光学异构体的分离.doc

《光学异构体的分离.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浙江大学化学实验报告课程名称：化学专业实验Ⅱ实验名称：光学异构体的分离指导教师：专业班级：姓名：学号：同组学生：实验日期：实验地点：化工专业实验报告一、实验目的1、通过苯甘氨酸的拆分实验，理解对映异构体的各种拆分方法；2、理解有机物溶解、结晶的原理及意义，并将其用于分离提纯；3、掌握拆分、结晶的基本操作。二、实验原理和仪器1、实验原理对映异构体（也称光学异构体、对映体）是指分子为互相不可重合的镜像的立体异构体，其主要的拆分方法有机械拆分法，微生物化学拆分法，选择吸附拆分法，诱导结晶拆分法，化学拆分法。诱导结晶拆分法是指在外消旋体（两种对映体的等量混合物）的过饱和溶

2、液中，加入一定量的一种旋光体的纯晶体作为晶种，形成溶液中该种旋光体过量，且在晶种的诱导下优先结晶析出。将这种结晶滤出后，则另外一种旋光体在滤液中相对较多。再加入外消旋体制成过饱和溶液，于是另外一种旋光体优先结晶析出，如此反复进行结晶，就可以把一对对映体分开。化学拆分法是指利用手性试剂作为拆分剂加入外消旋体混合物中，使它与外消旋体发生反应，生成两个非对映异构体复盐（非对映异构体指具有二个或多个非对称中心，并且其分子互相不为镜像的立体异构体），再利用它们物理性质（例如溶解度、蒸汽压、吸收系统等）的不同，用常规的方法将其拆分，最后再把这两个非对映异构体分别复原为原来的对

3、映体。化学拆分法最适用于酸或碱的外消旋体的拆分。对于苯甘氨酸，诱导结晶拆分法得到的产物光学纯度较低，难以找到合适的溶剂使得两种对映体在其中的溶解度有较大差异，且循环量较大，因此本实验采用化学拆分法，利用手性拆分剂与外消旋体形成的复盐溶解度的差异进行结晶拆分。本实验中，D，L-苯甘氨酸（简写D，L-PG分子式如Ⅰ），手性拆分剂为d-樟脑磺酸（简写d-CS，分子式如Ⅱ），二者形成的复盐在水中溶解度有很大差异（如表1），可用结晶方法分离。D，L-苯甘氨酸和d-脑磺酸溶于热溶剂中，形成非对映异构体复盐的饱和溶液，降低温度则复盐溶解度降低，溶液变成过饱和溶液，在饱和溶液中结

4、晶和溶解存在动态平衡，可以通过降温和／或加晶种破坏其平衡使一种结晶优先析出。D-苯甘氨酸-d-樟脑磺酸（简写D-PG-d-CS分子式如Ⅲ）溶解度相对较小，则加入D-苯甘氨酸-d-樟脑磺酸晶种后D．苯甘氨酸-d一樟脑磺酸优先结晶析出，过滤时D-苯甘氨酸-d-樟脑磺酸被滤除，L-苯甘氨酸-d-樟脑磺酸留在母液中与结晶分离，从而达到拆分的目的。（如图1）表1PG-d-CS复盐溶解度PG-d-CS溶解度g/100gH2O(25℃)4化工专业实验报告D-PG-d-CS5.75-49.7°L-PG-d-CS>150+74.9°图12影响拆分效率的因素：(1)温度1)起始的结晶

5、温度。起始的结晶温度是控制其溶液过饱和程度的，如果让溶液在结晶前过度地饱和，就会在起始结晶时产生很多的结晶中心，使晶粒增多，无法保障晶粒长大，所以最好控制在稍微过饱和时产生结晶，然后继续产生的结晶是起初晶粒的长大。2)过滤温度。过滤温度高时，晶体纯度高，但收率低，温度低时可能两种复盐都会析出，收率高，但纯度低，因此要选择合适的过滤温度。(2)晶种晶种加入量、加入时间、晶种品质都会影响晶体的形成。加入适量的晶种时形成的晶体晶型规整，单晶大容易与溶剂分离，表面吸附残留的母液较少，不加晶种时形成的晶体较小，且规整度不好，表面吸附残留母液较多，烘干后母液中的杂质留在晶体上

6、，纯度低。(3)冷却速度。冷却速度越小，晶体越规则，也越易成形。(4)溶剂量。复盐在水中有一定的溶解度，因此溶剂量（包括淋洗液的量）会影响收率。(5)溶剂种类。复盐在水、硫酸水溶液、氯化钠水溶液中的溶解度不同。(6)搅拌速度。一般认为搅动越慢，晶体越规则。3实验数据处理方法：(1)收率D-PG-d-CS收率=实得D-PG-d-CS质量／理论D-PG-d-CS质量xl00%(2)比旋光度和光学纯度[α]=α/l*C式中：C——溶液的浓度（g/mL）；l——旋光管长度（dm）4化工专业实验报告三、主要仪器设备(1)仪器三口烧瓶(lOOmL)，电磁搅拌加热器，温度计，短

7、颈漏斗量筒(100mL)，培养皿，滴管，抽滤瓶(250mL)，布氏漏斗，真空泵，玻璃棒，烧杯（250mL、100mL各一个），旋光仪。(2)试剂D,L-苯甘氨酸(D,L-PG),d-樟脑磺酸(d-CS),盐酸（分析纯）。(3)其它滤纸四、实验步骤1、制备热溶液。100mL三口瓶，依次加入lOgD，L-PG、15.4gd-CS、40g蒸馏水，电磁搅拌加热至溶清（约83℃）；2、溶清后直接冷却结晶。冷却步骤：关掉加热器后，先不移走，利用加热器的余温慢慢冷却40min，然后移走加热器，空气冷却30min，若还没有降至室温，则用冷水冷却；3、冷却至室温后，真空过滤得到D-

8、PG-d-