丙交酯交替溶剂重结晶纯化法及其对聚合的影响探索

2023年12月12日发(作者：好人就在身边)

丙交酯交替溶剂重结晶纯化法及其对聚合的影响探索

摘 要 丙交酯（C6H8O4），形状为白色针状形，它的熔点在93℃至95℃.沸点是216℃，比较容易溶于氯仿，乙醇等溶液，但是不溶于水，丙交酯是合成聚乳酸的重要中间体。丙交酯的纯度对聚合的效果影响很大，因此，对丙交酯纯化方式方法的选择同样是非常重要的，丙交酯的纯化方法主要有水解法、重结晶法以及气提杂质法三种方法，在我国最常见的方法主要是重结晶法。本文详细地介绍了丙交酯的交替溶剂重结晶纯化法以及这样的方式方法对丙交酯聚合效果的影响。

关键词 丙交酯；交替溶剂重结晶纯化法；聚合效果

重结晶纯化法是将晶体溶入溶剂里或者是熔融以后，再重新从溶液里或者是熔体里结晶的一个过程，也就是利用固体混合物中目标组分在某一种溶剂中，目标物的溶解度随着温度的变化而发生明显差异，在比较高的温度下，溶解度大，降低温度的时候，溶解度小，从而能够实现分离提纯的方法。重结晶法可以使某些不纯净的物质得到纯化，提纯固体物质，还可以使混合在一起的盐类彼此分离，金属或者是合金通过重结晶后可以使晶粒细化，改变晶体结晶及其性能。重结晶法主要应用于物体与杂质的性质差别比较大、杂质含量小于百分之五的情况。

1 重结晶溶剂的选择

通过重结晶法纯化丙交酯所用的溶剂有乙酸乙酯、甲乙酮、苯或烷基苯及低级醇、酮、酯类或其混合物等，其中最常使用的是乙酸乙酯，最近有研究表明乙醇也很适合作为重结晶的溶剂。在使用重结晶法时，溶剂的选择是一个关键问题，因此对于重结晶溶剂的选择也是有标准的。

重结晶溶剂选择的标准：

选择的溶剂不能和需要提纯的物质发生化学反应，发生化学反应之后，原物质有可能就不存在了，那样就没有办法进行提纯了。

选择的溶剂需要在不同温度下都能够进行重结晶，在温度高的时候可以溶解较多的需提纯物质，但是在温度低或者室温下可以溶解较少的需提纯物质，这样的重结晶溶剂不会对温度要求很高，很方便使用。

选择的溶剂既可以使杂质留在母液中，不随着需提纯物晶体一同析出来，也可以让杂质在热过滤的时候直接被滤掉，杂质的存在很容易影响提取物的纯度的，含有杂质的结晶有时候是没办法聚合的。

选择的溶剂要求沸点比较低，容易挥发，同时也容易和结晶分离除去，这样稍微加热就可能很方便的提取结晶，要求的实验条件很容易达到。

选择的溶剂需要能够分离出较好的晶体，毒性很小或者是没有毒性的，这样比较容易操作，同时要物美价廉，容易得到。

2 丙交酯交替溶剂重结晶纯化法试验

本次实验选择乙醇和乙酸乙酯两种溶剂进行交替溶剂重结晶纯化法试验提纯丙交酯。充分合理地利用乙酸乙酯可以获得高分子量聚合物以及乙醇溶剂的高得率的特征，来同时实现丙交酯的纯度、获得率和聚合度的提高。

取一定质量的实验室自制粗品丙交酯，将乙醇和乙酸乙酯两种溶剂按照一定的比例混合，作为丙交酯重结晶的混合溶剂，将粗品丙交酯放在锥形瓶中，加入乙醇和乙酸乙酯的混合溶剂，在不同的温度下测定溶解一定量的丙交酯所需要的混合溶剂的比例、体积以及溶解度。完全溶解后计算并控制重结晶的时间，提取晶体，纯化之后的晶体，放入真空干燥箱中进行干燥处理至恒重，供聚合使用。

3 丙交酯交替溶剂重结晶及聚合的影响因素

3.1 结晶时间对丙交酯重结晶的影响

重结晶法纯化丙交酯的效果受到多方面因素的影响，而结晶时间这一影响因素很容易被忽略。实验研究表明，重结晶的得到率和结晶时间的长短成正比，重结晶的得到率随着结晶时间的延长而提高，一段时间之后得到率将趋于稳定，基本保持不变。此外，结晶时间对结晶产物熔程影响是很大的，结晶时间太长，提取物的纯度将会大大降低。在结晶的过程中，时间延长很容易增加会使杂质进入丙交酯晶体中的机会，一旦时间过长，丙交酯还会进行水解。所以说，结晶时间的长短对结晶得到率影响不是很大，但是对提取物的质量有很大的影响。实验结果表明，在乙酸乙酯重结晶体系中，重结晶的最佳时间是3个小时至5个小时，在乙醇重结晶体系中，重结晶的最佳时间为1个小时至3个小时。

3.2 溶液浓度对丙交酯重结晶的影响

在相同的时间内，晶体的提取量和溶液的浓度有很大的联系，溶液的浓度越大，晶体的析出量就越大，析出量达到最大值的时候，溶液浓度将变成饱和状态并且保持恒定，溶液体系也将进入浓度平衡的状态。所以说，在一定的温度下重结晶溶液的饱和浓度也是一定的，如果结晶前溶液浓度越高，那么结晶析出的晶体量越多，得到率越高；但是也是因为溶液的浓度比较高，结晶速度会很快，所以会有一些杂质在快速结晶的过程中被晶体包裹起来，这样就会造成晶体熔程宽、纯度低。反之，如果溶液的浓度比较低，那么结晶的速度会比较慢，结晶产物纯度就很高，但是提取物的得到率就会降低。实验结果表明，每一百克乙酸乙酯溶剂能够溶解丙交酯45克至75 克，每一百克乙醇溶剂能溶解丙交酯30克至45克。

3.3 重结晶的次数影响着丙交酯重结晶及其聚合效果

有研究表示，重结晶有助于丙交酯中的杂质乳酸的含量减少，使晶体的熔程变窄，纯度得以提高。这次实验也表明了，随着结晶次数的不断增加，晶体的熔程不断在缩小，单次结晶的得到率也得以提高，提取物的纯度也提高了，但是在重结晶三次之后，残留在丙交酯中的杂质含量变得非常少，就算再次发生重结晶，晶体中乳酸的质量分数已经低于0.4%并不再减少，提取物的纯度也不再进一步提高，这时候的晶体基本已经成型。

聚合结果也证明了，随重结晶的次数增加到第三次，聚合产物的分子量在不断增大，但到重结晶第四次的时候，聚合物的分子量增加幅度不是很大，甚至不明显，单次结晶的得到率、纯度也随着结晶次数的增加而提高，但是溶液中的溶剂对丙交酯是具有一定溶解性的，如果结晶的次数越多，反而会造成总得率降低。

4 结论

对丙交酯交替溶剂重结晶纯化法及其对聚合的影响的探索与研究一直在进行，通过实验可以发现乙酸乙酯重结晶有利于丙交酯聚合得到高分子量的产物，而乙醇重结晶有利于提高提取物的得到率，将这两种溶液融合或者是交替着使用，结合两者重结晶的优点，同时最大程度的减少重结晶的次数，合理的利用乙酸乙酯和乙醇的浓度，就可以得到最佳的聚合用丙交酯，同时也能获得最大的得到率。

参考文献

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[3]仲玉，沈珺，魏荣卿，刘晓宁.洗滤-萃取法去除原子转移自由基聚合法制备PMMA-b-PLLA-b-PMMA嵌段聚合物中的Cu离子[J].应用化学，2011（3）.