Einleitung.
Bei der Verwendung von Reagenzien, die mit Wasser oder Luftsauerstoff reagieren, sind manchmal streng trockene oder sauerstofffreie Bedingungen erforderlich. Um diese Reagenzien sicher und effektiv verwenden zu können, sollten die Glasgeräte im Ofen oder an der Flamme getrocknet und die Luft dann durch ein trockenes, inertes Gas (häufig Stickstoff oder Argon) ersetzt werden. Auf diese Weise entsteht in der Apparatur eine "inerte Atmosphäre", die nicht mit den Reagenzien reagiert.
Aufbau einerReaktion.
Jede Reaktion erfordert die Zugabe mehrerer Reagenzien, oft in einer vorgeschriebenen Reihenfolge. Bei der Durchführung einer luftempfindlichen Reaktion erfordert die Zugabe der Reagenzien, ohne dass Luft oder Feuchtigkeit in das System gelangt, Sorgfalt und Geschick. Wie die einzelnen Reagenzien zugegeben werden, hängt von der Art der Reaktion ab. Reaktionen können in Bezug auf die Reagenzien luftempfindlich sein, z. B. n-BuLi oder Grignard-Reagenzien, oder es kann sein, dass nur das Produkt der Reaktion luftempfindlich ist, z. B. ein metallorganischer Komplex.
Wenn die Reaktion in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden muss, füllen Sie zunächst eine leere Apparatur mit einem inerten Gas. Dann fügt man (zügig!) Lösungsmittel und Reagenzien hinzu, spült den Kolben mit einem Inertgas und kühlt (falls erforderlich). Die Reaktion wird unter einem minimalen Pufferüberdruck eines Inertgases durchgeführt. Der Überdruck wird durch eine kurze (mehrere mm) Säule aus inerter Flüssigkeit erzeugt, die in einen Flüssigkeitsverschluss am Ausgang dieser Vorrichtung gegossen wird. Die Synthese wird unter sorgfältiger Einhaltung des Verfahrens, der Kühlung (Heizung) und der Zugabegeschwindigkeit der Reagenzien durchgeführt. In Abb. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung der Synthese in einer inerten Atmosphäre mit Kühlung und Temperaturkontrolle dargestellt. Das resultierende Gemisch wird am Ende der Synthese in strikter Übereinstimmung mit dem Verfahren verarbeitet. Die einfachste Methode zur Isolierung der Zielverbindung ist die Filtration. In einigen Fällen ist es möglich, ein reines Produkt durch Destillation (Wasserdampfdestillation) direkt aus dem Reaktionsgemisch zu isolieren. In anderen Fällen besteht der erste Schritt bei der Verarbeitung von Reaktionsgemischen im Quenchen reaktiver Reagenzien und Zwischenprodukte (Wasser, Lösungen von Säuren oder Basen), in der Neutralisierung von sauren oder alkalischen Katalysatoren, in der Abtrennung unlöslicher Verbindungen durch Filtration, in der Extraktion des Produkts aus der anorganischen oder wässrigen Phase und in seiner Konzentration. In diesem Fall wird hauptsächlich die Extraktion verwendet.
Wenn die Reaktion in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden muss, füllen Sie zunächst eine leere Apparatur mit einem inerten Gas. Dann fügt man (zügig!) Lösungsmittel und Reagenzien hinzu, spült den Kolben mit einem Inertgas und kühlt (falls erforderlich). Die Reaktion wird unter einem minimalen Pufferüberdruck eines Inertgases durchgeführt. Der Überdruck wird durch eine kurze (mehrere mm) Säule aus inerter Flüssigkeit erzeugt, die in einen Flüssigkeitsverschluss am Ausgang dieser Vorrichtung gegossen wird. Die Synthese wird unter sorgfältiger Einhaltung des Verfahrens, der Kühlung (Heizung) und der Zugabegeschwindigkeit der Reagenzien durchgeführt. In Abb. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung der Synthese in einer inerten Atmosphäre mit Kühlung und Temperaturkontrolle dargestellt. Das resultierende Gemisch wird am Ende der Synthese in strikter Übereinstimmung mit dem Verfahren verarbeitet. Die einfachste Methode zur Isolierung der Zielverbindung ist die Filtration. In einigen Fällen ist es möglich, ein reines Produkt durch Destillation (Wasserdampfdestillation) direkt aus dem Reaktionsgemisch zu isolieren. In anderen Fällen besteht der erste Schritt bei der Verarbeitung von Reaktionsgemischen im Quenchen reaktiver Reagenzien und Zwischenprodukte (Wasser, Lösungen von Säuren oder Basen), in der Neutralisierung von sauren oder alkalischen Katalysatoren, in der Abtrennung unlöslicher Verbindungen durch Filtration, in der Extraktion des Produkts aus der anorganischen oder wässrigen Phase und in seiner Konzentration. In diesem Fall wird hauptsächlich die Extraktion verwendet.
Abb.1
Versuchsaufbauten.
Die Reaktionen werden auf die gleiche Weise durchgeführt wie nicht luftempfindliche Reaktionen, jedoch mit einem Dreihalskolben oder Schlenkkolben anstelle des herkömmlichen Rundkolbens. Schlenk-Kolben haben einen Hahn, um die Apparatur an die Inertgasleitung anzuschließen und den Zugang zum Inertgas zu kontrollieren, während ein Dreihalskolben zu diesem Zweck einen zusätzlichen Adapter benötigt. Die einfachste Art, eine Reaktion einzuleiten, besteht darin, zunächst alle Glasgeräte zusammenzubauen und dann den Zyklus "Evakuieren und Wiederbefüllen" anzuwenden, um eine inerte Atmosphäre zu gewährleisten, bevor die Reagenzien hinzugefügt werden. Es ist jedoch auch möglich, jedes Gerät einzeln zu befüllen und den Bausatz so zusammenzustellen, dass ein positiver Inertgasstrom aus jedem Glasgerät austritt, d. h. es strömt so viel Gas in die Apparatur, dass ein gleichmäßiger Strom austritt, wenn z. B. ein Stopfen entfernt wird. Dies ist zwar zeitaufwändiger, kann aber eine nützliche Technik sein, wenn Sie während eines Experiments ein Glasgefäß hinzufügen oder entfernen müssen (siehe unten). Typische Reaktionsaufbauten sind in Abb.2 dargestellt.
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Ein weiterer Unterschied zur luftstabilen Chemie besteht darin, dass alle Schliffverbindungen eingefettet werden müssen, um eine luftdichte Abdichtung zu gewährleisten und eine Verunreinigung z. B. durch O2 zu verhindern. In Labors der organischen Chemie wird oft empfohlen, die Fugen nicht zu fetten, da Fett in das Reaktionsgemisch gelangen und die Reaktion und die Spektren verunreinigen kann. Aus ähnlichen Gründen sollten die Verbindungen nicht übermäßig gefettet werden, wenn man luftempfindliche Chemie betreibt. Eine dünne, gleichmäßig aufgetragene Fettschicht ist besser als eine dicke Schicht, die oben und unten aus der Fuge heraussickert. Um eine dünne Schicht zu erhalten, tragen Sie zwei Streifen Fett auf gegenüberliegende Seiten des männlichen Anschlusses eines Glasgeräts auf, führen Sie es in den Hals oder die weibliche Verbindung ein und drehen Sie die beiden Teile vorsichtig, um das Fett gleichmäßig zu verteilen (Abb. 3). Es sollte ein klarer, durchgehender Film zwischen den Oberflächen der Verbindung entstehen.
auf
Gelegentlich wird es notwendig sein, während der Reaktion ein Glasgerät, wie z. B. einen Zugabe-Trichter, hinzuzufügen oder zu entfernen. Um ein Glasgerät hinzuzufügen, vergewissern Sie sich, dass es sauber, trocken und frei von Reinigungsmitteln oder Wasser ist und dass alle Verbindungen gefettet sind. Schließen Sie es an die Inertgasleitung an und befüllen Sie es. Vergewissern Sie sich, dass zwei positive Inertgasströme vorhanden sind, d. h., dass das Gas aus dem Gefäß strömt: ein Strom kommt aus dem Reaktionsgefäß und der andere aus dem anzuschließenden Glasgerät. Sobald ein gleichmäßiger Inertgasstrom aus beiden Teilen der Apparatur strömt, kann der Stopfen des Reaktionsgefäßes entfernt und die Glasgeräte an seiner Stelle angebracht werden. Um Glasgeräte während einer Reaktion zu entfernen, muss lediglich sichergestellt werden, dass ein positiver Inertgasstrom aus dem Reaktionsgefäß strömt, bevor die Glasgeräte entfernt und durch einen Stopfen oder eine Kappe ersetzt werden.
Fetten von Verbindungen .
Schliffverbindungen werden so hergestellt, dass sie recht gut ineinander passen, dennoch sind sie nicht vollkommen luftdicht. In manchen Situationen (z. B. bei der Verwendung von Unterdruck in einer Apparatur oder in einer inerten Atmosphäre) muss auf jede Verbindung Fett aufgetragen werden, um eine gute Abdichtung zu gewährleisten. Fett wird auch immer dann verwendet, wenn die Verbindung mit einer stark basischen Lösung in Berührung kommen kann, da basische Lösungen Natriumsilikate bilden und Glas verätzen können.
Das Fett kann mit einer Spritze voll Fett (Abb. 4 a), einem Holzspan oder einem Zahnstocher aufgetragen werden. Das Fett sollte portionsweise um die Steckverbindung herum leicht aufgetragen werden, und zwar näher am Glasende als an dem Ende, das mit den Reagenzien in Kontakt kommt (Abb. 4 a). Wenn sich das Fett in der Nähe des Endes befindet, das mit den Reagenzien in Berührung kommt, besteht die Möglichkeit, dass das Reagenz das Fett auflöst und kontaminiert wird. Die Muffe sollte dann angeschlossen und die Verbindungsstücke verdreht werden, um das Fett in einer dünnen Schicht zu verteilen. Die Muffe sollte um die gesamte Muffe herum transparent werden, aber nur bis zu einer Tiefe von einem Drittel bis zur Hälfte der Muffe (Abb. 4 b). Wenn die gesamte Fuge durchsichtig wird oder wenn Fett aus der Fuge austritt, wurde zu viel Fett verwendet (Abb. 4 c). Überschüssiges Fett sollte mit einem KimWipe abgewischt werden (ein solcher wird in Abb. 5 verwendet).
Das Fett kann mit einer Spritze voll Fett (Abb. 4 a), einem Holzspan oder einem Zahnstocher aufgetragen werden. Das Fett sollte portionsweise um die Steckverbindung herum leicht aufgetragen werden, und zwar näher am Glasende als an dem Ende, das mit den Reagenzien in Kontakt kommt (Abb. 4 a). Wenn sich das Fett in der Nähe des Endes befindet, das mit den Reagenzien in Berührung kommt, besteht die Möglichkeit, dass das Reagenz das Fett auflöst und kontaminiert wird. Die Muffe sollte dann angeschlossen und die Verbindungsstücke verdreht werden, um das Fett in einer dünnen Schicht zu verteilen. Die Muffe sollte um die gesamte Muffe herum transparent werden, aber nur bis zu einer Tiefe von einem Drittel bis zur Hälfte der Muffe (Abb. 4 b). Wenn die gesamte Fuge durchsichtig wird oder wenn Fett aus der Fuge austritt, wurde zu viel Fett verwendet (Abb. 4 c). Überschüssiges Fett sollte mit einem KimWipe abgewischt werden (ein solcher wird in Abb. 5 verwendet).
Um eine Fuge nach einem Vorgang von Fett zu reinigen, wischen Sie den größten Teil des Fetts mit einem Papiertuch oder KimWipe ab. Befeuchten Sie dann ein KimWipe mit etwas Kohlenwasserstofflösungsmittel und reiben Sie das befeuchtete KimWipe auf die Verbindung, um das Fett zu lösen (Abb. 5). Kohlenwasserstofflösungsmittel (z. B. Hexan) eignen sich viel besser als Aceton zum Lösen von Fettresten.
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Zugabe von luftstabilen Feststoffen zu Beginn der Reaktion.
Ein Feststoff kann zu jedem Zeitpunkt der Reaktion zugegeben werden. Wenn möglich, sollten jedoch alle Feststoffe zuerst in den Reaktionskolben gegeben werden, da die Handhabung schwieriger wird, sobald eine Flüssigkeit zugegeben wurde. Wenn der Feststoff luftstabil ist, kann er direkt zu Beginn der Reaktion in den Kolben gegeben werden, wie unten beschrieben.
So fügen Sie luftstabile Feststoffe zu Beginn der Reaktion zu.
So fügen Sie luftstabile Feststoffe zu Beginn der Reaktion zu.
- Wiegen Sie den Feststoff und geben Sie ihn in einen sauberen und trockenen Schlenkkolben oder einen Dreihalskolben mit rundem Boden, der für die durchzuführende Reaktion geeignet ist.
- Der Kolben wird mit einem gefetteten, geschliffenen Glasstopfen verschlossen.
- Der Kolben wird an die Inertgasleitung angeschlossen.
- Den Kolben vorsichtig an die Leitung anschließen, wobei darauf zu achten ist, dass der Feststoff/das Pulver nicht herausgeblasen wird. Dies würde dazu führen, dass sich weniger Reagenz in der Reaktion befindet als ursprünglich berechnet.
- Vergewissern Sie sich, dass der Kolben mit Inertgas gefüllt und an die Leitung angeschlossen ist, so dass ein positiver Gasstrom entsteht, bevor Sie etwas anderes hinzufügen.
Zugabe von luftempfindlichen Feststoffen zu Beginn der Reaktion.
Die beste Möglichkeit, einen luftempfindlichen Feststoff als erstes Reagenz zuzugeben, ist die Verwendung einer Waage in einer Glovebox, um den Feststoff abzuwiegen und in den Kolben zu geben, und zwar unter Inertgas. Viele luftempfindliche Feststoffe werden ständig in einer Glovebox aufbewahrt.
Hinzufügen von Feststoffen auf halbem Weg durch eine Reaktion.
So fügen Sie einen luftstabilen Feststoff hinzu.
- Wiegen Sie die erforderliche Menge des Feststoffs in ein Fläschchen oder ein Wägeschiffchen.
- Stellen Sie sicher, dass ein positiver Fluss von Inertgas in das Reaktionsgefäß vorhanden ist. Vergewissern Sie sich, dass das Gefäß zur Inertgasleitung offen ist und dass 2-3 Blasen pro Sekunde durch den Bubbler strömen.
- Entfernen Sie den Stopfen des Reaktionsgefäßes.
- Setzen Sie einen Pulvertrichter in den offenen Hals. Dadurch wird verhindert, dass der Feststoff bei der Zugabe am gefetteten Hals kleben bleibt. Wenn Sie keinen Pulvertrichter haben, funktioniert ein kegelförmig gebogenes Stück Papier genauso gut - achten Sie nur darauf, dass das Ende niedriger ist als der Boden des Halses.
- Gießen Sie den Feststoff vorsichtig über den Trichter in die Reaktion. Der positive Fluss des Inertgases aus dem Kolben kann dazu führen, dass ein Teil des Feststoffs, insbesondere wenn es sich um ein Pulver handelt, verloren geht, wenn die Öffnung verstopft ist; fügen Sie daher den Feststoff langsam und in kleinen Portionen hinzu, wenn Sie viel Pulver hinzufügen. Achten Sie darauf, dass Sie kein Pulver einatmen, das sich in der Luft befindet. Alternativ können Sie den Trichter so halten, dass sich die Mündung im Hals des Kolbens befindet, aber ein Spalt zwischen Mündung und Hals vorhanden ist. So kann das Inertgas entweichen, ohne durch den Trichter zu blasen und das Pulver überallhin zu verteilen. Das Problem bei dieser Methode ist, dass das Pulver eher am gefetteten Hals des Kolbens kleben bleibt.
- Entfernen Sie den Trichter und setzen Sie den Stopfen wieder auf, sobald der gesamte Feststoff hinzugefügt wurde.
Zugabe eines luftempfindlichen Feststoffs
Luftempfindliche Feststoffe sollten wie oben beschrieben in einer Glovebox zugegeben werden. Bei manchen Reaktionen ist es jedoch nicht möglich, die gesamte Apparatur oder das Reaktionsgefäß in die Glovebox zu bringen, z. B. bei Zugaben mit variabler Temperatur. Ist dies der Fall, gibt es zwei mögliche Ansätze: A) Verwendung eines Feststoffadditionsröhrchens und B) Auflösen des Feststoffs zur Zugabe in Form einer Lösung.
A) Feststoffadditionsröhrchen
Ein Feststoffadditionsröhrchen ist ein einfaches Glasgerät, das einem Reagenzglas ähnelt, aber einen Knick und eine geschliffene Glasverbindung aufweist, die in den Hals eines Reaktionsgefäßes eingesetzt werden kann (Abb. 13). Einige haben einen Schlenk- oder Young'schen Hahn, um die interne Atmosphäre und den Gasfluss zu kontrollieren. Die luftempfindliche Verbindung wird in einer Glovebox (siehe oben) in das Rohr gegeben und je nach Art der Verbindung mit einer Kappe oder einem Stopfen verschlossen (Abb. 6, A). Außerhalb der Glovebox wird das Rohr nach dem Standardverfahren an die Inertgasleitung angeschlossen. Die Kappe wird unter einem positiven Inertgasstrom entfernt und das Rohr in den Hals des Kolbens eingeführt, ebenfalls unter einem positiven Inertgasstrom (Abb. 6, B). Das Röhrchen kann dann gedreht oder leicht angeklopft werden, damit der Feststoff in das Reaktionsgefäß fällt. Wenn Sie ein Feststoffzugabegefäß ohne Hahn verwenden, kann ein zweiter Inertgasstrom mit Hilfe des in Abb. 6, C gezeigten Aufbaus eingeleitet werden, der während des Öffnens und der Befestigung des Gefäßes am Kolben eine Inertgasdecke bildet. Diese Technik ist auch nützlich, wenn Sie eine Ampulle mit einem luftempfindlichen Feststoff öffnen müssen.
A) Feststoffadditionsröhrchen
Ein Feststoffadditionsröhrchen ist ein einfaches Glasgerät, das einem Reagenzglas ähnelt, aber einen Knick und eine geschliffene Glasverbindung aufweist, die in den Hals eines Reaktionsgefäßes eingesetzt werden kann (Abb. 13). Einige haben einen Schlenk- oder Young'schen Hahn, um die interne Atmosphäre und den Gasfluss zu kontrollieren. Die luftempfindliche Verbindung wird in einer Glovebox (siehe oben) in das Rohr gegeben und je nach Art der Verbindung mit einer Kappe oder einem Stopfen verschlossen (Abb. 6, A). Außerhalb der Glovebox wird das Rohr nach dem Standardverfahren an die Inertgasleitung angeschlossen. Die Kappe wird unter einem positiven Inertgasstrom entfernt und das Rohr in den Hals des Kolbens eingeführt, ebenfalls unter einem positiven Inertgasstrom (Abb. 6, B). Das Röhrchen kann dann gedreht oder leicht angeklopft werden, damit der Feststoff in das Reaktionsgefäß fällt. Wenn Sie ein Feststoffzugabegefäß ohne Hahn verwenden, kann ein zweiter Inertgasstrom mit Hilfe des in Abb. 6, C gezeigten Aufbaus eingeleitet werden, der während des Öffnens und der Befestigung des Gefäßes am Kolben eine Inertgasdecke bildet. Diese Technik ist auch nützlich, wenn Sie eine Ampulle mit einem luftempfindlichen Feststoff öffnen müssen.
B) Zugabe eines luftempfindlichen Feststoffs als Lösung.
Die vielleicht einfachste und effektivste Art der Zugabe eines luftempfindlichen Feststoffs besteht darin, ihn in einen separaten, sauberen, trockenen Schlenkkolben unter Inertgas einzuwiegen und in einem geeigneten Lösungsmittel aufzulösen. Die resultierende Lösung kann dann über eine Kanüle in das Reaktionsgemisch gegeben werden (siehe unten).
Die vielleicht einfachste und effektivste Art der Zugabe eines luftempfindlichen Feststoffs besteht darin, ihn in einen separaten, sauberen, trockenen Schlenkkolben unter Inertgas einzuwiegen und in einem geeigneten Lösungsmittel aufzulösen. Die resultierende Lösung kann dann über eine Kanüle in das Reaktionsgemisch gegeben werden (siehe unten).
Zugabe von Lösungsmitteln und Flüssigkeiten.
Flüssigkeiten lassen sich in oder aus Gefäßen, die an eine Inertgasleitung angeschlossen sind, unter Inertgasatmosphäre leicht mit einer Spritze oder einer doppelendigen Edelstahlnadel, einer so genannten Kanüle, zugeben. Welches Verfahren Sie verwenden, hängt von der Menge und der Reaktivität der umzufüllenden Flüssigkeit und bis zu einem gewissen Grad von der Konstruktion des Behälters ab, aus dem die Flüssigkeit umgefüllt wird. In der Regel können bis zu 50 ml mit einer Spritze übertragen werden, während größere Mengen in der Regel mit einer Kanüle übertragen werden.
Spritzen-Techniken.Viele luftempfindliche Chemikalien werden als Lösungen in mit Stickstoff gefüllten Flaschen geliefert, die mit einem Septum verschlossen sind. Kleine Volumina (bis zu 25 ml) dieser Lösungen lassen sich am besten mit Glasspritzen in die Apparatur überführen. Ebenso können luftempfindliche Flüssigkeiten mit einer Spritze in die Reaktion gegeben werden.
*Hinweis: Bei der Entnahme von luftempfindlichen Reagenzien aus mit Stickstoff gefüllten Flaschen muss das entnommene Flüssigkeitsvolumen durch Inertgas (Stickstoff) aus einer Gasflasche oder einem Ballon über eine Nadel ersetzt werden, da sonst durch das entstandene Vakuum Luft (Wasser, Sauerstoff und Kohlendioxid) in die Flasche gezogen wird.
Spritzen.
Gasdichte Glasspritzen mit einem Luer-Lock-Anschluss sind die vielseitigste Art von Spritzen, die es in verschiedenen Größen gibt. Der Luer-Lock ermöglicht es, die Edelstahlnadel am Ende der Spritze zu verriegeln, so dass keine Gefahr besteht, dass die Nadel während des Transfervorgangs von der Spritze abfällt (Abb. 13). Es gibt verschiedene Spritzentypen, z. B. solche mit Teflon® -bestückten Kolben, die etwas teurer sind. Bevor Sie eine Spritze verwenden, überprüfen Sie immer, ob sie funktioniert, indem Sie etwas von dem zu verwendenden Lösungsmittel ansaugen und sicherstellen, dass keine Luft in die Spritze gesaugt wird, weder über den Luer-Lock noch durch einen Spalt zwischen Spritze und Kolben. Wenn alles in Ordnung ist, zerlegen Sie die Spritze und die Nadel, trocknen Sie sie in einem Ofen bei 120 °C (nicht, wenn sie mit Teflon® bestückt ist) und lassen Sie sie in einem Exsikkator abkühlen. Sobald Sie das luftempfindliche Reagenz übertragen haben, müssen Sie die Spritze und die Nadel sofort mit der geeigneten Methode reinigen, da Luft in die Nadel und die Spritze gelangt und das Reagenz zersetzt, wodurch die Spritze verklemmt oder die Nadel blockiert wird.
*Hinweis: Bei der Entnahme von luftempfindlichen Reagenzien aus mit Stickstoff gefüllten Flaschen muss das entnommene Flüssigkeitsvolumen durch Inertgas (Stickstoff) aus einer Gasflasche oder einem Ballon über eine Nadel ersetzt werden, da sonst durch das entstandene Vakuum Luft (Wasser, Sauerstoff und Kohlendioxid) in die Flasche gezogen wird.
Spritzen.
Gasdichte Glasspritzen mit einem Luer-Lock-Anschluss sind die vielseitigste Art von Spritzen, die es in verschiedenen Größen gibt. Der Luer-Lock ermöglicht es, die Edelstahlnadel am Ende der Spritze zu verriegeln, so dass keine Gefahr besteht, dass die Nadel während des Transfervorgangs von der Spritze abfällt (Abb. 13). Es gibt verschiedene Spritzentypen, z. B. solche mit Teflon® -bestückten Kolben, die etwas teurer sind. Bevor Sie eine Spritze verwenden, überprüfen Sie immer, ob sie funktioniert, indem Sie etwas von dem zu verwendenden Lösungsmittel ansaugen und sicherstellen, dass keine Luft in die Spritze gesaugt wird, weder über den Luer-Lock noch durch einen Spalt zwischen Spritze und Kolben. Wenn alles in Ordnung ist, zerlegen Sie die Spritze und die Nadel, trocknen Sie sie in einem Ofen bei 120 °C (nicht, wenn sie mit Teflon® bestückt ist) und lassen Sie sie in einem Exsikkator abkühlen. Sobald Sie das luftempfindliche Reagenz übertragen haben, müssen Sie die Spritze und die Nadel sofort mit der geeigneten Methode reinigen, da Luft in die Nadel und die Spritze gelangt und das Reagenz zersetzt, wodurch die Spritze verklemmt oder die Nadel blockiert wird.
Schritt-für-Schritt-Verfahren.
Bei den in diesem Abschnitt gezeigten Techniken werden Stickstoffballons verwendet, um in einem Rundkolben inerte atmosphärische Bedingungen zu schaffen, und Spritzen, um Flüssigkeiten aus trockenen Reagenzflaschen zu übertragen. Diese Techniken können leicht an die Verwendung eines Gasverteilers angepasst werden, falls vorhanden.
Bereiten Sie einen Ballon mit Inertgas vor
1. Bereite einen Nadelaufsatz für einen Ballon vor: Schneide das Ende einer 1-ml-Plastikspritze ab und stecke den Zylinder in ein Stück dicken Gummischlauch. Befestigen Sie einen Heliumballon an dem Gummischlauch und versiegeln Sie alle Verbindungen mit Parafilm. Alternativ können Sie den Ballon auch direkt an einer 2-3-ml-Plastikspritze befestigen.
2. Füllen Sie den Ballon, indem Sie ihn mit einem Schlauch am Regler eines Inertgasbehälters (Stickstoff oder Argon, Abb. 7, a) verbinden. Öffnen Sie den Gasregler, um den Ballon auf einen Durchmesser von 7" - 8" zu füllen (Abb. 7, b). [Für die Verwendung mit sehr empfindlichen Reagenzien sollte das Gas zunächst durch eine Säule mit Trockenmittel geleitet werden.]
3. Halten Sie den Ballon dicht am Körper und drehen Sie ihn, damit kein Gas entweicht. Befestigen Sie dann eine grüne Nadel (#21 gauge, 0,8 mm×25 mm, Sicherheitshinweis: sehr scharf!) sicher am Ende der Spritze (Abb. 7, c).
4. Um zu verhindern, dass Gas entweicht, wenn der Ballon aufgedreht wird, stecken Sie die Nadel in einen Gummistopfen (Abb. 7, d). Der Ballon kann nun zur Seite gelegt werden, während andere Teile des Aufbaus vorbereitet werden.
1. Bereite einen Nadelaufsatz für einen Ballon vor: Schneide das Ende einer 1-ml-Plastikspritze ab und stecke den Zylinder in ein Stück dicken Gummischlauch. Befestigen Sie einen Heliumballon an dem Gummischlauch und versiegeln Sie alle Verbindungen mit Parafilm. Alternativ können Sie den Ballon auch direkt an einer 2-3-ml-Plastikspritze befestigen.
2. Füllen Sie den Ballon, indem Sie ihn mit einem Schlauch am Regler eines Inertgasbehälters (Stickstoff oder Argon, Abb. 7, a) verbinden. Öffnen Sie den Gasregler, um den Ballon auf einen Durchmesser von 7" - 8" zu füllen (Abb. 7, b). [Für die Verwendung mit sehr empfindlichen Reagenzien sollte das Gas zunächst durch eine Säule mit Trockenmittel geleitet werden.]
3. Halten Sie den Ballon dicht am Körper und drehen Sie ihn, damit kein Gas entweicht. Befestigen Sie dann eine grüne Nadel (#21 gauge, 0,8 mm×25 mm, Sicherheitshinweis: sehr scharf!) sicher am Ende der Spritze (Abb. 7, c).
4. Um zu verhindern, dass Gas entweicht, wenn der Ballon aufgedreht wird, stecken Sie die Nadel in einen Gummistopfen (Abb. 7, d). Der Ballon kann nun zur Seite gelegt werden, während andere Teile des Aufbaus vorbereitet werden.
Vorbereiten des Reagenzienkolbens
5. Entfernen Sie das Oberflächenwasser aus einem Reagenzienkolben (ggf. mit Rührstab), indem Sie den Kolben entweder flammentrocknen oder für mehrere Stunden in einen heißen Ofen stellen. Sicherheitshinweis: Der Kolben wird sehr heiß sein! Verwenden Sie dicke Handschuhe, um das heiße Glas anzufassen.
6. Sofort ein Gummiseptum (Abb. 8, a) in die Schliffverbindung einführen. Falten Sie eine Seite des Septums über den Rand des Kolbens und halten Sie es fest, während Sie die gegenüberliegenden Seiten ebenfalls umschlagen (Abb. 8, b-d). Dies kann mit dicken Handschuhen schwierig zu bewerkstelligen sein. Eine Alternative besteht darin, den Kolben mit den dicken Handschuhen an den Körper zu halten und die Septumklappen mit bloßen Händen (oder dünneren Handschuhen, Abb. 9, a+b) umzufalten.
7. Den Reaktionskolben sofort mit einer Verlängerungsklemme an einem Ringständer oder Gitter befestigen und die Nadel des Inertgasballons in den inneren Kreis des Septums einführen (Abb. 9 c, siehe Abb. 8 d für den Kreis auf dem Septum).
8. Führen Sie eine einzelne Nadel in den Kreis auf dem Septum ein (als "Austrittsnadel" bezeichnet), um die Luft aus dem Reaktionskolben zu "spülen" (Abb. 9 d). Ziel ist es, durch den Druck des Ballons inertes Gas in den Reaktionskolben zu drücken und die Luft im Kolben durch die Austrittsnadel zu verdrängen.
9. Lassen Sie das System mindestens 5 Minuten lang spülen, wenn Sie Stickstoffgas verwenden, und vielleicht 1-2 Minuten, wenn Sie Argongas verwenden (Argon ist dichter als Luft und verdrängt daher die Luft leichter als Stickstoff). Entfernen Sie dann die Austrittsnadel und lassen Sie den Kolben unter dem Ballon des Inertgases vollständig abkühlen.
5. Entfernen Sie das Oberflächenwasser aus einem Reagenzienkolben (ggf. mit Rührstab), indem Sie den Kolben entweder flammentrocknen oder für mehrere Stunden in einen heißen Ofen stellen. Sicherheitshinweis: Der Kolben wird sehr heiß sein! Verwenden Sie dicke Handschuhe, um das heiße Glas anzufassen.
6. Sofort ein Gummiseptum (Abb. 8, a) in die Schliffverbindung einführen. Falten Sie eine Seite des Septums über den Rand des Kolbens und halten Sie es fest, während Sie die gegenüberliegenden Seiten ebenfalls umschlagen (Abb. 8, b-d). Dies kann mit dicken Handschuhen schwierig zu bewerkstelligen sein. Eine Alternative besteht darin, den Kolben mit den dicken Handschuhen an den Körper zu halten und die Septumklappen mit bloßen Händen (oder dünneren Handschuhen, Abb. 9, a+b) umzufalten.
7. Den Reaktionskolben sofort mit einer Verlängerungsklemme an einem Ringständer oder Gitter befestigen und die Nadel des Inertgasballons in den inneren Kreis des Septums einführen (Abb. 9 c, siehe Abb. 8 d für den Kreis auf dem Septum).
8. Führen Sie eine einzelne Nadel in den Kreis auf dem Septum ein (als "Austrittsnadel" bezeichnet), um die Luft aus dem Reaktionskolben zu "spülen" (Abb. 9 d). Ziel ist es, durch den Druck des Ballons inertes Gas in den Reaktionskolben zu drücken und die Luft im Kolben durch die Austrittsnadel zu verdrängen.
9. Lassen Sie das System mindestens 5 Minuten lang spülen, wenn Sie Stickstoffgas verwenden, und vielleicht 1-2 Minuten, wenn Sie Argongas verwenden (Argon ist dichter als Luft und verdrängt daher die Luft leichter als Stickstoff). Entfernen Sie dann die Austrittsnadel und lassen Sie den Kolben unter dem Ballon des Inertgases vollständig abkühlen.
10. Wenn eine Masse des leeren Kolbens benötigt wird, entfernt man den Inertgasballon (die Nadel in einen Gummistopfen stecken) und erhält die Masse des kühlen, leeren Kolbens mit Septum.
Die Spritze für den Reagenztransfer vorbereiten
11. Eine lange, biegsame Nadel aus dem heißen Ofen nehmen und sofort in den Zylinder einer frisch geöffneten Plastikspritze schrauben (Abb.10 a). Die Spritze muss ein größeres Volumen fassen als das Reagenz, das sie abgeben soll, damit sie flexibel genug ist, um das Reagenz richtig zu handhaben. Eine 10-ml-Spritze ist zum Beispiel zu klein, um 10 ml Reagenz abzugeben, kann aber für 7 ml Reagenz verwendet werden. Halten Sie die Spritze so, dass die Volumenmarkierungen sichtbar sind, und schließen Sie die gebogene Nadel mit der Spitze nach oben an, so dass die gebogene Nadel nach dem Aufschrauben (das normalerweise etwa eine halbe Drehung erfordert) nach unten zeigt und die Zahlen sichtbar sind. Auf diese Weise sind die Volumenmarkierungen während der Entnahme der Flüssigkeit sichtbar und befinden sich nicht wie in Abb. 10 d) auf der Rückseite der Spritze. Glasspritzen werden häufig mit luftempfindlichen Reagenzien verwendet, die in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Hexan) gelöst sind, und erfordern einige weitere Überlegungen, die in diesem Abschnitt nicht beschrieben werden. Wenden Sie sich an Ihren Lehrer, um weitere Anweisungen zu erhalten, wenn Sie eine Glasspritze verwenden wollen.
12. Umwickeln Sie die Verbindung zwischen Nadel und Spritze mit Teflonband oder Parafilm (Abb.10 b).
13. Spülen Sie die Nadel mit Inertgas: Führen Sie die Nadel in die Scheidewand eines leeren, trockenen Kolbens ein, der an einem Inertgasballon befestigt ist (Abb. 10 c), ziehen Sie ein volles Volumen Inertgas ab (Abb. 10 d) und stoßen Sie es dann in die Luft aus.
14. 14. Die durchgespülte Spritze wird sofort in das Septum des Reagenzienkolbens (falls vorhanden) oder in einen Gummistopfen gesteckt, bis die Spritze verwendet wird.
11. Eine lange, biegsame Nadel aus dem heißen Ofen nehmen und sofort in den Zylinder einer frisch geöffneten Plastikspritze schrauben (Abb.10 a). Die Spritze muss ein größeres Volumen fassen als das Reagenz, das sie abgeben soll, damit sie flexibel genug ist, um das Reagenz richtig zu handhaben. Eine 10-ml-Spritze ist zum Beispiel zu klein, um 10 ml Reagenz abzugeben, kann aber für 7 ml Reagenz verwendet werden. Halten Sie die Spritze so, dass die Volumenmarkierungen sichtbar sind, und schließen Sie die gebogene Nadel mit der Spitze nach oben an, so dass die gebogene Nadel nach dem Aufschrauben (das normalerweise etwa eine halbe Drehung erfordert) nach unten zeigt und die Zahlen sichtbar sind. Auf diese Weise sind die Volumenmarkierungen während der Entnahme der Flüssigkeit sichtbar und befinden sich nicht wie in Abb. 10 d) auf der Rückseite der Spritze. Glasspritzen werden häufig mit luftempfindlichen Reagenzien verwendet, die in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Hexan) gelöst sind, und erfordern einige weitere Überlegungen, die in diesem Abschnitt nicht beschrieben werden. Wenden Sie sich an Ihren Lehrer, um weitere Anweisungen zu erhalten, wenn Sie eine Glasspritze verwenden wollen.
12. Umwickeln Sie die Verbindung zwischen Nadel und Spritze mit Teflonband oder Parafilm (Abb.10 b).
13. Spülen Sie die Nadel mit Inertgas: Führen Sie die Nadel in die Scheidewand eines leeren, trockenen Kolbens ein, der an einem Inertgasballon befestigt ist (Abb. 10 c), ziehen Sie ein volles Volumen Inertgas ab (Abb. 10 d) und stoßen Sie es dann in die Luft aus.
14. 14. Die durchgespülte Spritze wird sofort in das Septum des Reagenzienkolbens (falls vorhanden) oder in einen Gummistopfen gesteckt, bis die Spritze verwendet wird.
Entnehmen Sie das Reagenz.
15. In die Reagenzienflasche muss ein Ballon mit Inertgas eingeführt werden, um den Druckausgleich während der Entnahme der Flüssigkeit zu gewährleisten. Eine Plattform (z. B. Ringklammer/Drahtgeflecht) sollte auch unter der Reagenzflasche verwendet werden, wenn diese über dem Tisch positioniert ist, um Halt zu bieten, falls die Flasche aus dem Griff der Klammer rutscht.16. Führen Sie die Nadel der gespülten Spritze in das Septum des luftempfindlichen Reagenzes und in die Flüssigkeit ein (Abb.11 a).
17. Ziehen Sie langsam etwas Flüssigkeit in die Spritze. Wenn der Kolben zu schnell zurückgezogen wird, kann der Unterdruck in der Spritze dazu führen, dass Luft durch die Verbindung zwischen Nadel und Spritze (durch oder um das Teflonband oder die Parafilm) entweicht.
18. In der Spritze wird sich unweigerlich eine Blase bilden. Halten Sie die Spritze kopfüber und senkrecht (Abb. 11 b) und drücken Sie auf den Kolben, um die Gasblase zurück in die Flasche zu drücken.
19. Ziehen Sie die Flüssigkeit langsam bis auf 1-2 ml über das gewünschte Volumen hinaus auf (Abb. 11 c), halten Sie die Spritze dann senkrecht und drücken Sie die Flüssigkeit bis auf das gewünschte Volumen zurück (Abb. 11 d zeigt 2,0 ml Flüssigkeit). Wenn Sie zunächst mehr als das gewünschte Volumen abziehen, können Sie sicher sein, dass sich keine Gasblasen in der Nadel befinden und dass Sie ein genaues Volumen gemessen haben.
20. Die Nadel sollte zu diesem Zeitpunkt mit dem luftempfindlichen Reagenz gefüllt sein, und wenn sie aus der Flasche entfernt würde, käme das Reagenz an der Nadelspitze mit der Atmosphäre in Kontakt. Dies kann katastrophale Folgen haben, wenn das Reagenz sehr reaktiv ist (Rauch- oder Brandgefahr). Sicherheitshinweis: Es ist daher unbedingt erforderlich, dass vor dem Entfernen der Nadel ein "Puffer" aus Inertgas (Abb. 13) zwischen das luftempfindliche Reagenz und die Atmosphäre gelegt wird.
17. Ziehen Sie langsam etwas Flüssigkeit in die Spritze. Wenn der Kolben zu schnell zurückgezogen wird, kann der Unterdruck in der Spritze dazu führen, dass Luft durch die Verbindung zwischen Nadel und Spritze (durch oder um das Teflonband oder die Parafilm) entweicht.
18. In der Spritze wird sich unweigerlich eine Blase bilden. Halten Sie die Spritze kopfüber und senkrecht (Abb. 11 b) und drücken Sie auf den Kolben, um die Gasblase zurück in die Flasche zu drücken.
19. Ziehen Sie die Flüssigkeit langsam bis auf 1-2 ml über das gewünschte Volumen hinaus auf (Abb. 11 c), halten Sie die Spritze dann senkrecht und drücken Sie die Flüssigkeit bis auf das gewünschte Volumen zurück (Abb. 11 d zeigt 2,0 ml Flüssigkeit). Wenn Sie zunächst mehr als das gewünschte Volumen abziehen, können Sie sicher sein, dass sich keine Gasblasen in der Nadel befinden und dass Sie ein genaues Volumen gemessen haben.
20. Die Nadel sollte zu diesem Zeitpunkt mit dem luftempfindlichen Reagenz gefüllt sein, und wenn sie aus der Flasche entfernt würde, käme das Reagenz an der Nadelspitze mit der Atmosphäre in Kontakt. Dies kann katastrophale Folgen haben, wenn das Reagenz sehr reaktiv ist (Rauch- oder Brandgefahr). Sicherheitshinweis: Es ist daher unbedingt erforderlich, dass vor dem Entfernen der Nadel ein "Puffer" aus Inertgas (Abb. 13) zwischen das luftempfindliche Reagenz und die Atmosphäre gelegt wird.
21. Herstellung des "Inertgaspuffers".
a. Die Nadel wird in den Kopfraum der Reagenzienflasche eingeführt (Abb. 12 a+b).
b. Halten Sie die Spritze kopfüber und senkrecht und ziehen Sie den Kolben vorsichtig zurück, bis eine Blase im Zylinder zu sehen ist (etwa 20% des Spritzenvolumens, Abb. 12 c). Stecken Sie die Spritze sofort in die Scheidewand des Reaktionskolbens, wenn dieser in der Nähe ist, oder in einen Gummistopfen, wenn der Kolben weiter entfernt ist (Abb.12 d).
Geben Sie das Reagenz ab.
22. Setzen Sie die Spritze mit dem Reagenz in die Scheidewand des Reaktionskolbens, während ein Inertgasballon in den Reaktionskolben eingeführt ist. Halten Sie die Spritze senkrecht und drücken Sie auf den Kolben, um zunächst den Inertgaspuffer (Abb. 14 a) und dann langsam das Reagenz in den Kolben zu geben.
23. Beenden Sie die Reagenzabgabe, wenn der Gummikolben der Spritze auf das Ende des Zylinders trifft (Abb. 14 b). Drehen Sie die Spritze nicht um und drücken Sie die Restflüssigkeit heraus: Dies würde dazu führen, dass ein größeres Volumen an Reagenz abgegeben wird, als von der Spritze gemessen wurde.
24. Da die Nadel noch mit dem luftempfindlichen Reagenz gefüllt ist, ziehen Sie mit der Nadelspitze, die sich noch im Kopfraum des Reaktionskolbens befindet, einen Inertgaspuffer in die Spritze. Stecken Sie die Nadelspitze in einen Gummistopfen, wenn die Reinigungsstation nicht in der Nähe ist.
22. Setzen Sie die Spritze mit dem Reagenz in die Scheidewand des Reaktionskolbens, während ein Inertgasballon in den Reaktionskolben eingeführt ist. Halten Sie die Spritze senkrecht und drücken Sie auf den Kolben, um zunächst den Inertgaspuffer (Abb. 14 a) und dann langsam das Reagenz in den Kolben zu geben.
23. Beenden Sie die Reagenzabgabe, wenn der Gummikolben der Spritze auf das Ende des Zylinders trifft (Abb. 14 b). Drehen Sie die Spritze nicht um und drücken Sie die Restflüssigkeit heraus: Dies würde dazu führen, dass ein größeres Volumen an Reagenz abgegeben wird, als von der Spritze gemessen wurde.
24. Da die Nadel noch mit dem luftempfindlichen Reagenz gefüllt ist, ziehen Sie mit der Nadelspitze, die sich noch im Kopfraum des Reaktionskolbens befindet, einen Inertgaspuffer in die Spritze. Stecken Sie die Nadelspitze in einen Gummistopfen, wenn die Reinigungsstation nicht in der Nähe ist.
Reinigen Sie die Nadel und die Spritze.
25. Die Spritze und die Nadel sollten so bald wie möglich gereinigt werden, da sich mit der Zeit Ablagerungen in der Nadel bilden können, die einen Pfropfen bilden. So reinigen Sie die Spritze und die Nadel.
25. Die Spritze und die Nadel sollten so bald wie möglich gereinigt werden, da sich mit der Zeit Ablagerungen in der Nadel bilden können, die einen Pfropfen bilden. So reinigen Sie die Spritze und die Nadel.
a. Ziehen Sie einige ml eines sauberen Lösungsmittels in die Spritze auf, das dem in der luftempfindlichen Lösung verwendeten Lösungsmittel ähnelt (Abb.14 c). Die Abbildungen in diesem Abschnitt zeigen zum Beispiel den Transfer eines in THF gelösten BH3-Reagenzes. Ein ideales Lösungsmittel für die Spülung wäre also THF. Da THF nicht zur Verfügung stand, war Diethylether ein guter Ersatz, da die beiden Lösungsmittel strukturell ähnlich sind (sie sind beide Ether).
b. Schütte das Lösungsmittel in ein Abfallbecherglas. Wiederholen Sie den Vorgang mit einer weiteren Lösungsmittelspülung und achten Sie darauf, den gesamten Bereich in der Spritze zu spülen, mit dem das Reagenz in Berührung kam.
c. Spülen Sie die Spritze einmal mit Wasser, um anorganische Salze aufzulösen und zu entfernen.
d. Spülen Sie außerdem die Spritze und die Nadel zweimal mit einigen ml Aceton.
e. Entfernen Sie die Nadel aus der Spritze und bewahren Sie sie für die spätere Verwendung auf. Die Plastikspritze sollte nicht wiederverwendet, sondern weggeworfen werden: Die in vielen luftempfindlichen Lösungen enthaltenen Lösungsmittel zersetzen den Gummikolben der Spritze, so dass sie nach einmaligem Gebrauch anschwillt und unwirksam wird.
Spritzennadeln und Kanülen.
Luer-Lock-Spritzennadeln aus rostfreiem Stahl gibt es in verschiedenen Längen und Durchmessern. Die Länge der Nadel, die Sie benötigen, hängt von der Größe des Gefäßes ab, aus dem Sie die Flüssigkeit entnehmen wollen; der erforderliche Durchmesser hängt von der Größe der Spritze - Sie sollten keine Nadel mit großem Durchmesser für eine Spritze mit kleinem Volumen verwenden - und von der Viskosität der Lösung oder Flüssigkeit ab. Der Nadeldurchmesser wird in Gauge" angegeben: je höher der Gauge-Wert, desto enger der Nadeldurchmesser. Für die meisten Arbeiten in inerter Atmosphäre sollten Sie eine Nadel mit einer "nicht-kerbenden" oder "ablenkenden" Spitze verwenden (Abb. 15), die sicherstellt, dass beim Durchstechen der Nadel kein Stück des Septums in der Nadel eingeklemmt wird.
Luer-Lock-Spritzennadeln aus rostfreiem Stahl gibt es in verschiedenen Längen und Durchmessern. Die Länge der Nadel, die Sie benötigen, hängt von der Größe des Gefäßes ab, aus dem Sie die Flüssigkeit entnehmen wollen; der erforderliche Durchmesser hängt von der Größe der Spritze - Sie sollten keine Nadel mit großem Durchmesser für eine Spritze mit kleinem Volumen verwenden - und von der Viskosität der Lösung oder Flüssigkeit ab. Der Nadeldurchmesser wird in Gauge" angegeben: je höher der Gauge-Wert, desto enger der Nadeldurchmesser. Für die meisten Arbeiten in inerter Atmosphäre sollten Sie eine Nadel mit einer "nicht-kerbenden" oder "ablenkenden" Spitze verwenden (Abb. 15), die sicherstellt, dass beim Durchstechen der Nadel kein Stück des Septums in der Nadel eingeklemmt wird.
Kanülen sind lange, biegsame, doppelendige Nadeln aus rostfreiem Stahl oder inertem Kunststoff, die verwendet werden, um große Mengen von Reagenzien oder Lösungsmitteln unter Inertgasdruck von einem Gefäß in ein anderes zu transferieren (Abb. 16).
Zusammenfassung
Viele Versuchsaufbauten sind mit Dreihalskolben und Glasgeräten möglich, die einen zusätzlichen Hahn oder Anschluss haben, um einen Einlass für das Inertgas und einen Zugang zum Vakuum für den Evakuierungs- und Wiederbefüllungszyklus zu schaffen. Feste Stoffe, ob luftempfindlich oder luftstabil, sollten nach Möglichkeit zu Beginn der Reaktion zugegeben werden. Die Zugabe von Feststoffen in der Mitte der Reaktion ist schwieriger, kann aber mit einem Trichter oder Rohr für die Feststoffzugabe erfolgen. Flüssigkeiten werden mit einer Spritze zugegeben, wenn die Menge unter 50 ml liegt, oder mit einer Kanüle, wenn mehr als 50 ml benötigt werden.
Dynamische luftfreie Destillation
Dynamische luftfreie Vakuumdestillationen werden routinemäßig zur Reinigung von hochsiedenden Flüssigkeiten (>150 °C), luftempfindlichen Stoffen und einigen niedrig schmelzenden Feststoffen eingesetzt. Diese Methode eignet sich gut für kommerziell erhältliche Reagenzien oder für Verbindungen, die in großem Maßstab im Labor hergestellt werden und bei denen die (oft bekannten) Verunreinigungen nicht flüchtig sind und daher nach der Destillation zurückbleiben.
Abb.18
Schritt-für-Schritt-Verfahren
Schritt 1: Das verunreinigte Material wird in einen geeigneten, mit einem Magnetrührer versehenen Schlenkkolben überführt. Bei kommerziell erhältlichen Reagenzien, die in loser Schüttung gereinigt werden sollen, kann dies in einen Schlenkkolben (der bereits an die Inertgasleitung angeschlossen ist) unter einem Inertgasstrom erfolgen. Bei selbst hergestellten Verbindungen verbleibt das Rohmaterial in der Regel im Schlenkkolben, nachdem das Lösungsmittel und die flüchtigen Bestandteile im Vakuum entfernt wurden.
Schritt 2: Ein Schlenkkolben, eine Destillationsbrücke und eine Schlenkkappe werden eingefettet, zusammengebaut und an die Inertgasleitung angeschlossen. Hinweis: Die abgebildete Art der Destillationsbrücke (einteilig) ist speziell für die Reinigung hochsiedender Flüssigkeiten unter Hochvakuum konzipiert. Sie unterscheidet sich von einem typischen Destillationsaufbau mit einem Destillationskopf, einem Thermometeradapter und einem wassergekühlten Kondensator.
Schritt 3: Nachdem der aufnehmende Schlenkkolben mit Destillationsbrücke in die Leitung geschaltet und mit Inertgas aufgefüllt wurde, wird er an den Schlenkkolben mit dem Rohmaterial angeschlossen. Dies kann eine kurze Hilfestellung beim Entfernen von Klammern und Stopfen erfordern. Stellen Sie sicher, dass während dieses Vorgangs Inertgas in beide Kolben strömt, um die Exposition gegenüber atmosphärischer Luft und Feuchtigkeit zu minimieren.
Schritt 4: Die Absperrhähne beider Schlenkkolben werden geschlossen und der Destillationskolben wird in einen geeigneten Heizmantel oder ein Ölbad gesenkt. Unter Rühren wird der Absperrhahn des aufnehmenden Schlenkkolbens langsam und vorsichtig auf Vakuum geöffnet. Dies dient dazu, das Rohmaterial zu entgasen und eventuelle Lösungsmittelreste oder flüchtige Verunreinigungen zu entfernen. Hinweis: Das Schüttgut sollte ausreichend hochsiedend sein, damit es bei Raumtemperatur unter Vakuum nicht verdampft. Eine externe Flüssigstickstofffalle kann zwischen dem Aufnahmekolben und der Inertgasleitung verwendet werden, um flüchtige Verbindungen zu kondensieren.
Schritt 5: Sobald ein gutes Vakuum (d. h. ein niedriger Druck) im Destillationsaufbau hergestellt und das Rohmaterial vollständig entgast ist, kann die Temperatur am Heizmantel langsam erhöht werden. Da das Rohmaterial bei Umgebungstemperatur nicht verdampft, reicht im Allgemeinen ein Eisbad aus, um den Auffangkolben zu kühlen und das Destillat zu kondensieren; es kann aber auch ein Dewar mit flüssigem Stickstoff verwendet werden. Während der Destillation kann es erforderlich sein, den Kolben und einen Teil der Brücke mit Aluminiumfolie zu isolieren oder die Glasgeräte kurzzeitig mit einer Heißluftpistole zu erhitzen.
Schritt 6: Nach Abschluss der Destillation wird der Absperrhahn am Auffangkolben geschlossen. Der Heizmantel wird abgesenkt, damit der Destillationskolben auf Umgebungstemperatur abkühlen kann, und das Kühlbad wird vom Auffangkolben entfernt, damit dieser auftauen oder sich auf Umgebungstemperatur erwärmen kann.
Schritt 7: Wenn die Destillationsapparatur Raumtemperatur erreicht hat, wird das System langsam mit Inertgas aufgefüllt. Wurde eine externe Falle verwendet, so muss diese zunächst abgeklemmt und der Auffangkolben wieder an die Inertgasleitung angeschlossen werden.
Schritt 8: Unter einem Inertgasstrom kann die Destillationsbrücke vom Auffangkolben entfernt und durch einen sauberen, gefetteten Glasstopfen ersetzt werden. Das gereinigte Material kann nun über eine Kanüle in eine geeignete Ampulle zur Aufbewahrung überführt oder direkt für weitere Manipulationen verwendet werden.
Hinweise und Tipps.
- Eine ungefähre Destillationstemperatur kann anhand des bekannten Siedepunkts der Verbindung (bei Umgebungsdruck) und des Drucks in der Inertgasleitung (bei Verwendung eines Manometers) berechnet werden.
- Für komplexe Gemische von Spezies, die durch Vakuumdestillation getrennt werden sollen, ist in der Regel ein aufwendigerer Aufbau mit einer Vigreux-Kolonne, einem Thermometeradapter und einem "Molch"-Rezipienten (Spinnen- oder Kuh-Rezipienten) erforderlich, um mehrere Fraktionen zu sammeln.
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