丙交酯交替溶劑重結晶純化法及其對聚合的影響探索

2023年12月12日發(作者：好人就在身邊)

丙交酯交替溶劑重結晶純化法及其對聚合的影響探索

摘 要 丙交酯（C6H8O4），形狀為白色針狀形，它的熔點在93℃至95℃.沸點是216℃，比較容易溶于氯仿，乙醇等溶液，但是不溶于水，丙交酯是合成聚乳酸的重要中間體。丙交酯的純度對聚合的效果影響很大，因此，對丙交酯純化方式方法的選擇同樣是非常重要的，丙交酯的純化方法主要有水解法、重結晶法以及氣提雜質法三種方法，在我國最常見的方法主要是重結晶法。本文詳細地介紹了丙交酯的交替溶劑重結晶純化法以及這樣的方式方法對丙交酯聚合效果的影響。

關鍵詞 丙交酯；交替溶劑重結晶純化法；聚合效果

重結晶純化法是將晶體溶入溶劑里或者是熔融以后，再重新從溶液里或者是熔體里結晶的一個過程，也就是利用固體混合物中目標組分在某一種溶劑中，目標物的溶解度隨著溫度的變化而發生明顯差異，在比較高的溫度下，溶解度大，降低溫度的時候，溶解度小，從而能夠實現分離提純的方法。重結晶法可以使某些不純凈的物質得到純化，提純固體物質，還可以使混合在一起的鹽類彼此分離，金屬或者是合金通過重結晶后可以使晶粒細化，改變晶體結晶及其性能。重結晶法主要應用于物體與雜質的性質差別比較大、雜質含量小于百分之五的情況。

1 重結晶溶劑的選擇

通過重結晶法純化丙交酯所用的溶劑有乙酸乙酯、甲乙酮、苯或烷基苯及低級醇、酮、酯類或其混合物等，其中最常使用的是乙酸乙酯，最近有研究表明乙醇也很適合作為重結晶的溶劑。在使用重結晶法時，溶劑的選擇是一個關鍵問題，因此對于重結晶溶劑的選擇也是有標準的。

重結晶溶劑選擇的標準：

選擇的溶劑不能和需要提純的物質發生化學反應，發生化學反應之后，原物質有可能就不存在了，那樣就沒有辦法進行提純了。

選擇的溶劑需要在不同溫度下都能夠進行重結晶，在溫度高的時候可以溶解較多的需提純物質，但是在溫度低或者室溫下可以溶解較少的需提純物質，這樣的重結晶溶劑不會對溫度要求很高，很方便使用。

選擇的溶劑既可以使雜質留在母液中，不隨著需提純物晶體一同析出來，也可以讓雜質在熱過濾的時候直接被濾掉，雜質的存在很容易影響提取物的純度的，含有雜質的結晶有時候是沒辦法聚合的。

選擇的溶劑要求沸點比較低，容易揮發，同時也容易和結晶分離除去，這樣稍微加熱就可能很方便的提取結晶，要求的實驗條件很容易達到。

選擇的溶劑需要能夠分離出較好的晶體，毒性很小或者是沒有毒性的，這樣比較容易操作，同時要物美價廉，容易得到。

2 丙交酯交替溶劑重結晶純化法試驗

本次實驗選擇乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑進行交替溶劑重結晶純化法試驗提純丙交酯。充分合理地利用乙酸乙酯可以獲得高分子量聚合物以及乙醇溶劑的高得率的特征，來同時實現丙交酯的純度、獲得率和聚合度的提高。

取一定質量的實驗室自制粗品丙交酯，將乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑按照一定的比例混合，作為丙交酯重結晶的混合溶劑，將粗品丙交酯放在錐形瓶中，加入乙醇和乙酸乙酯的混合溶劑，在不同的溫度下測定溶解一定量的丙交酯所需要的混合溶劑的比例、體積以及溶解度。完全溶解后計算并控制重結晶的時間，提取晶體，純化之后的晶體，放入真空干燥箱中進行干燥處理至恒重，供聚合使用。

3 丙交酯交替溶劑重結晶及聚合的影響因素

3.1 結晶時間對丙交酯重結晶的影響

重結晶法純化丙交酯的效果受到多方面因素的影響，而結晶時間這一影響因素很容易被忽略。實驗研究表明，重結晶的得到率和結晶時間的長短成正比，重結晶的得到率隨著結晶時間的延長而提高，一段時間之后得到率將趨于穩定，基本保持不變。此外，結晶時間對結晶產物熔程影響是很大的，結晶時間太長，提取物的純度將會大大降低。在結晶的過程中，時間延長很容易增加會使雜質進入丙交酯晶體中的機會，一旦時間過長，丙交酯還會進行水解。所以說，結晶時間的長短對結晶得到率影響不是很大，但是對提取物的質量有很大的影響。實驗結果表明，在乙酸乙酯重結晶體系中，重結晶的最佳時間是3個小時至5個小時，在乙醇重結晶體系中，重結晶的最佳時間為1個小時至3個小時。

3.2 溶液濃度對丙交酯重結晶的影響

在相同的時間內，晶體的提取量和溶液的濃度有很大的聯系，溶液的濃度越大，晶體的析出量就越大，析出量達到最大值的時候，溶液濃度將變成飽和狀態并且保持恒定，溶液體系也將進入濃度平衡的狀態。所以說，在一定的溫度下重結晶溶液的飽和濃度也是一定的，如果結晶前溶液濃度越高，那么結晶析出的晶體量越多，得到率越高；但是也是因為溶液的濃度比較高，結晶速度會很快，所以會有一些雜質在快速結晶的過程中被晶體包裹起來，這樣就會造成晶體熔程寬、純度低。反之，如果溶液的濃度比較低，那么結晶的速度會比較慢，結晶產物純度就很高，但是提取物的得到率就會降低。實驗結果表明，每一百克乙酸乙酯溶劑能夠溶解丙交酯45克至75 克，每一百克乙醇溶劑能溶解丙交酯30克至45克。

3.3 重結晶的次數影響著丙交酯重結晶及其聚合效果

有研究表示，重結晶有助于丙交酯中的雜質乳酸的含量減少，使晶體的熔程變窄，純度得以提高。這次實驗也表明了，隨著結晶次數的不斷增加，晶體的熔程不斷在縮小，單次結晶的得到率也得以提高，提取物的純度也提高了，但是在重結晶三次之后，殘留在丙交酯中的雜質含量變得非常少，就算再次發生重結晶，晶體中乳酸的質量分數已經低于0.4%并不再減少，提取物的純度也不再進一步提高，這時候的晶體基本已經成型。

聚合結果也證明了，隨重結晶的次數增加到第三次，聚合產物的分子量在不斷增大，但到重結晶第四次的時候，聚合物的分子量增加幅度不是很大，甚至不明顯，單次結晶的得到率、純度也隨著結晶次數的增加而提高，但是溶液中的溶劑對丙交酯是具有一定溶解性的，如果結晶的次數越多，反而會造成總得率降低。

4 結論

對丙交酯交替溶劑重結晶純化法及其對聚合的影響的探索與研究一直在進行，通過實驗可以發現乙酸乙酯重結晶有利于丙交酯聚合得到高分子量的產物，而乙醇重結晶有利于提高提取物的得到率，將這兩種溶液融合或者是交替著使用，結合兩者重結晶的優點，同時最大程度的減少重結晶的次數，合理的利用乙酸乙酯和乙醇的濃度，就可以得到最佳的聚合用丙交酯，同時也能獲得最大的得到率。

參考文獻

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