Bay hơi dung môi ở nhiệt độ thấp

**tigerchem** · 02-22-2008

Em đang làm 1 phản ứng, hỗn hợp sau phản ứng gồm sản phẩm và methanol, người ta nói sau đó cô đặc ở 0oC trong 24 giờ. Ở nhiệt độ thấp như vậy thì methanol bay hơi không đáng kể (mặc dù quá trình bay hơi xảy ra ở mọi nhiệt độ). Em đang định gắn 1 cái quạt mini thổi trên mặt thoáng của chất rồi để vào tủ lạnh, như vậy dung môi dễ bay hơi hơn chăng?
Mong các bro giúp đỡ!

Scooby-Doo · 02-24-2008

Trích:

Nguyên văn bởi tigerchem

Em đang làm 1 phản ứng, hỗn hợp sau phản ứng gồm sản phẩm và methanol, người ta nói sau đó cô đặc ở 0oC trong 24 giờ. Ở nhiệt độ thấp như vậy thì methanol bay hơi không đáng kể (mặc dù quá trình bay hơi xảy ra ở mọi nhiệt độ). Em đang định gắn 1 cái quạt mini thổi trên mặt thoáng của chất rồi để vào tủ lạnh, như vậy dung môi dễ bay hơi hơn chăng? Mong các bro giúp đỡ!

Vậy chắc chất em đang tổng hợp thuộc loại hợp chất kém bền nhiệt. Thường mấy chất kém bền nhiệt cũng sẽ kém bền dưới ánh sáng. Khi bảo quản nên xịt nhẹ miếng khí trơ (N2 hay Ar) vào bình chứa, rồi quấn kín lại bằng giấy nhôm hoặc bao nhựa màu đen và bỏ trong tủ lạnh.

Chắc tác giả đuổi dung môi bằng cái máy Freeze Dry Solvent (Cryogenic Dry system) như hình sau hoặc nhìn tương tự vì mỗi công ty sản xuất hình dáng hơi khác nhau. Hình như trên phòng TN Hợp chất Thiên nhiên và Hóa Dược, Khoa Hóa, ĐH KH TN có cái máy này đó. Em hỏi nhờ thử xem.

Hoặc em có thể tự dry solvent bằng cách sau: làm thau nước đá muối khoảng -5 - 0 oC, rồi kẹp bình cầu bỏ vào trong đó, nối bình cầu với máy bơm chân không có bộ phòng bị để bắt dung môi bằng nitrogen hoặc cetone/dry ice. Nếu không có bộ phòng bị để bắt dung môi, thì dung môi sẽ đi vào bơm làm bơm mau bị hư và nhớt loãng ra nên áp suất không tốt. Hơn thế nữa do dung môi không bị ngưng tụ nên sự bay hơi diễn ra chậm do cân bằng lỏng-hơi. Cách này bất tiện là phải thêm nước đá liên tục.

Nếu em tìm được ở đâu loại tủ làm đá hở miệng trong bộ môn, rồi làm thau nước muối bỏ vào đó là em có thể sử dụng được rồi và không phải thêm nước đá. Nhớ phải là nước muối nhe hay acteone, glycerol, vì nước không sẽ đóng đá và làm vỡ bình cầu. Chắc ăn phải lâu lâu ngó bình sản phẩm một chút. Nếu sau vài giờ không có sự cố gì thì có thể để qua đêm.

Tui nghĩ em thổi bằng cái quạt chả có hiệu quả đâu vì không tạo được áp suất thấp! nên chắc cả tháng mới bay hết dung môi trong tủ lạnh. Vì có một số chất quá khó kết tinh lại để lấy tinh thể hoàn hảo chạy X-ray, tui phải để mẫu đó trong tủ lạnh, mất vài ngày hoặc cả tháng mới thấy tinh thể xuất hiện trong dung môi.

**tigerchem** · 03-09-2008

Em đang làm một phản ứng, trong quá trình làm có giai đoạn phải sục khí amoniac vào methanol cho đến khi bão hòa. Em muốn hỏi khi nào ta biết amoniac đã bão hòa (có phải khi có bọt khí xuất hiện ở bình an toàn - bình số 3), khi nào ta biết đã hết amoniac ở bình 1 và nước bắt đầu bay hơi (có phải lúc làm lạnh ống dẫn từ bình 1 qua bình 2 thì thấy hơi nước đọng lại). Có nên giữ lạnh bình 2 để tăng hiệu suất hấp thu?
Em xin cảm ơn.
PS: Em dùng dung dịch amoniac 25% rồi đun cách thủy để amoniac bay hơi qua erlen chứa methanol, methanol em dùng 530 mL.

Scooby-Doo · 03-09-2008

Trích:

Nguyên văn bởi tigerchem

Em đang làm một phản ứng, trong quá trình làm có giai đoạn phải sục khí amoniac vào methanol cho đến khi bão hòa. Em muốn hỏi khi nào ta biết amoniac đã bão hòa (có phải khi có bọt khí xuất hiện ở bình an toàn - bình số 3), khi nào ta biết đã hết amoniac ở bình 1 và nước bắt đầu bay hơi (có phải lúc làm lạnh ống dẫn từ bình 1 qua bình 2 thì thấy hơi nước đọng lại). Có nên giữ lạnh bình 2 để tăng hiệu suất hấp thu? Em xin cảm ơn.

Tui chia câu hỏi của em ra từng đoạn để dễ theo dõi:
- Nguồn khí amoniac: thường tui sử dụng thẳng khí ammoniac từ bình gas chứ chưa dùng qua cách đun dung dịch ammoniac như em làm. Tui nghĩ chắc đun cũng được nhưng sẽ có chút hơi ẩm đi theo và hổng biết có ảnh đến phản ứng của em không? Nếu chấm TLC không sạch lắm thì nên đặt thêm cái trap bắt hơi ẩm trước khi vào bình phản ứng.
- Nhiệt độ sục khí: thường để tạo dung dịch bão hòa ammoniac trong methanol, tui ngâm bình phản ứng trong nước đá khoảng 0 oC. Ngay lúc sục khí vào bình phản ứng đã thấy có khí thoát ra nhưng khá ít. Sau khoảng 5-10 min sẽ thấy khí sủi nhiều hơn mặc dù vẫn giữ khóa bình gas như cũ. Sau đó sẽ thấy dung dịch sùng sục lên lúc này đã được xem như bão hòa và tui sục khí NH3 thêm khoảng 5 min nữa. Toàn bộ quá trình là 15-20 min khi dùng bình gas sau đó tui khóa gas lại. Do đó tùy lượng khí thoát ra khi em đun bình dung dịch NH3 mà nhắm cho tương ứng. Tui nghĩ gần như lúc nào bên bình số 3 đều có khí thoát ra. Nhớ làm TN này trong tủ hút mạnh. Nếu không có tủ hút phải làm thêm cái trap HCl ở ngoài cùng để bắt NH3 nếu em không muốn bị bạn bè hiểu lầm sau một ngày làm TN. he he.
- Nhiệt độ phản ứng: em làm phản ứng ở bao nhiêu độ? tui làm ở 0 oC, dùng Schlenk tube (loại ống thủy tinh vách dày để làm phản ứng trong hệ kín: $100/ cái) tốt hơn nhiều. Nếu không có thì dùng nút cao su bịt kín phản ứng lại và kiếm cái gì đó niềng lại hoặc. Nhiều khi chơi an gian, tui bỏ bình phản ứng vào tủ lạnh đã chỉnh ở 0- -5 oC để qua đêm, khỏi khuấy, sáng vào là xong.
- Ở nhiệt độ phòng cũng niềng lại được, nếu áp suất mạnh quá sẽ bắn nút cao su lên. Nhớ lấy cái thùng cartoon hoặc màn bảo vệ chuyên dụng chắn trước bình phản ứng. Nếu có nổ cũng không sao.
- Nếu làm phản ứng ở nhiệt độ cao 100-150 oC phải dùng thiết bị Parr nếu không hơi ammoniac bay đi hết.
- Thởi gian phản ứng: Nếu phản ứng của em diễn ra nhanh chóng thì em cứ sục khí theo kiểu của em vì phản ứng của tui kéo dài 20 giờ nên phải thực hiện trong hệ kín chứ không đủ khí. Nếu dùng nhiều lượng tác chất, có thể em phải sục khí NH3 hai đến ba lần.
Good luck!

**tigerchem** · 03-09-2008

Bình phản ứng của em gồm methanol và epoxid, nhưng epoxid không tan nhiều trong methanol, nhiệt độ phản ứng là 0oC nên epoxid càng tan ít, lúc nào cũng có epoxid lắng phía dưới nên phải lắc liên tục trong lúc sục khí, lúc em sục bằng cách đun cách thủy này thì không có khí bay qua bình 3, chỉ có khí sủi nhẹ bên bình 2. Em sục khoảng gần 2 tiếng thì hết 1 bình amoniac 25% 500 mL (mở bình 1 ra chỉ thấy hơi amoniac thoang thoảng nhẹ ^^). Phản ứng của em làm trong 24 giờ. người ta nói phải lắc và làm lạnh nhưng em không biết làm sao thực hiên đồng thời 2 cái. Em sục khí xong rồi để trong tủ lạnh ở 0oC trong 2 ngày rồi, hỗn hợp có màu vàng vàng trong khi theo bài báo thì phải có màu xanh lá cây nhạt. Em nghĩ chắc phải sục amoniac vài lần nữa, còn lắc thì để erlen trong thau đá rồi để lên máy lắc.
Xin anh cho cao kiến :D

Scooby-Doo · 03-10-2008

Trước tiên em sục thêm khí ammoniac và để phản ứng thêm 1-2 ngày rồi theo dõi bằng TLC. Không biết chất của em có thể hiện hình bằng đèn UV hay phải pha thuốc thử, rồi chấm bản TLC sau khi đã triên khai vào lọ thuốc thử và sấy khô bằng mấy sấy loại mạnh thì sẽ thấy các spots hiện lên. Hiện nay hầu như không ai dùng cách phun thuốc thử lên TLC nữa vì thuốc thử văng tung tóe không được sạch sẽ. Tuy nhiên, vẫn có người phun thuốc thử bay tùm lum chắc vì không biết chỉ cần chấm nhanh bản TLC vào lọ thuốc thử rồi lấy ra là xong! Chất của em có nhóm hydroxyl và nhóm amino nên có thể hiện hình bởi nhiều loại thuốc thử khác nhau. Đơn giản và rẻ tiền như p-anisaldehyde.

Nếu TLC không cho thấy sự khác biệt đáng kể không có sự khác biệt thì em nên dừng phản ứng đề cô lập và tinh chế thu lấy sản phẩm mang đi chạy phổ. Dù hiệu suất phản ứng vài phần trăm cũng được. Chủ yếu là lấy sản phẩm này làm chất chuẩn cho những lần lập lại khác để cải thiện hiệu suất phản ứng.

Phần dưới sẽ thảo luận về một số giải pháp để cải thiện hiệu suất phản ứng của em.

Về khí ammoniac

- Tui nghĩ trở ngại chính của phản ứng em đang làm là không đủ khí ammoniac. Thường trên thế giới toàn dùng bình gas ammoniac để sục trực tiếp. Em ra mấy chỗ cửa hàng sửa chữa điện lạnh hỏi họ mua bình gas ammoniac nhỏ ở đâu. Không đắt lắm đâu. Hoặc quen ai làm nghề này. hỏi mượn bình gas của họ dùng thử một vài ngày.

- Em thử tìm hiểu xem có cách nào điều chế trực tiếp khí ammoniac hiệu quả hơn cách đun dung dịch ammoniac không? Cái này tui hoàn toàn không biết. Nếu em vẫn duy trì cách đun dung dịch ammoniac, thì tính lại số mol khí sinh ra có gấp nhiều lần lượng cần cho phản ứng không?

- Lưu giữ khí trong bình phản ứng: hệ thống của em không phải là hệ kín nên sục bao nhiêu khí vào, khuấy lên đi ra gần hết. Thường tui sục khí đến bão hòa rồi bịt kín lại hết để khuấy thật mạnh. Tui không hiểu em dùng bình phản ứng thế nào? Nếu đậy bằng nút cao su chắc khí ammonac sẽ từ "trốn" hết ra khỏi bình phản ứng.

- Lượng chất làm mỗi phản ứng là mg hay là g? Ráng kiếm cái schlenk tube như trong link sau để làm phản ứng với khí ammoniac. Mua loại nút vặn tốt hơn vì khỏi cần dùng kẹp sắt để kẹp lại.
http://www.sigmaaldrich.com/catalog/...LDRICH/Z516066
Sau khi sục khí xong, đậy kín lại hoặc vặn nắp kín lại là khí hết thoát ra được. Loại bình này có thể đậy kín lại và để đun hoàn lưu dung dịch phản ứng mà không sao hết vì được chế tạo bởi loại thủy tinh dày chịu áp lực có thể lên đến 50-150 psi. Đừng ra thợ thủy tinh ở VN để thổi mấy cái bình này nhe vì rất nguy hiểm khi đun hoàn lưu. Nếu muốn làm thì phải nhập nguyên cái ống thủy tinh có nắp loại chịu áp lực và chỉ hàn thêm cái khóa vào mà thôi.

- Nếu em làm phản ứng ở 0 oC dùng bình cầu cũng được sau đó lấy nút nhám thủy tinh đậy kín lại rồi kẹp bằng loại kẹp sắt cho bình cầu của máy cô quay. Thì nút thủy tinh sẽ bị khóa cứng luôn và khí ammoniac sẽ không thể nào trốn đi đâu được hết.Sau một thời gian thử TLC còn quá nhiều tác chất và thu được ít sản phẩm thì sục thêm khí lần nữa.

Về cách làm phản ứng ở 0 oC trong thời gian dài

- Nếu để tủ lạnh mà phản ứng không tốt, em nên kiếm thử chỗ nào có cái máy "stir cool" mượn về dùng. Nó là cái mấy khuấy có gắn bộ phận làm lạnh ở bên trên. Đặt bình phản ứng vào đó rồi chỉnh nhiệt độ mong muốn rồi khuấy. Tui hay dùng cái máy này cho phản ứng ở nhiệt độ thấp thời gian 1-2 ngày.

- Cách khác là có loại máy có đầu làm lạnh. Khi làm phản ứng chỉ cần cắm cái đầu đó vào chậu tráng thủy chứa dung môi thích hợp rồi chỉnh nhiệt độ mong muốn. Xong rồi cho bình cầu phản ứng vào cái chậu tránh thủy đó là xong. Loại máy này có thể làm lạnh đến dưới - 78 oC.

- Nếu không có máy này, còn một chiêu nữa tui nghĩ ra và đã từng làm tốt cho phản ứng 1-2 ngày ở 0 oC là em kiếm cái bình tráng thủy loại dày (nếu có) để làm phản ứng, kẹp bình bình cầu mà em muốn sử dụng vào đó nhớ đừng để chạm đáy. Đo thử cổ bình cầu và cắt một miếng xốp phủ kín bình tráng thủy và có lỗ vừa khít rịt chỉ để lọt cổ bình cầu mà thôi. Nói đơn giản là em chế tạo một bình thủy để đựng nước đá. Xong xuôi hết thì cho đá vào và nhớ đổ nước ngập ngang bình cầu để dẫn nhiệt tốt rồi làm TN. Rồi đặt tất cả lên máy khuấy từ hoặc gắn máy khuấy đũa loại que khuấy nhám và khuấy bình thường. Với hệ thống này, tùy cỡ bình thủy, với một lần thêm nước đá tui có thể sử dụng ít nhất 7-36 giờ. Nên em có thể theo dõi lần đầu để thử qua đêm với cái bình cầu không có gì hay chỉ chứa nước là biết ngay bao lâu phải thêm nước đá lần thứ hai.

Về độ hòa tan:

- Độ hòa tan: tui nghĩ vấn đề epoxide không hòa tốt không phải là trở ngại chính cho phản ứng. Tui đã làm nhiều phản ứng có hỗn hợp sền sệt nhưng phản ứng xảy ra vẫn tốt. Cơ bản là em có khuấy đủ mạnh hay không? Khuấy từ hay khuấy đũa đều được. Trường hợp của em khuấy từ nếu đủ mạnh sẽ tốt hơn vì có tạo hệ thống kín tránh thoát hơi ammoniac.

- Cách giải quyết khác là cho nhiều dung môi hơn bài báo. Ví dụ gấp 1.5-2 lần hay nhiều hơn nữa. Ưu điểm của sử dụng nhiều dung môi là giúp hòa tan tốt hơn tác chất cũng như hòa tan thêm khí ammoniac. Nguồn khí ammoniac của em quá yếu nên nhiều methanol có thể hữu ích hơn. Khuyết điểm: tốn dung môi (nhưng methanol rẻ rề) và cô lập lâu hơn do nhiều dung môi.

- Tui không hiểu rõ lắm từ lắc là em dịch từ chữ "shake" hay "stir" (khuấy)? Trong trường hợp không khuấy nổi bằng máy khuấy từ hay khuấy đũa, em có thể thử phản ứng trong bồn siêu âm. Lâu quá tui không nhớ rõ bài báo nào nhưng có tác giả mở vòng epoxide bằng amine trong bồn siêu âm. Siêu âm tạo nên sự siêu khuấy trộn trong lòng hỗn hợp phản ứng có thể cải thiện hiệu suất đáng kể trong trường hợp này nếu sản phẩm và tác chất của em bền trong điều kiện siêu âm.

Khi làm phản ứng thử điều kiện chỉ nên là 10-30 mg nhất là cho những chuỗi tổng hợp dài và khó điều chế tác chất hay tác chất quá mắc tiền. Với 10-30 mg, khi làm quen tay em vẫn chạy cột sắc ký, cô lập chạy đủ chất để chạy các loại phổ IR, 1H NMR, 13C NMR, MS, HRMS,..có khi lấy được cả tinh thể hoàn hảo cho X-ray. Khi phản ứng chắc ăn thì scale up lên theo lượng mong muốn. Tuy nhiên có nhiều phản ứng chỉ cho hiệu suất cao với lượng tác chất dưới 500 mg mà thôi.

Ngoài ra, em đang làm TN là lập lại bài báo gốc hay là phương pháp mới? Nếu lập lại bài báo gốc, em nên post đoạn TN đó lên để tui đọc thử xem sao. Làm tổng hợp thực tế không dễ như vẽ trên giấy dù chỉ là phản ứng rất đơn giản nên em đừng nản và cần cố gắng hơn nữa. Khi em làm trên 100 loại phản ứng khác nhau tự nhiên sẽ có rất nhiều kinh nghiệm để xử lý tình huống.

vanchungus · 09-23-2008

nếu dùng dung dịch NH3 để lấy khí thì bạn đã quên không bẫy hơi nước trong lúc đun bình rồi, phải lắp cái sinh hàn và nối đầu ra của sinh hàn với NaOH rắn để nó hút hết hết hơi ẩm ra.

Còn khi nào thì biết nó bão hòa, bạn tra sổ tay Hóa lý để xem độ hòa tan của NH3 trong MeOH ở 0 độ C là bao nhiêu để còn tính ra lượng NH3 lỏng cần dùng, nhớ trừ đi cái phần bị giữ trong bộ máy thí nghiệm của bạn.

Còn nếu muốn dùng khí NH3 lỏng thì kiếm mấy ông thợ làm đá cây, hỏi các ông ấy mua NH3 lỏng ở đâu để nạp cho máy lạnh của ông ấy và sau đó tìm đến nơi năn nỉ họ cho mượn cái bom khí đó về mà dùng, chắc khó đấy. tốt nhất là nên dùng NH3 dung dịch cho xong việc vì mình làm thí nghiệm chứ có phải sản xuất gì đâu