Biowetenschappen 2014-2015 Laura Van Poelvoorde
Biomoleculen (Anita Van Landschoote)
(Theorie)
Scheidingsprincipes
1. Fasewisseling vast-vloeibaar: Kristallisatie/ Omkristallisatie
2. Fasewisseling vloeibaar-gas: Destillatie
3. Faseverdeling: extractie en chromatografie
Kristallisatie / Omkristallisatie
Dit is gebaseerd op het verschil in oplosbaarheid van de bestandsdelen van een mengsel in een
bepaald oplosmiddel (solvent) en op verandering van die oplosbaarheid met de temperatuur (!)
Product bevat meestal na eerste kristallisatie nog nevenproducten, daarom is het nodig het
product enkele malen opnieuw te kristalliseren met gebruik van verschillende oplosmiddelen =
OMKRISTALLISATIE.
Controle zuiverheid: bepaling van smeltpunt indien geen verandering = zuiver
Het is wenselijk dat de oplosbaarheid van het te zuiveren product in het oplosmiddel groot (blijft
verontreiniging in oplossing ook na afkoelen) of zeer beperkt (verontreiniging wordt afgezonderd
door de warme oplossing te filteren)
Voorbeeld: 2 vaste producten A & B (A ~ 95% met onzuiverheid B~5%)
Geschikt oplosmiddel & T
→ A en B in oplossing
T tot 0−5 °C
→ Zuivere kristallen van A ; enkel B nog in oplossing
Oplosmiddel voor kristallisatie
Keuze oplosmiddel is afhankelijk van:
Polariteit Temperatuur Veiligheid
Oplosbaarheid Prijs Milieuaspecten
Carbonzuren & alcoholen: volledig oplosbaar in water (1 – 2 C’s)
Meestal gebruikt: aceton, chloroform, dichloormethaan, di-ethylether, ethanol, ethylacetaat &
methanol
Kristallisatie
Bio-organische stoffen vormen gemakkelijk oververzadigde oplossingen. Kristallisatiesnelheid &
oplosbaarheid zijn door aanwezigheid van bij producten beïnvloed.
Suikers kristalliseren zeer moeilijk & vormen vaak oververzadigde oplossingen (bv. siroop).
Verzadigde hogere vetzuren scheiden zich in kristallijne vorm af maar ze zijn moeilijk te zuiveren
door vorming van mengkristallen. Stoffen die niet in gekristalliseerde toestand uit een mengsel
kunnen afgescheiden worden, kunnen in goed gekristalliseerde derivaten worden omgezet.
Ontkleuren met actieve kool
Ruw reactieproduct is meestal verontreinigd met harsachtige producten (bruin, zwarte kleur). Men
kan dit met actieve kool ontkleuren en deze werking berust op een zeer groot specifiek adsorptie-
oppervlak van de koolstof. Men voegt een geringe hoeveelheid actieve kool toe aan warme
oplossing. Te veel actieve kool kan het gewenste product adsorberen. Na koken/mengen wordt
gefilterd met actieve koolfilter
Biomoleculen Theorie: Anita Van Landschoote 1|Pagina
, Biowetenschappen 2014-2015 Laura Van Poelvoorde
Problemen bij kristallisatie
1. Geen ‘ideaal’ oplosmiddel
2. Oververzadigde oplossingen
3. Ontkleuren met actieve kool nodig
4. Mengkristallen
5. Insluiting (of occlusie) van B in A-kristallen
Omkristallisatie van kristallen nodig
Zuivere kristallen
Afzonderen & drogen van de kristallen
Afzonderen: filteren of centrifugatie + wassen : gekoeld oplosmiddel
Drogen:
o Droogstof: Hoog smeltpunt (20 °C lager) snel in droogstof drogen . Verwijderen van
meeste organische solventen verwarmen bij 50 °C voor 1-2 uur
o Vacuümexsiccator = container met op bodem een stof geplaatst die water/solvent
absorbeert. Langs kraan in deksel wordt de lucht uit exsiccator verwijderd. Te drogen
materiaal wordt geplaatst op de geperforeerde plaat
Droogmiddel: CaCl, silicagel, KOH, CaO, geconcentreerd H2S of P2O5
Opgenomen door droogmiddel: water-, alcohol-, ether- en acetondampen
o Vacuümdrogen bij verhoogde temperatuur: veel verbindingen zijn zo stevig gebonden
dat het vacuümdrogen bij een verhoogde temperatuur moet gebeuren.
o Vacuümoven: Grote hoeveelheden product + vacuüm + verhoogde temperatuur. Dit is
een droogstof die onder verminderde druk kan gebracht worden
Gefractioneerde kristallisatie
Wanneer? Twee verbindingen van het mengsel die
moeten gescheiden worden met een klein verschil in
oplosbaarheid
Voorbeeld: Zuur omzetten naar optische isomeren
(enantiomeren) omzetten tot zout met optisch
actief amine gevolgd door een scheiding van de
gevormde diastereo-isomeren
Aantal kristallisatiestappen is afhankelijk van de
complexheid van het mengsel
meer: indien meer componenten in mengsel en oplosbaarheid van de componenten dichter
bij elkaar ligt
Kristallen voor X-stralendiffractie
op monokristallen: techniek voor structurele karakterisering van nieuwe moleculen
Gebruik:
Identificatie van een onbekende verbinding: nagaan of de verbinding optisch actief is
Bepaling van nauwkeurige interatomaire afstanden en hoeken
Bepaling van absolute configuratie van een chirale verbinding
Bepaling van 3D-structuur van grote biomoleculen zoals EW
Methoden met vaak goede resultaten:
Trage verdamping van een geschikt solventmengsel
Trage afkoeling
Dampdiffusie als enkele mg product beschikbaar zijn kristallisatie van EW: Hanging drop &
Sitting drop
Vloeistofdiffusie : voor kleine hoeveelheden van lucht- & vochtigheidsgevoelige producten
Biomoleculen Theorie: Anita Van Landschoote 2|Pagina
Biomoleculen (Anita Van Landschoote)
(Theorie)
Scheidingsprincipes
1. Fasewisseling vast-vloeibaar: Kristallisatie/ Omkristallisatie
2. Fasewisseling vloeibaar-gas: Destillatie
3. Faseverdeling: extractie en chromatografie
Kristallisatie / Omkristallisatie
Dit is gebaseerd op het verschil in oplosbaarheid van de bestandsdelen van een mengsel in een
bepaald oplosmiddel (solvent) en op verandering van die oplosbaarheid met de temperatuur (!)
Product bevat meestal na eerste kristallisatie nog nevenproducten, daarom is het nodig het
product enkele malen opnieuw te kristalliseren met gebruik van verschillende oplosmiddelen =
OMKRISTALLISATIE.
Controle zuiverheid: bepaling van smeltpunt indien geen verandering = zuiver
Het is wenselijk dat de oplosbaarheid van het te zuiveren product in het oplosmiddel groot (blijft
verontreiniging in oplossing ook na afkoelen) of zeer beperkt (verontreiniging wordt afgezonderd
door de warme oplossing te filteren)
Voorbeeld: 2 vaste producten A & B (A ~ 95% met onzuiverheid B~5%)
Geschikt oplosmiddel & T
→ A en B in oplossing
T tot 0−5 °C
→ Zuivere kristallen van A ; enkel B nog in oplossing
Oplosmiddel voor kristallisatie
Keuze oplosmiddel is afhankelijk van:
Polariteit Temperatuur Veiligheid
Oplosbaarheid Prijs Milieuaspecten
Carbonzuren & alcoholen: volledig oplosbaar in water (1 – 2 C’s)
Meestal gebruikt: aceton, chloroform, dichloormethaan, di-ethylether, ethanol, ethylacetaat &
methanol
Kristallisatie
Bio-organische stoffen vormen gemakkelijk oververzadigde oplossingen. Kristallisatiesnelheid &
oplosbaarheid zijn door aanwezigheid van bij producten beïnvloed.
Suikers kristalliseren zeer moeilijk & vormen vaak oververzadigde oplossingen (bv. siroop).
Verzadigde hogere vetzuren scheiden zich in kristallijne vorm af maar ze zijn moeilijk te zuiveren
door vorming van mengkristallen. Stoffen die niet in gekristalliseerde toestand uit een mengsel
kunnen afgescheiden worden, kunnen in goed gekristalliseerde derivaten worden omgezet.
Ontkleuren met actieve kool
Ruw reactieproduct is meestal verontreinigd met harsachtige producten (bruin, zwarte kleur). Men
kan dit met actieve kool ontkleuren en deze werking berust op een zeer groot specifiek adsorptie-
oppervlak van de koolstof. Men voegt een geringe hoeveelheid actieve kool toe aan warme
oplossing. Te veel actieve kool kan het gewenste product adsorberen. Na koken/mengen wordt
gefilterd met actieve koolfilter
Biomoleculen Theorie: Anita Van Landschoote 1|Pagina
, Biowetenschappen 2014-2015 Laura Van Poelvoorde
Problemen bij kristallisatie
1. Geen ‘ideaal’ oplosmiddel
2. Oververzadigde oplossingen
3. Ontkleuren met actieve kool nodig
4. Mengkristallen
5. Insluiting (of occlusie) van B in A-kristallen
Omkristallisatie van kristallen nodig
Zuivere kristallen
Afzonderen & drogen van de kristallen
Afzonderen: filteren of centrifugatie + wassen : gekoeld oplosmiddel
Drogen:
o Droogstof: Hoog smeltpunt (20 °C lager) snel in droogstof drogen . Verwijderen van
meeste organische solventen verwarmen bij 50 °C voor 1-2 uur
o Vacuümexsiccator = container met op bodem een stof geplaatst die water/solvent
absorbeert. Langs kraan in deksel wordt de lucht uit exsiccator verwijderd. Te drogen
materiaal wordt geplaatst op de geperforeerde plaat
Droogmiddel: CaCl, silicagel, KOH, CaO, geconcentreerd H2S of P2O5
Opgenomen door droogmiddel: water-, alcohol-, ether- en acetondampen
o Vacuümdrogen bij verhoogde temperatuur: veel verbindingen zijn zo stevig gebonden
dat het vacuümdrogen bij een verhoogde temperatuur moet gebeuren.
o Vacuümoven: Grote hoeveelheden product + vacuüm + verhoogde temperatuur. Dit is
een droogstof die onder verminderde druk kan gebracht worden
Gefractioneerde kristallisatie
Wanneer? Twee verbindingen van het mengsel die
moeten gescheiden worden met een klein verschil in
oplosbaarheid
Voorbeeld: Zuur omzetten naar optische isomeren
(enantiomeren) omzetten tot zout met optisch
actief amine gevolgd door een scheiding van de
gevormde diastereo-isomeren
Aantal kristallisatiestappen is afhankelijk van de
complexheid van het mengsel
meer: indien meer componenten in mengsel en oplosbaarheid van de componenten dichter
bij elkaar ligt
Kristallen voor X-stralendiffractie
op monokristallen: techniek voor structurele karakterisering van nieuwe moleculen
Gebruik:
Identificatie van een onbekende verbinding: nagaan of de verbinding optisch actief is
Bepaling van nauwkeurige interatomaire afstanden en hoeken
Bepaling van absolute configuratie van een chirale verbinding
Bepaling van 3D-structuur van grote biomoleculen zoals EW
Methoden met vaak goede resultaten:
Trage verdamping van een geschikt solventmengsel
Trage afkoeling
Dampdiffusie als enkele mg product beschikbaar zijn kristallisatie van EW: Hanging drop &
Sitting drop
Vloeistofdiffusie : voor kleine hoeveelheden van lucht- & vochtigheidsgevoelige producten
Biomoleculen Theorie: Anita Van Landschoote 2|Pagina
