Sissejuhatus.
Vee või õhus oleva hapnikuga reageerivate reaktiivide kasutamisel on mõnikord vaja hoolikalt kuivi või hapnikuvabu tingimusi. Nende reaktiivide ohutuks ja tõhusaks kasutamiseks tuleb klaasesemed kuivatada ahju- või leekkuivatusega, seejärel tuleb õhk kuivale inertsele gaasile (sageli lämmastik või argoon) ümber tõsta. See loob aparaadi sees "inertse atmosfääri", mis ei reageeri reaktiividega.
Reaktsiooni seadistamine.
Iga reaktsioon nõuab mitme reaktiivi lisamist, sageli ettenähtud järjekorras. Õhutundliku reaktsiooni läbiviimisel nõuab reaktiivide lisamine ilma õhku või niiskust süsteemi sisse toomata ettevaatust ja oskusi. Iga reaktiivi lisamise viis sõltub reaktsiooni olemusest. Reaktsioonid võivad olla õhutundlikud reagentide poolest, näiteks n-BuLi või Grignardi reaktiivid, või võib juhtuda, et ainult reaktsiooni produkt on õhutundlik, näiteks metallorgaaniline kompleks.
Kui reaktsioon on vaja läbi viia inertses keskkonnas, tuleb esmalt täita tühi aparaat inertgaasiga. Seejärel lisage (kiiresti!) lahustid ja reaktiivid, puhastage kolb inertgaasiga, jahutage (kui see on vajalik). Reaktsioon viiakse läbi inertgaasi minimaalse puhvri ülerõhu all. Ülerõhk tekitatakse lühikese (mõne mm) inertvedeliku kolonni abil, mis valatakse selle seadme väljalaskeava juures olevasse vedeliku sulgurisse. Süntees viiakse läbi, järgides hoolikalt protseduuri, säilitades jahutus- (kuumutus-) režiimi ja reaktiivide lisamise kiirust. Joonisel 1 on kujutatud seade sünteesi läbiviimiseks inertses atmosfääris koos jahutusega koos temperatuuri reguleerimisega. Saadud segu töödeldakse sünteesi lõpus rangelt protseduuri kohaselt. Kõige lihtsam meetod sihtühendi eraldamiseks on filtreerimine. Mõnel juhul on võimalik puhas toode eraldada destilleerimise (aurudestillatsiooni) teel otse reaktsioonisegust. Muudel juhtudel on reaktsioonisegude töötlemise esimene etapp reaktiivsete reagentide ja vaheproduktide kustutamine (vesi, hapete või aluste lahused), happeliste või leeliseliste katalüsaatorite neutraliseerimine, lahustumatute ühendite eraldamine filtreerimise teel, toote ekstraheerimine anorgaanilisest või vesifaasist ja selle kontsentreerimine. Sellisel juhul kasutatakse peamiselt ekstraheerimist.
Kui reaktsioon on vaja läbi viia inertses keskkonnas, tuleb esmalt täita tühi aparaat inertgaasiga. Seejärel lisage (kiiresti!) lahustid ja reaktiivid, puhastage kolb inertgaasiga, jahutage (kui see on vajalik). Reaktsioon viiakse läbi inertgaasi minimaalse puhvri ülerõhu all. Ülerõhk tekitatakse lühikese (mõne mm) inertvedeliku kolonni abil, mis valatakse selle seadme väljalaskeava juures olevasse vedeliku sulgurisse. Süntees viiakse läbi, järgides hoolikalt protseduuri, säilitades jahutus- (kuumutus-) režiimi ja reaktiivide lisamise kiirust. Joonisel 1 on kujutatud seade sünteesi läbiviimiseks inertses atmosfääris koos jahutusega koos temperatuuri reguleerimisega. Saadud segu töödeldakse sünteesi lõpus rangelt protseduuri kohaselt. Kõige lihtsam meetod sihtühendi eraldamiseks on filtreerimine. Mõnel juhul on võimalik puhas toode eraldada destilleerimise (aurudestillatsiooni) teel otse reaktsioonisegust. Muudel juhtudel on reaktsioonisegude töötlemise esimene etapp reaktiivsete reagentide ja vaheproduktide kustutamine (vesi, hapete või aluste lahused), happeliste või leeliseliste katalüsaatorite neutraliseerimine, lahustumatute ühendite eraldamine filtreerimise teel, toote ekstraheerimine anorgaanilisest või vesifaasist ja selle kontsentreerimine. Sellisel juhul kasutatakse peamiselt ekstraheerimist.
Joonis 1
Katsekorraldused.
Reaktsioonid seadistatakse samamoodi nagu mitteõhutundlikud reaktsioonid, kuid traditsioonilise ümarpõhjalise kolvi asemel kasutatakse kas kolmekandilist kolbi või Schlenki kolbi. Schlenk-kolvid on varustatud kraaniga, et ühendada seade inertgaasitorustikuga ja kontrollida juurdepääsu inertgaasile, samas kui kolmekaelaline kolb nõuab selleks täiendavat adapterit. Kõige lihtsam viis reaktsiooni seadistamiseks on kõigepealt kokku panna kõik klaastarbed ja seejärel rakendada evakueerimis- ja uuesti täitmistsüklit, et tagada inertne atmosfäär enne reaktiivide lisamist. Siiski on võimalik täita iga seade eraldi ja komplekt kokku panna nii, et igast klaastükist tuleb positiivne inertgaasivool, st et seadmesse voolab piisavalt gaasi, et näiteks korgi eemaldamisel eraldub pidev gaasivool. See on aeganõudvam, kuid võib olla kasulik tehnika, kui teil on vaja lisada või eemaldada klaasnõusid katse keskel (vt allpool). Tüüpilised reaktsioonide seadistused on näidatud joonisel 2.
jaoks.
A) Aluseline, toatemperatuuril toimuv reaktsioon segamisega; B) Toatemperatuuril toimuv reaktsioon liitumissahvliga; C) Kuumutamine tagasivoolu juures segamisega; D) Kuumutamine tagasivoolu juures koos liitumissahvliga..
Teine erinevus võrreldes õhustabiilse keemiaga on see, et kõik põhjaklaasiühendused peavad olema määritud, et tagada õhukindel tihendus ja vältida saastumist näiteks O2-ga. Orgaanilise keemia laborites soovitatakse sageli jätta ühendused määrimata, sest rasv võib sattuda reaktsioonisegusse ja reaktsiooni ning spektri saastuda. Sarnastel põhjustel ei tohiks ühendusi liigselt määrida, kui tehakse õhutundlikku keemiat. Peenike, ühtlaselt pealekantud määrdekiht on parem kui paks kiht, mis lekib liigendi üla- ja alumistest osadest. Õhukese kihi saamiseks kandke kaks rasvakihti, mis tahes klaasnõude isasliitmiku vastaskülgedele, sisestage kaela või emasliitmikku ja pöörake kahte osa ettevaatlikult, et rasv ühtlaselt jaotuks (joonis 3). Liigendi pindade vahele peab jääma selge, pidev kile.
Vahetevahel on vaja reaktsiooni käigus lisada või eemaldada klaasnõusid, näiteks lisamissahtel. Klaasnõude lisamiseks veenduge, et see on puhas ja kuivalt puhastusvahendist või veest ning et kõik ühenduskohad on määritud. Ühendage see inertgaasitoru külge ja täitke see. Veenduge, et inertgaasist on kaks positiivset voolu, st et gaas voolab anumast välja: üks vool tuleb reaktsioonianumast ja teine kinnitatava klaasesemendi juurest. Kui inertgaasi voog voolab stabiilselt mõlemast seadme osast, võib reaktsioonianuma korgi eemaldada ja klaasnõusid selle asemele lisada. Klaasnõude eemaldamiseks reaktsiooni ajal tuleb lihtsalt tagada, et reaktsioonianumast voolab inertgaas, enne kui klaasnõue eemaldatakse ja see asendatakse korgi või korgiga.
Liigendite määrimine .
Lihvitud klaasliited on valmistatud nii, et need sobivad üksteisega üsna hästi kokku, kuid ei ole siiski täiesti õhukindlad. Mõnes olukorras (nt kui kasutatakse vähendatud rõhku seadme sees või inertses atmosfääris) tuleb igale ühenduskohale määrida, et tagada hea tihendus. Määret kasutatakse ka siis, kui ühendus võib kokku puutuda väga aluselise lahusega, sest aluselised lahused võivad moodustada naatriumsilikaate ja söövitada klaasi.
Rasva võib peale kanda rasva täis süstlaga (joonis 4 a), puukleepsuga või hambapulgaga. Rasva tuleks kanda kergelt osadena ümber isasliidese, lähemal klaasist otsale kui otsale, mis puutub kokku reaktiividega (joonis 4 a). Kui määrde lastakse reaktiividega kokkupuutuva otsa lähedale, on võimalus, et reaktiiv lahustab määrde ja saastub. Seejärel tuleb emasliitmik ühendada ja liiteid keerata, et määret õhukese kihina levitada. Liigend peaks muutuma läbipaistvaks kogu ulatuses, kuid ainult ühe kolmandiku kuni poole ulatuses (joonis 4 b). Kui kogu ühendus muutub läbipaistvaks või kui on näha, et määrdeaine voolab ühendusest välja, on kasutatud liiga palju määret (joonis 4 c). Liigne määre tuleb pühkida ära KimWipe'iga (joonisel 5 on kasutatud ühte).
Rasva võib peale kanda rasva täis süstlaga (joonis 4 a), puukleepsuga või hambapulgaga. Rasva tuleks kanda kergelt osadena ümber isasliidese, lähemal klaasist otsale kui otsale, mis puutub kokku reaktiividega (joonis 4 a). Kui määrde lastakse reaktiividega kokkupuutuva otsa lähedale, on võimalus, et reaktiiv lahustab määrde ja saastub. Seejärel tuleb emasliitmik ühendada ja liiteid keerata, et määret õhukese kihina levitada. Liigend peaks muutuma läbipaistvaks kogu ulatuses, kuid ainult ühe kolmandiku kuni poole ulatuses (joonis 4 b). Kui kogu ühendus muutub läbipaistvaks või kui on näha, et määrdeaine voolab ühendusest välja, on kasutatud liiga palju määret (joonis 4 c). Liigne määre tuleb pühkida ära KimWipe'iga (joonisel 5 on kasutatud ühte).
Määrde eemaldamiseks liigendist pärast protsessi lõppu pühkige suurem osa määrdeainest paberrätiku või KimWipe'i abil. Seejärel niisutage KimWipe'i mõne süsivesiniku lahustiga ja hõõruge niisutatud KimWipe'iga liigesele, et rasv lahustuks (joonis 5). Süsivesiniklahustid (nt heksaanid) toimivad rasvajääkide lahustamiseks palju paremini kui atsetoon.
iga
.
Õhus püsivate tahkete ainete lisamine reaktsiooni alguses.
Tahke aine võib lisada reaktsiooni mis tahes etapis, kuid kui võimalik, lisage kõigepealt kõik tahked ained reaktsioonikolbi, sest pärast vedeliku lisamist muutub manipuleerimine keerulisemaks. Kui tahke aine on õhustabiilne, võib selle lisada otse kolbi reaktsiooni alguses, nagu on kirjeldatud allpool.
Õhustabiilsete tahkete ainete lisamine reaktsiooni alguses.
Õhustabiilsete tahkete ainete lisamine reaktsiooni alguses.
- Kaaluge tahke aine ja lisage see puhtasse ja kuiva Schlenk-kolbi või kolmekandilise ümarpõhjaga kolbi vastavalt läbiviidavale reaktsioonile.
- Kolb suletakse rasvatatud, lihvitud klaasist korgiga.
- Kinnitage kolb inertgaasitoru külge.
- Avage kolb ettevaatlikult liinile, jälgides, et tahke aine/pulber ei puhuks välja. Selle tulemusel oleks reaktsioonis vähem reagenti kui algselt arvutatud.
- Veenduge, et kolb on täidetud inertgaasiga ja avatud liinile nii, et enne millegi muu lisamist tekib positiivne gaasivool.
Õhutundliku tahke aine lisamine reaktsiooni alguses.
Parim viis õhutundliku tahke aine lisamiseks esimese reagendina on kasutada kindlas kastis olevat kaalu, et kaaluda tahke aine välja ja panna see kolbi, seda kõike inertses atmosfääris. Paljusid õhutundlikke tahkeid aineid hoitakse püsivalt gloveboxis.
Tahkete ainete lisamine reaktsiooni keskel.
Õhu suhtes tundliku tahke aine lisamine.
- Kaaluge vajalik kogus tahke ainet viaali või kaalukaussi.
- Tagage, et reaktsioonianumasse voolab inertne gaas. Veenduge, et anum on avatud inertgaasitorustikule ja et mullivannist voolab läbi 2-3 mulli sekundis.
- Eemaldage reaktsioonianuma kork.
- Asetage avatud kaelasse pulbriline lehter. See takistab tahke aine lisamise ajal selle määritud kaela külge kleepumist. Kui teil ei ole pulbrisahtel, sobib ka koonusekujuliseks painutatud paberitükk - lihtsalt veenduge, et selle ots on kaela põhjast madalamal.
- Valage tahke aine ettevaatlikult reaktsioonisahtelise lehtri kaudu. Inertgaasi positiivne voog kolvist välja võib põhjustada tahke aine, eriti kui tegemist on pulbriga, kadumist, kui ava on ummistunud, seega lisage tahke aine aeglaselt ja väikeste portsjonite kaupa, kui te lisate palju pulbrit. Olge ettevaatlik, et vältida pulbri sissehingamist õhku. Teise võimalusena hoidke lehter nii, et ühendus on kolvi kaela sees, kuid ühendus ja kaela vahel on vahe. See annab inertsele gaasile ruumi väljuda, ilma et see puhuks läbi lehviku ja puhuks pulbrit kõikjale. Selle meetodi probleemiks on see, et tõenäolisemalt jääb pulber kolvi määritud kaela külge kinni.
- Kui kogu tahke aine on lisatud, eemaldage kolb ja asendage kork.
Õhutundliku tahke aine lisamine
Õhutundlikud tahked ained tuleb lisada kindlusboksis, nagu eespool kirjeldatud. Mõne reaktsiooni puhul ei ole siiski võimalik kogu aparatuuri või reaktsioonianumat kindlusboksi viia, näiteks muutuva temperatuuriga lisamine. Sellisel juhul on kaks võimalikku lähenemist: A) kasutada tahke aine lisamistoru ja B) lahustada tahke aine, et lisada seda lahusena.
A) Tahke lisamistoru
Tahke lisamistoru on lihtne katseklaasi sarnane, kuid painutatud ja lihvitud klaasist ühenduskohaga klaastükk, mis sobib reaktsioonianuma kaela sisse paigutamiseks (joonis 13). Mõnel neist on Schlenki või Youngi kraan, mis võimaldab kontrollida sisemist atmosfääri ja gaasivoolu. Õhutundlik ühend pannakse torusse kindakasti (vt eespool) ja toru suletakse korgi või korgiga, sõltuvalt ühenditüübist (joonis 6, A). Kui toru on väljaspool kindakambrit, kinnitatakse see standardmenetlust kasutades inertgaasitorustiku külge. Kork eemaldatakse inertgaasi positiivse voolu all ja toru sisestatakse kolvi kaela samuti inertgaasi positiivse voolu all (joonis 6, B). Seejärel võib toru pöörata või seda õrnalt koputada, et tahke aine langeks reaktsioonianumasse. Kui kasutate tahkete ainete lisamistoru ilma kraanikausita, võib sisestada sekundaarse inertgaasi voolu, kasutades joonisel 6, C näidatud seadistust. See tagab inertgaasivaiba toru avamise ja kolbi külge kinnitamise ajal. See tehnika on kasulik ka siis, kui on vaja avada õhutundliku tahke aine ampulli.
A) Tahke lisamistoru
Tahke lisamistoru on lihtne katseklaasi sarnane, kuid painutatud ja lihvitud klaasist ühenduskohaga klaastükk, mis sobib reaktsioonianuma kaela sisse paigutamiseks (joonis 13). Mõnel neist on Schlenki või Youngi kraan, mis võimaldab kontrollida sisemist atmosfääri ja gaasivoolu. Õhutundlik ühend pannakse torusse kindakasti (vt eespool) ja toru suletakse korgi või korgiga, sõltuvalt ühenditüübist (joonis 6, A). Kui toru on väljaspool kindakambrit, kinnitatakse see standardmenetlust kasutades inertgaasitorustiku külge. Kork eemaldatakse inertgaasi positiivse voolu all ja toru sisestatakse kolvi kaela samuti inertgaasi positiivse voolu all (joonis 6, B). Seejärel võib toru pöörata või seda õrnalt koputada, et tahke aine langeks reaktsioonianumasse. Kui kasutate tahkete ainete lisamistoru ilma kraanikausita, võib sisestada sekundaarse inertgaasi voolu, kasutades joonisel 6, C näidatud seadistust. See tagab inertgaasivaiba toru avamise ja kolbi külge kinnitamise ajal. See tehnika on kasulik ka siis, kui on vaja avada õhutundliku tahke aine ampulli.
.
B) Õhutundliku tahke aine lisamine lahusena.
Võib-olla kõige lihtsam ja tõhusam viis õhutundliku tahke aine lisamiseks on kaaluda see eraldi, puhtasse, kuiva Schlenk-kolbi inertses atmosfääris ja lahustada see sobivas lahustis. Saadud lahust võib seejärel lisada reaktsioonisegule kanüüli kaudu (vt allpool).
Võib-olla kõige lihtsam ja tõhusam viis õhutundliku tahke aine lisamiseks on kaaluda see eraldi, puhtasse, kuiva Schlenk-kolbi inertses atmosfääris ja lahustada see sobivas lahustis. Saadud lahust võib seejärel lisada reaktsioonisegule kanüüli kaudu (vt allpool).
Lahustite ja vedelike lisamine.
Vedelikke saab inertgaasijuhtme külge kinnitatud anumasse või anumast inertses atmosfääris kergesti üle kanda kas süstla või kaheotsalise roostevabast terasest nõelaga, mida nimetatakse kanüüliks. See, kumba te kasutate, sõltub ülekantava vedeliku kogusest ja reaktiivsusest ning teataval määral ka selle mahuti konstruktsioonist, millest vedelikku üle kantakse. Üldjuhul saab süstlaga üle kanda kuni 50 ml, suuremaid koguseid aga tavaliselt kanüüliga.
Süstaltehnika.Paljud õhutundlikud kemikaalid tarnitakse lahustena lämmastikuga täidetud pudelites, mis on suletud vaheseinaga, ja nende lahuste väikesed kogused (kuni 25 ml) on kõige parem üle kanda aparatuuri klaasist süstlitega. Samamoodi saab õhutundlikke vedelikke lisada reaktsiooni süstlaga.
* Märkus: Kui eemaldate lämmastikuga täidetud pudelitest õhutundlikke reaktiive, peate eemaldatud vedeliku koguse asendama gaasiballoonist või õhupallist inertse gaasiga (lämmastik) nõela abil, sest muidu tõmbab tekitatud vaakumi tõttu pudelisse õhku (vett, hapnikku ja süsihappegaasi).
Süstlad.
Klaasist, gaasikindlad süstlad, millel on Luer-lukustus, on kõige mitmekülgsem süstlatüüp ja neid on mitmesugustes suurustes. Luer-lukk võimaldab roostevabast terasest nõela lukustada süstla otsa, nii et ei ole ohtu, et süstla langeb ülekandmise ajal süstlast maha (joonis 13). Erinevate süstlatüüpide hulka kuuluvad ka teflon® -otsaga kolvid (kolvid), mis on mõnevõrra kallimad. Enne süstla kasutamist tuleb alati kontrollida selle toimimist, imedes veidi kasutatavat lahustit, tagades, et süstlasse ei imenduks õhku kas Luer-luku kaudu või süstla ja kolvi vahelisest vahedest. Kui kõik on korras, võtke süstel ja nõel lahti, kuivatage 120 °C juures ahjus (mitte juhul, kui see on teflon® -otsakuga) ja laske eksikaatoris jahtuda. Pärast õhutundliku reaktiivi ülekandmist tuleb süstel ja nõel kohe sobival meetodil puhastada, sest õhk satub nõelasse ja süstlasse ning lagundab reaktiivi, põhjustades süstla ummistumise või nõela ummistumise.
* Märkus: Kui eemaldate lämmastikuga täidetud pudelitest õhutundlikke reaktiive, peate eemaldatud vedeliku koguse asendama gaasiballoonist või õhupallist inertse gaasiga (lämmastik) nõela abil, sest muidu tõmbab tekitatud vaakumi tõttu pudelisse õhku (vett, hapnikku ja süsihappegaasi).
Süstlad.
Klaasist, gaasikindlad süstlad, millel on Luer-lukustus, on kõige mitmekülgsem süstlatüüp ja neid on mitmesugustes suurustes. Luer-lukk võimaldab roostevabast terasest nõela lukustada süstla otsa, nii et ei ole ohtu, et süstla langeb ülekandmise ajal süstlast maha (joonis 13). Erinevate süstlatüüpide hulka kuuluvad ka teflon® -otsaga kolvid (kolvid), mis on mõnevõrra kallimad. Enne süstla kasutamist tuleb alati kontrollida selle toimimist, imedes veidi kasutatavat lahustit, tagades, et süstlasse ei imenduks õhku kas Luer-luku kaudu või süstla ja kolvi vahelisest vahedest. Kui kõik on korras, võtke süstel ja nõel lahti, kuivatage 120 °C juures ahjus (mitte juhul, kui see on teflon® -otsakuga) ja laske eksikaatoris jahtuda. Pärast õhutundliku reaktiivi ülekandmist tuleb süstel ja nõel kohe sobival meetodil puhastada, sest õhk satub nõelasse ja süstlasse ning lagundab reaktiivi, põhjustades süstla ummistumise või nõela ummistumise.
Menetlused samm-sammult.
Käesolevas jaotises esitatud meetodite puhul kasutatakse lämmastikgaasiga täidetud õhupalle, et luua inertsed atmosfääritingimused ümarpõhjalises kolvis, ja süstlaid, et kanda vedelikke kuivadest reagendipudelitest üle. Neid tehnikaid saab kergesti kohandada gaasikollektori kasutamiseks, kui see on olemas.
Valmistage õhupall inertsest gaasist
1. Valmistage õhupallile nõela kinnitus: Lõika 1 ml plastist süstla ots ära ja paigalda tüvi paksu kummist torustiku tüki sisse. Kinnitage heeliumikvaliteediga õhupall kummitoru külge ja tihendage kõik ühenduskohad parafilmiga. Teise võimalusena kinnitage õhupall otse 2-3 ml plastist süstla külge.
2. Täitke õhupall, ühendades selle inertgaasi (lämmastik või argoon, joonis 7, a) paagi regulaatori voolikuga. Avage gaasiregulaator, et täita õhupall 7" - 8" läbimõõduga (joonis 7, b). [Väga tundlike reaktiivide kasutamisel tuleb gaas esmalt läbi viia läbi kuivatusainesambast.]
3. Hoides õhupalli keha lähedal, keerake õhupalli, et vältida gaasi väljapääsu. Seejärel kinnitage roheline nõel (#21 gabariit, 0,8 mm × 25 mm, turvamärkus: väga terav!) kindlalt süstla otsa (joonis 7, c).
4. Et vältida gaasi väljapääsu, kui õhupall on lahti keeratud, sisestage nõel kummist stopperisse (joonis 7, d). Nüüd võib õhupalli kõrvale panna, kuni muud seadeldise osad on ette valmistatud.
1. Valmistage õhupallile nõela kinnitus: Lõika 1 ml plastist süstla ots ära ja paigalda tüvi paksu kummist torustiku tüki sisse. Kinnitage heeliumikvaliteediga õhupall kummitoru külge ja tihendage kõik ühenduskohad parafilmiga. Teise võimalusena kinnitage õhupall otse 2-3 ml plastist süstla külge.
2. Täitke õhupall, ühendades selle inertgaasi (lämmastik või argoon, joonis 7, a) paagi regulaatori voolikuga. Avage gaasiregulaator, et täita õhupall 7" - 8" läbimõõduga (joonis 7, b). [Väga tundlike reaktiivide kasutamisel tuleb gaas esmalt läbi viia läbi kuivatusainesambast.]
3. Hoides õhupalli keha lähedal, keerake õhupalli, et vältida gaasi väljapääsu. Seejärel kinnitage roheline nõel (#21 gabariit, 0,8 mm × 25 mm, turvamärkus: väga terav!) kindlalt süstla otsa (joonis 7, c).
4. Et vältida gaasi väljapääsu, kui õhupall on lahti keeratud, sisestage nõel kummist stopperisse (joonis 7, d). Nüüd võib õhupalli kõrvale panna, kuni muud seadeldise osad on ette valmistatud.
Valmistage ette reaktiivkolb
5. Eemaldage reaktiivkolbist (vajaduse korral koos seguriga) pinnavesi, kuivatades kolbi kas leegiga või asetades selle mitmeks tunniks kuuma ahju. Ohutusjuhend: kolb on väga kuum! Kasutage kuuma klaasi käsitsemiseks pakse kindaid.
6. Asetage kohe kummist vaheseina (joonis 8, a) lihvitud klaasiühendusse. Murdke vaheseina üks külg üle kolvi huulte ja hoidke seda paigal, murdes samal ajal ka vastasküljed ümber (joonis 8, b-d). Seda võib olla raske teha paksude kinnastega. Alternatiiviks on hoida kolbi paksude kinnastega vastu keha ja voltida vaheseina klapid üle, kasutades samal ajal paljaid käsi (või peenemaid kindaid, joonis 9, a+b).
7. Kinnitage reaktsioonikolb kohe pikendusklambri abil rõngasplaadi või võrega ja sisestage inertgaasiballooni nõel septumi sisemisse ringi (joonis 9 c, vt joonis 8 d septumi ringi kohta).
8. Sisestage üks nõel (nn "väljumisnõel") septumis asuvasse ringi, et "loputada" õhk reaktsioonikolvist välja (joonis 9 d). Eesmärk on kasutada õhupalli rõhku, et suruda inertne gaas reaktsioonikolbi ja tõrjuda kolvis olev õhk väljumisnõela kaudu välja.
9. Laske süsteemil loputada vähemalt 5 minutit, kui kasutate lämmastikgaasi, ja võib-olla 1-2 minutit, kui kasutate argoongaasi (argoon on tihedam kui õhk, seega tõrjub õhku kergemini välja kui lämmastik). Seejärel eemaldage väljumisnõel ja laske kolvil täielikult jahtuda inertgaasi õhupalli all.
5. Eemaldage reaktiivkolbist (vajaduse korral koos seguriga) pinnavesi, kuivatades kolbi kas leegiga või asetades selle mitmeks tunniks kuuma ahju. Ohutusjuhend: kolb on väga kuum! Kasutage kuuma klaasi käsitsemiseks pakse kindaid.
6. Asetage kohe kummist vaheseina (joonis 8, a) lihvitud klaasiühendusse. Murdke vaheseina üks külg üle kolvi huulte ja hoidke seda paigal, murdes samal ajal ka vastasküljed ümber (joonis 8, b-d). Seda võib olla raske teha paksude kinnastega. Alternatiiviks on hoida kolbi paksude kinnastega vastu keha ja voltida vaheseina klapid üle, kasutades samal ajal paljaid käsi (või peenemaid kindaid, joonis 9, a+b).
7. Kinnitage reaktsioonikolb kohe pikendusklambri abil rõngasplaadi või võrega ja sisestage inertgaasiballooni nõel septumi sisemisse ringi (joonis 9 c, vt joonis 8 d septumi ringi kohta).
8. Sisestage üks nõel (nn "väljumisnõel") septumis asuvasse ringi, et "loputada" õhk reaktsioonikolvist välja (joonis 9 d). Eesmärk on kasutada õhupalli rõhku, et suruda inertne gaas reaktsioonikolbi ja tõrjuda kolvis olev õhk väljumisnõela kaudu välja.
9. Laske süsteemil loputada vähemalt 5 minutit, kui kasutate lämmastikgaasi, ja võib-olla 1-2 minutit, kui kasutate argoongaasi (argoon on tihedam kui õhk, seega tõrjub õhku kergemini välja kui lämmastik). Seejärel eemaldage väljumisnõel ja laske kolvil täielikult jahtuda inertgaasi õhupalli all.
10. Kui on vaja tühja kolvi massi, eemaldage inertgaasiballoon (sisestage nõel kummist stopperisse) ja saate jaheda, tühja kolvi massi koos septumiga.
Valmistage süstel ette reaktiivi ülekandmiseks
11. Võtke kuumast ahjust välja pikk painduv nõel ja keerake see kohe pakendist värskelt avatud plastist süstla tünni (joonis 10 a). Süstel peab mahutama suurema mahuga kui reaktiivi maht, mida kavatsetakse manustada, et oleks piisavalt paindlik reaktiivi korralikuks manööverdamiseks. Näiteks 10 ml süstel on liiga väike 10 ml reaktiivi andmiseks, kuid seda võib kasutada 7 ml reaktiivi andmiseks. Hoidke süstalt nii, et mahumärgistus oleks nähtav, ja ühendage painutatud nõel ülespoole, nii et peale keeramist (mis tavaliselt nõuab umbes pool pööret) näitaks painutatud nõel allapoole, nii et numbrid oleksid nähtavad. Sellise lähenemise korral on mahumärgistus näha vedeliku väljavõtmise ajal, selle asemel, et olla ebamugavalt süstla tagaküljel (nagu joonisel 10 d). Klaasist süstlaid kasutatakse sageli mitmepoolsetes lahustites (nt heksaanides) lahustatud õhutundlike reaktiivide puhul ja need nõuavad mõningaid täiendavaid kaalutlusi, mida käesolevas punktis ei kirjeldata. Täiendavate juhiste saamiseks pidage nõu oma juhendajaga, kui kasutate klaasist süstalt.
12. Mähkige nõela ja süstla vaheline ühendus teflonlindi või parafilmiga (joonis 10 b).
13. Loputage nõela inertgaasiga: Sisestage nõel tühja, kuiva kolvi vaheseina, mis on kinnitatud inertgaasiballooni külge (joonis 10 c), tõmmake täis inertgaasi (joonis 10 d) ja paiskake see seejärel õhku.
14. Asetage loputatud süstel kohe reaktiivkolvi septumisse, kui see on lähedal, või kummist stopperisse, kuni süstlit kasutatakse.
11. Võtke kuumast ahjust välja pikk painduv nõel ja keerake see kohe pakendist värskelt avatud plastist süstla tünni (joonis 10 a). Süstel peab mahutama suurema mahuga kui reaktiivi maht, mida kavatsetakse manustada, et oleks piisavalt paindlik reaktiivi korralikuks manööverdamiseks. Näiteks 10 ml süstel on liiga väike 10 ml reaktiivi andmiseks, kuid seda võib kasutada 7 ml reaktiivi andmiseks. Hoidke süstalt nii, et mahumärgistus oleks nähtav, ja ühendage painutatud nõel ülespoole, nii et peale keeramist (mis tavaliselt nõuab umbes pool pööret) näitaks painutatud nõel allapoole, nii et numbrid oleksid nähtavad. Sellise lähenemise korral on mahumärgistus näha vedeliku väljavõtmise ajal, selle asemel, et olla ebamugavalt süstla tagaküljel (nagu joonisel 10 d). Klaasist süstlaid kasutatakse sageli mitmepoolsetes lahustites (nt heksaanides) lahustatud õhutundlike reaktiivide puhul ja need nõuavad mõningaid täiendavaid kaalutlusi, mida käesolevas punktis ei kirjeldata. Täiendavate juhiste saamiseks pidage nõu oma juhendajaga, kui kasutate klaasist süstalt.
12. Mähkige nõela ja süstla vaheline ühendus teflonlindi või parafilmiga (joonis 10 b).
13. Loputage nõela inertgaasiga: Sisestage nõel tühja, kuiva kolvi vaheseina, mis on kinnitatud inertgaasiballooni külge (joonis 10 c), tõmmake täis inertgaasi (joonis 10 d) ja paiskake see seejärel õhku.
14. Asetage loputatud süstel kohe reaktiivkolvi septumisse, kui see on lähedal, või kummist stopperisse, kuni süstlit kasutatakse.
Reaktiivi väljavõtmine.
15. Reaktiivipudelisse tuleb sisestada inertgaasiballoon, et ühtlustada rõhku vedeliku väljavõtmise ajal. Reaktiivipudeli all tuleks kasutada ka platvormi (nt rõngaklamber/traatvõrk), kui see asub pingi kohal, et pakkuda tuge juhul, kui pudel libiseb klambri haardest.16. Sisestage loputatud süstla nõel õhutundliku reaktiivi septumisse ja vedelikku (joonis 11 a).
17. Tõmmake aeglaselt veidi vedelikku süstlasse. Kui kolbi tõmmatakse liiga kiiresti tagasi, võib süstla sees valitsev madal rõhk põhjustada õhu imbumist läbi nõela ja süstla vahelise ühenduskoha (läbi teflonlindi või parafilmi või selle ümber).
18. Paratamatult tekib süstlasse mull. Hoides süstalt tagurpidi ja vertikaalselt (joonis 11 b), vajutage kolbile, et suruda gaasitasku tagasi pudelisse.
19. Tõmmake aeglaselt vedelikku välja kuni 1-2 ml soovitud mahust suuremani (joonis 11 c), seejärel hoidke süstalt vertikaalselt, suruge vedelik tagasi soovitud mahuni (joonis 11 d näitab 2,0 ml vedelikku). Kui tõmbate alguses soovitud mahust suurema mahu välja, saate olla kindel, et nõelas ei ole gaasimulle ja et olete mõõtnud täpse mahu.
20. Nõel peaks sel hetkel olema õhutundlikku reagenti täis ja kui see pudelist välja võtta, puutub reagent nõela otsas kokku atmosfääriga. Sellel võivad olla katastroofilised tagajärjed, kui reagent on üsna reaktiivne (suitsemine või võimalik tulekahju). Ohutusalane märkus: Seetõttu on oluline, et enne nõela eemaldamist asetatakse õhutundliku reaktiivi ja atmosfääri vahele inertgaasi "puhver" (joonis 13).
17. Tõmmake aeglaselt veidi vedelikku süstlasse. Kui kolbi tõmmatakse liiga kiiresti tagasi, võib süstla sees valitsev madal rõhk põhjustada õhu imbumist läbi nõela ja süstla vahelise ühenduskoha (läbi teflonlindi või parafilmi või selle ümber).
18. Paratamatult tekib süstlasse mull. Hoides süstalt tagurpidi ja vertikaalselt (joonis 11 b), vajutage kolbile, et suruda gaasitasku tagasi pudelisse.
19. Tõmmake aeglaselt vedelikku välja kuni 1-2 ml soovitud mahust suuremani (joonis 11 c), seejärel hoidke süstalt vertikaalselt, suruge vedelik tagasi soovitud mahuni (joonis 11 d näitab 2,0 ml vedelikku). Kui tõmbate alguses soovitud mahust suurema mahu välja, saate olla kindel, et nõelas ei ole gaasimulle ja et olete mõõtnud täpse mahu.
20. Nõel peaks sel hetkel olema õhutundlikku reagenti täis ja kui see pudelist välja võtta, puutub reagent nõela otsas kokku atmosfääriga. Sellel võivad olla katastroofilised tagajärjed, kui reagent on üsna reaktiivne (suitsemine või võimalik tulekahju). Ohutusalane märkus: Seetõttu on oluline, et enne nõela eemaldamist asetatakse õhutundliku reaktiivi ja atmosfääri vahele inertgaasi "puhver" (joonis 13).
21. "Inertgaasipuhvri" loomiseks.
a. Asetage nõel reaktiivipudeli pearuumi (joonis 12 a+b).
b. Hoides süstalt tagurpidi ja vertikaalselt, tõmmake kolbi ettevaatlikult tagasi, kuni tünnis on näha mull (umbes 20% süstla mahust, joonis 12 c). Viige süstel kohe reaktsioonikolvi vaheseina sisse, kui see on lähedal, või kummist korki sisse, kui kolb on kaugemal (joonis 12 d).
Viige reaktiivi sisse.
22. Kui reaktsioonikolbi on sisestatud inertgaasiballoon, asetage süstal reaktiiviga reaktsioonikolvi vaheseina sisse. Hoides süstalt vertikaalselt, vajutage kolbile, et anda esmalt inertgaasipuhvrit (joonis 14 a) ja seejärel aeglaselt reaktiivi kolbi.
23. Reaktiivi manustamine lõpetatakse, kui süstla kummist kolb jõuab tünni otsa (joonis 14 b). Ärge pöörake süstalt ümber ja suruge jääkvedelikku välja: see tooks kaasa suurema reaktiivi koguse, kui süstlaga mõõdetud.
24. Nõel on ikka veel õhutundlikku reaktiivi täis, nii et kui nõela ots on ikka veel reaktsioonikolvi pearuumis, tõmmake süstlasse inertset gaasipuhvrit. Sisestage nõela ots kummist stopperisse, kui puhastusjaam ei ole lähedal.
22. Kui reaktsioonikolbi on sisestatud inertgaasiballoon, asetage süstal reaktiiviga reaktsioonikolvi vaheseina sisse. Hoides süstalt vertikaalselt, vajutage kolbile, et anda esmalt inertgaasipuhvrit (joonis 14 a) ja seejärel aeglaselt reaktiivi kolbi.
23. Reaktiivi manustamine lõpetatakse, kui süstla kummist kolb jõuab tünni otsa (joonis 14 b). Ärge pöörake süstalt ümber ja suruge jääkvedelikku välja: see tooks kaasa suurema reaktiivi koguse, kui süstlaga mõõdetud.
24. Nõel on ikka veel õhutundlikku reaktiivi täis, nii et kui nõela ots on ikka veel reaktsioonikolvi pearuumis, tõmmake süstlasse inertset gaasipuhvrit. Sisestage nõela ots kummist stopperisse, kui puhastusjaam ei ole lähedal.
Puhastage nõel ja süstel.
25. Süstal ja nõel tuleb puhastada niipea kui võimalik, sest aja jooksul võivad nõelas tekkida sadestused, mis tekitavad ummistuse. Süstla ja nõela puhastamiseks.
25. Süstal ja nõel tuleb puhastada niipea kui võimalik, sest aja jooksul võivad nõelas tekkida sadestused, mis tekitavad ummistuse. Süstla ja nõela puhastamiseks.
a. Tõmmake süstlasse mõned ml puhast lahustit, mis on sarnane õhutundliku lahuse lahustiga (joonis 14 c). Näiteks on selle jaotise piltidel näidatud THFis lahustatud BH3-reaktiivi ülekandmist. Ideaalne loputuslahusti oleks siis THF. Kuna THF ei olnud kättesaadav, oli dietüüleeter hea asendaja, kuna need kaks lahustit on struktuuriliselt sarnased (mõlemad on eetrid).
b. Lahusti paisatakse jäätmeklaasi. Korrake veel ühe lahustiga loputamist, kusjuures veenduge, et loputate kogu ala süstlas, millega reagent puutus kokku.
c. Loputage süstalt üks kord veega, et lahustada ja eemaldada anorgaanilised soolad.
d. Seejärel loputatakse süstalt ja nõela kaks korda mõne ml atsetooniga.
e. Eemaldage nõel süstlast ja säilitage see edaspidiseks kasutamiseks. Plastikust süstalt ei tohi uuesti kasutada, vaid see tuleb ära visata: paljudes õhutundlikes lahustes sisalduv lahusti lagundab süstla kummist kolbi, mis põhjustab selle paisumise ja ebaefektiivsuse pärast ühekordset kasutamist.
Süstalde nõelad ja kanüülid.
Roostevabast terasest Luer lock süstlanõelad on erineva pikkuse ja läbimõõduga. Vajaliku nõela pikkus sõltub anuma suurusest, millest soovite vedelikku välja võtta; vajalik läbimõõt sõltub süstla suurusest - väikese mahuga süstla puhul ei tohiks kasutada suure läbimõõduga nõela - ja lahuse või vedeliku viskoossusest. Nõela läbimõõtu väljendatakse "gabariitides": mida suurem on gabariit, seda kitsam on nõela läbimõõt. Enamiku inertses atmosfääris tehtavate tööde puhul tuleks kasutada nõela, mille ots on "mittekõrvaline" või "painutav" (joonis 15), mis tagab, et nõela läbitorkamisel ei jää tükk vaheseinast nõela sisse kinni.
Roostevabast terasest Luer lock süstlanõelad on erineva pikkuse ja läbimõõduga. Vajaliku nõela pikkus sõltub anuma suurusest, millest soovite vedelikku välja võtta; vajalik läbimõõt sõltub süstla suurusest - väikese mahuga süstla puhul ei tohiks kasutada suure läbimõõduga nõela - ja lahuse või vedeliku viskoossusest. Nõela läbimõõtu väljendatakse "gabariitides": mida suurem on gabariit, seda kitsam on nõela läbimõõt. Enamiku inertses atmosfääris tehtavate tööde puhul tuleks kasutada nõela, mille ots on "mittekõrvaline" või "painutav" (joonis 15), mis tagab, et nõela läbitorkamisel ei jää tükk vaheseinast nõela sisse kinni.
.
Kanüülid on pikad, paindlikud, roostevabast terasest või inertsest plastist valmistatud topeltotsaga nõelad, mida kasutatakse suurte koguste reagentide või lahustite ülekandmiseks ühest anumast teise inertgaasi rõhu all (joonis 16).
.
Kokkuvõte
Paljud katsekomplektid on võimalikud kolmekaelaliste kolbide ja klaastaaratega, millel on lisakraan või -ühendus, et tagada inertgaasi sisselaskeava ja juurdepääs vaakumile evakueerimis- ja tagasitäitmistsükli jaoks. Tahked ained, olenemata sellest, kas need on õhutundlikud või õhustabiilsed, tuleks võimalusel lisada reaktsiooni alguses. Tahkete ainete lisamine reaktsiooni keskel on keerulisem, kuid seda saab teha tahkete ainete lisamissahvli või -toruga. Vedelikud lisatakse süstlaga, kui kogus on alla 50 ml, või kanüüli abil, kui on vaja rohkem kui 50 ml.
Dünaamiline õhuvaba destillatsioon
Dünaamilisi õhuvabasid vaakumdestillatsioone kasutatakse tavapäraselt kõrgsulavate vedelike (>150 °C), õhutundlike ainete ja mõnede raskesti sulavate tahkete ainete puhastamiseks. See meetod sobib hästi kaubanduslikult kättesaadavate reaktiivide või laboris suures mahus valmistatud ühendite puhul, mille (sageli teadaolevad) lisandid on mittelenduvad ja jäävad seega pärast destilleerimist alles.
Joonis 18
Samm-sammuline menetlus
samm: Ebapuhas materjal viiakse sobivasse Schlenk-kolbi, mis on varustatud magnetilise seguriga. Kaubanduslikult saadaolevate, lahtiselt puhastatavate reaktiivide puhul võib need lisada inertgaasivoolu all Schlenk-kolbi (mis on juba tsükliliselt inertgaasiliini lülitatud). Majasiseselt valmistatud ühendite puhul jääb toormaterjal tavaliselt Schlenki kolbi pärast lahusti ja lenduvate ainete eemaldamist vaakumis.
2. samm: Schlenk-kolb, destillatsioonisild ja Schlenk-korki õlitatakse, pannakse kokku ja lülitatakse tsükliliselt inertgaasitorusse. Märkus: kujutatud destillatsioonisild (üheosaline) on spetsiaalselt mõeldud kõrgkeevate vedelike puhastamiseks kõrge vaakumiga. See erineb tüüpilisest destillatsiooniseadmestikust, mis koosneb destillatsioonijuhikust, termomeetriadapterist ja vesijahutusega kondensaatorist.
.
3. samm: Kui vastuvõttev Schlenki kolb ja destillatsioonisild on tsükliliselt ühendatud liinile ja uuesti täidetud inertgaasiga, ühendatakse see toormaterjali sisaldava Schlenki kolbiga. See võib nõuda lühikest abikätt, et eemaldada klambrid ja korgid. Veenduge, et selle protsessi ajal voolab inertgaas mõlemasse kolbi, et vähendada kokkupuudet atmosfääriõhu ja niiskusega.
.
4. samm: Mõlema Schlenk-kolvi sulgemiskraanid suletakse ja destilleerimiskolb lastakse sobivasse kuumutusmantlisse või õlivanni. Segades avatakse aeglaselt ja ettevaatlikult vastuvõtva Schlenk-kolvi sulgemiskraan vaakumile. See aitab toormaterjali degaseerida ja eemaldada kõik lahusti jäägid või lenduvad lisandid. Märkus: lahtine materjal peab olema piisavalt kõrge keemistemperatuuriga, et see ei aurustuks ümbritseva õhu temperatuuril, kui see on vaakumis. Heituvate ühendite kondenseerimiseks võib vastuvõtukolvi ja inertgaasijuhtme vahel kasutada välist vedelat lämmastikku sisaldavat lõksu.
Samm 5: Kui destillatsiooniseadmes on saavutatud hea vaakum (st madal rõhk) ja toormaterjal on täielikult gaasivabastatud, võib kuumutusmantli temperatuuri aeglaselt tõsta. Kuna toormaterjal ei aurustu ümbritseval temperatuuril, piisab vastuvõtukolvi jahutamiseks ja destillaadi kondenseerimiseks tavaliselt jäävannist, kuid võib kasutada ka vedelat lämmastikku sisaldavat dekaatorit. Destilleerimise ajal võib olla vajalik kolbi ja osa silda alumiiniumfooliumiga isoleerida või klaastaara lühiajaliselt kuumutada soojuspüstoliga.
6. samm: Kui destilleerimine on lõppenud, suletakse vastuvõtukolvi sulgur. Kuumutusmantel lastakse alla, et destilleerimiskolb jahtuks ümbritseva õhu temperatuurini, ja jahutusvann eemaldatakse vastuvõtukolvist, et see sulaks või soojeneks ümbritseva õhu temperatuurini.
Samm 7: Kui destilleerimisaparaat on saavutanud toatemperatuuri, täidetakse süsteem aeglaselt inertgaasiga. Kui kasutati välist lõksu, tuleb see kõigepealt lahti ühendada ja vastuvõtukolb tagasi inertgaasiliini lülitada.
Samm 8: Inertgaasivoolu all võib destillatsioonisilda vastuvõtukolvist eemaldada ja asendada puhta, määritud lihvitud klaasist korgiga. Puhastatud materjali võib nüüd kanüüli abil viia sobivasse ampulli säilitamiseks või kasutada otse edasisteks manipulatsioonideks.
Näpunäited ja nõuanded.
- Ligikaudse destillatsioonitemperatuuri saab arvutada, kasutades teadaolevat ühendi keemistemperatuuri (ümbritseva õhu rõhu juures) ja rõhku inertgaasitorustikus (kui kasutatakse manomeetrit).
- Vaakumdestillatsiooni abil eraldatavate keeruliste liikide segude puhul on mitme fraktsiooni kogumiseks tavaliselt vaja keerukamat seadet, mis sisaldab Vigreux'i kolonni, termomeetri adapterit ja "sigade" vastuvõtjat (ämblik- või lehma vastuvõtjad).
Last edited by a moderator:
