ロバート M Rioux、Ajay Sathe、Zhifeng 陳、ペンシルバニア州立大学、大学公園、PA
酸化や湿気に敏感な試薬の使用無料の空気の技術の使用が必要になります。シュレンク管は日常的に使用されるガラス装置化学研究所 1 の空気と水分の無料操作を実行します。それはそれらを可能にするので、ラインが多くの化学者によって利用されている Schlenk 実施費用とグローブ ボックスの制限がなくても空気や水の敏感な反応。シュレンク管は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に構成することができます。 または真空ガラスを公開します。空気および湿気のない環境を達成するために別の方法には、グローブ ボックスの使用が含まれます。シュレンク管とグローブ ボックスの大きな違いは、パージとリフィルは反応容器に直接適用されますが、パージと詰替用グローブの代わりにエアロックに適用されます。その上、グローブ ボックスでな不活性スペースを従来の実験装置を設定できます、手袋を実験およびグローブ ボックス自体を処理する使用する必要しかしまた高価です。
A Schlenk ラインは複数のポートを使用して接続された 2 つのガラス管で構成されています。管の 1 つは、真空のソースに接続されて、不活性ガスに接続されている他の (通常窒素、しかし他の不活性ガスを使用できます)。2 つの管の接続ポートには、ポート出口真空または不活性ガス雰囲気の選択を可能にする 2 つの方法弁が備わっています。液体シールが不活性ガス管の終わりに避難させたガラスを補充しながら逆流が発生した場合の不活性雰囲気を維持するために使用されます。
1 不活性雰囲気下で反応を行うための一般的な手順
2。基本設計やシュレンク管のセットアップ
。Schlenk ラインのデザインは、研究室から研究室を異なりますが、キーの機能は、同じ。 図 1 は、スケマティック セット シュレンク管の指摘の主要な機能
。
図 1 。シュレンク管の概略設定
。
デュアルのマニホールドはシュレンク管の本体を形成する 2 つの並列ガラス管から成っています。ガスのマニホールドは、不活性ガスの供給に接続されている、真空多岐管は蛇口をチューニングすることによって不活性ガスと真空の切り替えを可能にする真空ラインに接続されています。ガスは、ガスの流れを監視するために目に見えるオイルのバブラーをマニホールドを終了します。真空マニホールドが一方の端に閉じ、もう一方の端は、コールド トラップ、真空ポンプに接続されています。コールド トラップは揮発性または腐食性の溶剤がポンプを損傷するを防ぐために使用されます
3. シュレンク管に安全にかかわる
。A シュレンク管は空気に水敏感な化学物質の安全な取扱いができる実験装置の一部です
。A Schlenk ラインでは、真空、不活性ガス、極低温を必要があります。それは機器の故障を防ぎ、こうして有害化学物質の解放に注意して作動しなければなりません。このビデオでは、シュレンク管とその安全な使用のために必要な注意事項に関連付けられている潜在的な危険について説明します。シュレンク管の操作等の詳細については、ゼウスの「溶剤の Schlenk ライン転送します」ビデオをご覧
。Schlenk ラインのコンポーネントを簡単に調べることによって始めます。シュレンク管「デュアル マニホールド」と呼ばれる一緒にガラス管の組から成ります1 つの管は、真空ポンプと他の不活性ガス供給源に接続します。Schlenk フラスコまたは他の装置は真空ラインまたは不活性ガスのライン、両方同時にいずれかへのアクセスを可能にする双方向弁を介して二重マニホールドに接続します
。真空ラインで詳しく見ていきましょう。真空ラインは 1 つの端で密封されます。もう一方の端は、コールド トラップ、真空ポンプに接続されて順番に接続します。この行にさらされる Schlenk フラスコを避難され、ガスがコールド トラップに送信ガラス容器は液体窒素に浸漬します。それは、露出からの損傷からポンプとユーザーを保護する、揮発性有機物をフリーズします。真空ラインの潜在的な危険性は、ガラス、真空下での破と液体窒素に関連する安全上の問題
。次に、今度は不活性ガスのライン。不活性ガス、通常窒素またはアルゴンはバルブによって調整され、しばしばシュレンク管に入る前に乾燥剤を通過します。この行にさらされる Schlenk フラスコは、不活性ガスを充填します。過剰なガスから空気を防ぐために、ミネラル オイルのバブラーを介してシステムを葉します。不活性ガスのラインを入力します。このラインの潜在的な危険は、加圧と不活性ガスのラインの真空への露出のために爆発ガラス
装置のセットアップ中の通常の安全性チェックを実行することが重要だ
。、シュレンク管は発煙のフードの中に取付け、サッシを下げ、不用意な漏洩からユーザーを保護するために作動させます。爆発のシールドは、非常に敏感な試薬を処理する場合、さらに、使用できます。液体窒素を使用する場合安全ゴーグルやフェイスシールド、不燃白衣と低温手袋を着用します
。涙またはデュアルのマニホールドを真空ポンプと不活性ガスのラインに接続する前にその他の欠陥のチューブを確認します。オイルのバブラーの十分な石油を確保します
。、シュレンク管にはシステムに空気の逆流を防ぐために、デュアルのマニホールドとコールド トラップのリリーフ バルブの圧力チェック バルブが含まれます。コネクタは、U-クランプと気密の O リングで密封ガラス クランプを使用します。これらのバルブとコネクタが破損していないことを確認します。表面界面のガラスに真空グリースを塗布します
。は、オーブンまたは炎乾燥によって Schlenk フラスコや他のガラス製品を乾燥させます。ガラスとデュアル マニホールド亀裂を確認します。ひびの入ったガラスは、真空、大気中に試薬を公開し、ユーザーが負傷下で破することができます。行に接続する前に慎重にゴムキャップと地面のガラス アダプター Schlenk フラスコを密封します
。今では事前の予防策を見てきたはみましょうシュレンク管を動作させながら安全性の懸念に
。1 つの潜在的な危険は、コールド トラップにおける液体酸素の形成です。液体酸素は非常に爆発的です。その形成を防ぐためには、真空ポンプを起動し、液体窒素デュワーのコールド トラップを水没する前に真空ラインを避難させます。真空ポンプが実行されていない、液体窒素を連絡するコールド トラップおよび決してデュワーは、場所中の空気を真空ラインを開きます
。液体酸素は、空気が実験中に誤ってコールド トラップに入る場合も形成できます。ライトブルーの液体のコールド トラップをチェックします。検出された場合、反応を抑制、電話によるサポート、真空、液体窒素の下で装置を保ちます。真空を停止し、ポンプに液体酸素気化したらデュワーを削除しても安全だけだ
。不活性ガスのラインを使用する場合は、不活性ガスと不活性ガスのバブラーを使用して流量を定期的にチェックします。流量は、とき Schlenk フラスコはオープン ラインに少し大きいそれ以外 1 秒あたり約 1 つのバブルをする必要があります。バブルはすべての回でオイルのバブラーで表示する必要があります。泡を見てない場合は過剰加圧から行を防ぐために不活性ガス源を閉じます
。不活性ガス、真空の連絡先である場合、それを減圧が、空気に続いて不活性のラインに弁を閉じるまたは逆流に鉱物油を引き起こしています。この場合、ポンプをオフに切り替えるし、すべてのバルブを閉じます
。Schlenk フラスコやシュレンク管をパージするとき非常にゆっくりとバルブを回します。これはガラスで急激な圧力変化により割れを防ぎます。試薬を追加すると、前に公開不活性の行に Schlenk フラスコ、ゆっくりと不活性のラインの減圧を防ぐ
。空気または水敏感な試薬を撤退する前に注射器と針と不活性ガスのラインに中隔密閉試薬ボトルをパージします。オーバー ドローし、正しいボリュームに飛び込むようにして、瓶から試薬を撤回します。ゆっくり Schlenk フラスコに試薬を追加し、必要に応じて焼入剤のビーカーに針の先端を配置します
。反応が完了し、焼入れ後は液体窒素デュワーを削除します。ポンプをオフ切り替えて
。Schlenk ライン安全運転にゼウスの導入を見ただけ。そのデザイン、操作手順や安全上の注意と理解ができます。見てくれてありがとう!
、シュレンク管は空気および費用をかけず水敏感な試薬の操作とグローブ ボックスの制限を許可する、非常に便利なシステム。ワーキング ドラフトの中最も安全に利用されています。ガス バブラーを通じて適切な換気を確保することによってシュレンク管の圧力上昇を防ぐために注意する必要があります
。A Schlenk line is a piece of laboratory equipment that allows for the safe handling of air- and water-sensitive chemicals.
A Schlenk line requires a vacuum, inert gas, and cryogenic temperatures. It must be operated with care to prevent equipment failure and thus release of hazardous chemicals. This video discusses the potential hazards associated with the Schlenk line, and precautions necessary for its safe use. For more information about the operation and applications of the Schlenk line, please watch JoVE’s video on “Schlenk Lines Transfer of Solvent.”
We begin by briefly examining the components of a Schlenk line. A Schlenk line consists of a pair of glass tubes together called a “dual manifold.” One tube connects to a vacuum pump, and the other to a source of inert gas. A Schlenk flask, or other apparatus, connects to the dual manifold via a two-way valve that permits access to either the vacuum line or the inert gas line, but never both simultaneously.
Let’s examine the vacuum line in greater detail. The vacuum line is sealed at one end. The other end connects to a cold trap, which is in turn connected to the vacuum pump. A Schlenk flask exposed to this line will be evacuated, and the gases sent to the cold trap, a glass container submerged in liquid nitrogen. It freezes volatile organics, protecting the pump from damage, and the user from exposure. Potential dangers of the vacuum line include glass imploding under vacuum, and the safety hazards associated with liquid nitrogen.
Next, we turn to the inert gas line. The inert gas, usually nitrogen or argon, is regulated by a valve and often passes through a desiccant before entering the Schlenk line. A Schlenk flask exposed to this line will be filled with the inert gas. The excess gas then leaves the system via a mineral oil bubbler, to prevent air from entering the inert gas line. Potential hazards of this line include glass exploding due to over pressurization, and the exposure of the inert gas line to the vacuum.
It is important to perform regular safety checks while setting up the apparatus.
The Schlenk line is mounted inside a fume hood and operated with the sash lowered, to protect the user from inadvertent exposure. A blast shield may be used additionally, when handling very sensitive reagents. Wear safety goggles or a face shield, a flame-proof lab coat, and cryogenic gloves when working with liquid nitrogen.
Check the tubing for tears or other defects before connecting the dual manifold to the vacuum pump and the inert gas line. Ensure there is sufficient oil in the oil bubbler.
The Schlenk line contains check valves to prevent backflow of air into the system, and pressure relief valves on the dual manifold and the cold trap. The connectors use glass clamps sealed with U-clamps and airtight O-rings. Ensure these valves and connectors are not damaged. Apply vacuum grease to the glassware at the interface between surfaces.
Dry the Schlenk flask and other glassware by oven- or flame-drying. Check the glassware and the dual manifold for cracks. Cracked glass can implode under vacuum, exposing the reagents to the atmosphere and injuring the user. Seal the Schlenk flask carefully with a rubber septum or a ground glass adapter before connecting it to the line.
Now that we’ve seen the preliminary precautions, let’s turn to safety concerns while operating the Schlenk line.
One potential hazard is the formation of liquid oxygen in the cold trap. Liquid oxygen is extremely explosive. To prevent its formation, start the vacuum pump and evacuate the vacuum line before submerging the cold trap in the liquid nitrogen Dewar. Never allow the cold trap to contact liquid nitrogen unless the vacuum pump is running, and never open the vacuum line to air while the Dewar is in place.
Liquid oxygen can also form if air inadvertently enters the cold trap during the experiment. Check the cold trap for a light blue liquid. If detected, quench the reaction and call for assistance, but keep the apparatus under vacuum and liquid nitrogen. It is only safe to stop the vacuum and remove the Dewar once the liquid oxygen vaporizes into the pump.
When working with the inert gas line, regularly check the inert gas supply and the flow rate using the inert gas bubbler. The flow rate should be about one bubble per second when the Schlenk flask is open to the line, and slightly greater otherwise. Bubbling should be visible at the oil bubbler at all times. If no bubbles are seen, close the inert gas source to prevent the line from over-pressurizing.
If the inert gas contacts the vacuum, it will depressurize, causing the check valve to close or mineral oil to backflow into the inert line, followed by air. If this occurs, switch off the pump and close all valves.
When purging the Schlenk line or a Schlenk flask, turn the valve very slowly. This prevents glassware from cracking due to rapid pressure changes. Before the reagents are added, expose the Schlenk flask to the inert line slowly, to prevent depressurization of the inert line.
Before withdrawing an air- or water-sensitive reagent, purge syringe and needle and the septum-sealed reagent bottle in the inert gas line. Withdraw the reagent from the bottle, making sure to overdraw and then plunge to the correct volume. Slowly add the reagent to the Schlenk flask and place the needle tip in a beaker of quenching agent if necessary.
After the reaction is complete and quenched, remove the liquid nitrogen Dewar. Then switch off the pump.
You’ve just watched JoVE’s introduction to safe Schlenk line operation. You should now be familiar with its design, its operating procedure, and safety precautions. Thanks for watching!
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