重结晶加“晶种”有什么好处?

学术   2024-10-22 11:11   广东  

重结晶的方法已经分享的足够多了,需要了解的朋友可以查看以下合集的相关文章,见:粗产品纯化

今天我们深入一点,聊一聊关于结晶过程中关于“晶种”诱导的一些东西,希望能给大家带来一些帮助,也欢迎经验丰富的朋友评论区留言总结;

首先明确一下什么是“晶种”?

实际上,晶种并没有统一标准的要求,概念化就是指在结晶过程中人为加入的“勾引”溶液中相同性质溶质成核析出,具有特定晶体结构和形态的微小晶体颗粒。

想成为晶种最起码压满足两个特点:①足够高的纯度,②与目标产物晶体结构相同或基本相似,然后诱导溶质以同样的“样貌”生长;

在结晶过程中,晶种的作用主要包括引导结晶方向加速结晶过程控制晶体粒度和分避免杂晶生成以及提高结晶的重复性和稳定性。晶种的选择和使用需要根据具体的结晶体系和目标产物的要求进行优化,具体阐述如下:

1、引导结晶方向:

晶种可以为溶液中的溶质分子提供一个有序的聚集和排列的模板

在没有晶种的情况下,溶质分子在溶液中处于无序的状态,难以自发地形成有序的晶体结构。

而加入晶种后,溶质分子会以晶种为核心,按照晶种的晶体结构和晶格参数进行排列和生长,从而引导结晶朝着特定的方向进行,形成具有特定晶型和形态的晶体。

例如,在制药行业中,对于一些具有多晶型现象的药物,不同晶型的药效是不一样的,2015版药典附录新增“9105 多晶型药品的质量控制技术与方法指导原则指出: 固体药物及其制剂中存在多晶型现象时,应使用“优势药物晶型物质状态”作为药物原料及其制剂晶型,以保证药品临床有效性、安全性与质量可控性。所以药厂通常都有药晶的研究部门,只要加入特定晶型的晶种,就可以控制药物结晶的晶型,从而保证药物的质量和疗效

2、加速结晶过程:

从液相中形成固相是一个相对困难的过程,因为需要克服一定的能垒才能使溶质分子聚集形成晶核。晶种的存在相当于人为地引入了固相,起到了“刺激”,“勾引”的作用,就如同“带头大哥”一样,降低了溶质形成晶核的能垒,使溶质分子更容易在晶种表面聚集和结晶,从而大大加速了结晶的过程。特别是对于一些难以结晶的物质,加入晶种可以显著提高结晶的速率。

3、控制晶体粒度和分布:

晶种的粒度和数量可以影响最终结晶产品的粒度和粒度分布。通过选择合适粒度和数量的晶种,并控制结晶条件,可以得到粒度均匀、大小合适的晶体产品。例如,在工业生产中,为了得到粒度大且均匀的晶体产品,通常会加入严格规定量的晶种,并严格控制结晶过程中的温度、搅拌速度等变量 。

4、避免杂晶生成:

在结晶过程中,如果没有晶种的引导,溶液中可能会自发地形成多种不同的晶核,从而导致杂晶的生成。杂晶的存在不仅会影响晶体产品的质量和纯度,还可能会对后续的加工和应用产生不利影响。加入晶种后,溶质分子主要在晶种表面生长,减少了自发成核的可能性,从而可以有效地避免杂晶的生成。

5、提高结晶的重复性和稳定性:

在实际的结晶操作中,结晶条件的微小变化可能会导致结晶结果的较大差异。加入晶种可以使结晶过程更加稳定,减少外界因素对结晶的影响,从而提高结晶的重复性和稳定性。这对于工业生产中保证产品质量的一致性非常重要。

同时,有朋友问到一个结晶过程的问题,就是磁力搅拌和机械搅拌的问题;

一个回答是,磁力搅拌是为人所诟病的,不否认有时候确实方便很多。但在晶核养成过程中是不合适的,因为析晶过程不是均相溶液体系,搅拌不均匀。菜籽当初在公司在实验室做一个产品的转晶过程中就被领导怼到怀疑人生,当时不服气的,但成品透过显微镜观察,颗粒确实不均一,而且碎晶很多!

有机合成大菜籽
一线有机合成工作者💀专注于合成化学领域🥼分享一些书本上没有的合成经验技巧⚖️助力年轻人少走弯路💡
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