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무수성 시약 및 장비 준비

Overview

출처: 다나 래슬리 박사연구소 - 윌리엄 대학교와 메리
시연: 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.

Principles

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유리 제품 건조

유리 제품은 물에 민감한 분자로 반응을 실행할 때 완전히 건조해야합니다. 이산화규소(SiO2)로구성된 유리는 눈에 건조해 보이는 경우에도 표면에 흡착된 미세한 물의 흔적을 가지고 있습니다. Si-O 결합은 물을 유치하고 그 결과 물 분자의 필름이 유리 표면을 코팅하기 시작하고 시간이 지남에 따라 축적됩니다. 물에서 유리 제품을 무료로하기 위해 반응을 수행하기 전에 오븐에서 밤 이상 건조하거나 또는 직접 화염 건조 될 수 있습니다. 유리 제품을 세탁하는 것을 피하십시오. 참고: 물에 민감하지 않은 반응의 경우 사용 전에 아세톤으로 유리제품을 헹구는 것이 가능합니다. 이 건조 방법은 그리나드 반응과 같은 반응에 절대적으로 불충분합니다.

다른 방법의 장점과 단점 :
오븐에서 유리 제품을 건조하는 것은 시간이 많이 걸리지만 매우 편리하며 모든 유형의 유리 제품에 적합합니다. 화염 건조 유리 제품은 훨씬 빠르지만 분젠 버너 (항상 추가 안전 문제)의 설정이 필요하며 원물 바이알과 함께 사용하지 않을 수 있습니다. 원물 바이알의 나머지 부분에 비해 베이스의 두께로 인해 가열 중에 생성 된 장력은 유리에 균열을 일으킬 수 있습니다. 아세톤으로 유리 제품을 건조하는 것은 지나치게 민감하지 않은 반응에 대한 매우 빠른 수정이지만, 생성 된 용매 폐기물과 그와 관련된 비용 및 환경 부담을 항상 염두에 두어야합니다.

용매 건조

다양한 정도의 효과를 가진 용매의 건조를 위한 많은 다른 기술이 존재합니다. 일부 실험실은 용매건조를 위해 시판되는 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 건조 열차라고 불리는 이 시스템을 사용하며 여러 종류의 용매를 동시에 건조시킬 수 있습니다. 이 방법은 매우 안전하고 편리하지만 오히려 비싸며 대부분의 실험실에서 사용할 수 없습니다. 1-10 ppm의 잔류 수분 함량 값을 이러한 방식으로 달성 할 수 있습니다.

용매건조의 또 다른 방법은 소위 용매 스틸에 나트륨과 같은 반응성이 높은 금속을 사용하는 것입니다. 이 방법은 화재와 폭발의 위험으로 인해 몇 가지 안전 문제를 제기하고 일반적으로 학부 교육 실험실에서 학생들에 의해 수행되지 않습니다. 그러나 그것은 자주 더 고급 학생들과 전문가에 의해 연구 실험실에서 사용됩니다. 용매 스틸은 상당히 건조한 용매를 제공하며 에테어 (THF, diethylether 등) 또는 탄화수소의 광범위한 건조에 사용해야합니다. 참고: 이 방법은 폭발성 반응이 발생할 수 있으므로 염소 처리된 용매의 건조에 사용해서는 안 됩니다. 나트륨 금속으로 건조할 때 벤조페논이라고 불리는 지표는 건조 진행 상황을 모니터링하는 데 사용됩니다. 물가에서 용액은 명확하거나 노랗게 지을 것이지만 용매가 건조하면 용액이 파란색 또는 보라색이 됩니다. 벤조페논은 케톤이며 금속 나트륨 (Na0)과반응하여 파란색 / 보라색 색상을 가진 케틸 라디칼에 반응합니다. 물의 존재에서 라디칼은 무색 제품을 제공하기 위해 양성된다. 이 방법에 의해 달성 된 잔류 수분 함량은 일반적으로 약 10 ppm입니다.

물은 또한 건조제, 또는 건조제의 사용에 의해 액체 시약 또는 용매에서 제거될 수 있다. 이들은 매우 습생 고형물, 그들은 쉽게 흡수 하 고 그로 인하여 유기 액체에서 물을 제거 하는 것을 의미. 최근에는 다양한 용매의 건조를 위한 분자 체를 사용하여 매우 효과적인 방법이 개발되고 있다. 이 방법은 활성 금속 용매 스틸의 사용보다 훨씬 더 편리하고 그 방법의 안전 문제를 우회합니다. 분자 체는 일반적으로 사용되며, 아마도 현재 가장 효과적인 건조제일 수 있습니다. 그들은 나트륨과 칼슘 알루미노실리케이트로 만든 미세 다공성 물질입니다. 분자 체의 모공 크기는 일반적으로 2-5 Å (0.2-0.5 nm) 사이에서 다를 수 있으며 더 큰 분자가 모공 내부에 맞지 않는 동안 작은 분자를 트랩하거나 흡수하는 데 사용됩니다. 분자 체는 분말 또는 비드 형태로 사용할 수 있으며 물(작은 분자)을 트랩하여 더 큰 분자 크기를 가진 다른 액체로부터 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 분자 체는 또한 고양이 쓰레기와 같은 일상 생활 제품의 일반적인 구성 요소입니다. 분자 체는 대기압에서 300°C 이상의 온도에서 오븐에서 최소 3시간 동안 가동되지만 하룻밤 사이에 더 좋습니다. 진공 오븐에서 약 200 °C의 온도가 충분합니다. 이 활성화 프로세스는 갓 구입하고 갓 열린 분자 체 병에도 모공이 포화되는 모든 물을 제거합니다. 활성화 후 분자 체는 재활성화를 요구하기 전에 120 °C 이상의 온도 또는 건조기에서 기존의 건조 오븐에 저장해야합니다. 참고: 분자 체가 여전히 활성 상태인지 여부는 소량의 구슬을 장갑손에 넣고 구슬에 두 부피 등가물을 배치하여 쉽게 결정할 수 있습니다. 체가 여전히 활성화되어 있으면 터치에 매우 뜨거워집니다.

용매는 오븐이나 건조기에서 구슬을 제거하여 건조하고 선택의 용매에 추가하기 전에 실온으로 냉각됩니다. 용매는 용매가 무수액으로 간주되기 전에 적어도 12 h-5 일 동안 구슬 위에 건조되고 반응에 사용될 수 있다.

저장 시간의 길이는 필요한 분자 체의 양과 마찬가지로 용매에 따라 달라집니다. 이는 전형적으로 % 질량/부피(m/v) 적재로 보고되며 용매의 부피당 사용되는 분자 체의 양을 설명합니다. 예를 들어 5% m/v는 용매100mL당 분자 체 5g이 첨가된다는 것을 의미합니다.

디클로로메탄(DCM), 아세토닐릴 또는 톨루엔과 같은 일반적인 용매의 경우 10% m/v를 가진 3-Å 분자 체에 비해 24h의 저장 시간이 잔류 수분 함량(0.1-0.9 ppm)에 매우 낮은 ppm 값에 도달하기에 충분합니다. 반면테트라하이드로푸란(THF)은 3-Å 분자 체의 20% m/v를 사용하여 3일 동안 건조되어야 하며, 이는 약 4ppm의 낮은 잔류물에 도달한다. 메탄올이나 에탄올과 같은 저질량 알코올은 3-Å 분자 체와 20% m/v를 통해 약 5일 동안 저장되어야 하며, 이는 8-10 ppm의 잔류 수분 함량을 산출합니다. 더 높은 분자량 알콜은 구슬 보다는 분말 3-Å 체를 사용하여 말려야 합니다. 분말 분자 체는 구슬보다 훨씬 빠른 속도로 흡착합니다. 이것은 체 모공(예를 들면 메탄올과 같은 작은 알콜 분자)에 들어가기 위하여 물과 경쟁하기에 충분히 작은 용매 분자의 비 선택적 흡착 결과. 큰 분자량 알콜을 위해 그들은 모공을 위한 물과 경쟁하기에 너무 큰 때문에 체의 더 활동적인 분말 양식을 사용하는 것이 안전합니다. 1 참고: 알코올은 일반적으로 매우 습한 매우 낮은 잔류 물 금액에 도달 할 수 없습니다. 1은 위에서 설명한 일반적인 용매에 대한 결과를 요약합니다.

약간 더 큰 4-Å 구슬은 적어도 24 h에 대 한 5% w/v를 사용 하 여 구슬 위에 저장 하 여 아민, 디메틸포르마미드 (DMF), 및 hexamethylphosphoramide (HMPA)의 건조에 사용 됩니다. 분자 체는 기본적이고 아세톤에서 알돌 반응을 유도하기 때문에 아세톤을 건조시키는 데 사용되어서는 안됩니다.

분자 체의 또 다른 큰 장점은 휘발성 유기 용매로 철저히 헹구고, 그 다음에 몇 시간 동안 100 °C에서 건조한 다음 300 °C 이상의 온도에서 평소와 같이 3 시간 동안 재반응할 수 있다는 것입니다. 아세톤은 > 400°C의 고온에서 자동 점화할 수 있다. 따라서 구슬을 고온 오븐으로 옮기기 전에 완전히 증발했는지 확인해야 합니다. 참고: 학부 실험실용매는 아래 섹션2에 나열된 건조제들을 사용하여 건조되는 경우가 있습니다. 이 방법은 매우 물에 민감하지 않지만 그리나드 반응과 같은 민감한 반응을 실행하기에 충분히 건조한 용매를 렌더링하지 않는 반응에 충분합니다.

용매 % m/ v 3å 분자 체에 용매를 저장하는 시간 잔류 수분 함량(ppm)
DCM 10% 24 h ~0.1
아세토니틀 10% 24 h ~0.5
톨루엔 10% 24 h ~0.9
THF 20% 3일 ~4.1
메탄올 20% 5일 ~10.5
에탄올 20% 5일 ~8.2

1. 건조제량, 건조 시간 및 잔류 수분 함량은 3Å 분자 체에 건조되는 다양한 용매에 대한 것입니다. 2

시약 건조

화학 반응의 시약은 고체 또는 액체 (그리고 매우 드문 경우 가스)일 수 있습니다. 액체를 건조하는 데 사용되는 것보다 다른 방법이 고형물을 건조하기 위해 사용됩니다.

액체 시약은 일반적으로 상술한 용매와 유사한 방법에 의해 무수하게 만들 수 있다. 갓 구입한 시약은 종종 충분히 무수합니다. 시약은 신선하지 않거나 다단계 합성의 일부로 합성된 경우 건조해야 합니다. 다단계 합성에서 한 반응 단계의 생성물은 다음 단계에 대한 시약이다. 많은 반응의 제품 형성은 다량의 물과의 접촉을 의미하는 담금질 단계가 필요합니다. 그 후 제품은 고체 또는 액체이든 다음 단계에 대한 무수 조건을 보장하기 위해 건조되어야합니다. 이는 먼저 추출에 의해 제공되며, 수성 상이 유기상으로부터 분리되어 거시적인 양의 물을 제거합니다. 유기 용매에 용해 된 제품을 포함하는 유기 상을 추출 한 후에도 여전히 물의 미세한 흔적이 존재합니다. 추출 후 유기 상은 일반적으로 무기 염인 매우 흡화 건조 제 위에 건조 되어야 합니다. 다양한 건조제가 있으며 가장 일반적인 건조제 중 일부는 2에나열되어 있습니다.

건조를 위해 건조제는 새로 첨가된 건조제가 더 이상 뭉크하지 않고 자유롭게 굴러다니고 용액이 흐리지 않을 때까지 유기상에 첨가됩니다. 유기 상은 건조를 보장하기 위해 짧은 시간 (일반적으로 한 시간) 동안 건조 제 (일반적으로 시간)에 걸쳐 덮여 저장해야합니다. 그 후 건조제는 여과되고 회전 증발기에서 감소된 압력하에서 용매가 제거된다.

액체인 제품의 경우 건조제위에 보관하고 사용하기 전에 신선하게 증류하여 추가 건조를 달성할 수 있습니다. 고체 제품의 경우, 건조는 용융점(mp) 이하의 온도에서 진공 오븐에 보관함으로써 바람직하게는 달성된다. 예를 들어 솔리드 mp가 100°C 미만인 경우 오븐은 MP 아래 의 약 15~20°C 의 온도로 설정해야 합니다. 물은 시간이 지남에 따라 여전히 증발하고 응용 진공은 과정을 가속화합니다. 대안적으로 고체는 적절한 건조제(일반적으로 P2O5)를통해 진공 건조기 내부에 보관함으로써 건조될 수 있다. 이는 고체 의 mp가 매우 낮은 경우(~50°C 이하) 또는 진공 오븐을 사용할 수 없는 경우에 표시될 수 있다. 건조 후, 무수 성 시약은 불활성 분위기 (N2또는 Ar) 아래 병에 보관해야하며 병의 뚜껑은 파라 필름으로 단단히 밀봉해야합니다. 병은 시약이 필요할 때까지 건조기 안에 보관해야합니다. 참고: 그리냐드 반응을 위한 마그네슘 금속과 같은 일부 고체 시약은 화염 건조 과정에서 장치 내부에 건조될 수 있다.

액체 시약은 용매에 대한 이전 섹션에 설명된 바와 같이 분자 체에 의해 대체로 건조될 수 있다. 이것은 많은 양의 시약을 건조해야 할 때 표시됩니다. 일반적으로 소규모 신디사이저의 시약은 소량(몇 mL 이하)으로 사용됩니다. 분자 체와 같은 소량의 건조는 비실용적이며 위의 방법으로 건조하면 충분합니다.

건조 제 용량 속도 적당
2SO4 높다 낮다 일반적으로 유용
MgSO4 높다 높다 일반적으로 유용
CaCl2 높다 보통 탄화수소에 유용*
CaSO4 낮다 높다 일반적으로 유용
* 알코올, 아민 및 다른 카보닐 함유 화합물과 같은 탄화수소가 아닌 유기 액체도 CaCl2에의해 흡수됩니다. 이 액체를 건조하는 것을 이용할 수 없습니다 그러나 탄화수소에서 불순물의 이 모형을 제거하는 것을 도울 수 있습니다.

2. 유기 실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 건조 제.

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Procedure

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유리 제품 건조

1. 오븐 건조

  1. 추가 깔때기의 스톱콕과 같이 유리로 만들어지지 않은 모든 조각을 제거하십시오.
  2. 사용 전에 기기의 일부인 모든 유리제품을 약 125°C로 설정하여 사용 전에 24시간 이상 놓습니다.
  3. 열 보호 장갑을 착용하고 오븐에서 유리 제품을 제거합니다. 장치를 조립하는 동안 뜨거운 유리를 취급 할 때 매우 조심하십시오.
  4. 최상의 결과를 위해 장치를 조립하는 동안N2와 같은 불활성 가스로 장치를 플러시한다.

2. 화염 건조

  1. 전체 장치를 설정하지만 유리로 만든되지 않은 모든 구성 요소 (예 : 깔때기 또는 고무 슬리브 등을 떨어 뜨리는 스톱콕)를 제거합니다. 이 시점에서 장치에 튜브를 부착하지 마십시오.
  2. 열 보호 장갑을 착용하십시오.
  3. 분젠 버너를 설치하고 조심스럽게 장치를 화염 건조. 아래에서 시작하여 불꽃을 위로 이동하여 나가는 길에 물을 "동반"합니다. 증기가 개발되어 유리 제품을 안개로 올 것입니다. 안개가 멈출 때까지 화염 건조를 계속합니다.
  4. 장치가 약 60 °C까지 식힐 때까지 기다립니다. 이 몇 분 정도 걸리며 유리는 여전히 터치에 따뜻하지만 접촉이 짧은 경우 화상을 일으키지 않습니다.
  5. 튜브 및 스톱콕과 같이 유리로 만들어지지 않은 나머지 장치를 조심스럽게 추가하십시오. 화상을 피하기 위해 장치를 취급할 때 열 보호 장갑을 제거하지 마십시오.
  6. 모든 것이 제대로 조립된 후, 시약이 첨가될 수 있는 지점까지 유리제품의 냉각을 가속화하기 위해N2와같은 불활성 가스로 장치를 플러시한다.

참고: 화염 건조 과정에서 플라스크 내부의 용매 나 자기 교반 바 또는 시약이 구체적으로 시술이 없는 경우는 없습니다. (그러나 그리냐드 반응을 수행할 때는 화염 건조 시 마그네슘 면도기를 플라스크에 두는 것이 괜찮습니다.)

3. 아세톤으로 건조

  1. 아세톤으로 유리 제품을 헹신다.
  2. 지정된 용매 폐기물 용기에서 아세톤 헹군 헹군것을 수집합니다.
  3. 건조를 가속화하기 위해 N2 가스 또는 건조 압축 공기로 유리 제품을 플러시하십시오.

용매 건조

1. 활성 나트륨 금속으로 건조

  1. 금속이 공기와 반응할 때 점화의 위험을 최소화하기 위해 석유 에테르 아래에 나트륨 금속을 조심스럽게 잘라냅니다. 금속 표면은 빠르게 산화되어 흰색 잔류물을 제공합니다. 금속을 가능한 한 많은 금속 표면적을 노출하는 얇은 조각으로 잘라냅니다.
  2. N2 가스하에서 용매를 함유한 증류 플라스크에 금속 면도기를 추가합니다.
  3. 다음으로 반응을 모니터링하는 데 사용되는 지표인 벤조페논을 추가합니다. 물 에서 용액은 명확하거나 노란색이지만 용매가 건조할 때 용액은 파란색 또는 보라색입니다.
  4. 파란색/보라색으로 착색이 관찰될 때까지 가열 맨틀을 사용하여 용액을 역류합니다.
  5. 용매를 증류하고, 마른 플라스크에 수집하고, 냉각 후 즉시 반응에 사용하십시오.
    폐기물 처리: 건조 공정 후에는 증류 플라스크에 남은 나트륨을 안전하게 폐기하는 것이 중요합니다.
  6. 이를 위해 수소 진화가 중단될 때까지 나트륨에 에탄올을 조심스럽게 추가하십시오.
  7. 용액을 주의 깊게 저어주시고, 내부에 활성 나트륨 금속이 갇혀있을 수 있는 나트륨 덩어리가 남아 있지 않도록 하십시오.
  8. 조심스럽게 혼합물에 메탄올을 추가하고 나트륨이 완전히 소비되는지 확인하기 위해 몇 시간 동안 후드의 뒷면에 혼합물을 둡니다.
  9. 마지막으로, 혼합물을 큰 물에 매우 신중하게 추가하고 적절한 폐기물 처리 용기에 혼합물을 폐기한다.

2. 분자 체에 건조

  1. 분자 체가 들어 있는 병을 열고 열이 안정된 유리 비커로 채웁니다. 향후 사용을 위해 현재 실험에 필요한 것보다 더 건조하십시오.
  2. 활성화를 위해 비드와 비커를 고온 오븐에 넣고 300-350 °C의 온도에서 3-3.5 h를 보관하십시오. 또는, 사용 가능한 경우, 동일한 시간 동안 200 °C에서 진공 오븐에 보관하십시오.
  3. 고내열 장갑을 사용하여 비드로 비커를 제거하고 120 °C 이상의 온도에서 기존의 건조 오븐에 놓습니다. 또는 비커를 디시카이터 내부에 비드로 보관하십시오. 구슬은 사용하기 전에 몇 주 동안 보관할 수 있습니다.
  4. 건조 오븐이나 건조기에서 구슬로 비커를 제거합니다. 대기물로 구슬의 접촉을 최소화하기 위해 이 시점부터 빠르게 작업하십시오.
  5. 오븐에서 구슬을 제거하면 실온까지 식을 수 있습니다. 이 냉각 시간 동안 공기 노출을 최소화하기 위해 마른 수건으로 비커를 덮습니다.
  6. 구슬이 여전히 활성화되어 있는지 여부를 테스트하려면 일회용 장갑을 착용하고 소량의 구슬을 손에 넣습니다. 물 약 2부 상당을 추가합니다. 구슬이 매우 뜨거워지면 활성화됩니다.
  7. 필요한 양의 활성 구슬을 스케일로 계량합니다. 예를 들어, 용매의 500mL 병에서 구슬의 10% m/v를 달성하기 위해서는 50 g의 구슬이 필요합니다.
  8. 실온 구슬을 새로 개봉한 용매 병에 넣습니다. 특히 용매가 휘발성인 경우 비드가 냉각되었는지 확인하십시오. 오븐에서 구슬을 제거한 후 용매에 직접 비드를 추가하지 마십시오.
  9. DCM과 같은 휘발성 용매의 경우 뚜껑을 병 위에 두지만 압력 축적을 피하기 위해 병의 뚜껑을 완전히 나사로 조이기 전에 몇 분 간 기다립니다.
  10. 수분을 막기 위해 파라필름으로 포장하여 뚜껑 주변을 밀봉합니다.
  11. 예를 들어 24h의 적절한 시간 동안 비드 위에 용매를 저장합니다.

시약 건조

1. 추출 후 유기 단계의 건조

  1. 분리 깔때기에서 위상을 분리하면 유기상을 비커 또는 에렌마이어 플라스크 (또는 작은 비늘에 대한 테스트 튜브)와 같은 건조 유리 용기로 옮기십시오.
  2. 주걱을 사용하여 유기 상에 표 2 (일반적으로 NaSO4또는 MgSO4)에서건조제를 추가합니다. 처음에 건조 제는 함께 덩어리.
  3. 갓 첨가된 건조제가 함께 뭉치지 않고 자유롭게 굴러갈 때까지 계속 첨가하십시오. 또한, 용액은 흐리지 않고 명확해야 합니다.
  4. 사용 가능한 경우, 그렇지 않으면 일부 알루미늄 호일로, 스토퍼와 유리 용기를 덮어.
  5. 용액이 건조제 위에 약 1h를 견딜 수 있도록 합니다. 예를 들어, 밤이 지남에 따라 더 오랜 시간 동안 서 있을 수 있도록 해도 괜찮습니다.
  6. 뷔흐너 깔때기와 측면 팔 플라스크로 진공 여과 장치를 조립합니다.
  7. Büchner 깔때기에 필터 용지를 넣고 진공을 켭니다.
  8. 천천히 뷔흐너 깔때기로 유기 상을 탈착. 처음에는 건조제나 필터가 막히지 않도록 전송하지 않도록 하십시오.
  9. 액체의 대부분이 깔때기에 옮겨져 아래 플라스크로 배수되면, 건조제와 함께 유기 상의 나머지 부분을 추가하고 몇 분 동안 서 있도록하십시오.
  10. 진공을 끄고 유기상을 마른 둥근 바닥 플라스크로 옮킨다.
  11. 라운드 하단 플라스크를 회전 증발기에 연결하고 압력 감소로 모든 용매를 제거합니다.
  12. 제품이 액체인 경우 건조제 위에 보관하고 사용하기 전에 신선하게 증류하십시오.

2. 고체 시약의 건조

  1. 단단한 시약을 열린 유리 용기 안에 놓고 결합된 중량을 결정합니다.
  2. 시약이 있는 용기를 고체의 융점 아래 온도로 설정된 건조 오븐에 넣습니다. 사용 가능한 경우 진공 오븐을 사용합니다. 필요한 경우 열 보호 장갑을 사용하십시오.
  3. 시약이 오븐 내부에서 몇 시간 동안 건조되도록 하십시오.
  4. 오븐에서 시약으로 용기를 제거합니다.
  5. 시료를 실온으로 식히도록 허용하여 건조기 내부에 이상적으로 식힙니다.
  6. 무게를 결정하고 건조하기 전에보다 낮은 지 확인합니다. 필요한 경우 2.2 – 2.5 단계를 반복합니다.
  7. 시약이 실온으로 냉각되면 사용할 준비가됩니다.
  8. 시약을 즉시 사용할 필요가 없는 경우 N2와 같은 불활성 가스로 용기를 플러시하고 뚜껑으로 단단히 밀봉하고 뚜껑 주위에 파라필름을 배치합니다.
  9. 용기를 건조기 안에 넣고 시약이 필요할 때까지 보관하십시오.

3. 열에 민감한 고체 시약의 건조

  1. 하부 구획(일반적으로 P2O5)에신선한 무수 건조제를 배치하여 건조제를 준비합니다.
  2. 단단한 시약을 열린 유리 용기 안에 넣고 무게를 결정합니다.
  3. 시약으로 용기를 건조기 안에 놓습니다.
  4. 건조기의 뚜껑을 닫고 측면에서 수평으로 슬라이딩하여 적절한 밀봉을 보장합니다.
  5. 스톱콕 연결을 사용하여 건조기에 진공을 적용합니다.
  6. 몇 분 후 스톱콕을 닫고 진공을 끕니다.
  7. 시약이 적어도 몇 시간 동안 건조기 내부에 건조되도록 하십시오.
  8. 건조기의 스톱콕을 열고 공기가 유입되도록 합니다.
  9. 조심스럽게 건조기의 뚜껑을 수평으로 밀어. 뚜껑을 수직으로 당기려고 하지 마십시오.
  10. 건조기에서 시약을 제거하고 무게. 그것은 건조 하기 전에 보다 낮은 무게를 해야 합니다.
  11. 필요한 경우 반복 단계 3.3 – 3.10 무게가 안정적으로 유지되고 시약이 완전히 건조 할 때까지.
  12. 시약을 즉시 사용할 필요가 없는 경우 N2와 같은 불활성 가스로 용기를 플러시하고 뚜껑으로 단단히 밀봉하고 뚜껑 주위에 파라필름을 배치합니다.
  13. 용기를 건조기 안에 넣고 시약이 필요할 때까지 보관하십시오.

수분에 민감한 화학 반응은 무수, 또는 물 없는 환경에서 수행해야 합니다.

시약및 반응제는 때때로 대기중의 물과 반응하거나 흡수할 수 있습니다. 이 경우 시약의 화학적 또는 물리적 특성이 변경될 수 있으며 원하는 반응이 발생하거나 수율이 좋지 않습니다.

물과 의도하지 않은 반응이 발생하는 민감한 반응으로부터 이루어지는 것을 방지하기 위해 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 분위기하에서 무수성 시약 및 장비를 사용하여 수행됩니다. 무수 환경을 유지할 수 있는 장갑상자 내부에서 매우 수분에 민감한 반응을 수행해야 합니다. 이 비디오는 무수 반응을 실행하기 위해 유리 제품, 용매 및 시약을 제대로 건조하는 방법을 보여줍니다.

유리의 화학 적 구성은 무수 반응을 준비하기 전에 제거해야 하는 표면을 코팅하는 물 막을 일으킵니다. 열 이나 아세톤은 종종 사용 하기 전에 깨끗 한 유리 제품에서이 층을 제거 하는 데 사용 됩니다.

많은 용매는 또한 환경으로부터 물을 흡수하고 사용하기 전에 건조해야합니다. 용매 스틸 또는 건조제는 종종 반응을 설정하기 전에 물을 제거하는 데 사용됩니다.

용매 스틸은 나트륨과 같은 알칼리 금속을 사용하여 물과 반응하고 백만 개당 약 10 개의 부품의 잔류 수분 함량을 남깁니다.

데시칸트는 매우 습화된 고형물이므로 물을 쉽게 흡수할 수 있습니다. 황산나트륨과 같은 특정 건조제는 소량의 유기 용매에서 물을 제거하는 데 사용되며 추가 사용 전에 여과되어야 합니다.

분자 체는 가장 일반적으로 사용되는 데시칸트이며 더 많은 양의 용매를 건조하는 데 사용됩니다. 그들은 나트륨과 칼슘 알루미노실리케이트로 구성된 미세 다공성 물질로 만들어집니다.

분자 체는 용매에서 효과적으로 제거하는 구슬 내부에 물을 트래핑하여 작동합니다. 일단 사용되면 오븐에서 재생할 수 있습니다.

마지막으로, 고체 시약을 건조하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 하나는 녹는 점 아래 15-20 °C 의 오븐 세트에 저장하는 것입니다. 열은 건조한 화합물을 남기고 시약에서 물을 구동합니다.

고체를 가열할 수 없거나 융점이 너무 낮으면 진공 건조기에서 건조될 수 있습니다. 건조되면, 무수성 시약은 건조기 내부의 불활성 분위기 아래 병에 보관 할 수 있습니다.

이제 무수 반응에 대한 장비와 시약을 건조하는 개념을 보았으니 실험실에서 어떻게 수행되는지 자세히 살펴보겠습니다.

오븐에서 유리 제품을 건조하려면 먼저 반응 장치에 필요한 모든 구성 요소를 수집합니다. 슐렌크 플라스크의 스톱콕과 같이 유리로 만들어지지 않은 모든 조각을 제거합니다.

유리 제품을 125°C로 설정된 건조 오븐에 넣고 사용하기 전에 적어도 24시간 동안 굽습니다.

24 시간 후, 열 보호 장갑을 착용하고 오븐에서 유리 제품을 제거합니다. 유리 제품이 여전히 뜨겁지만 장치를 조립합니다.

유리 제품이 완전히 조립되고 식으면 질소와 같은 불활성 가스로 장치를 플러시하십시오. 마지막으로 건조하기 전에 제거된 조각을 다시 추가합니다. 유리 제품은 이제 무수 반응에 대한 준비가되어 있습니다.

오븐 건조 유리 제품보다 빠른 옵션은 분젠 버너를 사용하는 것입니다. 특정 유리 제품은 화염건조해서는 안되므로 시작하기 전에 화염건조에 안전해야 합니다. 시작하려면 전체 장치를 설정하고 유리로 만들어지지 않은 모든 구성 요소를 제거합니다.

내열 장갑을 착용한 다음 분젠 버너를 가볍게 합니다. 장치의 바닥을 가열하여 유리 제품을 건조 화염을 시작합니다. 불꽃을 위로 이동하여 설정에서 물을 몰아낸다. 안개와 김이 멈출 때까지 이 과정을 계속하십시오.

장치가 약 60 °C까지식힐 때까지 기다린 다음 내열 장갑을 사용하고 화염 건조 전에 제거 된 장치의 나머지 부분을 추가하십시오.

분자 체를 사용하여 용매를 건조시키려면 먼저 열이 안정적인 유리 용기에 넣습니다.

체는 먼저 적절한 작동을 위해 건조해야하므로 용기를 300 ~ 350 °C 오븐에 넣고 3 - 3 1/2 시간 동안 구워야합니다.

구슬이 건조할 때, 고내열 장갑을 사용하여 용기를 제거하고 120 °C이상의 온도에서 건조 오븐에 보관하십시오. 건조 후, 분자 체는 사용하기 전에 몇 주 동안 보관될 수 있다.

필요한 경우 건조 오븐이나 건조기에서 구슬을 제거합니다. 이 시점부터 컨테이너를 빠르게 덮고 대기물로 구슬의 접촉을 최소화하십시오.

오븐에서 구슬을 제거하면 대략 실온까지 식을 수 있습니다.

스케일에서 필요한 양의 활성 구슬을 계량합니다. 예를 들어, 용매의 500mL 병에서 구슬의 부피에 10% 질량을 달성하기 위해서는 50 g의 구슬이 필요합니다.

용매에 구슬을 추가합니다. 디클로로메탄과 같은 휘발성 용매의 경우 뚜껑을 병 위에 두지만 압력 축적을 피하기 위해 뚜껑을 완전히 나사로 두기 전에 몇 분 간 기다립니다.

수분을 막기 위해 파라필름으로 포장하여 뚜껑 주변을 밀봉합니다. 용매를 비드로 적어도 24 시간 동안 저장합니다. 그 후, 무수성 용매는 반응에 사용될 수 있다.

대안적으로, 나트륨 금속과 벤조페논을 이용한 용매 스틸을 사용하여 용매를 건조시킬 수 있다.

고체 시약은 종종 유기 용매에 용해됩니다. 액체를 제거하고 고체 시약을 회수하기 전에 과도한 물을 용액에서 제거해야합니다.

마른 용기를 얻고 용액을 추가합니다. 다음으로 주걱을 사용하여 용기에 건조제를 추가합니다. 건조 제는 처음에 함께 덩어리, 하지만 새로 추가 건조 에이전트 더 이상 덩어리와 자유롭게 이동할 때까지 추가 계속.

스토퍼 또는 알루미늄 호일로 용기를 덮고 용액이 적어도 1 h 이상 앉을 수 있도록 하십시오.

과도한 건조제를 제거하려면 Büchner 깔때기와 측면 팔 플라스크로 진공 여과 장치를 조립하십시오. Büchner 깔때기에 필터 용지를 추가한 다음 진공을 켭니다.

천천히 비크너 깔때기로 유기 상을 장식. 필터가 막히기 때문에 건조제를 옮기지 마십시오. 액체의 대부분이 깔때기에 옮겨져 아래 플라스크로 배수되면 나머지를 건조제로 추가하고 몇 분 동안 앉을 수 있도록 하십시오.

진공을 끄고 필터링된 용액을 마른 둥근 바닥 플라스크로 옮길 수 있습니다. 라운드 하단 플라스크를 회전 증발기에 연결하고 압력 감소로 모든 용매를 제거합니다. 남아있는 고체 또는 액체는 이제 건조해야합니다.

이미 고체 시약을 건조하려면 화합물을 열린 용기에 넣고 무게를 결정합니다. 그런 다음 고체의 융점 아래 온도로 설정된 건조 오븐에 놓습니다. 시약이 오븐 내부에서 몇 시간 동안 건조되도록 하십시오.

오븐에서 용기를 제거하고 건조기에 넣습니다. 그런 다음 샘플이 실온으로 냉각되도록 합니다. 재무게를 재계량하여 질량이 오븐 건조 전에 보다 적게 있는지 확인합니다. 체중이 더 이상 변하지 않는 때까지 건조 단계를 반복합니다. 이 경우 시약이 충분히 건조합니다.

시약을 즉시 사용할 필요가 없는 경우, 질소와 같은 불활성 가스로 용기를 플러시하고 뚜껑 주위에 파라필름을 감쌉니다. 용기를 건조기 안에 넣고 시약이 필요할 때까지 보관합니다.

무수 반응은 다양한 중요한 유기 화학 합성체에 사용됩니다.

무수 조건하에서 수행해야 하는 반응의 전형적인 예는 그리냐드 반응입니다. 반응의 첫 번째 단계에서는 물의 가장 작은 흔적조차도 존재하지 않는 것이 필수적입니다. 물 의 존재에서 그리나드 시약은 우선적으로 기본으로 작용하여 뉴클레오필 활성의 손실과 바람직하지 않은 부산물을 형성합니다.

많은 유기 합성 유기 자석 합성의이 예와 같은 매우 건조 한 조건에서 수행 해야 합니다. 이 경우 전구체 물질인 나트륨 금속은 발열성이므로 매우 수분민감하며 공기 중의 수분과 접촉할 때 인화성 또는 폭발성일 수 있습니다.

리튬 이온 배터리는 매우 수분민감하며 장갑 상자 또는 드라이 룸에서 조립해야합니다. 음극은 리튬 화합물로 구성되며 전해질에는 할로겐화 리튬 염이 포함되어 있습니다. 리튬은 수분에 민감하기 때문에 배터리 셀 자체에 도입 된 미량물은 용량을 감소시킬 것입니다.

당신은 방금 조브가 안수 성 시약 및 장비 준비에 대한 소개를 보았습니다. 이제 화학 반응에 사용하기 위한 모든 무수제인 유리 제품, 용매 및 시약을 준비하는 방법을 이해해야 합니다.

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무수 조건하에서 수행해야 하는 반응의 고전적인 예는 그리냐드 반응입니다. (방정식 1)

Equation

반응의 첫 번째 단계에서, 그리나드 시약 RMgX의 뉴클레오필 공격은 전기필(이 경우 케톤)에서 발생한다. 이 단계에서는 물의 가장 작은 흔적조차도 존재하지 않는 것이 필수적입니다. 그리나드 시약은 강한 뉴클레오필이지만 더욱 강한 기저제입니다. 물 존재에서 그것은 우선적으로 기본으로 작용하고 비하물, 뉴클레오필 성 그리냐지 시약의 손실과 알케인의 형성에 결과, 원치 않는 부산물. (방정식 2)

Equation

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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).

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