Reinigung von Ferrocen durch Sublimation

Quelle: Tamara M. Powers, Department of Chemistry der Texas A & M University

Sublimation, den direkten Phasenübergang eines Festkörpers in ein Gas ohne ersten zu einer Flüssigkeit erfolgt bei Temperaturen und Druck niedriger als die von der Verbindung Tripelpunkt (Abbildung 1). Der Prozess der Sublimation kann genutzt werden, um organische und anorganische Feststoffe zu reinigen. Während der Reinigung-Technik ist eine solide direkt in die Gasphase beheizt. Alle nicht-flüchtigen Verunreinigungen werden zurückgelassen, während die verdampfte Verbindung dann gesammelt (Ablagerung) als Feststoff auf eine kalte Oberfläche. Hier nutzen wir Sublimation Ferrocen, eine anorganische Feststoff mit einer Tripelpunkt-Temperatur von 183 ° c zu reinigen ¹

Abbildung 1. Generische Phasendiagramm. Die farbigen Linien repräsentieren die Druck- und Temperaturbedingungen Anforderungen für Phasenübergänge. Destillation eines soliden wird unter Druck und Temperaturen über dem Tripelpunkt, vertreten durch die grüne Linie in das Phasendiagramm auftreten. Die blaue Linie stellt die Temperatur- und Druckbedingungen Bedingungen wo Sublimation auftritt.

Viele anorganische Verbindungen sind Feststoffe und daher ist es wichtig zu verstehen, die Methoden für die Reinigung von Feststoffen. Einige der Techniken für die Reinigung von Feststoffen sind ähnlich denen für die Reinigung von Flüssigkeiten. Destillation ist beispielsweise eine nützliche Reinigung Technik für niedrigschmelzende Feststoffe, die schmelzen, bevor sie verdampfen. Beachten Sie auf ein Phasendiagramm, dass die Destillation bei Druck erreicht werden kann, die über dem Tripelpunkt einer Substanz (Abbildung 1). Nach zunächst schmelzen geht Destillation zu einer Flüssigkeit (rote Linie, Abbildung 1), da es für jede andere Flüssigkeit-Phasen verschlimmern würde.

Sublimation Destillation bezieht, sondern beinhaltet jedoch nicht die Zwischenphase Übergang in die flüssige Phase. Sublimation tritt nur bei bestimmten Temperaturen und drücke, die unterhalb des dreifachen Punktes eines Stoffes in seiner Phasendiagramm (Abbildung 1) liegen. Sublimation ist eine Technik, Reinigung, wo eine solide (manchmal unter Vakuum) erwärmt wiederum einen Phasenübergang direkt aus der Solid-Phase in die Gasphase. Ablagerung von verdampftem Verbindung auf eine kalte Oberfläche führt zu Isolierung des Materials sublimierenden. Nicht-flüchtiger Verunreinigungen werden zurückgelassen, nachdem die Sublimation abgeschlossen ist. Gängige Beispiele für Stoffe, die leicht Sublimation bei Atmosphärendruck zu unterziehen sind Eis (bei Temperaturen unter 0 ° C) und CO₂.

Abhängig von der Volatilität des Volumenkörpers sublimiert wird können verschiedene Apparaturen verwendet werden. Für leicht flüchtige Feststoffe (Verbindungen mit einer dreifachen Punkt bei einer hohem Druck und niedriger Temperatur) ist es möglich, eine einfache Sublimation-Kammer mit einem Becherglas und Uhrglas zu machen. Solch ein Apparat eignet sich für Verbindungen, die bei oder nahe bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur sublimieren. Wenn/Vakuum oder Schutzgas benötigt werden, kann Glas speziell für Sublimation (d.h. eine Sublimation Kammer) verwendet werden. Die Sublimation-Kammer (Abbildung 2) ermöglicht für Sublimation im Vakuum oder unter inerter Atmosphäre. Es besteht aus zwei Glasstücke: das fest wird am unteren Rand der Hauptkammer und auf Sublimation wird das gereinigte Material gesammelt, auf dem langen Zylinder in der Mitte der Kammer bezeichnet einen kalte Finger, die mit Eiswasser gefüllt werden kann , Trockeneis und Aceton oder einige andere Cryogen. Die Basis und die kalten Finger sind mit einem o-Ring abgedichtet und mit einer Klammer gesichert. Nach Abschluss der Sublimation die Kammer kann verstellt werden, (in der Luft-Luft empfindlichen Verbindungen oder in das Handschuhfach für Luft-empfindliche Materialien) und der gereinigte Volumenkörper kann aus dem cold Finger geschabt. Alle nicht-flüchtigen Verunreinigungen sollte am unteren Rand der Sublimation Kammer bleiben.

Abbildung 2. Eine Sublimation Kammer für Niederdruck Sublimation konzipiert.

1. Setup der Schlenk-Linie

Lesen Sie für eine detailliertere Verfahren bitte die "Schlenk Linien übertragen von Lösungsmittel" und "Entgasung Flüssigkeiten" Videos in der Serie Essentials of Organic Chemistry . Schlenk Linie Sicherheit sollte überprüft werden, vor der Durchführung dieses Experiments. Gläser sollten für Sterne Risse vor Gebrauch überprüft werden. Darauf sollte geachtet werden, um sicherzustellen, dass O₂ ist nicht in der Schlenk Linie Falle kondensiert, wenn Flüssigkeit N₂verwenden. Bei N₂ Flüssigkeitstemperatur O₂ kondensiert und explosiv in Anwesenheit von organischen Lösungsmitteln. Wenn der Verdacht besteht, dass O₂ verdichtet wurde, oder eine blaue Flüssigkeit in die Kühlfalle eingehalten wird, lassen Sie die Falle unter dynamischen Vakuum kalt. Entfernen Sie die Flüssigkeit N₂ Falle nicht oder schalten Sie die Vakuumpumpe. Im Laufe der Zeit, die die Flüssigkeit O₂ wird in der Pumpe - erhaben ist es nur sicher, die Flüssigkeit N₂ Falle zu entfernen, sobald alle O₂ hat sublimiert.

1. Schließen Sie das Überdruckventil.
2. Aktivieren Sie das N₂ Gas und die Vakuumpumpe.
3. Bereiten Sie das Schlenk-Linie-Vakuum gestalten, die Kühlfalle mit Flüssigkeit N₂ oder Trockeneis/Aceton.
4. Montieren Sie die Kühlfalle.

2. Fügen Sie 500 mg (2,7 Mmol) von Ferrocen an der Basis der Sublimation Kammer.

3. Montage der Sublimation Kammer

1. Platzieren Sie den o-Ring in die Nut der Kammer Basis.
2. Sanft legen Sie den kalten Finger in die Kammer-Basis und stellen Sie sicher, dass der o-Ring in die Nut der Glaswaren passt.
3. Sichern Sie die beiden Teile der Sublimation Kammer mit einer Schelle.

4. Schließen Sie die Sublimation Kammer an der Schlenk-Linie und öffnen Sie die Kammer für 1 min. in der Nähe das Vakuumventil auf der Sublimation Kammer Vakuum. Die Sublimation wird unter statischen Vakuum durchgeführt werden.

5. Füllen Sie die kalten Finger mit einem Eisbad.

6. Legen Sie die Basis der Sublimation Kammer in einem Wasserbad auf 80° c erhitzt

(7) nach Abschluss der Sublimation, entfernen Sie die Sublimation-Kammer aus dem Bad.

8. Schließen Sie den Absperrhahn in der Schlenk-Zeile.

9. Entfernen Sie die Schlenk Linie Rohr aus der Sublimation Kammer und Startanlage Sublimation Kammer durch langsames Öffnen des Ventils. Sei vorsichtig! Wenn die Kammer zu schnell Raptors ist stört es die gereinigten Kristalle auf dem cold Finger.

10. muss die Sublimation Kammer und entfernen Sie das Wasser aus dem kalten Finger mit einer Pipette.

11. Heben Sie den cold Finger vorsichtig aus der Sublimation-Kammer.

12. der gereinigten Ferrocen vom kalten Finger und Transfer zu einem Fläschchen zu kratzen. Nehmen Sie das Gewicht des gereinigten Produktes. Wenn die Verbindung wird sublimiert luftempfindlichen ist, sollte den gesamten Apparat in einer Glovebox inerter Atmosphäre vor dem Öffnen der Sublimation Kammer gebracht werden.

Ferrocen (99 %) wurde von Alfa Aesar gekauft. Sublimation von 500 mg wie beschrieben ergab 493 mg isoliertes Produkt. Die gereinigten Ferrocen wurde ¹H NMR analysiert. ¹ H-NMR (Chloroform -d, 300 MHz, δ, ppm): 4.17 (s).

Sublimation ist eine Technik, bei der Reinigung von Feststoffen. Feststoffe, die bei niedrigem Druck und Temperatur erhaben sind gute Kandidaten für eine Reinigung durch Sublimation. Hier haben wir gezeigt, wie mithilfe eine Sublimation Kammer, erhabene Ferrocen unter statischen Vakuum bei 80 ° C.

In einer Laborumgebung ist Sublimation eine nützliche Technik, die auf die Reinigung von Feststoffen in einer Vielzahl von Situationen, einschließlich bei der Reinigung der Ausgangsstoffe oder synthetisiert Produkte angewendet werden kann. In diesem Beispiel wird das gereinigte Solid am kalten Finger, gesammelt, während die Verunreinigungen an der Unterseite der Sublimation Kammer gelassen werden. Man möchte jedoch eine solide Verunreinigung, die sublimiert werden kann aus einem nicht-flüchtigen Volumenkörper zu entfernen. In diesem Fall bleibt das gewünschte Material an der Unterseite der Sublimation Kammer.

Sublimation ist in Gefriertrocknung, auch genannt Lyophilisierung. Gefriertrocknung ist ein Prozess in Pharma-und Lebensmittelindustrie sowie in der Forschungslabors verwendete Materialien zu trocknen. Bei der Gefriertrocknung ist ein Material zuerst eingefroren, gefolgt von Reduzierung des umgebenden Drucks, wodurch das Wasser (oder andere Lösungsmittel) durch Sublimation entfernt werden.