유기 화학

출처: 라이언 리차즈 박사 연구소 — 콜로라도 광산 학교 촉매는 현대 기술의 가장 중요한 분야 중 하나이며 현재 Haber 프로세스를 통해 생산된 비료를 통해 전 세계 인구의 약 35%와 전 세계 인구의 약 33%를 차지하고 있습니다. 1 촉매는 활성화 에너지를 낮추고 선택성에 영향을 미해 화학 반응을 용이하게 하는 시스템입니다. 촉매는 현대의 에너지와 환경 문제를 해결하는 핵심 기술이 될 것입니다.

출처: 필립 밀러 박사 연구소 — 임페리얼 칼리지 런던 많은 화학 실험은 어떤 반응이 관찰되기 전에 높은 온도를 요구하지만, 반응제의 가열 용액은 비등점이 충분히 낮은 경우 증발을 통해 반응제 및 / 또는 용매의 손실로 이어질 수 있습니다. 반응물질이나 용매의 손실을 보장하기 위해, 역류 시스템은 가열시 생성된 모든 증기를 응축하고 이러한 응축수를 반응 용기에 반환하기 위해 사용된다.

출처: 다나 래슬리 박사연구소 - 윌리엄 대학교와 메리 데모: 맷 스미스 새로운 결합이 화학 반응의 과정에서 형성될 때, 관련 종 (원자 또는 분자)이 매우 근접하여 서로 충돌해야합니다. 이 종 사이 충돌은 이 분자가 움직이는 더 높은 속도 더 빈번하고 효과적입니다. Arrhenius 방정식1에뿌리를 두고 있는 널리 사용되는 엄지 손가락 규칙은 온도를 10K로 올리는 것이 반응 속도의 약 두 배가 되며 온도를 20K로 올리는 속도가 속도의 네 배가 될 것이라고 명시합니다. (1) 방정식 (1)은 종종 그 로그 와이트 형태로 발견된다 : (2) 여기서 K는 화학 반응의 속도이고, A는 주파수 인자(분자 충돌의 주파수에 관한),Ea는 반응에 필요한 활성화 에너지이며, R은 이상적인 가스 상수이며, T는 반응이 일어나는 온도이다. 따라서 온도가 높을수록 반응이 훨씬 더 빨리 완료된다는 것을 의미합니다. 그럼에도 불구하고, 어떤 경우에는 반응속도에 대한 저하 효과에도 불구하고...

출처: 신춘 치우와 타일러 J. 모린, 미네소타 트윈 시티 대학교 이안 통크스 박사의 실험실 슐렌크 라인과 높은 진공 라인은 모두 불활성 가스 (일반적으로 N2 또는 Ar)의 약간의 과압 또는 진공 상태에서 반응을 실행하여 반응에서 습기와 산소를 배제하는 데 사용됩니다. 진공 전달은 건조제(또는 기타 비휘발성 제제)로부터 용매(기타 휘발성 시약)를 분리하여 공기 가 없는 환경을 유지하면서 반응 또는 저장 용기에 분배하는 방법으로 개발되었습니다. 열 증류와 유사하게, 진공 이송은 다른 수신 용기에서 기화 및 응축하여 용매를 분리합니다. 그러나 진공 전달은 슐렌크의 매니폴드와 높은 진공 라인의 저압을 활용하여 실온 이하의 비등점을 낮게 하여 극저온 증류를 허용합니다. 이 기술은 공기 및 습기가 없는 용매의 수집을 위한 열 증류에 대한 안전한 대안을 제공할 수 있습니다. 진공 이송 후, 수집된 용매의 수분 함량은 칼 피셔 티티레이션에 의해 정량적으로 시험될 수 있고, Na/Ph2CO...

출처: 닐 브란다 박사 연구소 — 사이먼 프레이저 대학교 탈가싱은 용해된 가스가 액체에서 제거되는 과정을 말합니다. 산소 나 이산화탄소와 같은 용존 가스의 존재는 민감한 시약을 활용하거나 분광 측정을 방해하거나 원치 않는 거품 형성을 유도 할 수있는 화학 반응을 방해 할 수 있습니다. 액체를 탈기하는 데는 여러 가지 다른 기술이 사용됩니다. 이들 중 일부는 가열, 초음파 동요, 가스의 화학 적 제거, 버블링 및 동결 펌프 해동 사이클링에 의해 불활성 가스로 대체 를 포함한다. 동결 펌프 해동 사이클링은 소규모 탈가싱을 위한 일반적이고 효과적인 방법이며, 여기에서 보다 자세하게 시연될 것입니다.

출처: 다나 래슬리 박사연구소 - 윌리엄 대학교와 메리시연: 티모시 벡과 루카스 아니 유기 화학의 많은 반응은 습기에 민감하며 물을 조심스럽게 배제할 때 수행해야합니다. 이러한 경우 시약은 대기로부터의 물과 반응하는 친화력이 높고, 노출된 경우 반응제가 화학적으로 변경되기 때문에 원하는 반응이 일어나지 않거나 수율을 떨어지지 않습니다. H2O와 원치 않는 반응을방지하기 위해서는 이러한 반응은 불활성 분위기 하에서 수행되어야 한다. 불활성 대기는 아르곤과 같은 고귀한 가스 하에서 질소 가스 또는 더 민감한 경우 반응을 실행하여 생성됩니다. 이러한 반응의 모든 구성 요소는 완전히 무수성이거나 물이 없어야 합니다. 여기에는 사용 된 모든 시약 및 용매뿐만 아니라 시약과 접촉 할 모든 유리 제품 및 장비가 포함됩니다. 매우 물에 민감한 반응은 챔버의 측면 중 하나에 튀어 장갑의 쌍을 통해 작동 할 수있는 무수 환경에서 완전히 밀봉 된 장갑 상자 의 내부에서 수행되어야한다.

출처: 지미 프랑코 박사 연구소 - 메리맥 칼리지 재결정화는 고체 화합물을 정화하는 데 사용되는 기술입니다. 1 고형체는 차가운 액체보다 뜨거운 액체에서 더 용해되는 경향이 있습니다. 재결정화 하는 동안, 불순한 고체 화합물은 용액이 포화 될 때까지 뜨거운 액체에 용해되고 액체가 냉각 될 수 있습니다. 2 화합물은 상대적으로 순수한 결정을 형성해야합니다. 이상적으로, 존재하는 모든 불순물이 용액에 남아 있으며 성장하는 결정(도 1)에통합되지 않습니다. 그런 다음 수정을 여과하여 용액에서 제거할 수 있습니다. 모든 화합물을 복구할 수 있는 것은 아닙니다 - 일부는 용액에 남아 분실됩니다. 재결정화는 일반적으로 분리 기술로 생각되지 않습니다. 오히려 소량의 불순물이 화합물로부터 제거되는 정화 기술이다. 그러나, 두 화합물의 용해도 특성이 충분히 다른 경우, 재결정화는 거의 동일한 양으로 존재하는 경우에도 이를 분리하는 데 사용될 수 있다. 대부분의 불순물이 이미 추출 또는 기둥...

출처: 아나 제이 가르시아-사에즈 박사 연구소 — 튀빙겐 대학교 관심의 대부분의 샘플은 많은 다른 구성 요소의 혼합물이다. 분석 프로세스의 핵심 단계인 샘플 제제는 분석에 영향을 줄 수 있는 간섭을 제거합니다. 따라서 분리 기법을 개발하는 것은 학계뿐만 아니라 산업에서도 중요한 노력입니다. 혼합물을 분리하는 한 가지 방법은 용해도 특성을 사용하는 것입니다. 이 짧은 논문에서는 수성 솔루션을 다룰 것입니다. 관심 있는 화합물의 용해도는 용액의 (1) 이온 강도, (2) pH 및 (3) 온도에 따라 달라집니다. 이러한 세 가지 요인으로 조작함으로써 화합물이 불용성인 상태를 사용하여 나머지 시료로부터 관심 화합물을 제거할 수 있다.

출처: 제이 디너 박사 연구소 — 뉴욕 시대학교 추출은 대부분의 화학 분석에서 중요한 단계입니다. 샘플 매트릭스에서 분석기를 제거하고 분광 또는 크로마토그래픽 식별 및 정량화에 필요한 단계로 전달하는 것을 수반합니다. 시료가 고체이고 분석에 필요한 단계가 액체인 경우, 공정은 고체 액체 추출이라고 합니다. 간단하고 광범위하게 적용 가능한 형태의 고체 액체 추출은 고체와 분석이 용해되는 용매를 결합하는 수반됩니다. 동요를 통해, 아닐리바이트는 액체 상으로 분할, 여과를 통해 고체에서 분리 될 수있다. 용매의 선택은 대상 별문별의 용해도와 비용, 안전 및 환경 문제의 균형에 따라 이루어져야 합니다.

출처: 멜라니 프리비스코 엔 박사와 그레이스 탕 — 캘리포니아 공과대학 로타리 증발은 높은 비등점 화합물로부터 용매를 제거하기 위해 유기 화학에 가장 일반적으로 사용되는 기술이다. 회전 증발기, 또는 "로토바프"는 화학자 라이만 C. 크레이그에 의해 1950 년에 발명되었다. 로토바프의 주요 용도는 다운스트림 애플리케이션을 위해 샘플을 건조하고 정화하는 것입니다. 대량의 용매를 처리하는 속도와 능력은 로터리 증발을 많은 실험실에서 선호하는 용매 제거 방법, 특히 낮은 비등점 용매와 관련된 경우에 합니다.

출처: 니콜라스 리드비터 박사 연구소 — 코네티컷 대학교 증류는 아마도 유기 액체의 정화를 위해 화학자에 의해 사용되는 가장 일반적인 실험실 기술이다. 혼합물이 신중하게 증류될 때 다른 비등점이 있는 혼합물의 화합물이 개별 성분으로 분리됩니다. 증류의 두 가지 주요 유형은 "간단한 증류"와 "분수 증류"이며, 둘 다 유기 화학 실험실에서 널리 사용됩니다. 간단한 증류는 액체가 (a) 상대적으로 순수할 때 (10% 이하의 액체 오염물질을 함유하지 않는다), (b)는 고체 오염물질과 같은 비휘발성 성분을 가지거나(c)가 다른 액체와 혼합되어 적어도 25°C씩 다른 비등점을 갖는다. 분수 증류는 비등점이 더 유사한 액체의 혼합물을 분리 할 때 사용됩니다 (25 ° C 미만으로 분리). 이 비디오는 두 개의 일반적인 유기 용매, 사이클로헥산 및 톨루엔의 혼합물의 분수 증류를 자세히 설명합니다.

출처: 지미 프랑코 박사 연구소 - 메리맥 칼리지 X선 결정예학은 일반적으로 분자 또는 복합체의 3차원 형상의 측정을 허용하는 결정성 고체에서 원자의 공간 적 배열을 결정하는 데 사용되는 방법입니다. 화합물의 구조와 기능이 밀접하게 관련되어 있기 때문에 화합물의 3차원 구조를 결정하는 것은 특히 중요합니다. 화합물의 구조에 대 한 정보는 종종 그것의 행동 또는 반응성을 설명 하는 데 사용 됩니다. 이는 화합물 또는 복합체의 3차원 구조를 해결하는 데 가장 유용한 기술 중 하나이며, 경우에 따라 구조를 결정하는 유일한 실행 가능한 방법이 될 수 있다. 성장하는 X선 품질 결정은 X 선 결정학의 핵심 구성 요소입니다. 결정의 크기와 품질은 종종 X 선 결정학에 의해 검사되는 화합물의 조성에 크게 의존한다. 일반적으로 무거운 원자를 함유하는 화합물은 더 큰 회절 패턴을 생성하므로 더 작은 결정이 필요합니다. 일반적으로, 잘 정의된 면을 가진 단결정은 최적이며, 일반적으로 유기 화합물의...

출처: 유리 볼샨 박사 연구실 — 온타리오대학교 공과대학 박층 크로마토그래피(TLC)는 비휘발성 화합물의 혼합물을 분리하는 데 사용되는 크로마토그래피 방법입니다. TLC 플레이트는 플라스틱, 알루미늄 또는 유리와 같은 적절한 고체 지지대에 고정된 흡착 물질(고정상)의 얇은 층으로 구성됩니다1. 샘플과 참조 화합물을 적절한 용매에 용해시키고 TLC 플레이트의 하단 가장자리 근처의 작은 반점에 도포합니다. TLC 플레이트는 적절한 이동상으로 구성된 현상 용매에 하단 가장자리를 담궈서 개발됩니다. 모세관 작용은 이동상이 흡착제 층 위로 이동할 수 있도록 합니다.용매가 TLC 플레이트 위로 이동함에 따라 각 스폿의 구성 요소를 운반하고 이동상 및 고정상과의 물리적 상호 작용에 따라 분리합니다.

출처: 지미 프랑코 박사 연구소 - 메리맥 칼리지 컬럼 크로마토그래피는 화합물을 정화하는 데 가장 유용한 기술 중 하나입니다. 이 기술은 열에 포장된 고정 된 위상과 열을 통과하는 모바일 단계를 활용합니다. 이 기술은 화합물 사이의 극성의 차이를 악용하여 분자가 용이하게 분리 될 수 있게합니다. 1 컬럼 크로마토그래피를 위한 가장 일반적인 고정 단계는 실리카 젤(SiO2)및 알루미나(Al2O3)이며,가장 일반적으로 사용되는 이동상은 유기 용매이다. 2 이동상에 선택된 용매는 정제되는 분자의 극성에 의존한다. 전형적으로 더 많은 극성 화합물은 고정 된 단계를 통해 분자의 통과를 용이하게하기 위해 더 많은 극성 용매를 필요로한다. 정화 공정이 완료되면 절연 된 물질을 산출하기 위해 회전 증발기를 사용하여 수집 된 분획에서 용매를 제거 할 수 있습니다.

출처: 헨릭 순데른 박사연구소 – 찰머스 공과대학 핵 자기 공명 (NMR) 분광기는 유기 화학자에게 중요한 분석 기술입니다. NMR의 도움으로 유기농 실험실의 작업이 대단히 촉진되었습니다. 분자의 구조에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라 시료의 내용과 순도를 결정할 수 있습니다. 열 분석 및 질량 분석(MS)과 같은 유기 화학자에게 일반적으로 발생하는 다른 기술과 비교하여 NMR은 시료의 회수가 중요할 때 가치가 있는 비파괴적 방법입니다. 유기 화학자에게 가장 자주 사용되는 NMR 기술중 하나는 양성자(1H) NMR입니다. 분자에 존재하는 양성자는 주변 화학 환경에 따라 다르게 작동하여 구조를 해명 할 수 있습니다. 더욱이, 시작 물질의 NMR 스펙트럼을 최종 제품의 것과 비교하여 반응의 완성을 모니터링할 수 있다. 이 비디오는 NMR 분광법을 유기 화학자의 일상 업무에서 어떻게 사용할 수 있는지 를 보여줍니다. 다음은 다음과 같습니다: i) NMR 샘플의 준비. ii)...