化学自习室移动版

选择结晶产品的方法会有较大差异性，取决于若干因素，但结晶有六个常见步骤。科学家利用溶解度曲线，创建了开发所需结晶过程需要的框架。溶解度曲线绘制了温度与溶解度的关系，可以确定结晶过程的因素。一个因素是选择合适的溶剂用于结晶过程的第1步。

第1步：选择合适的溶剂

合适的溶剂很重要，因为结晶通常是通过降低饱和起始溶液中的产物溶解度来实现。选择溶剂时，需要考虑的一些因素包括：

溶解度：可溶解的溶质质量

安全性和环境影响：处理溶剂的可行性

处置费用：如何处置溶剂？

第2步： 通过升高温度让产物在溶剂中溶解，直到最后固体产物消失。

除了溶剂，温度也是确定是否发生结晶的重要因素。在给定温度下，可溶解在溶剂中的溶质质量最大。达到该温度时，溶液饱和，可从热溶液中过滤掉不溶性杂质。

第3步： 通过冷却、反溶剂添加、蒸发或反应（沉淀）结晶方法降低溶解度。

结晶通常是通过这四种方法中的一种或几种相结合来降低溶质在溶液中的溶解度实现。溶解度降低时，溶液变得过饱和。过饱和度是结晶成核和生长的驱动力。这是结晶至关重要的步骤，因为它决定了晶体产物的尺寸分布和相位等因素。结晶方法的选择取决于用于结晶的设备、结晶过程的目的以及溶质在所选溶剂中的溶解度和稳定性。

冷却结晶：溶质在高温条件下溶解，如果控制冷却速度，大量溶质就会结晶。

添加反溶剂：以受控的方式向溶液中添加反溶剂，会降低溶液的溶解度，并增加结晶所需的过饱和度。

蒸发：溶解度与温度或溶剂组成无关时，需要进行蒸发结晶。将高可溶性溶液加热到沸点，然后通过蒸发去除溶剂，就会结晶。蒸发速率确定最终产物的属性。

反应（沉淀）：通过酸/碱中和等化学反应的产物，可通过反应或沉淀来结晶。

第4步： 让产物结晶

随着溶解度降低，达到晶体成核点，然后继续生长。晶体成核点称为介稳极限。过度饱和是指在给定温度下实际浓度与溶质浓度之间的差值。产物结晶时，会形成高纯度产物晶体，杂质则留在溶液中。晶种加入策略等过程参数可用于控制过饱和度、提高批次一致性和优化形成的产物。

第5步： 让系统达到平衡，最大限度提高固体产物的收率。

根据溶解度，执行一种或多种结晶方法（冷却、抗溶剂、蒸发、反应结晶），达到高收率。为了设计高效的结晶过程，需要控制过饱和度，了解晶体经历的颗粒机理。

第6步：过滤和干燥纯化产物

大多数结晶过程需要的产物是固体、纯化颗粒。晶体需要通过过滤与母液分离。为获得产物，需要高效的过滤过程：

要进行过滤的晶体悬浮液

使用真空阱或压力作为驱动力

滤纸、多孔板和干净的烧瓶等过滤设备

最后，通过空气或真空方法干燥纯化的晶体产物。所使用的方法取决于溶剂类型以及API的热稳定性和机械稳定性等因素。