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有机合成萃取中发生乳化现象怎么办?

嘉峪检测网        2025-06-09 08:22

有机合成中,萃取是一个非常基本的操作。在萃取过程中最让人头疼的就是发生乳化现象,主要是由于两相(通常是水相和有机相)之间形成了稳定的细小液滴分散体系,导致它们无法清晰分层。乳化会显著降低萃取效率,增加操作难度和时间。小编下面分析一下发生乳化的原因及解决方法。

 

导致乳化的主要原因

一、过度或剧烈振荡:这是一种很常见导致乳化的原因,为了增加两相的接触效率,增强萃取效果,小伙伴们有时会过度剧烈振荡,但是这会产生大量微小液滴,增加两相接触面积。这些微小液滴就更难聚并(合并成大液滴)和分层,最终结果就是乳化。

二、反应体系中存在表面活性物质:如天然乳化剂,样品中可能含有磷脂、蛋白质、皂苷、多糖、胶质或固体微粒等。它们会吸附在两相界面,降低界面张力,形成稳定的界面膜。脂肪酸或酯类与碱反应生成脂肪酸盐,这是极强的乳化剂,很容易导致乳化。

三、两相密度差过小:当水相和有机相的密度非常接近时,重力难以有效驱动液滴上浮或下沉,导致分散体系更稳定,分层极其缓慢。比如,二氯甲烷(1.3 g/mL)和饱和食盐水(1.12 g/mL)有时就因为密度相差过小导致难以分层。

四、粘度以及温度影响:高粘度的相(如浓缩的糖溶液、含大量高分子物质的溶液)会阻碍液滴的运动和聚并,减慢分层速度。另外水相在较低温度下,粘度也会增加导致乳化。温度变化会影响溶剂的密度、粘度、界面张力以及表面活性物质的溶解度,从而影响乳化稳定性。低温通常更容易乳化。

五、pH值影响:在特定pH下,某些化合物(如蛋白质、表面活性剂离子)带有电荷。带电液滴间会产生静电斥力,阻止它们聚并。pH变化会影响化合物的电离状态和溶解度,可能促进其在界面的吸附。

六、存在固体微粒:细小的固体颗粒(如硅藻土、细胞碎片、不溶性盐)可吸附在油水界面上,起到物理稳定剂的作用,阻碍液滴聚并,导致乳化。另外要特别注意,固体颗粒不一定是杂质,也有可能是产物析出,切不可直接过滤丢弃。

萃取过程中一旦发生乳化,不一定是上述单纯一种原因导致的,很可能是多种因素同时作用的结果。具体怎么解决,各种原因都有不同的解决方法。可以根据自己具体反应体系的情况及萃取的具体现象进行判断。比如单纯是过度振荡导致的,多放一会就解决了。密度原因导致的换个溶解试试就可以了。温度低导致的适当加热试试。下面小编直接总结一套解决方法,大部分乳化情况基本能解决。

 

乳化后解决方法

一、静置:首先静置5到10分钟,观察一下能否缓慢分层。有的反应体系过度振荡后确实会形成暂时的乳化,静置一段时间后也能完全分层,如果开始缓慢出现分层,可以用搅拌棒轻微搅拌两相界面破坏界面膜促进分层,如果没有耐心的话直接进入下一步。

二、加入饱和食盐水:加入饱和食盐水可以通过盐析作用和增加水相密度来促进分层。此方法对DMF、DMSO的反应体系(此类体系当然先用乙酸乙酯稀释后再进行萃取及洗涤操作)效果更显著,此类溶剂易溶于水,加盐可降低其在水中的溶解度促进分层。

三、过滤及离心:如果明显观察到体系中有小颗粒,建议直接离心促进其分层,但是离心操作只适合小体积的样品,没有离心机的话直接过滤也可以解决。另外再提醒一遍,固体颗粒不一定是杂质,也有可能是产物析出,切不可直接过滤丢弃。如果因为颗粒太小滤不动的话,事先在滤纸上铺一层硅藻土再过滤。

四、二次萃取:上述三板斧后,大部分情况基本上能解决,就算不能完全分层,也会部分分层。可以先分出有机相,可以把乳化层当成水相进行二次萃取。重复后基本上乳化就相对较少了

五、尝试其他溶剂萃取:上述各种方法都不能解决,可能是萃取溶剂不适合,取少量乳化层,浓缩出去有机溶剂,换其他溶剂萃取试试。

五、其他方法:如果是温度导致的,可以用离心管少量乳化层,用温水或吹风机加热试试。另外可以调节反应体系pH尝试一下。有时候滴加少量乙醇、异丙醇可以改变界面张力促进分层。

 

 

总之、优先选用物理方法(离心/过滤/盐析),避免引入新杂质。不行的话,取少量样品小试破乳剂,任何添加剂都需先在小份乳化液中测试,确认不影响产物。

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来源:有机合成