【这样做：重结晶一小时从入门到精通】有机合成后处理----如何重结晶简介：（四）

前几期介绍完了结晶相关的基本概念，本期内容开始进入实际操作阶段：

前言：结晶有个和分子量相关的规律（特殊分子除外）：当分子量小于500时，通常结晶难度较低，特别是200~300这个分子量阶段的化合物，可能过个柱子，产物在试管中就会以晶体的形式析出，很多原料药的中间体又大都小于500的分子量，就会给人一种错觉：结晶很容易，随便试试就行了；这也是很多公众号大谈特谈结晶经验的由来；当分子量大于600甚至700时，分子的柔性增加，这个阶段的化合物结晶还是很有难度的，不可等闲视之，做结晶有个不可缺少的因素就是：细心，细心观察和总结，学会定性分析。

我花了大概8个小时时间来写重结晶这部分内容的主要目的就是避免初学者受到误导；授人以鱼不如授人以渔，了解重结晶的底层原理后，才能不被表象现象所迷惑，从而选择就可以做到千变万化：总有一种体系适合你。

一 重结晶操作步骤：

1.结晶溶剂的选择（重点）：

结晶溶剂的选择有一个最本质最核心的要求就是：我们的化合物在这个溶剂下能够产生晶体。其他方面诸如：毒性/溶解性/成本/稳定性等等因素都要放在第二位考量。假如化合物在这个溶液中压根就产生不了晶型，那么所谓的加热/冷却/加入不良溶剂的操作不就失去了本来意义吗？

所以判断选择的溶剂可以析出晶体，就是我们首要做的事情：

步骤：

1）样品的准备：经过柱或者制备的样品，纯度越高越好，无定形最佳。

一般直接冻干的样品大都是无定形的。

2）选择如下离心管，称取样品：20~50mg之间：

可以密封的玻璃管，玻璃烧瓶都行，不拘泥于形式，称量样品的量从10mg到1000mg之间皆可，主要看你自己的操作熟练度或者化合物的余量，也可不加入搅拌子，使用可控温的摇床更佳。

3）加入溶剂：

溶剂的多少其实没有限制，能顺利搅拌即可，我个人一般是加入取样品的50~100倍：比如20mg样品加入溶剂1~2ml。在加入溶剂的过程中，缓慢滴加观察溶解情况（这么做其实无形中已经在估测化合物的溶解度曲线了），如果加入少量溶剂样品就溶解了，则停止滴加。

之所以选择加入50~100体积，是因为通常结晶所需要的溶剂是5~20体积，假若我在50~100体积的溶剂下依然可以析出比较多的样品（观察评估即可），那么我选择这个体系结晶的话，收率会非常高（一石二鸟的举动）。溶剂的选择切忌仅凭经验，一定要有代表性：比如醇类溶剂我选择甲醇了，那就先不考虑其他醇类溶剂，但绝不可漏掉醇类溶剂。

4）观察记录，分析检测：

观察颜色变化，记录沉降情况；检测纯度或者杂质。

5）如果第一轮没有筛选出来结晶溶剂，则扩大溶剂范围，延长搅拌时间，可能的话，把温度考察进入。重复上述操作。

其实第一轮筛选结束后，大多数分子量小于500左右的化合物都有比较好的结果了。如果第一轮没有好的晶型析出，甚至没有晶型析出，那后续筛选需要把温度以及时间考察进来：比如更低的温度，更长的搅拌时间；同时扩大溶剂的筛选范围，比如酮类：丙酮，丁酮，MIBK均要考察。

二 项目举例：

1.取每个样品20mg共计8~11个离心管：加入溶剂极性从小到大（不要纠结极性对错）依次为：

HEP(PE)~MTBE~EA~DCM~ACE~ACN~THF~DMF~MeOH~H2O。

假如加入DMF的过程中样品溶解，则加入MTBE或者H2O作为不良溶剂，让其略浑浊即可。结果：THF和DMF溶解清澈，所以每个体系又细分两个体系：分别是水和MTBE做不良溶剂（注：PE和DMF不混溶，不可选用）。

2.室温搅拌18小时或者更长，不建议缩短时间。

实验结果：HEP，MTBE，DCM体系粘稠物析出非固体，THF以及DMF体系溶解清澈，均舍弃。EA，ACE，ACN给出好的固体状态。

3.离心：取固体检测：记录体系状态（颜色，浑浊程度），检测纯度，显微镜观察晶习形态（油？片？针？）。

结果：ACN为块状晶形且颜色为白色，EA为细颗粒晶形颜色为黄色，ACE为片状晶形颜色为黄色。

图为：固体在显微镜下的形态

HPLC检测：ACN结果99%，EA结果97%以及ACE体系为98%，初始产物纯度为96%。ACN给出好的结果。

注：不能认为纯度越高就一定是越好的，有时一次结晶不一定能合格，所以要观察你所想要去除的杂质的清除率，以及不同的溶剂体系对不同杂质的清除情况。

4.选择ACN为结晶溶剂，然后测试ACN在室温下的大致溶解度，定性定量均可，（有条件的可以让分析测量溶解度最佳）。结果：ACN的溶解度为5mg/ml或者定性描述为100体积都未溶解，这个时候不用加入不良溶剂，直接结晶即可。注：无定形态或者溶液状态下的溶解度要比晶体状态下大很多很多。

5.最终结晶实验：ACN结晶，搅拌过夜，回收率88%，纯度99%。

按照溶解度计算，加入我加入了20体积的ACN结晶，理论上回收率应该95%以上，为何实际只要88%的回收率？因为杂质会增加产物的溶解度：

三 比如下面这个例子：洛伐他汀

1.洛伐他汀的溶解度随杂质的变化：

杂质的存在增加了样品的溶解度。这也是为何部分化合物过柱过程中容易析出晶体的原因，样品不纯时不如纯品容易析晶。

2.什么？你说你实验室没有上面所说的那种模具？那就不用模具，橡皮筋捆着一起搅拌也可。

什么？你说你实验室没有离心机？那就不用离心机，过滤即可：检测固体纯度，或者检测滤液杂质均可。

什么？你说你实验室没有显微镜？那就不用显微镜，观察即可：

停止搅拌，观察固体颜色：越浅色越好；同时观察样品的沉降速度：沉降速度越快的，晶体越明显。如果长时间悬浮不沉降，大概率是无定形或者无定形和晶型的混合体，放大通常难以过滤。

3.专业的结晶部门有着自己高通量筛选的设备，看似复杂，其基础原理都是一致的，只是他们考察的更为细致而已：更多的温度梯度，更长的时间筛选，更加庞大的溶剂选择。

未完 待续