2. Методы очистки органических соединений

16. Кристаллизация твердого органического вещества

Кристаллизация как один из основных методов очистки кристаллических веществ представляет собой процесс, в кото­ром твердое вещество переводится в раствор путем нагревания в каком-нибудь растворителе и при последующем охлаждении раствора вновь выделяется в твердом состоянии (твер­дое—растворенное—твердое).

Этот метод находит широкое применение как в промышлен­ности, так и в лабораторной практике.

Для очистки вещества путем кристаллизации его растворя­ют при нагревании в подходящем растворителе, прибавляя ино­гда адсорбент (обесцвечивающий уголь) для освобождения от окрашенных примесей, фильтруют горячий раствор от нерас­творимых веществ и механических примесей, охлаждают и от­деляют выделившиеся кристаллы от маточного раствора, в ко­тором остаются растворимые примеси.

Растворитель, применяемый для очистки твердого вещества кристаллизацией, должен удовлетворять следующим требованиям:

а)быть химически индифферентным к веществу как при комнатной температуре, так и при температуре кипения; напри­мер, кристаллизация из спирта кислот может сопровождаться этерификацией; перекристаллизация из спирта эфиров - переэтерификацией; кристаллизация из хлороформа веществ основ­ного характера - разложением растворителя или очищаемого вещества;

б) хорошо растворять очищаемое вещество при повышен-­ ной температуре и плохо (как можно хуже) - при комнатной или пониженной температуре;

в) с трудом или в очень малой мере растворять примеси;

г) выделять хорошо образованные кристаллы;

д) легко удаляться с поверхности кристаллов при отмывке и высушивании.

Растворитель, наиболее полно отвечающий этим требовани­ям, находят экспериментальным путем, принимая во внимание следующие общие положения, касающиеся растворимости орга­нических соединений. Твердое вещество более всего растворимо в наиболее близком к нему по физическим и химическим свойствам раство­рителе. Высшие члены в гомологических рядах по своей раство­римости становятся все более подобными углеводородам, от которых их мысленно можно произвести.

В связи с этим твердые углеводороды перекристаллизовываются из петролейного эфира, бензина, бензола, толуола; со­единения, содержащие гидроксильные группы (спирты, про­стейшие сахара, алифатические и ароматические оксикислоты) - из воды или спирта; кислоты - из ледяной уксусной кислоты; аминосоединения (амины, аминокислоты, амиды кислот) - из воды или спирта и т. д.

Следует отметить, что растворимость вещества в гомологах данного растворителя часто бывает более высокой и поэтому оказывается более целесообразным применять лигроин вместо петролейного эфира или бензина; толуол, ксилол или тетралин - вместо бензола; мзо-амиловый. гексиловый или октиловый спирт - вместо этилового; дибутиловый эфир - вместо диэтилового; метилэтилкетон - вместо ацетона.

Руководствуясь приведенными общими положениями об очистке твердых органических соединений кристаллизацией и требованиями, предъявляемыми к растворителю, выполняют следующие работы:

Находят экспериментальным путем наиболее подходящий растворитель для данного вещества.

Производят очистку вещества путем кристаллизации из выбранного растворителя.

Определяют температуру плавления очищенного кри­таллизацией вещества.

Выбор растворителя для кристаллизации. Копчиком шпа­теля берут пробу вещества, помещают в пробирку и прибавляют несколько капель растворителя. В качестве растворителей при кристаллизации чаще всего применяют воду, этиловый и мети­ловый спирты, бензол, толуол, ацетон, диэтиловый эфир, уксусную кислоту, хлороформ, этилацетат или их смеси. Подходя­щим для данного вещества растворителем является тот, в кото­ром вещество хорошо или умеренно растворяется при нагрева­нии и плохо растворяется при охлаждении раствора. Если ве­щество растворяется на холоде или не кристаллизуется при ох­лаждении горячего насыщенного раствора, или нерастворимо, малорастворимо даже при нагревании, то данный растворитель непригоден.