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样品无法重结晶到底该怎么办?

发布时间:2020-09-07



重结晶的困扰,已经是老生常谈,但是每天都有不同版本不断上演。



小编是木虫老粉,毕业十年,还会偶尔在论坛里闲逛,最近关注重结晶问题,顺手搜了一下,不搜不知道,恰好有438个帖子,关键词多是“无法重结晶”、“结晶不出来”、“反复重结晶”、“无法去掉类似结构杂质”、“除不掉的杂峰”等等。下边是小木虫一个典型帖,和大家分享合成中常遇到的一种情况,一同想想该怎么办。



请教重结晶析不出来怎么办?



在做一个中间体,文献说是用异丙醇析晶,但基本上看不到什么固体。又试了很多溶剂都析晶不是很好,混合溶剂要么不出固体,要么分层。连DMF都加了(产物应该连DMF也不溶),但只是有些颗粒悬浮在溶液中,很少,又聚集不下来。

我的东西是油状的,但纯的产品应该白色固体;点板产物下方有个淡点,估计杂质是油油的,但怎么才能除去这个杂质呢?

我还试过加入很多溶剂放冰箱冷藏,还加过乙醚置通风橱里自然挥发,还加过活性炭,都不行。快郁闷死了,哪位高手有好的建议?



以下是虫友们的热情支招



01 小虫虫5228


我不知道你中间体用什么溶剂,要是吡啶就坏了,说明里面有吡啶,就形不成晶体,你自己看看用什么溶剂吧,我碰到过你一样的问题,一个月后解决了。祝你好运。

另外,会不会是水分影响啊,我以前做过一个也是异丙醇结晶,就是水分影响老结不出来!!


02 YANGYANG123


我做的东西也是有油状物,我先用良性溶剂把它溶掉,但是溶剂不要加太多,慢慢滴加。差不多的时候加不良溶剂也要慢慢加,加的时候要搅拌,如果还不析出固体那就加加热。不要着急慢慢来。


03 lihanghang


可以在冰箱里面冻一冻,之后再用钢铲扣一扣,估计能出固体。


04 journey0


加DMF不溶的应该不是你的产物,可能是一些无机盐类的东西,建议将你的油状物溶于DCM或者其他良性溶剂,水洗,干燥,过滤,浓缩后再考虑重结晶。不知道你的产物的结构,必要的时候可以考虑酸碱处理,将产物以盐的形式进行纯化。


05 20goodluck20


建议先测一下纯度,纯度不好就换换工艺,纯度好再析晶,异丙醇或是正己烷结晶时,有时常温或是0度左右很难析晶,这时可以再降低温度,一般在-20度~-40度,我曾经做过一个-40度的,晶型异常的好。注意,溶剂不要太多也不要太少,析晶时尽量不要晃动,否则晶型很受影响,好的晶型需要生长时间,就像珊瑚生长一样。

呜呜~~~~~~~估计楼主查看帖子心中顿时有一万只“草泥马”来回走过……上帝给了黑色的眼睛,我却熬出了黑眼圈。

合成产品经常遇到这种情况,尝试了各种办法,最终无法结晶,因为样品含量太低、关键杂质没有去除或者结晶体系本身非常复杂,尤其一些样品人类生存环境下根本就不是晶体。



换个视角,打开一个锦囊,推开一扇窗



纯化的理想状态都是重结晶出来白花花的晶体,纯度100%,色谱图上一个高斯曲线,完美。

但是也存在一些结晶解决不了的问题:1.结晶收率低,反复结晶,损失严重。2.产品单杂要求高,通过结晶控制不住。3.结晶需要一定的产品纯度,需要先进行富集才能结晶得到合格产品。4.引入一些不希望引入的成分如丙酮、烷烃等。

遇到这些情况到底应该怎么办?通过案例分享和大家一起寻求更好的解决办法,也希望在留言区得到你的指点。



锦囊一,无法结晶的样品该如何处理



01 样品情况


鱼油为从深海鱼体内提取的不饱和脂肪酸(主要为EPA和DHA),黄色油状液体,稳定性较好,但易氧化,需低温避光避氧保存,易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂,不溶于水,其中不饱和脂肪酸EPA已确定具有医用功效,结不了晶。


02 解决思路


通常经过预处理的鱼油中,EPA含量在30-40%之间,DHA和EPA结构相似,一般的层析方式并不能使二者得到很好的分离。拟通过具有高分离效率的连续色谱工艺将低含量的鱼油中EPA和DHA分离,并获得98.5%以上纯度的EPA。


03 原料谱图分析


检测方法

仪器:waters2695-2996

色谱柱:Hedera ODS-2 5um  4.6*250mm

流动相:乙腈90%-水10%


鱼油样品液相谱图检测图 EPA和DHA纯度分别为43%和32%



04 填料筛选与纯化方法


我们尝试使用了聚合物、凝胶型树脂、C18、C4、C30等多种填料,其中C18填料对鱼油中EPA和DHA分离效果较好。

连续色谱分离高纯度EPA鱼油

仪   器:NU3000-NP7001

色 谱 柱:C18(10μm)  10*250mm

流 动 相:甲醇88%-水12%

洗脱流速:3ml/min

上样量:1%


单柱分离度模拟曲线图 


根据单柱实验设定连续色谱操作条件待极其稳定运行后,取样检测。


05 纯化结果


纯化样品检测谱图  样品纯度92.5%


通过连续色谱工艺,我们将纯度40%的样品含量提高到98.5%以上,去除了样品中绝大部分杂质,收率80%以上,最终得到高含量的EPA鱼油。



锦囊二,富集后继续结晶



01 样品情况


“目标产物是合成的一个药物中间体,碱性,稳定性不好,60℃以下稳定,固体稳定,在碱液中相对稳定,在一般溶剂中时间长则发生变化。易溶于二氯甲烷和DMF,难溶于甲醇和乙醇,有紫外吸收。样品纯度要能达到80%以上才能结晶,而合成后的初始纯度只有30%左右。


02 解决思路


打算先使用柱层析的方法将样品纯度富集到80%以上,然后再做结晶。下图是粗品的分析图谱。



03 上样方式选择


样品溶解度低,所以考虑采用拌样的方法将样品吸附到填料上,但随即发现目标产物已降解。无论硅胶还是氧化铝都是同样结果,遂放弃,改用湿法上样方式。



04 填料筛选


考虑到需要分离碱性化合物,首选碱性氧化铝作为吸附剂。然而样品在氧化铝柱中停留时间过长发生降解,遂放弃。

通过多次筛选,两款的填料表现比较好, 10um的C18球型硅胶和无定型硅胶。


10μm球型硅胶制备谱图 

色谱条件:

上样量:240mg

仪器:NS4201液相色谱系统

色谱柱: Si(10×250 mm,10μm)

检测波长:220nm

流动相:正己烷/乙酸乙酯

柱温:室温

流速:3ml/min


10μm球型硅胶分析谱图 

样品纯度92.5%


无定型硅胶制备谱图

色谱条件:

色谱柱:无定型硅胶(10×250mm,30-50um)

仪器:NS4201液相色谱系统

上样量:200mg

流动相:正己烷/乙酸乙酯

检测波长:220nm

柱温:室温

流速:3ml/min


无定型硅胶纯化分析谱图 

样品纯度88.7%


05 结论


虽然两种填料都能制备出满足要求的产品,但综合考虑样品纯度、回收率、综合填料、溶剂成本等因素,我们最终选择了无定型硅胶纯化策略作为最终方案。

通过以上操作后,因为主要杂质去除效果好,样品继续重结晶,得到了较好的晶型,最终满足了客户要求。


后记



小编行走江湖多年,深谙世道艰辛,但还好办法总比困难多。本文引用两个实验室总结的小经验、小窍门和大家分享,抛砖引玉,希望读者可以拿出自己的诀窍,到平台留言区积极互动。

在此感谢汉邦科技实验室赵博士团队的干货支持,得以促成此文。