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 용액을 적정화하거나, 1HNMR 분광법에 의해 정량적으로 시험될 수 있다.
소분자 합성에서 고급 재료 응용 분야에 이르기까지 다양한 화학 분야에서 수분과 산소가 없는 정제 된 용매가 필요합니다. 1-3 예를 들어, 일반적으로 유기 합성및 음이온 중합 화 시공제로 사용되는 부틸리튬은 용매의 물 반응성 및 미량 수로 실제 시약 농도에 크게 영향을 미칠 수 있다. 마찬가지로, 많은 무기 및 유기 금속 화합물, 특히 낮은 발렌트 또는 cooroometal 금속, 종종 물과 산소에 대해 매우 반응하 고 건조 하 고 탈산소 된 용매 이외에 공기 없는 조작의 사용을 필요로. 4 슐렌크 라인 또는 높은 진공 라인을 사용하면 공기 및 /또는 습기에 민감한 화합물을 적절하게 조작 할 수 있으며 진공 전달은 용매를 엄격하게 건조하고 탈착하는 한 가지 방법입니다.
슐렌크 라인과 해당 유리 제품은 처음에 화학자 빌헬름 요한 슐렌크에 의해 개발되었으며, 트리페닐메틸 라디칼뿐만 아니라 유기나트륨 및 유기리튬 화합물을 합성하고 조작하는 도구로 개발되었습니다. 4 Schlenk 라인은 합성 화학자에 의해 널리 채택되었으며, 여러 상용 설계가 있습니다. 슐렌크 라인은 일반적으로 4-6 개의 밸브 포트가있는 트윈 유리 매니폴드 (진공용, 불활성 가스용) 및 포트에서 다양한 반응 장치로 이어지는 두꺼운 벽 고무 튜브로 구성됩니다. 5,6 가장 일반적으로 매니폴드 밸브는 불활성 가스 /진공 사이의 원활한 전환을 허용하는 기름을 바른 접지 유리 또는 PTFE 스톱콕이며 두꺼운 벽고무 튜브는 부틸 고무 또는 타이곤 브랜드 튜브입니다. 일반적으로 다양한 유형의 밸브 구성 또는 튜브 유형 중에서 선택할 때 공기가 없는 품질(가스 및/또는 가스 투과성 비율)과 비교하여 유지 보수가 용이하고 다양한 응용 분야가 필요합니다.
진공 매니폴드는 진공 펌프에 연결되어 있습니다. 냉동 성 트랩 (종종 액체 질소, 77 K 또는 드라이 아이스 /아세톤 슬러리, 195 K)는 용매 또는 기타 유해 물질이 진공 펌프에 유입되는 것을 방지하기 위해 진공 매니폴드와 펌프 사이에 위치합니다. 8 많은 연구 그룹은 제 1 트랩이 용매 제거및 펌프 보호를 위한 제2 트랩에 사용되는 2트랩 설계를 채택한다. 일반적으로 이 설계는 일상적인 작동 중에 진공 펌프에 대한 탁월한 보호 기능을 제공합니다. 불활성 매니폴드는 수분/산소 스크러버를 통과한 압력 조절 불활성 가스 소스(N2 또는 Ar)에 연결되어 있으며, 오일 버블러를 통해 배출되어 대기압보다 약간 높은 라인 압력을 유지합니다.
높은 진공 라인은 동일한 트윈 매니폴드 디자인으로 구성되지만 매니폴드 펌프와 진공 펌프 사이에 배치된 확산 펌프를 사용하여 상당히 높은 진공(10-7 토르까지)을 생성합니다. 확산 펌프는 중유 또는 수은을 역류하여 증기의 고속 제트를 생성하여 펌프의 목구멍 아래로 분자를 지시합니다. 또한, 높은 진공 라인은 두꺼운 벽 고무 튜브의 사용을 포기하고 주로 시스템에 가스 확산을 최소화 장비를 연결하는 유리 에 유리 연결을 사용합니다. 일반적으로 Schlenk 라인은 캐뉼라 전송, 역유 방법 또는 분수 증류를 필요로 하는 작업에 사용되며, 높은 진공 라인은 정량적 가스 응축 또는 매우 공기에 민감한 반응에 사용됩니다. 그러나 사용자의 개인 취향에 따라 대부분의 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다.
진공 이송은 공기가 없는 환경을 유지하면서 용매를 선박에서 용기로 이송하는 일반적인 기술입니다. 이 기술은 일반적으로 건조제에서 용매를 분리하는 방법으로 공기없는 반응을 위한 유기 용매를 건조/정화하는 동안 발생합니다. 그러나, 일반적으로 혼합물 내의 임의의 휘발성 화합물의 포획 또는 분리에 적용될 수 있다. 일반적으로 진공 전달은 극저온 증류이며 표준 열 증류와 동일한 물리적 원칙에 따라 작동합니다. 전통적인 증류물에 비해 주요 장점은 가열되지 않아 인화성 또는 과산화수소 성형 용매로 작업할 때 화재 나 폭발의 위험을 실질적으로 감소시키는 것입니다. 전구에서 전구까지의 진공 전달만 이 곳에 제시되지만, 연속극극포획을 통해 여러 부품을 보다 정교한 설정으로 분리할 수 있습니다.
세 가지 주요 요인은 휘발성 성분을 극저온 진공 전달할 수 있는 속도(및 실용성)를 지시합니다: (1) 휘발성성분의 증기 압력(더 높다);. (2) 진공의 품질(낮은 것이 더 좋음) 따라서, 높은 진공 라인은 슐렌크 라인보다 선호됩니다); 및 (3) 증류 경로의 길이 /직경 (짧은 길이, 넓은 직경이 더 낫다). 진공 이송 효율을 극대화하기 위해 용매는 먼저 동결 펌프 해동 기술을 사용하여 탈유한 다음, 유리온 유리 연결만을 갖춘 고진공 선 또는 슐렌크 라인에 연결된 특수 U자형 브리지 튜브를 통해 저장 용기로 진공 이송됩니다. 이 기술은 상대적으로 쉽게 톨루엔과 디옥산과 같은 고등분 용매의 전송을 허용할 수 있다.
1. 슐렌크 라인 사용
1 시작
2 종료
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
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.
3. 진공 이송 용매 /화학 물질
4. 질소 장갑상자에서 수집된 용매 를 테스트합니다.
1 케틸 용액의 준비
수집된 용매의 2 적정
사진은 진공전달(도 2)과Na/Ph2CO 적정 후의 촬영(도3)을촬영하였다.
이 방법을 통해 수집된 용매는 케틸 적정에 의해 테스트되었습니다. 그림 3은 케틸 테스트의 일반적인 가능한 결과를 보여줍니다. 보라색(a)은 용매에서 < 10ppm H2O를 나타낸다. 파란색 및 무색 솔루션은 물에 민감한 응용 프로그램과 함께 사용하기 전에 추가 정화가 필요한 습한 용매를 나타냅니다.
그림 1. 유리 제품은 케틸 냄비를 만들고 스트라우스 플라스크로 진공 전송을 수행하는 데 필요했습니다. (a) 케틸 냄비에 용매를 첨가하기 위한 깔때기; (b) 500mL 라운드-하부 플라스크; (c) 180° 어댑터; (d) 500mL 스트라우스 플라스크; (e) 진공 이송 브리지.
그림 2. 진공 전달의 설정: (a) 높은 진공 선, (b) 이송 브리지, (c) 180° 어댑터를 가진 용매 냄비, (d) 수신 스트라우스 플라스크 및 (e) 냉각 목욕.
그림 3. 케틸 용액의 적정 후 용매를 수집. (a) 보라색은 < 10 ppm H2O를 나타내며( b) 파란색과 (c) 무색은 추가 정화가 필요합니다.
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