1. 슐렌크 라인의 설정
보다 자세한 절차는 유기 화학 시리즈의 "솔벤트 의 슐렌크 라인 전송" 비디오를 검토하십시오. 이 실험을 수행하기 전에 Schlenk 라인 안전을 검토해야 합니다. 유리 웨어는 사용하기 전에 별 균열에 대한 검사해야합니다. 액체N2를 사용하는 경우 O2가 슐렌크 라인 트랩에 응축되지 않도록주의해야 한다. 액체 N2 온도에서 O2는 응축되며 유기 용매가 있는 경우 폭발성입니다. O2가 응축되었거나 차가운 트랩에서 파란색 액체가 관찰된 것으로 의심되는 경우, 트랩을 동적 진공 상태에서 차갑게 둡니다. 액체 N2 트랩을 제거하거나 진공 펌프를 끄지 마십시오. 시간이 지남에 따라 액체 O2 펌프에 숭고합니다 - O2의 모든 승화되면 액체 N2 트랩을 제거하는 것이 안전합니다.
2. 고체 반응제 준비
3. 용매의 준비
참고: 반응에 민감하지 않기 때문에 유리 제품 및 용매를 건조할 필요가 없습니다. 그러나, 준비가 글러브박스에 사용하기 위한 것이라면, 모든 유리제품 및 용매는 적절히 건조되어야 한다.
4. 칸눌라를 통한 용매 추가(그림 3)
5. 티 (III) 메탈로센의 합성 (화합물 3)
6. 주사기를 통한 용매 추가
출처: 타마라 M. 파워스, 텍사스 A&M 대학교 화학학과
무기 화학자는 종종 공기와 물에 민감한 화합물과 함께 작동합니다. 공기없는 합성을위한 두 가지 가장 일반적이고 실용적인 방법은 슐렌크 라인이나 글러브 박스를 활용합니다. 이 실험은 용매 준비 및 전송에 중점을 둔 슐렌크 라인에서 간단한 조작을 수행하는 방법을 보여줍니다. 반응성 Ti(III) 메탈로센 복합체의 합성을 통해 용매를 탈가스하는 새롭고 간단한 방법뿐만 아니라 캐뉼라와 슐렌크 라인의 주사기로 용매를 전달하는 방법을 시연할 것입니다.
Ti(III) 메탈로센 화합물 3의 합성은 도 1에도시된다. 1 화합물 3은 O2로반응성이 높고(도 1에도시된 화합물 3 ~Ti(IV) 메탈로센 4의 산화를 참조하십시오.). 따라서 혐기성 조건하에서 합성을 실행하는 것이 중요합니다. 대상 화합물 3의 합성은 시각적으로 모니터링할 수 있으며 원하는 제품에 도착하기 전에 하나의 추가 색상 변화를 통해 진행되며, 이는 파란색입니다. 실험 중에 파란색에서 노란색(또는 녹색 = 파란색 + 노란색)으로 관찰된 색상 변화가 있는 경우, 이는O2가 플라스크에 들어갔고, 이는 Ti(IV) 아날로그(compound 4)에 화합물 3의 바람직하지 않은 산화가 발생했다는 표시이다.

그림 1. Ti(III) 메탈로센 화합물 3의 합성및O2와반응한다.
1. 슐렌크 라인의 설정
보다 자세한 절차는 유기 화학 시리즈의 "솔벤트 의 슐렌크 라인 전송" 비디오를 검토하십시오. 이 실험을 수행하기 전에 Schlenk 라인 안전을 검토해야 합니다. 유리 웨어는 사용하기 전에 별 균열에 대한 검사해야합니다. 액체N2를 사용하는 경우 O2가 슐렌크 라인 트랩에 응축되지 않도록주의해야 한다. 액체 N2 온도에서 O2는 응축되며 유기 용매가 있는 경우 폭발성입니다. O2가 응축되었거나 차가운 트랩에서 파란색 액체가 관찰된 것으로 의심되는 경우, 트랩을 동적 진공 상태에서 차갑게 둡니다. 액체 N2 트랩을 제거하거나 진공 펌프를 끄지 마십시오. 시간이 지남에 따라 액체 O2 펌프에 숭고합니다 - O2의 모든 승화되면 액체 N2 트랩을 제거하는 것이 안전합니다.
2. 고체 반응제 준비
3. 용매의 준비
참고: 반응에 민감하지 않기 때문에 유리 제품 및 용매를 건조할 필요가 없습니다. 그러나, 준비가 글러브박스에 사용하기 위한 것이라면, 모든 유리제품 및 용매는 적절히 건조되어야 한다.
4. 칸눌라를 통한 용매 추가(그림 3)
5. 티 (III) 메탈로센의 합성 (화합물 3)
6. 주사기를 통한 용매 추가
화학자들은 공기에 민감한 화학 시약 및 반응을 자주 접하게 되므로 이를 사용할 때 특별한 기술을 적용해야 합니다.
화학 반응에서 공기가 조금만 미량이라도 발생해도 원치 않는 부산물이 생성될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 먼저 퍼징 장비와 시약을 통해 미량의 산소를 제거합니다.
그런 다음 무산소 대기를 유지하기 위해 시약을 글로브 박스에서 처리하거나 Schlenk 라인을 사용하여 캐뉼레이션을 통해 한 폐쇄 시스템에서 다른 시스템으로 옮깁니다.
이 비디오는 Ti(III) 메탈로센 합성에서 반응 혼합물에서 산소를 퍼지하고 공기가 없는 대기를 유지하는 절차를 보여줍니다. 그 다음에는 이 기술의 적용을 보여주는 몇 가지 예가 나옵니다.
티타노센 디클로라이드(titanocene dichloride)를 이량체 형태로 전환하고 최종 Ti(III) 메탈로센(metallocene)을 생성하는 것과 같은 무기 화학 반응은 산소에 매우 민감하므로 공기가 없는 조건에서 수행해야 합니다.
우선, 이중 매니폴드라고도 하는 Schlenk 라인이 장착된 흄 후드에서 Cp2(Ti4+)Cl2와 아연 분진을 칭량하여 "A"로 표시된 교반 막대가 장착된 200mL Schlenk 플라스크에 넣습니다. 기름칠한 유리 마개로 플라스크를 밀봉하고 고무 밴드로 고정합니다. Schlenk 라인의 Tygon 튜빙을 플라스크 사이드암에 부착합니다.
마개를 열어 진공 청소기로 청소하고 5분 동안 배출한 다음 플라스크에 마개를 닫고 N2로 전환한 다음 최소 5번의 빠른 180도를 만듭니다. 플라스크를 N2로 채우기 위해 천천히 열기 전에 돌립니다.
"B"라고 표시된 별도의 슐렝크 플라스크에서 15mL의 아세토니트릴을 측정하고 고무 격막으로 밀봉합니다. Schlenk 라인의 Tygon 튜빙을 플라스크 사이드암에 부착한 다음 5분 동안 튜빙을 비웁니다. 튜브에 N2를 다시 채웁니다.
Schlenk 라인의 두 번째 Tygon 튜브에 긴 바늘을 연결하고 몇 분 동안 N2로 퍼지합니다. 퍼지된 바늘을 아세토니트릴이 함유된 슐렌크 플라스크에 삽입한 다음 환기 바늘을 삽입합니다. N2를 용매에 15분 동안 거품을 낸 다음 플라스크 마개를 N2로 열고 바늘을 제거합니다.
Schlenk 플라스크 A가 N2 미만인 경우 유리 마개를 제거하고 고무 격막으로 교체합니다. 두 개의 슐렝크 플라스크를 N2에 개방한 상태에서 캐뉼라의 한쪽 끝을 용매 수준보다 높은 공여체 플라스크에 삽입하고 N2가 다른 쪽 끝을 통해 흐르고 있는지 확인합니다. 그런 다음 캐뉼라의 다른 쪽 끝을 시약이 들어 있는 수용 플라스크에 삽입하고 수용 플라스크의 마개를 닫고 환기 바늘을 부착합니다.
캐뉼라를 용매로 낮추고 모든 아세토니트릴이 수용 플라스크의 측면을 따라 떨어지거나 천천히 흐르도록 합니다. 추가가 완료되면 수신 플라스크 마개를 N2로 다시 열고 캐뉼라와 환기 바늘을 제거합니다.
용매를 첨가한 후 아세토니트릴, 아연 가루 및 Cp2(Ti4+)Cl2의 반응 혼합물을 Ti(III) 메탈로센 복합체의 형성을 나타내는 파란색으로 변할 때까지 격렬하게 교반합니다.
15분 후에도 반응 혼합물이 녹색으로 유지되면 스톱콕을 양의 N2 압력으로 열어 두고 격막을 제거하고 1-2량의 아연 가루를 추가합니다. 혼합물이 여전히 녹색이거나 노란색으로 변한 경우 산소가 시스템에 유입되어 Ti(IV) 메탈로센 복합체가 추가로 산화되었을 수 있습니다.
이제 캐뉼라 이식을 사용하는 방법을 알게 되었지만 이것이 불가능한 경우 주사기를 통해 용매를 추가할 수 있습니다. 먼저, 수용 플라스크와 기증자 플라스크가 모두 N2에 열려 있는지 확인합니다.
12mL 주사기에 장착된 바늘을 플라스크 중 하나에 삽입하고 N2만 당깁니다. 바늘을 제거하고 N2를 후드로 꺼냅니다.
바늘과 주사기가 퍼지되면 바늘을 도너 플라스크에 삽입하고 원하는 양의 용매를 끌어올립니다. 그런 다음 바늘을 약간 올리고 아치 모양으로 구부린 다음 N2 1mL를 당겨 올립니다. 바늘을 아치형으로 만들고 주사기가 위를 향하게 하고 기증자 플라스크에서 제거합니다.
아치형 바늘을 수용 플라스크에 삽입합니다. 천천히 용매를 추가하고 완료되면 플라스크를 받고 있는 주사기 바늘을 제거합니다.
이제 공기 없는 합성을 위한 절차에 대해 논의했으므로 몇 가지 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.
카드뮴 셀레나이드 양자점은 카드뮴 셀레나이드 코어와 리간드 쉘로 구성된 반도체 나노결정입니다. 이러한 다성분 구조는 나노 스케일에서 전자를 조작할 수 있습니다.
이러한 나노 결정의 합성에는 정밀한 반응 조건, 특히 무산소 대기가 필요합니다.
이 비디오에 사용된 시약인 티타노센 디클로라이드는 유기 및 유기 금속 합성에 일반적으로 사용되는 유기티타늄 화합물입니다. 화합물 자체는 무수, 무산소 THF에서 2 당량의 시클로 펜타 디엔 나트륨 (NaCp)과 TiCl4?를 반응시켜 합성됩니다. Titanocene dichloride는 에스테르를 비닐 에테르로 전환하는 데 적용되는 유용한 시약인 Petasis 시약의 생산에도 사용됩니다.
Tebbe 시약이라고 하는 또 다른 티타노센 이염화물 시약은 다양한 카르보닐 작용기를 알켄으로 전환하거나 메틸화라고도 하는 데 적용됩니다.
Schlenk Line Technique을 사용한 Ti(III) 메탈로센 합성에 대한 JoVE의 소개를 시청했습니다. 이제 탈기 및 캐뉼러 이동을 수행하는 방법과 일부 응용 프로그램을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!
4단계에서 아세토나이트를 추가하면 용액이 주황색에서 녹색으로, 파란색(그림4)으로변경되어야 합니다. 파란색을 얻지 못하면 시스템의 누출이 표시됩니다. 6단계에서 주사기에 의한 아세토나이트를 첨가하면 혐기성 조건이 유지되는 경우 색이 바뀌지 않아야 합니다. 산소가 존재하는 경우 용액이 파란색에서 녹색으로 주황색으로 바뀝니다.



여기서, 우리는 공기에 민감한 Ti (III) 메탈로센 복합체를 합성하는 표준 슐렌크 라인 기술을 시연했다. 용매는 Schlenk 플라스크에서 액체를 통해 N2를 버블링하여 탈유했다. 우리는 또한 Schlenk 라인에 혐기성 조건 하에서 반응을 설정하고 주사기뿐만 아니라 캐뉼라 전송에 의해 혐기성 용매를 전송하는 방법을 보여 주었다.
무기 화학자는 공기 와 물에 민감한 화합물의 합성에 Schlenk 라인 기술을 사용합니다. 반응성이 높은 물질의 합성에 사용되는 용매는 슐렌크 라인을 사용하여 제조될 수 있다. 공기에 민감한 반응도 슐렌크 라인을 사용하여 설정하고 작업할 수 있습니다. Schlenk 라인 기술은 합성, 정화(즉, 증류, 승화 및 결정화), 촉매 및 가스 반응에 사용되는 공기 없는 조작을 위한 강력한 방법입니다. 다음 모듈에서는 공기 가 없는 합성을 위해 글러브박스를 사용하는 방법을 시연할 것입니다. 일부 공기 가없는 조작은 글러브 박스에서 수행하기...
Chapters in this video
0:00
Overview
1:00
Procedure for the Synthesis of Ti(III) Metallocene
5:09
Applications
6:26
Summary
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