Preparación de equipos y reactivos anhidros

Organic Chemistry

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Overview

Fuente: Laboratorio del Dr. Dana Lashley - College of William and Mary
Demostrada por: Cuba de tintura de Timoteo y Lucas Arney

Muchas reacciones en química orgánica son sensibles a la humedad y deben llevarse a cabo bajo cuidadosa exclusión de agua. En estos casos los reactivos tienen una alta afinidad para reaccionar con el agua de la atmósfera y si la izquierda expuesta la reacción deseada no tienen lugar ni dar rendimientos pobres, porque químicamente se alteran los reactantes.

Para evitar reacciones indeseadas con H2O estas reacciones tienen que llevarse a cabo bajo una atmósfera inerte. Se genera una atmósfera inerte mediante la ejecución de la reacción bajo nitrógeno gaseoso, o en casos más delicados, en un gas como el argón.

Todos los componentes de dicha reacción deben ser totalmente anhidro, o libre de agua. Esto incluye todos los reactivos y disolventes utilizan, así como todo cristalería y equipo que entrará en contacto con los reactivos. Reacciones extremadamente sensibles al agua deben ser realizadas dentro de una guantera que proporciona un sellado totalmente de ambiente anhidro para trabajar bajo por un par de guantes que sobresale hacia fuera a uno de los lados de la cámara.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Fundamentos de la química orgánica. Preparación de equipos y reactivos anhidros. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

Reacciones químicas que son sensibles a la humedad deben realizarse en un ambiente anhidro o agua libre.

Reactivos y reactantes a veces pueden reaccionar con o absorben el agua de la atmósfera. Si esto sucede, pueden cambiar las propiedades químicas o físicas de los reactivos y la reacción deseada no tendrá lugar o llevar a un rendimiento pobre.

Para evitar reacciones indeseadas con agua de sensible que ocurren las reacciones se llevan a cabo bajo una atmósfera inerte, como nitrógeno o argón, uso de equipo y reactivos anhidros. Reacciones extremadamente sensibles al agua deben llevarse a cabo dentro de una guantera que puede mantener un ambiente anhidro. Este vídeo demuestra cómo secar correctamente cristalería, disolventes y reactivos para ejecutar una reacción anhidra.

La composición química del vidrio hace que una película de agua para cubrir la superficie que debe quitarse antes de preparar una reacción anhidra. Calor o la acetona se utiliza a menudo para eliminar esta capa de material de vidrio limpio antes de usarlo.

Muchos solventes también absorben agua del ambiente y deben secarse antes de usar. Alambiques de solvente o desecantes se utilizan a menudo para eliminar el agua antes de la creación de una reacción.

Alambiques de solvente usan metales alcalinos como el sodio al reaccionar con el agua y dejar un contenido de agua residual de alrededor de 10 partes por millón.

Absorbentes de humedad son sólidos altamente higroscópicos, lo que significa que absorben fácilmente el agua. Algunos desecantes, como el sulfato de sodio, se utilizan para eliminar el agua de pequeñas cantidades de un solvente orgánico y deben ser filtradas antes de su uso posterior.

Tamices moleculares son las más comúnmente utilizan desecante y se utilizan para secar grandes volúmenes de disolventes. Se fabrican de un material microporoso compuesto por aluminosilicatos de sodio y calcio.

Tamices moleculares funcionan por agua de captura dentro de los granos con eficacia quitando del solvente. Una vez usado se puede regenerar en un horno.

Por último, hay varias formas para secar sólidos reactivos. Uno ocupa por guardarlo en el horno 15-20 ° C por debajo de su punto de fusión. El calor conduce agua de reactivo dejando seco compuesto.

Si el sólido no se calienta o tiene muy baja de un punto de fusión puede ser secado en un desecador de vacío. Una vez seco, el reactivo anhidro puede almacenarse en una botella bajo una atmósfera inerte dentro del desecador.

Ahora que has visto los conceptos de secado el equipo y reactivos para las reacciones anhidros, ¡echa un vistazo y ver como se hace en el laboratorio.

Para secar el vidrio en un horno, en primer lugar se reúnen todos los componentes necesarios para el aparato de la reacción. Retire todas las piezas no sean de cristal como la llave de paso de un matraz Schlenk.

Colocar el vidrio en un horno de secado a 125 ° C y hornear durante al menos 24 h antes de su uso.

Después de 24 h, colóquese guantes de protección térmica y sacar el vidrio del horno. Montar el aparato mientras que el vidrio está aún caliente.

Cuando el vidrio está completamente ensamblado y fresco, limpie el aparato con un gas inerte como el nitrógeno. Por último, Añadir nuevamente los trozos que se retiraron antes del secado. La cristalería está lista para la reacción anhidra.

Una opción más rápida que el horno de secado de cristalería es utilizar un mechero de Bunsen. Algunos cristalería no llama seca, así que asegúrese de que la configuración es segura llama seco antes de comenzar. Para comenzar, configurar el aparato completo y quitar todos los componentes que no son de vidrio.

Póngase guantes resistentes al calor, y luego encender la hornilla de Bunsen. Comenzar llama secar la cristalería calentando la parte inferior del aparato. Conducir el agua de la instalación mediante el movimiento de la llama hacia arriba. Continúe este proceso hasta que se empaña y cocer al vapor se detiene.

Espere que el aparato se enfríe hasta unos 60 ° C, luego use guantes resistentes al calor y agregar el resto de los aparatos que se quitaron antes del secado de la llama.

Para secar solventes usando tamices moleculares, primero agregar en un recipiente de vidrio termo-estable.

Los tamices deben primero ser tan secos para su correcto funcionamiento, coloque el recipiente en un horno ° C y hornear durante 3 – 3 h ½ de 300 a 350.

Cuando los granos están secos, use guantes resistentes al calor alto para Retire el recipiente y guárdelo en un horno de secado a temperaturas superiores a 120 ° C. Después del secado, los tamices moleculares se pueden almacenar por semanas antes de su uso.

Cuando son necesarios, saque los granos secado horno o desecador. Trabajar rápido y cubrir el recipiente partir de este momento para minimizar el contacto de los granos con agua atmosférica.

Si quitar los granos de un horno permitir que enfríe a temperatura de ambiente aproximadamente.

Pesar la cantidad necesaria de granos activos a escala. Por ejemplo, para alcanzar un 10% masa volumen de granos en una botella de 500 mL de disolvente, 50 g de granos se requiere.

Añadir los granos al disolvente. Para un disolvente volátil, como el diclorometano, dejar la tapa encima de la botella pero espere unos minutos antes de atornillarlo completamente la tapa para evitar la acumulación de presión.

Sellar el área alrededor de la tapa envolviendo con Parafilm para evitar humedad. Almacenar el solvente con los granos para al menos 24 horas después, el disolvente anhidro se puede utilizar en una reacción.

Como alternativa, solvente alambiques con benzofenona y metal de sodio se pueden utilizar para secar solventes.

Reactivos sólidos a menudo se disuelven en solventes orgánicos. Antes de retirar el líquido y recuperar el reactivo sólido exceso de agua debe extraerse la solución.

Obtener un envase seco y añadir la solución. A continuación añadir a un deshidratante para el recipiente con una espátula. El agente de secado inicialmente agruparse, pero seguir añadiendo hasta recién agregado secado agente ya no produce y se mueve libremente.

Cubrir el recipiente con un tapón o papel de aluminio y dejar la solución durante al menos 1 h.

Para quitar al exceso deshidratante, montar un aparato de filtración de vacío con un frasco de Büchner embudo y brazo lateral. Añadir el papel de filtro en el embudo de Büchner, luego encienda el vacío.

Lentamente decantar la fase orgánica en el embudo de Büchner. Evitar la transferencia del deshidratante, como puede obstruir el filtro. Cuando se ha transferido la mayor parte del líquido en el embudo y en el matraz a continuación, añade el resto con el agente de secado y dejarlo reposar unos minutos.

Apague la aspiradora y transfiera la solución filtrada en un seco redondo matraz de fondo. Conectar el matraz de fondo redondo para un evaporador rotatorio y quite todo disolvente a presión reducida. El sólido o líquido que queda ahora debe estar seco.

Un lugar ya sólido reactivo compuesto en un recipiente abierto seco y determinar su peso. Luego colóquelo en un horno de secado a una temperatura por debajo del punto de fusión del sólido. Permitir que el reactivo secar por varias horas dentro del horno.

Retire el recipiente del horno y colóquelo en un desecador. Entonces, permita que la muestra se enfríe a temperatura ambiente. Repesar y asegurarse de que la masa es menos que antes seca en el horno. Repita los pasos de secado hasta que el peso no cambie. Cuando esto sucede el reactivo es suficientemente seco.

Si el reactivo no es necesario utilizar inmediatamente, lave el contenedor con un gas inerte como el nitrógeno y envolver la tapa con Parafilm. Coloque el recipiente en un desecador y almacenar hasta que el reactivo es necesario.

Reacciones anhidras se utilizan en una variedad de síntesis química orgánica importante.

Un ejemplo clásico de una reacción que se debe hacer bajo condiciones anhidras es la reacción de Grignard. En el primer paso de la reacción es imprescindible que ni el menor rastro de agua esté presente. En presencia de agua el reactivo de Grignard preferencial actuará como una base, dando por resultado la pérdida de los subproductos indeseables actividad y forma nucleófila.

Muchas Síntesis orgánicas se deben realizar en condiciones extremadamente secas, como con este ejemplo de síntesis orgánica de imán. El material precursor en este caso, metal de sodio, es pirofórico, lo que significa que es extremadamente sensible de la humedad y pueden ser inflamables o explosivos incluso en contacto con humedad en el aire.

Las baterías de iones de litio son también extremadamente sensible de la humedad y deben ser montadas en una caja de guante o habitación seca. El electrodo negativo consiste en un compuesto de litio mientras que el electrolito contiene una sal de litio halogenados. Puesto que el litio sea humedad sensible cualquier agua del rastro introducido en la célula de la batería sí mismo disminuiría capacidad.

Sólo ha visto introducción de Zeus para preparar anhidro reactivos y equipos. Ahora debería entender cómo preparar material de vidrio, solventes y reactivos que son todo anhidros para su uso en reacciones químicas.

¡Gracias por ver!

Results

Un ejemplo clásico de una reacción que se debe hacer bajo condiciones anhidras es la reacción de Grignard. (Ecuación 1)

Equation

En el primer paso de la reacción, el ataque nucleofílico del reactivo de Grignard RMgX ocurre en un electrófilo (en este caso una cetona). En este paso es imprescindible que ni el menor rastro de agua esté presente. El reactivo de Grignard, mientras un nucleófilo fuerte, es una base aún más fuerte. En presencia de agua preferentemente actuará como una base y deprotonate agua, resultando en la pérdida de lo reactivo de Grignard nucleofílica y en la formación de un alcano, un subproducto indeseable. (Ecuación 2)

Equation

References

  1. Burfield, D. R. and Smithers, R. H. Desiccant efficiency in solvent and reagent drying. 7. Alcohols. J. Org. Chem. 48 (14), 2420-2422 (1983).
  2. Williams, D. B. G. and Lawton, M. Drying of Organic Solvents: Quantitative Evaluation of the Efficiency of Several Desiccants. J. Org. Chem. 75 (24), 8351-8354 (2010).

Reacciones químicas que son sensibles a la humedad deben realizarse en un ambiente anhidro o agua libre.

Reactivos y reactantes a veces pueden reaccionar con o absorben el agua de la atmósfera. Si esto sucede, pueden cambiar las propiedades químicas o físicas de los reactivos y la reacción deseada no tendrá lugar o llevar a un rendimiento pobre.

Para evitar reacciones indeseadas con agua de sensible que ocurren las reacciones se llevan a cabo bajo una atmósfera inerte, como nitrógeno o argón, uso de equipo y reactivos anhidros. Reacciones extremadamente sensibles al agua deben llevarse a cabo dentro de una guantera que puede mantener un ambiente anhidro. Este vídeo demuestra cómo secar correctamente cristalería, disolventes y reactivos para ejecutar una reacción anhidra.

La composición química del vidrio hace que una película de agua para cubrir la superficie que debe quitarse antes de preparar una reacción anhidra. Calor o la acetona se utiliza a menudo para eliminar esta capa de material de vidrio limpio antes de usarlo.

Muchos solventes también absorben agua del ambiente y deben secarse antes de usar. Alambiques de solvente o desecantes se utilizan a menudo para eliminar el agua antes de la creación de una reacción.

Alambiques de solvente usan metales alcalinos como el sodio al reaccionar con el agua y dejar un contenido de agua residual de alrededor de 10 partes por millón.

Absorbentes de humedad son sólidos altamente higroscópicos, lo que significa que absorben fácilmente el agua. Algunos desecantes, como el sulfato de sodio, se utilizan para eliminar el agua de pequeñas cantidades de un solvente orgánico y deben ser filtradas antes de su uso posterior.

Tamices moleculares son las más comúnmente utilizan desecante y se utilizan para secar grandes volúmenes de disolventes. Se fabrican de un material microporoso compuesto por aluminosilicatos de sodio y calcio.

Tamices moleculares funcionan por agua de captura dentro de los granos con eficacia quitando del solvente. Una vez usado se puede regenerar en un horno.

Por último, hay varias formas para secar sólidos reactivos. Uno ocupa por guardarlo en el horno 15-20 ° C por debajo de su punto de fusión. El calor conduce agua de reactivo dejando seco compuesto.

Si el sólido no se calienta o tiene muy baja de un punto de fusión puede ser secado en un desecador de vacío. Una vez seco, el reactivo anhidro puede almacenarse en una botella bajo una atmósfera inerte dentro del desecador.

Ahora que has visto los conceptos de secado el equipo y reactivos para las reacciones anhidros, ¡echa un vistazo y ver como se hace en el laboratorio.

Para secar el vidrio en un horno, en primer lugar se reúnen todos los componentes necesarios para el aparato de la reacción. Retire todas las piezas no sean de cristal como la llave de paso de un matraz Schlenk.

Colocar el vidrio en un horno de secado a 125 ° C y hornear durante al menos 24 h antes de su uso.

Después de 24 h, colóquese guantes de protección térmica y sacar el vidrio del horno. Montar el aparato mientras que el vidrio está aún caliente.

Cuando el vidrio está completamente ensamblado y fresco, limpie el aparato con un gas inerte como el nitrógeno. Por último, Añadir nuevamente los trozos que se retiraron antes del secado. La cristalería está lista para la reacción anhidra.

Una opción más rápida que el horno de secado de cristalería es utilizar un mechero de Bunsen. Algunos cristalería no llama seca, así que asegúrese de que la configuración es segura llama seco antes de comenzar. Para comenzar, configurar el aparato completo y quitar todos los componentes que no son de vidrio.

Póngase guantes resistentes al calor, y luego encender la hornilla de Bunsen. Comenzar llama secar la cristalería calentando la parte inferior del aparato. Conducir el agua de la instalación mediante el movimiento de la llama hacia arriba. Continúe este proceso hasta que se empaña y cocer al vapor se detiene.

Espere que el aparato se enfríe hasta unos 60 ° C, luego use guantes resistentes al calor y agregar el resto de los aparatos que se quitaron antes del secado de la llama.

Para secar solventes usando tamices moleculares, primero agregar en un recipiente de vidrio termo-estable.

Los tamices deben primero ser tan secos para su correcto funcionamiento, coloque el recipiente en un horno ° C y hornear durante 3 – 3 h ½ de 300 a 350.

Cuando los granos están secos, use guantes resistentes al calor alto para Retire el recipiente y guárdelo en un horno de secado a temperaturas superiores a 120 ° C. Después del secado, los tamices moleculares se pueden almacenar por semanas antes de su uso.

Cuando son necesarios, saque los granos secado horno o desecador. Trabajar rápido y cubrir el recipiente partir de este momento para minimizar el contacto de los granos con agua atmosférica.

Si quitar los granos de un horno permitir que enfríe a temperatura de ambiente aproximadamente.

Pesar la cantidad necesaria de granos activos a escala. Por ejemplo, para alcanzar un 10% masa volumen de granos en una botella de 500 mL de disolvente, 50 g de granos se requiere.

Añadir los granos al disolvente. Para un disolvente volátil, como el diclorometano, dejar la tapa encima de la botella pero espere unos minutos antes de atornillarlo completamente la tapa para evitar la acumulación de presión.

Sellar el área alrededor de la tapa envolviendo con Parafilm para evitar humedad. Almacenar el solvente con los granos para al menos 24 horas después, el disolvente anhidro se puede utilizar en una reacción.

Como alternativa, solvente alambiques con benzofenona y metal de sodio se pueden utilizar para secar solventes.

Reactivos sólidos a menudo se disuelven en solventes orgánicos. Antes de retirar el líquido y recuperar el reactivo sólido exceso de agua debe extraerse la solución.

Obtener un envase seco y añadir la solución. A continuación añadir a un deshidratante para el recipiente con una espátula. El agente de secado inicialmente agruparse, pero seguir añadiendo hasta recién agregado secado agente ya no produce y se mueve libremente.

Cubrir el recipiente con un tapón o papel de aluminio y dejar la solución durante al menos 1 h.

Para quitar al exceso deshidratante, montar un aparato de filtración de vacío con un frasco de Büchner embudo y brazo lateral. Añadir el papel de filtro en el embudo de Büchner, luego encienda el vacío.

Lentamente decantar la fase orgánica en el embudo de Büchner. Evitar la transferencia del deshidratante, como puede obstruir el filtro. Cuando se ha transferido la mayor parte del líquido en el embudo y en el matraz a continuación, añade el resto con el agente de secado y dejarlo reposar unos minutos.

Apague la aspiradora y transfiera la solución filtrada en un seco redondo matraz de fondo. Conectar el matraz de fondo redondo para un evaporador rotatorio y quite todo disolvente a presión reducida. El sólido o líquido que queda ahora debe estar seco.

Un lugar ya sólido reactivo compuesto en un recipiente abierto seco y determinar su peso. Luego colóquelo en un horno de secado a una temperatura por debajo del punto de fusión del sólido. Permitir que el reactivo secar por varias horas dentro del horno.

Retire el recipiente del horno y colóquelo en un desecador. Entonces, permita que la muestra se enfríe a temperatura ambiente. Repesar y asegurarse de que la masa es menos que antes seca en el horno. Repita los pasos de secado hasta que el peso no cambie. Cuando esto sucede el reactivo es suficientemente seco.

Si el reactivo no es necesario utilizar inmediatamente, lave el contenedor con un gas inerte como el nitrógeno y envolver la tapa con Parafilm. Coloque el recipiente en un desecador y almacenar hasta que el reactivo es necesario.

Reacciones anhidras se utilizan en una variedad de síntesis química orgánica importante.

Un ejemplo clásico de una reacción que se debe hacer bajo condiciones anhidras es la reacción de Grignard. En el primer paso de la reacción es imprescindible que ni el menor rastro de agua esté presente. En presencia de agua el reactivo de Grignard preferencial actuará como una base, dando por resultado la pérdida de los subproductos indeseables actividad y forma nucleófila.

Muchas Síntesis orgánicas se deben realizar en condiciones extremadamente secas, como con este ejemplo de síntesis orgánica de imán. El material precursor en este caso, metal de sodio, es pirofórico, lo que significa que es extremadamente sensible de la humedad y pueden ser inflamables o explosivos incluso en contacto con humedad en el aire.

Las baterías de iones de litio son también extremadamente sensible de la humedad y deben ser montadas en una caja de guante o habitación seca. El electrodo negativo consiste en un compuesto de litio mientras que el electrolito contiene una sal de litio halogenados. Puesto que el litio sea humedad sensible cualquier agua del rastro introducido en la célula de la batería sí mismo disminuiría capacidad.

Sólo ha visto introducción de Zeus para preparar anhidro reactivos y equipos. Ahora debería entender cómo preparar material de vidrio, solventes y reactivos que son todo anhidros para su uso en reacciones químicas.

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