2.4: 솔벤트의 슐렌크 라인 전송

1. 슐렌크 라인 사용

1 시작

1. 매니폴드의 모든 작업 포트가 닫혀 있는지 확인하고 모든 관절이 높은 진공 그리스로 기름칠되었는지 확인합니다.
2. 용매 트랩을 진공 선에 부착하고 진공 펌프를 켜서 밀봉합니다. 참고: 각 진공 펌프는 공기가 시스템에서 활발히 펌핑될 때 고유한 "독특한" 사운드를 가지고 있습니다. 펌핑하는 동안 진공 상태에서 진공이 만드는 일반 사운드를 "알아"하는 것이 중요합니다.
3. 용매 트랩 주위에 진공 밀봉 드워를 놓고 액체 질소 (최고) 또는 건조 얼음 / 아세톤 슬러리(저증기 압력 용매 - 진공 펌프 손상의 위험)로 분해를 채우십시오.
4. 규제된 불활성 가스 흐름을 켜고 버블러 버블이 거품이 나는 속도를 관찰하여 흐름을 조정합니다. (10s당 5개의 기포의 대략적인 유량은 이상적입니다)
5. 두꺼운 고무 튜브를 사용하거나 직접 표준 테이퍼 유리 제품을 사용하여 매니폴드 포트에 원하는 장치를 연결합니다.
6. 3 진공/불활성 가스 백필 주기를 수행하여 잔류 공기 및 수분의 헤드 스페이스 (및 잠재적으로 장치)를 취소 : (1) 진공 반응 포트를 열고 전체 진공을 기다린 다음 진공 반응 포트를 닫습니다; (2) 반응 포트를 불활성 가스로 천천히 열고 거품이 다시 거품이 시작될 때까지 기다립니다. 불활성 가스로 항구를 빠르게 개방하면 거품기를 통해 공기가 시스템에 빨려 들어갈 수 있습니다. 반응 포트를 불활성 가스로 닫습니다. (3) 총 3회 반복합니다.

2 종료

1. 모든 매니폴드 포트를 닫고 불활성 가스 흐름을 끕니다.
2. 용매 트랩 데워를 제거합니다. 주의: 제거 시 트랩에 청색 액체가 존재하는 경우 액체 질소 온도(B.P. -196°C)에서 응축될 수 있는 액체 산소(B.P. -183°C)일 수 있으며, 유기 화합물과 폭발성 혼합물을 형성하거나 온난화 시 폐쇄된 시스템에서 급속한 가압 폭발을 일으킬 수 있다. ⁷ 액체 산소가 존재하는 경우, 트랩을 차갑게 유지하고 연기 후드 띠를 닫고 다른 사람들에게 상황을 알리기 위해 즉시 탈장을 교체하십시오. 트랩과 시스템을 진공 상태로 두고 천천히 따뜻하게 하고 증발합니다. 액체 산소를 응축하는 것은 매니폴드가 누출되지 않도록하고 주변 대기에 대한 진공 노출을 제한함으로써 피할 수 있습니다. 유사한 이벤트는 액체 아르곤 (B. P. -186 °C)로 일어날 수 있으며, LN₂ 트랩을 통해 상당한 양의 아르곤을 펌핑하지 않도록주의해야합니다.
3. 진공 펌프를 끄고 용매 트랩 통풍구(해당하는 경우) 또는 주 진공 매니폴드의 포트를 열어 주변 대기로 시스템을 환기시하십시오.
4. 용매 트랩을 제거하고 갇힌 휘발성을 적절한 폐기물 용기에 폐기하십시오.

2. 건조 탄화수소 용매 / 시약

주의: 나트륨 금속은 물과 격렬하게 반응합니다. 케틸 라디칼은 일부 용매, 특히 할로겐화 용매와 위험하게 호환되지 않습니다. 적절한 참조는 지정된 용매에 대한 적절한 건조제를 선택하기 전에 상담해야 합니다. 실험실 화학 물질의 정화에 대한 지침을 따르십시오. ^8-9

1 "용매 냄비"의 준비 – 용매의 리터 당 5 g Ph₂CO. ¹⁰

1. 필요한 유리 제품에 대한 그림 1을 참조하십시오. 불활성 분위기 하에서 약 1cm^5,6 Na 금속 (와이어 또는 청크)을 측정하고 작은 조각으로 자르고 24/40 표준 테이퍼 넥 조인트가있는 500 mL 원형 플라스크에 조각을 놓습니다.
2. Ph₂CO의 약 1.25 g의 무게와 나트륨과 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 배치합니다.
3. 500mL 원형 플라스크에 무거운 근무 교반 바를 넣은 다음 최소한의 중장비 고진공 그리스로 기름칠한 180° 24/40 어댑터를 사용하여 플라스크를 밀봉합니다. Keck 클립을 조인트 위에 배치하여 견고한 연결을 보장합니다.
4. 글러브박스에서 플라스크를 제거하고 1.2.6항에 설명된 슐렌크/하이 진공 선에서 대피합니다. 180° 어댑터를 밀봉하고 진공 상태인 동안 라인에서 플라스크를 제거합니다.
5. 용매 냄비의 상단에 깔때기를 부착(그리스를 사용하지 마십시오!) 원하는 용매로 깔때기를 채웁니다. 질소 라인에 부착된 긴 바늘을 사용하여 용매를 통해 질소를 부분적으로 탈가스로 변형시다.
6. 질소 버블링을 유지하면서 180° 어댑터를 천천히 열어 용매를 용매 냄비에 도입합니다. 깔때기의 용매 수준이 180° 어댑터에 접근하면 어댑터를 닫고 깔때기를 제거합니다.  참고: 용매는 공기가 없는 엄격성의 다양한 각도로 다른 방법으로 도입될 수 있습니다. 일반적으로 사용자는 나중에 공기와 탈가스에 열려있는 동안 냄비를 채우기로 선택할 수 있습니다, 또는 용매 정화 시스템에서 직접 가져온 미리 건조 용매로 냄비를 채우기 위해 선택할 수 있습니다.
7. 몇 시간 동안 용매 냄비를 저어, 그 시간 동안 용액은 나트륨 벤조페논 케틸 급진적 인 형성을 나타내는 깊은 보라색을 설정합니다. 냄비가 깊은 보라색으로 바뀌지 않는 경우 용액(섹션 2.2)을 탈가스로 변형시키고 다시 저어줍니다.

2 동결 펌프 해동 - 탈가스 용매

주의: 액체 질소는 일반적으로 동결 펌프 해동 사이클용 용매를 "동결"하는 데 사용됩니다. 절대적으로 필요하지 않고 감독자와 상의하지 않는 한 액체 질소를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 폐쇄된 시스템을 액체 질소 온도로 냉각하면 시스템에 누출이 있을 경우 액체 산소가 응축될 가능성이 크게 높아진다. 또한, 큰 온도 그라데이션은 열 쇼크로 인해 유리 가실 확률을 증가시킵니다. 거의 모든 경우에 - 78 °C는 최소한의 용매 손실로 탈가스시스템을 냉각하기에 충분합니다.

1. 슐렌크 또는 높은 진공 선(섹션 1.1)을 시작하고 용매 냄비를 매니폴드(섹션 1.1.6)에 부착합니다.
2. 건조 아이스/아세톤 냉각 목욕을 사용하여 냄비의 내용을 -78 °C로 식힙니다. 이는 동결점에 따라 용매가 동결될 수 있다.  참고: "동결 펌프 해동"에 대한 일반적인 오해는 용매를 동결하여 분해해야 한다는 것입니다. 이것은 사실이 아닙니다. 실제로 가스가 고체 매트릭스에 갇히기 때문에 냉동 고체보다 차가운 액체를 탈착하는 것이 더 쉽습니다.
3. 용매의 동결점이 -78°C 이상이고 용매가 동결되면, 냄비내의 가스 헤드스페이스를 제거하기 위해 180° 어댑터를 열어 용매 냄비를 진공 청소기로 열어 야전포를 엽니다.  시스템이 전체 진공으로 돌아갈 때까지 기다린 다음 용매 냄비를 닫아 진공 청소기로 닫습니다.
4. 용매 냄비가 실온으로 돌아갈 수 있도록 하고 고체/액체 혼합물에서 거품이 형성되고 있는지 관찰합니다. 거품이 존재하는 경우 용매가 완전히 탈유되지 않고 단계 2.2.2-2.2.4가 반복되어야합니다. 일반적으로 세 가지 "동결 펌프 해동" 사이클은 탈가스에 충분합니다.
5. 용매의 동결점이 -78°C 이하이고 용매가 -78°C에서 낮은 증기 압력을 가지면, 2.2.3 및 2.2.4 단계를 수행하는 대신, 용매 냄비는 약 5분(또는 버블링 스톱까지) 시스템을 탈가스로 진공시열수 있다. 5분 후 180° 어댑터를 닫습니다. 소량의 용매가 진공 펌프 트랩에 손실될 수 있다.
6. 용매의 동결점이 -78°C 이하이고 용매가 -78°C에서 더 높은 증기 압력을 가지면, 두 가지 옵션이 있습니다: 단계 2.2.3 및 2.2.4 단계를 수행하고 -78°C 배스(덜 용매 손실, 내재위험) 대신 액체 질소로 냉각되거나, 짧은 기간 동안 2.2.5단계(더 많은 손실)를 수행한다(더 많은 손실). , 안전).

3. 진공 이송 용매 /화학 물질

1. 스트라우스 플라스크를 수신하는 500mL및 건조 오븐(125°C)에서 U자형 진공 이송 브리지를 1시간 이상 건조시.
2. 스트라우스 플라스크와 용매 냄비를 U자 형 다리에 부착하고 그리스로 모든 관절에 가볍게 기름을 바르세요. U자형 브리지를 진공 선에 부착합니다.  참고: 이 무거운 시스템은 실험실 잭과 Keck 클립에서 지원하여 라인에서 떨어지고 파손되는 것을 방지해야 합니다. 매니폴드에서 진공을 줄에 고정하기에 충분하지 않을 수 있습니다.
3. 1.1.6 단계에서 설명한 대로 시스템을 대피하십시오.
4. 섹션 2.2에 설명된 바와 같이 용매 냄비를 탈가스.
5. 상단 U-bridge 밸브를 닫아 동적 진공에서 진공 이송 설정을 닫습니다. 이제 시스템은 스트라우스 밸브가 열리고 용매 냄비 180° 어댑터가 닫히면 정적 진공 상태여야 합니다.
6. 실험실 잭을 사용하여 -78 °C 아세톤 / 드라이 아이스를 들어 올려 수신 스트라우스 플라스크를 식힙니다.  주의: 액체 질소로 폐쇄 된 시스템을 냉각하는 것은 누출이있는 경우 액체 산소를 응축 할 가능성이 있기 때문에 위험합니다. 액체 질소 온도에서 진공 이송속도가 더 빠를 수 있지만 안전성 절충의 가치가 없습니다. 이 관행은 우리의 실험실에서 금지됩니다. 용매가 -78°C에서 진공 이송될 수 없는 경우, 더 나은 진공을 사용하거나 열 증류를 고려하는 것이 좋습니다.
7. 용매 냄비를 저어 자기 교반을 켜고, 용매 냄비에 180 ° 어댑터의 스톱콕을 천천히 열어 용매 냄비의 액체가 U 조인트로 빠르게 끓지 않도록하십시오.
8. 곧, 용매는 수신 플라스크에서 응축을 시작해야 한다. 용매 냄비가 거의 건조되거나 원하는 양의 용매가 수집 될 때까지 기다립니다. 수신 스트라우스 플라스크와 용매 냄비에 밸브에 스톱콕을 닫습니다, 이는 다시 작성하거나 다시 사용할 수 있습니다.
9. 전송 중에 용매 냄비가 정지되면 스트라우스 플라스크 밸브를 닫고 용매 냄비가 계속되기 전에 실온으로 따뜻하게 하십시오.
10. 진공 전달이 매우 느리거나 속도가 느려지면 섹션 2.2의 프로토콜을 따라 시스템을 다시 탈가스합니다.

4. 질소 장갑상자에서 수집된 용매 를 테스트합니다.

1 케틸 용액의 준비

1. 20mL 바이알에서 Ph₂CO의 0.137 g와 나금속 0.028 g의 무게를 측정합니다.
2. 20mL의 THF를 바이알과 작은 교반에 넣고 바이알을 캡하고 밤새 저어줍니다. 이것은 바이알의 바닥에 남아있는 Na의 작은 초과와 0.0337 M Na / Ph₂CO 케틸 라디칼의 깊은 보라색 용액을 생성해야합니다.

수집된 용매의 2 적정

1. 파이펫은 4mL 바이알로 시험되는 용매의 약 4mL를 상주한다.
2. 파스퇴르 파이펫을 사용하여 보라색 Na/Ph₂CO THF 용액한 한 방울을 바이알에 조심스럽게 떨어뜨립니다.
3. 깨끗한 파이펫 끝으로 유리병을 부드럽게 저어서 결과 색상을 분석합니다. 10 ppm H₂O 이하의 용매는 옅은 보라색으로 유지되어야합니다. (파란색이 아님)
4. 용매가_Ph2CO 라디칼(예: 디클로로메탄과 같은 할로겐화용매)과 반응할 경우, 칼 피셔 티티레이션으로 용매를 테스트하거나, 중음솔매의 경우 ^1,2,3HNMR 분석.

특정 화학 반응에는 물과 산소가 없어야 합니다. Schlenk 라인은 공기 및 수분에 민감한 시약의 안전한 취급에 사용되는 이중 매니폴드입니다.

이 장치는 1920년대에 Wilhelm Schlenk에 의해 발명되었습니다. 그의 디자인의 핵심 구성 요소는 Schlenk 플라스크입니다. 필요에 따라 진공 또는 불활성 가스를 시스템에 적용할 수 있는 스톱콕이 있습니다. 넥 개구부는 다른 장치와 인터페이스하거나 격막으로 밀봉할 수 있으며 공기를 주입하지 않고 시약을 추가할 수 있습니다.

시약이 장치에 도입되면 산소와 물이 없는 환경에서 시약을 조작할 수 있습니다.

이 비디오는 Schlenk 라인의 기본 작동 절차를 강조한 다음 용매의 진공 이송을 통해 실험실에서 원리를 시연합니다.

Schlenk 라인은 진공을 전달하는 데 사용되는 한 라인과 불활성 가스를 전달하는 데 사용되는 다른 라인이 있는 관형 유리 장치입니다. 이 시스템을 통틀어 이중 매니폴드(dual manifold)라고 합니다. 이중 매니폴드에는 4-6개의 밸브 포트가 있으며 두꺼운 고무 튜브가 있어 다양한 반응 장치로 연결됩니다. 불활성 가스 매니폴드는 압력 조절식 불활성 가스 소스에 연결됩니다. 오일 버블러를 통해 배출되어 라인 압력을 대기보다 약간 높게 유지합니다. 또한 오일 버블러는 주변 공기가 매니폴드로 유입되는 것을 방지하여 라인의 오염을 방지합니다.

진공 매니폴드는 진공 펌프에 연결됩니다. 종종 액체 질소 또는 드라이아이스 슬러리로 냉각되는 극저온 트랩은 휘발성 성분을 응축하기 위해 진공 매니폴드와 펌프 사이에 위치하여 휘발성 성분이 진공 펌프에 들어가거나 손상되는 것을 방지합니다.

Schlenk 라인 시스템은 용매의 진공 이송과 같은 많은 기술 및 반응에 사용할 수 있습니다. 여기에는 용기에서 용기로 용매를 옮기는 동시에 공기가 없는 환경을 유지하는 것이 포함됩니다.

이제 의 원리를 이해했나요? Schlenk 라인 작동은 공기 및 산소가 없는 용매의 이동을 볼 수 있습니다.

시작하려면 매니폴드의 모든 작업 포트가 닫혀 있고 모든 조인트가 고진공 그리스로 적절하게 코팅되어 있는지 확인하십시오.

솔벤트 트랩을 진공 라인에 부착하고 진공 펌프를 켜서 밀봉합니다.

용매 트랩 주위에 진공 밀봉된 듀어를 놓고 액체 질소를 채워 펌프를 극저온으로 보호합니다.

조절된 불활성 가스 흐름을 켜고 버블러를 관찰하여 조정합니다. 두꺼운 고무 튜브 또는 표준 테이퍼 유리 제품을 사용하여 Schlenk 플라스크와 같은 원하는 장치를 매니폴드 포트에 연결합니다.

먼저 반응 포트를 열어 진공 청소기로 청소하고 플라스크를 완전히 비워 플라스크의 헤드 스페이스를 비웁니다. 포트를 닫아 진공 청소기로 청소한 다음 반응 포트를 천천히 열어 불활성 가스를 만들고 버블러가 다시 거품이 생기기 시작할 때까지 기다립니다. 불활성 가스에 대한 반응 포트를 닫고 이 과정을 두 번 더 반복합니다.

다음 단계는 솔벤트 포트를 준비하는 것입니다. 이것은 민감한 반응을 위한 물 및 산소가 없는 용매를 생산하는 데 사용됩니다. 이 절차는 일반적인 벤조페논-나트륨 설정을 사용합니다.

시작하려면 유리 제품과 시약을 불활성 분위기 아래의 글로브 박스에 넣습니다. 약 1입방센티미터의 나트륨 금속을 측정하고 더 작은 조각으로 자릅니다. 표준 테이퍼 넥 조인트가 있는 500mL 바닥이 둥근 플라스크에 조각을 놓습니다. 벤조페논 1.25g의 무게를 달아 나트륨과 함께 바닥이 둥근 플라스크에 넣습니다. 튼튼한 교반을 추가합니다.

180을 사용하여 플라스크를 밀봉하시겠습니까? 24/40 어댑터는 최소한의 고강도 고진공 그리스로 그리스를 칠했습니다. 안전한 연결을 위해 조인트 위에 Keck 클립을 놓습니다.

글로브 박스에서 플라스크를 제거하고 Schlenk 라인을 사용하여 플라스크 헤드스페이스를 비웁니다. 180을 봉인하시겠습니까? 어댑터를 선택하고 진공 상태에서 라인에서 플라스크를 제거합니다.

용매 포트 상단에 깔때기를 부착하고 깔때기에 원하는 용매 약 300mL를 채웁니다. 질소 라인에 부착된 긴 바늘을 사용하여 용매를 통해 질소를 거품으로 만들어 부분적으로 가스를 제거합니다.

질소 버블링을 유지하면서 180도를 천천히 열겠습니까? 용매 포트에 용매를 도입하는 어댑터. 깔때기의 용매 수준이 어댑터에 접근하면 어댑터를 닫고 깔때기를 제거합니다.

몇 시간 동안 냄비를 저어줍니다. 용액은 짙은 자주색으로 변하여 나트륨 벤조페논 케틸 라디칼의 형성을 나타냅니다. 라디칼의 형성은 용매가 건조하고 산소가 없음을 의미합니다. 냄비가 짙은 보라색으로 변하지 않으면 용액의 가스를 제거하십시오. 이 컬렉션의 "Degassing Liquids with Freeze-Pump-Thaw Cycling"에 자세히 설명된 대로 동결 펌프-해동 기술을 사용합니다.

500mL 수용 Straus 플라스크와 U자형 진공 이송 브리지를 건조 오븐에서 건조시킵니다. 스트라우스 플라스크는 2 개의 목이 달린 둥근 바닥 플라스크입니다. 한쪽 목에는 플러그 밸브를 연결할 수 있도록 나사산이 있습니다.

모든 조인트에 진공 그리스를 가볍게 바르고 U자형 브리지를 진공 라인에 부착합니다. Straus 플라스크와 솔벤트 포트를 U자형 브리지에 연결합니다. Keck 클립을 사용하여 무거운 시스템을 제자리에 고정하십시오. 앞에서 설명한 대로 시스템을 비우고 용매를 가스를 제거합니다.

상단 U-브리지 밸브를 닫아 진공을 닫습니다. 시스템은 Straus 밸브가 열려 있고 솔벤트 포트 180이 있는 상태에서 정적 진공 상태에 있어야 합니까? 어댑터가 닫혔습니다. 실험실 잭을 사용하여 -78도 아세톤/드라이아이스 슬러리를 들어 올려 수신 Straus 플라스크를 냉각합니다.

솔벤트 포트를 저어주기 시작한 다음 180의 마개를 천천히 엽니 다. 어댑터. 액체가 U 조인트로 빠르게 끓지 않도록 스톱콕을 천천히 돌리십시오. 용제는 수용 플라스크에서 응축되기 시작합니다. 이송 중 솔벤트 포트가 얼면 Straus 플라스크 밸브를 닫고 계속하기 전에 솔벤트 포트를 실온으로 예열하십시오.

용매 이송이 매우 느린 경우 freeze-pump-thaw를 사용하여 시스템의 가스를 다시 제거하십시오.

용매 포트가 거의 건조될 때까지 또는 원하는 양의 용매가 수집될 때까지 기다립니다. 수용 플라스크와 솔벤트 포트의 마개를 닫습니다. 이제 밀봉된 플라스크를 시스템에서 제거할 수 있습니다.

시스템을 종료하려면 먼저 모든 매니폴드 포트를 닫고 불활성 가스 흐름을 끕니다.

그런 다음 솔벤트 트랩과 듀어를 제거합니다. 트랩에 파란색 액체가 있으면 액체 산소일 수 있으므로 각별히 주의하십시오. 적절한 조치를 위해 안전 프로토콜을 참조하십시오.

Schlenk 라인 시스템은 유기 화학에서 광범위한 공기에 민감한 반응에 사용됩니다.

양자점은 단일 분자 형광 이미징에 널리 사용됩니다. 이 예에서는 양자점이 Schlenk 라인을 사용하여 불활성 대기 아래에서 합성되었습니다. 소형 카드뮴 셀레나이드 양자점 코어는 불활성 가스 및 진공 조건에서 처음 합성되었습니다. 그들의 형광 특성은 나노 입자의 크기에 의해 결정됩니다.

셀레늄은 코어의 합성을 완료하기 위해 카드뮴 용액에 신속하게 주입되었습니다. 그런 다음 수은 및 생체 적합성 폴리머 코팅으로 기능화되어 형광 수율을 높였습니다. 점의 형광 지속 시간은 전통적인 염료 또는 단백질의 형광 지속 시간을 훨씬 능가했습니다.

휘발성 및 공기에 민감한 가스의 취급 및 분석은 일반적으로 까다롭지만 Schlenk 라인을 사용하여 안전하게 실행할 수 있습니다. 이 예에서는 휘발성 가스를 Schlenk 라인을 사용하여 잠글 수 있는 테스트 튜브로 전달했습니다.

시험관은 가스를 응축하고 시험관에 가두기 위해 액체 질소를 사용하여 냉각되었습니다. 그런 다음 포함된 가스는 잠긴 시험관과 맞춤형 연결 시스템을 사용하여 질량 분석기로 전달되었습니다.

JoVE의 Schlenk 라인 시스템 소개를 시청하셨습니다. 이제 Schlenk 라인 작동, 용매 건조 및 정제, 진공 이송 수행 방법을 이해해야 합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!