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萃取操作是有机合成后处理最常见的步骤,可以说萃取操作伴随着每一个反应。真是因为萃取太常见,看上去太简单,往往为大家所忽略,其实萃取里面的学问还是很多的。比如,萃取剂的用量,是和水相差不多,还是比水相多,多多少?一倍?五倍?还是十倍?用什么萃取剂,乙酸乙酯?正庚烷?二氯甲烷?萃取过程如果出现乳化现象,如何破乳?还有萃取的次数,一次?二次五次等等。


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说起萃取,最基本的肯定是手摇。对于小量的萃取,例如几十毫升的,小编觉得用手摇和搅拌均可。然而对于几升溶剂萃取,甚至更多的,小编不建议大家把水层和有机层放到分液漏斗中用手使劲摇,为什么呢?首先,分液漏斗太大,容易手滑,受力不均匀,很容易出事故。其次,很费力气。如果选择把混合液倒入大量杯中,机械搅拌或搅拌子搅拌,然后直接倒入分液漏斗分液,安全又省力。特别对于女生分液大量的样品,估计比较吃力(图片来源网络,本段文字来源于有机合成路线)。

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此外,个人觉得用手摇,有两个比较大的潜在问题,特别是夏天。第一,小编遇到过用手摇,磨口塞子打不开的情况。第二,夏天天气较热,用手摇,低沸点溶剂放气时有喷料的危险。因此,小编倾向于先搅拌后萃取,让分液漏斗只起到一个分液作用(图片来源网络,本段文字来源于有机合成路线)

萃取操作综合
 
1、选择有机溶剂。乙醚是最常用的有机溶剂,因为可方便地用旋转蒸发仪将其除去,但是小编不建议大家使用,主要是沸点太低,天热是很危险的,且吸了容易头晕。乙酸乙酯也是很好的溶剂,但是它相对比较难被除去,不过它应该是实验室最常用的萃取溶剂之一。应该尽量避免使用二氯甲烷,因为二氯甲烷比水重,容易形成难以处理的乳状液和复杂的物质,但是二氯甲烷是实验室另外一种最最常用的萃取溶剂,对于一些乙酸乙酯不容易萃取出来的有机物,二氯甲烷凭借其优秀的溶解性能更好的萃取出来。另外,对于一些水溶性好的有机物,dcm/meoh=10/1~~5/1,也是不错的萃取体系,极性最大的萃取体系就是异丙醇/二氯甲烷=6/1,如果这个体系还萃取不出来,那么基本没有办法将小分子从水相从萃取出来了,那就要另想他法了。

2、选择分液漏斗的大小。通常选用125ml或 250ml 的分液漏斗,较大量 的反应(50~100g)可以用500ml或1l的分液漏斗,当然分液漏斗的选择还是要实际操作实际选择,不要选太大也不要太小,太大了萃取溶剂太多,旋蒸起来太耗费时间;太小了萃取太多次,也是费时费力不讨好的。
 
3、用所选择的有机溶剂稀释初始反应混合物并将其移入选择好的分液漏斗。大量的原料需要大量的溶剂。常规反应(50~500mg产品)可用25~100ml溶剂来稀释。
 
4、洗涤有机层以除去杂质。洗涤相的体积通常是有机相体积的 1/10~1/2。最好重复洗涤 2--3 次。酸洗(通常用10%hcl)可以除去胺,碱洗(通常用饱和nahco3或10%naoh)可以除去酸性杂质。大多数情况下,当杂质既非酸性又 非碱性时,可用蒸馏水洗涤,以除去各种无机杂质。如果是dmf或dmso,可以用大于10倍溶剂量的水洗涤,可除去溶剂。(注意:在摇动分液漏斗中 的混合液体时,记住要经常排气,排气时使分液漏斗上沿口朝下,然后上举,在防护罩后面打开活塞。这样可以释放在摇动液体时产生的气体压力。此外,在分液漏斗中放出液体之前,记住首先应打开盖子。)
 
5、反向萃取回收损失的产品。如果你的产物有水溶性(含有几个极性基团), 你可能需要用乙醚或乙酸乙酯反向萃取水层,以避免过多产物流失在水相中。可 以使用tlc检测是否所有产物已经从水相中被萃取出。
 
6、在结束阶段进行盐洗(饱和nacl溶液)此操作有利于干扰乳化,并且可以除去溶于有机相中的水,起到“干燥”有机层的作用。
 
7、干燥有机层。将有机溶液和水相分离之后,在有机相中加入干燥剂以除 去微量的水。通常用高效快速mgso4,但mgso4有轻微的酸性;或用na2so4, 它的干燥速度稍慢,效率较低,但na2so4为中性。这些化合物可以和残留在有机溶液中的水结合,作用后形成团块。加入的干燥剂要适量,只要有一些干燥剂不再结块,说明可以不用再加入干燥剂了。
 
8、在干燥有机相时,可以准备抽滤装置。选择合适的抽滤瓶和布氏漏斗,剪好两张和布氏漏斗一样大小的干净滤纸(一般垫两张,防止抽破,滤纸一般比漏斗口径稍微小一点为最好)。用叠好的滤纸和布氏漏斗将溶液抽滤到抽滤瓶中(注意布氏漏斗抽滤口朝向以及倒吸等情况),有时候用棉花也是可以的。
 
9、将抽滤瓶中的液体倒入圆底烧瓶中脱溶。为了防止在旋转蒸发时爆沸, 溶液量不要超过圆底烧瓶容量的一半。
 
10 、旋转蒸发浓缩溶液。然后将产物溶解在少量溶剂中,并将其转入一个 稍小的已知重量的圆底烧瓶中。
 
11、再次旋转蒸发浓缩溶液。通过浓缩、加入二氯甲烷,然后重复几次操作, 高沸点的溶剂可被有效地除去。
 
12、用真空泵除去残留的溶剂。对于非挥发性的化合物,可以用真空泵高效地除去残留的溶剂。这儿有一个加快此过程的窍门:排空圆底烧瓶,充入氮气, 重复此过程,然后用真空泵抽30分钟。如果你的产物是挥发性的(低分子量和/ 或低沸点),应该用旋转蒸发仪而不是真空泵抽至样品恒重。
 
13、样品恒重。从真空泵(或旋转蒸发仪)上取下圆底烧瓶,称重,然后继 续蒸发 15 到 30 分钟,再次称重。一旦连续两次得到的重量一样,你就可以准备去做nmr测定了。
 
 破乳技巧小结:
 
破乳:在进行萃取、洗涤操作过程中,混合液在分液漏斗中发生乳化,形成乳浊液而难以分离,如何消除乳化状态可以尝试采取以下办法
1、长时间静置  将乳浊液放置过夜,一般可分离成澄清的两层。
2、水平旋转摇动分液漏斗当两液层由于乳化而形成界面不清时,可将分渡漏斗在水平方向上缓慢地旋转摇动,这样可以消除界面处的“泡沫”。促进 分层。
3、用滤纸过滤 对于由于有树脂状、粘液状悬浮物存在而引起的乳化现象,可将分液漏斗中的物料,用质地密致的滤纸,进行减压过滤。过滤后物料则容易分层和分离。
4、加乙醚  比重接近l的溶剂,在萃取或洗涤过程中,容易与水相乳化,

这时可加入少量的乙醚,将有机相稀释,使之比重减小,容易分层。
5、补加水或溶剂,再水平摇动 向乳化混合物中缓慢地补加水或溶剂,再进行水平旋转摇动,则容易分成两相。至于补加水,还是补加溶剂更有效,可 将乳化混合物取出少量,在试管中预先进行试探。
6、加乙醇  对于有乙醚或氯仿形成的乳化液,可加入5~10滴乙醇,再 缓缓摇动,则可促使乳化液分层。但此时应注意,萃取剂中混入乙醇,由于分配 系数减小,有时会带来不利的影响。
7、离心分离  将乳化混合物移入离心分离机中,进行高速离心分离。
8、加无机盐及减压 对于乙酸乙酯与水的乳化液,加入食盐、硫酸铵或氯化钙等无机盐,使之溶于水中,可促进分层。另外,将乳化部分取出,小心地 温热至 50℃,或用水泵进行减压排气,都有利于分离。对于由乙醚形成的乳化液,可将乳化部分分出,装入一个细长的筒形容器中,向液面上均匀地筛撒充分脱水的硫酸钠粉末,此时,硫酸钠一边吸水,一边下沉,在容器底部可形成水溶 液层。


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