劑的選擇對于化合物重結(jié)晶的純度和結(jié)晶產(chǎn)量都有很大的影響，以前做過甾體的重結(jié)晶，較常使用的是甲醇。2.重結(jié)晶的手法也很重要，這個需要多加練習(xí)，我的導(dǎo)師在這方面實在是不得不佩服，手法非常高明，在長期的結(jié)晶中，每個人都有自己的一套方法，這對每個人來說都是一個資本阿�？梢赃@樣說：重結(jié)晶技術(shù)不能簡單稱之為技術(shù)，應(yīng)該稱之為一門藝術(shù)。不過可以建議大家，在20mg以上或者20mg左右的量 均可以用柱層析的方法或者是薄層層析技術(shù)加以分離，又是可能損失會大一點，有時并不比重結(jié)晶得到的少。 結(jié)晶關(guān)鍵在于溶劑的選擇，特別是復(fù)合溶劑體系。還有就是操作的仔細度。本人有作一次結(jié)晶實驗，總是得到粘狀物，很慘。可滴加少許甲醇，立刻就有結(jié)晶析出，但仍粘。后來改為緩緩滴加，結(jié)晶效果就好了。 兩個方法: 1 將樣品用丙酮溶解,緩慢攪拌,然后用滴管滴加石油醚,當溶液由清亮變?yōu)椴煌噶習(xí)r,停止滴加,緩慢攪拌過夜,一般能析出結(jié)晶. , 2 樣品加石油醚然后加熱回流,然后滴加丙酮.當溶液由渾濁變?yōu)槌吻鍟r,停止滴加,停止加熱,室溫放置. ? 結(jié)晶過程的確是一門學(xué)問，國內(nèi)在結(jié)晶方面專家首推天津大學(xué)化工學(xué)院的王靜康院士。關(guān)于這方面的理論書籍不少，但是真正具體到每一類物質(zhì)或每個物質(zhì)，他們又不完全相同。共性的東西可能是理論上的，具體到每一類化合物的結(jié)晶過程的討論可能對大家最有幫助。 溶劑的選擇（單一或復(fù)合）、結(jié)晶溫度，攪拌速度，攪拌方式，過飽和度的選擇，養(yǎng)晶的時間，溶媒滴加的方式和速率等等，另外，在溶解、析晶、養(yǎng)晶這些過程中，上述溫度、攪拌速度、時間多少、加入方式和速度還不完全一樣。所以諸多因素疊加在一起，更是覺得難度大。 一般說來，先應(yīng)該選擇主要的條件，使結(jié)晶過程能夠進行下去，得到晶體，然后再優(yōu)化上述條件。條件成熟后，才能進行中試和生產(chǎn)。如果是進行理論研究可能著重點就不一樣了。 如果是搞應(yīng)用研究，那么溶劑相對來說不難選擇，關(guān)鍵點在于使用這種溶劑能否找到過飽和點，過飽和點區(qū)間是不是好控制。如果過飽和點不好選，或過飽和度不夠，很難析晶，更別提養(yǎng)晶了。這時可能要考慮復(fù)合溶媒，調(diào)整過飽和區(qū)間。所以我認為結(jié)晶過程最主要的是析晶過程，這時候各個條件的控制最為重要。控制好析晶過程，結(jié)晶過程大概完成60%。 養(yǎng)晶過程相對來說好控制一些，主要是按照優(yōu)化參數(shù)，控制好條件，一般問題不大，放大過程中也基本不會出問題。 如果搞基礎(chǔ)研究，物性還不是很清楚，結(jié)晶過程的研究可能花費的時間，精力較大。但一旦把整個過程搞明白，還是很有價值的。 我們所做的一個樣品，基本上找不到重結(jié)晶的單一溶劑，如果用復(fù)合溶劑，比如說丙酮／乙醚，用適量的丙酮溶解后，緩慢的用滴管加入乙醚，到達一定程度后會有白色的粉末狀的物體析出，但是抽濾后會發(fā)現(xiàn)濾紙上留下的是黏稠狀的東西，抽干之后將樣品碾碎也是白色粉末狀物質(zhì)，同時發(fā)現(xiàn)它的液相純度并不高，這樣的情況很正常，只是你所得到的是無序的絮狀沉淀，而不是結(jié)晶，沒有晶體原本具備的規(guī)則晶形排列，復(fù)合溶劑也可以得到晶體，當出現(xiàn)白色絮狀沉淀的時候，再放在水浴上加熱，如果沉淀溶解了，便可放置等待結(jié)晶；如果不溶解，再緩慢滴加丙酮，待剛好溶解，即可放置析晶。 溶媒結(jié)晶 ：溶媒結(jié)晶指的是原料藥最后純化的方法。比如說對于頭孢類原料藥，如果注明溶媒結(jié)晶就是指原料藥最后的純化步驟是通過溶解度的差異（比如藥物在同一種溶劑中由于溫差帶來的溶解度變化；或者由于混合溶劑中的溶劑比例改變帶來的極性差異引起的溶解度變化），先將原料藥制成溶液，再調(diào)節(jié)以上性質(zhì)使之析出（比如說先將原料藥溶于水，再向其中加入有機溶劑，使得藥物溶解度變小而析出），這樣的純化手段稱之為溶媒結(jié)晶。溶媒結(jié)晶能夠去除較多的雜質(zhì)，尤其是結(jié)構(gòu)相似的雜質(zhì)，對結(jié)晶純化原理熟悉的人都可以理解，因為結(jié)晶過程中母液里雜質(zhì)的含量遠高于初始狀態(tài)，因此產(chǎn)品純度一般相對于普通純化方法（例如下面的凍干法）要高，同時收率也略低，因此溶媒結(jié)晶原料比凍干原料價格高。 凍干法則只是將藥物制成溶液后經(jīng)過吸附，調(diào)節(jié)pH等手段處理后制得的水溶液直接凍干得到產(chǎn)品，其收率較高，但是對于結(jié)構(gòu)類似的雜質(zhì)去除能力不如溶媒結(jié)晶法。所以價格略低。 但是無論溶媒結(jié)晶還是其它方法，都只是原料藥的純化手段，不管采取何種手段，最后的產(chǎn)品都得滿足藥用標準，從質(zhì)量標準上，二者并無差異，這一點你可以去看中國藥典，頭孢類粉針的原料對此不做區(qū)分。 ` 從本質(zhì)上講，主要指原料藥在最后純化過程中，從溶媒（可以是乙醇、丙酮、甲醇、THF、乙酸乙酯、水等等）體系中析出這個過程。雜質(zhì)留在溶媒體系中，原料藥以晶體形式析出。 但溶媒結(jié)晶和凍干工藝雖然都能滿足藥典標準。但他們在質(zhì)量上有差異，申報資料中必須明確。具體體現(xiàn)在1、溶媒結(jié)晶得到的是晶體，具有雙折射和消光位現(xiàn)象；凍干工藝得到的基本沒有，或只有一部分有，不明顯，說明它不是晶體或只有部分晶體。2、兩種工藝得到的產(chǎn)品的純度有差別。3、他們的穩(wěn)定性有差別。具體表現(xiàn)在有效期上可能有差別，因為一個是晶體，一個不是晶體。4、藥典在溶媒結(jié)晶和凍干產(chǎn)品的質(zhì)量標準上有區(qū)分，如頭孢哌酮，雙折射，消光位等。所以正因為質(zhì)量有差異，國家定價也有所不同。招標過程中這點標的很清楚，溶媒工藝價格可以高于凍干工藝。 |
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