活性炭在有机合成中的作用

活性炭是有机合成实验中常用的物质之一，主要用来给化合物脱色除杂。根据化学基础实验书上讲，活性炭的标准使用方法是在重结晶前热滤脱色，其实活性炭还有其它用法，巧妙的利用活性炭的性质，区分其优缺点，将给有机合成实验带来许多便利。 活性炭在有机合成中的作用主要有脱色、吸附和助滤，通常在活性炭的一次操作过程中，主要表现其中一个方面，其它方面的作用是次要的。

    1. 脱色作用

    活性炭最常见的作用是脱色，根据与极性分析，活性炭可以视为非极性物质，可以用来吸附非极性和小极性色素，适合在大极性溶剂中使用。物质中含有的色素大多属于非极性或小极性色素，所以在常用脱色剂中最常用的就是活性炭，最常用的溶剂是水和醇类。一般在需要脱色时，不需要考虑色素的极性，直接以活性炭脱色，通过观察溶液在脱色前后的变化来判断脱色效果。

    一般的操作过程如下：

    待脱色物质加入到一定量溶剂中，加热全溶，加入一定量活性炭，搅拌一段时间，热滤，滤液浓缩。待脱色物质为含有可见色素的固体或液体，以固体居多；溶剂量一般为3-10倍，太少不易操作，在热滤时损失大；太多成本过高，也没有必要；溶剂一般为大极性溶剂，甲醇、乙醇和水等，如果脱色后需要结晶，一般需要筛选出最适合的溶剂；活性炭加入量一般为溶质（即待脱色物质）的5-10%，视情况可以增减；搅拌时间一般在30分钟到2小时不等，视情况可以增减；滤液视情况处理，如果脱色前后外观颜色变化不大，可以再加活性炭重复脱色；如果需要重结晶，直接冷却结晶或适当浓缩后冷却结晶；如果待脱色物质是液体，一般浓缩至干。

    2. 除杂

    这里的杂质主要指不溶物，如无机盐、灰尘和物理杂质等，活性炭脱色其实也属于除杂，只是脱色除的是有机可见光吸收杂质。除杂的过程非常简单，和脱色过程类似，全溶后加活性炭搅拌后直接过滤，浓缩。单纯除杂其实可以不加活性炭，直接全溶过滤即可，加活性炭主要是利用其有助滤的作用，对过滤有利。

    3. 吸附

    吸附主要针对焦油和粘性杂质，这一类物质如果不加活性炭，直接过滤则堵塞过滤介质，以活性炭吸附后一般作用明显。主要利用吸附作用时，活性炭可以用硅胶或硅藻土代替，区别不大。通常在活性炭的使用过程中，活性炭同时表现出脱色、除杂和吸附三种作用，有色杂质进入活性炭分子内部，焦油和粘性杂质存在于活性炭颗粒之间，在过滤时活性炭助滤了不溶杂质的过滤过程。三种作用不可割裂来看。

    活性炭在有机合成中的作用其实很简单，但活性炭的使用中经常出现其它问题。

最常见的问题有：

    活性炭脱色效果不佳，多次脱色后滤液颜色仍较重；活性炭脱色损失大，脱色一次损失10%以上；活性炭穿透滤纸滤布，产品中含有少量活性炭；加活性炭过滤时过滤很慢，总堵滤纸滤布；用完活性炭后的反应釜非常难洗，怎么洗都洗不干净；

    活性炭脱色效果不佳通常与色素的极性有关，同一种脱色剂不可能适用所有的色素；脱色损失大，一般是由于产品在活性炭上吸附过大有关；活性炭穿透滤纸滤布，主要原因是活性炭型号选择有误；堵塞滤纸滤布除与活性炭型号有关外，还与不溶物粒度有关；至于反应釜难洗，与活性炭本身性质有关。