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嘉峪檢測網 2025-06-09 08:22
有機合成中,萃取是一個非常基本的操作。在萃取過程中最讓人頭疼的就是發生乳化現象,主要是由于兩相(通常是水相和有機相)之間形成了穩定的細小液滴分散體系,導致它們無法清晰分層。乳化會顯著降低萃取效率,增加操作難度和時間。小編下面分析一下發生乳化的原因及解決方法。
導致乳化的主要原因
一、過度或劇烈振蕩:這是一種很常見導致乳化的原因,為了增加兩相的接觸效率,增強萃取效果,小伙伴們有時會過度劇烈振蕩,但是這會產生大量微小液滴,增加兩相接觸面積。這些微小液滴就更難聚并(合并成大液滴)和分層,最終結果就是乳化。
二、反應體系中存在表面活性物質:如天然乳化劑,樣品中可能含有磷脂、蛋白質、皂苷、多糖、膠質或固體微粒等。它們會吸附在兩相界面,降低界面張力,形成穩定的界面膜。脂肪酸或酯類與堿反應生成脂肪酸鹽,這是極強的乳化劑,很容易導致乳化。
三、兩相密度差過小:當水相和有機相的密度非常接近時,重力難以有效驅動液滴上浮或下沉,導致分散體系更穩定,分層極其緩慢。比如,二氯甲烷(1.3 g/mL)和飽和食鹽水(1.12 g/mL)有時就因為密度相差過小導致難以分層。
四、粘度以及溫度影響:高粘度的相(如濃縮的糖溶液、含大量高分子物質的溶液)會阻礙液滴的運動和聚并,減慢分層速度。另外水相在較低溫度下,粘度也會增加導致乳化。溫度變化會影響溶劑的密度、粘度、界面張力以及表面活性物質的溶解度,從而影響乳化穩定性。低溫通常更容易乳化。
五、pH值影響:在特定pH下,某些化合物(如蛋白質、表面活性劑離子)帶有電荷。帶電液滴間會產生靜電斥力,阻止它們聚并。pH變化會影響化合物的電離狀態和溶解度,可能促進其在界面的吸附。
六、存在固體微粒:細小的固體顆粒(如硅藻土、細胞碎片、不溶性鹽)可吸附在油水界面上,起到物理穩定劑的作用,阻礙液滴聚并,導致乳化。另外要特別注意,固體顆粒不一定是雜質,也有可能是產物析出,切不可直接過濾丟棄。
萃取過程中一旦發生乳化,不一定是上述單純一種原因導致的,很可能是多種因素同時作用的結果。具體怎么解決,各種原因都有不同的解決方法。可以根據自己具體反應體系的情況及萃取的具體現象進行判斷。比如單純是過度振蕩導致的,多放一會就解決了。密度原因導致的換個溶解試試就可以了。溫度低導致的適當加熱試試。下面小編直接總結一套解決方法,大部分乳化情況基本能解決。
乳化后解決方法
一、靜置:首先靜置5到10分鐘,觀察一下能否緩慢分層。有的反應體系過度振蕩后確實會形成暫時的乳化,靜置一段時間后也能完全分層,如果開始緩慢出現分層,可以用攪拌棒輕微攪拌兩相界面破壞界面膜促進分層,如果沒有耐心的話直接進入下一步。
二、加入飽和食鹽水:加入飽和食鹽水可以通過鹽析作用和增加水相密度來促進分層。此方法對DMF、DMSO的反應體系(此類體系當然先用乙酸乙酯稀釋后再進行萃取及洗滌操作)效果更顯著,此類溶劑易溶于水,加鹽可降低其在水中的溶解度促進分層。
三、過濾及離心:如果明顯觀察到體系中有小顆粒,建議直接離心促進其分層,但是離心操作只適合小體積的樣品,沒有離心機的話直接過濾也可以解決。另外再提醒一遍,固體顆粒不一定是雜質,也有可能是產物析出,切不可直接過濾丟棄。如果因為顆粒太小濾不動的話,事先在濾紙上鋪一層硅藻土再過濾。
四、二次萃取:上述三板斧后,大部分情況基本上能解決,就算不能完全分層,也會部分分層。可以先分出有機相,可以把乳化層當成水相進行二次萃取。重復后基本上乳化就相對較少了
五、嘗試其他溶劑萃取:上述各種方法都不能解決,可能是萃取溶劑不適合,取少量乳化層,濃縮出去有機溶劑,換其他溶劑萃取試試。
五、其他方法:如果是溫度導致的,可以用離心管少量乳化層,用溫水或吹風機加熱試試。另外可以調節反應體系pH嘗試一下。有時候滴加少量乙醇、異丙醇可以改變界面張力促進分層。
總之、優先選用物理方法(離心/過濾/鹽析),避免引入新雜質。不行的話,取少量樣品小試破乳劑,任何添加劑都需先在小份乳化液中測試,確認不影響產物。
來源:有機合成