Кислотно-основная экстракция - это процедура с использованием последовательных жидкостно-жидкостных экстракций для очистки кислот и оснований из смесей на основе их химических свойств. [1]
Кислотно-основная экстракция обычно выполняется во время обработки после химического синтеза и для выделения соединений и природных продуктов, таких как алкалоиды, из сырых экстрактов . Продукт практически не содержит нейтральных, кислотных или основных примесей. С помощью этого простого метода невозможно разделить химически похожие кислоты или основания.
Теория [ править ]
Фундаментальная теория, лежащая в основе этого метода, состоит в том , что соли , которые являются ионными , имеют тенденцию быть водорастворимыми, а нейтральные молекулы - нет.
Добавление кислоты к смеси органического основания и кислоты приведет к тому, что кислота останется незаряженной, в то время как основание будет протонировано с образованием соли. Если органическая кислота, такая как карбоновая кислота , достаточно слабая, ее самоионизация может подавляться добавленной кислотой.
И наоборот, добавление основания к смеси органической кислоты и основания приведет к тому, что основание останется незаряженным, в то время как кислота депротонируется с образованием соответствующей соли. И снова самоионизация сильного основания подавляется добавленным основанием.
Процедура кислотно-основной экстракции также может использоваться для отделения очень слабых кислот от более сильных кислот и очень слабых оснований от более сильных оснований, если разница их констант pK a (или pK b ) достаточно велика. Например:
- Очень слабые кислоты с фенольными ОН-группами, такие как фенол , 2-нафтол или 4-гидроксииндол (pK a около 10) из более сильных кислот, таких как бензойная кислота или сорбиновая кислота (pK a около 4–5)
- Очень слабые основания, такие как кофеин или 4-нитроанилин (pK b около 13–14) из более сильных оснований, таких как мескалин или диметилтриптамин (pK b около 3–4)
Обычно pH устанавливается примерно между константами pK a (или pK b ) разделяемых соединений. Слабые кислоты, такие как лимонная кислота , фосфорная кислота или разбавленная серная кислота , используются для умеренно кислых значений pH, а соляная кислота или более концентрированная серная кислота используется для сильно кислых значений pH. Точно так же слабые основания, такие как аммиак или бикарбонат натрия (NaHCO 3 ), используются для умеренно основных значений pH, в то время как более сильные основания, такие как карбонат калия (K 2 CO 3 ) или гидроксид натрия. (NaOH) используются в сильно щелочных условиях.
Техника [ править ]
Обычно смесь растворяют в подходящем растворителе, таком как дихлорметан или диэтиловый эфир (эфир), и выливают в делительную воронку . Добавляют водный раствор кислоты или основания и доводят pH водной фазы, чтобы привести интересующее соединение в его требуемую форму. После встряхивания и обеспечения разделения фаз собирают фазу, содержащую интересующее соединение. Затем процедура повторяется с этой фазой при противоположном диапазоне pH. Порядок шагов не важен, процесс можно повторить для увеличения разделения. Однако часто бывает удобно, чтобы соединение было растворено в органической фазе после последней стадии, так что испарение растворителя дает продукт.
Ограничения [ править ]
Процедура работает только для кислот и оснований с большой разницей в растворимости между их заряженной и незаряженной формой. Процедура не работает для:
- Цвиттерионы с кислотными и основными функциональными группами в одной и той же молекуле, например глицин, которые имеют тенденцию быть водорастворимыми при большинстве pH.
- Очень липофильные амины, которые с трудом растворяются в водной фазе в заряженной форме, например трифениламин и тригексиламин .
- Очень липофильные кислоты, которые с трудом растворяются в водной фазе в заряженной форме, например жирные кислоты .
- Низшие амины, такие как аммиак , метиламин или триэтаноламин, которые смешиваются или значительно растворимы в воде при максимальном pH.
- Гидрофильные кислоты, такие как уксусная кислота , лимонная кислота , и большинство неорганических кислот, таких как серная кислота или фосфорная кислота .
Альтернативы [ править ]
Альтернативы кислотно-щелочной экстракции включают:
- фильтрация смеси через пробку из силикагеля или оксида алюминия - заряженные соли, как правило, остаются прочно адсорбированными на силикагеле или оксиде алюминия
- ионообменная хроматография может разделять кислоты, основания или смеси сильных и слабых кислот и оснований по их разному сродству к среде колонки при разном pH.
См. Также [ править ]
- Хроматография , более мощная, но более сложная процедура разделения соединений
- Добыча
- Многофазная жидкость
- Делительная воронка
Ссылки [ править ]
- ^ Лоуренс М. Харвуд, Кристофер Дж. Муди (13 июня 1989 г.). Экспериментальная органическая химия: принципы и практика (иллюстрированный ред.). WileyBlackwell. С. 118–22 . ISBN 978-0-632-02017-1.
Внешние ссылки [ править ]
- Кислотно-основная экстракция
