双排管的使用

1、史兰克线的使用(Schlenk Line )一、对于空气和水高度敏感的化合物如正丁基锂的制备和处理，通常用Schlenk 技术。无水无氧操作线也称史兰克线(Schlenk Line )，是一套惰性气体的净化及 操作系统。通过这套系统，可以将无水无氧惰性气体导入反应系统，从而使反应 在无水无氧气氛中顺利进行。无水无氧操作线主要由除氧柱、干燥柱、Na- K合金管、截油管、双排管、真空计等部分组成。惰性气体在一定压力下由鼓泡器导入安全管经干燥柱初步除水，再除氧，再除去因除氧而产生的微量水分，继而通过 Na-K合金管以除去残余的水和氧。如 果该体系也不能引入氮气的话再将气体通入锂屑或灼热的镁屑，最后经

2、过截油管进入双排管。在干燥柱中，常填充脱水能力强并可再生的干燥剂，如 5A分子筛；在除氧 柱中则选用除氧效果好并能再生的除氧剂， 如银分子筛。经过这样的脱水除氧系 统处理后的惰性气体，就可以导入到反应系统或其他操作系统。事前准备：要对干燥柱和除氧柱进行活化。若选用5A分子筛作干燥剂，则在长为60cm内径为3cm的玻璃柱中，装入 5A分子筛。从柱的上端插入量程为 400 C的温度计，柱外绕上500 W电热丝， 其外再罩上长为60 cm、内径为6 cm的玻璃套管。柱的下端连三通，分别与真 空泵及惰性气体相接。在 1.33 kPa (10mmHg、320350E的条件下对分子筛 柱活化10 h。然后

3、旋转三通，导入惰性气体，停止加热，自然冷却至室温，关 上旋塞，并接入系统。若选用银分子筛来除氧，则在长为 60 cm、内径为3 cm的玻璃柱内，装入 银分子筛，柱的上端插入量程为 400 C的温度计，柱外绕上300 W的电热丝， 其外再罩上长为60 cm内径为6cm的外管。活化时，从柱下端侧管通入氢气， 尾气从柱上端侧管通至室外。加热至 90110C，活化10 h左右，活化过程中 生成的少量水可以通过柱下端的导管放出。 当银分子筛变黑后，停止加热，继续 通氢气，自然冷却至室温，关上各旋塞，并接入系统。Na- K合金管上端长为50cm 内径为2 cm,下端长为15 cm内径为5 cm。上端侧管连

4、三通，并分别与真空 泵和惰性气体相接。先抽真空并用电吹风或煤气灯烘烤后，自然冷却至室温，再充惰性气体，抽换气三次。在充惰性气体条件下，从上口加入切碎的钠(15 g )和钾(45 g)，并用适量的石蜡油加以覆盖。然后加热下端，使钠、钾熔融，冷 却后即成钠-钾合金。插入已抽换气的内管，关上旋塞，并接入系统。将上述柱子处理后串联起来就可以进行除水除氧操作。将要求除水除氧的仪器通过带旋塞的导管，与无水无氧操作线上的双排管相 连以便抽换气。在该仪器的支口处要接上液封管以便放空。 同时保持仪器内惰性 气体为正压，使空气不能入内。关闭支口处的液封管，旋转双排管的双斜旋塞使 体系与真空管相连。抽真空，用电吹风

5、或煤气灯烘烤待处理系统各部分，以除去系统内的空气及内壁附着的潮气。烘烤完毕，待仪器冷却后，打开惰性气体阀， 旋转双排管上双斜三通，使待处理系统与惰性气体管路相通。像这样重复处理3次，即抽换气完毕。注意事项：（1）如果含氧要求在2 ml/m3的范围，在史兰克操作线上可以不用钠-钾 合金管。（2）用5A分子筛来干燥惰性气体（如氩气），容量大，易再生，水平衡 蒸气压小于0.13 Pa 。（3）用银分子筛除氧容易，容量较大，可再生。一般经银分子筛除氧处理 后的惰性气体，其含氧量可降至 2 ml/m3以下。（4）无水无氧操作线中所用胶管宜采用厚壁橡皮管，以防抽换气时有空气 渗入。（5）如果在反应过程中要

6、添加药品或调换仪器，需要开启反应瓶时，都应 在较大的惰性气流中进行操作。（6）反应系统若需搅拌，应使用磁力搅拌。若使用机械搅拌器，应加大惰 性气体气流量。（7）若要对乙醚、四氢呋喃等用钠精制的溶剂作严格无水无氧处理时，同 一双排管上不可再连接含有卤代烃的反应体系， 因为可发生伍兹反应，剧烈放热， 易爆！（8）用完后要将真空管用样品管塞上，保持真空橡皮管内无水。（9）无水无氧操作线中，鼓泡器内装有石蜡油和汞。通过鼓泡器，一方面可以方便地观察体系内惰性气体气流的情况； 另一方面也可以在体系内部压力或 温度稍微变化产生负压时，使内部与外部隔绝，防止空气进入。水银安全管的作 用主要是为了防止反应系统内

7、部压力太大而导致将瓶塞冲开。它既可以保持系统一定的压力，又可以在系统压力过大时，让惰性气体从中放空。截油瓶起着捕集 鼓泡器中带出的石蜡油的作用。截油管内装有活化的分子筛，以吸收惰性气体流 速过快时从钠-钾合金管中带出的少量石蜡油，以免进入反应器。（10） 在常量反应中，如果对于无水无氧条件要求不是很高，只要采用一根 除氧柱和两根干燥柱就可以了。（11）抽真空换氮气时，要看双排管上是否连有其它通氮气的反应体系，如 有则需暂时关闭，待真空体系换好氮气后再将关闭的反应体系的氮气开通。（12）弄清楚双斜三通活塞（对体系进行抽真空和充惰性气体两种操作互不影 响）的方向对应的气流走向。如果活塞上没有用来标

8、志气流走向，有必要在活塞 上贴上有箭头表示的胶带（13）在连接油泵的真空管与双排管间一般要接上冷肼（14）如用于抽换气的物质是很轻的粉尘状物的话， 则需注意在抽气头或者是 Schlenk管与真空管的连接处塞上一小团棉花，以免粉尘状物抽入双排管中。棉 花不能塞得太严实，这样不便于将其取出，而塞得太松的话，起不到防止粉尘抽3 / 57 / 5入双排管的目的。（15）接到泵上抽的物质要保证没有溶剂残留， 切忌用泵抽溶剂，否则将严重 影响泵的压力及使用寿命。双排管的清洗：（1）取下活塞时要标上相应的号，不要搞混，否则再装好时可能会漏气。（2）洗管中的油酯可以用碱缸泡，再水洗，如果洗不掉可以加上活塞，关

9、闭, 向管中加入二氯甲烷，然后超声。有无机盐时可以用酸缸洗，或将浓硫酸加入管 中泡。（3）洗核磁管的小刷子可以用来洗细管处，可以将小刷子折成L型来洗靠里 的细管（4）安装时真空管要用丙酮洗烘干等处理（5）安装活塞时要用橡皮筋固定，防止气体开太大时弹出，打碎。3 / 54帕二、溶剂处理：对于溶剂内部的水氧的处理：可以用分子筛处理水分。溶剂中的氧气可以用盖在瓶口的橡胶隔膜， 插入一 支长注射针头，向溶剂中鼓入纯化过的惰性气体，另留一个出气孔。重复置换几 次气体即可除去溶剂内氧气。以下再介绍几种溶剂纯化的方法：(1) 无水乙醚:将市售的500mL瓶装分析纯乙醚的外盖取下，用针将内盖刺上一些小空，再

10、将6g金属钠碎片加入到瓶内盖上内盖，摇晃后静止放置过夜后摇晃如果没有气 泡产生可用做一般的无水操作试剂， 如果还有气泡生成，则需要再加入金属钠碎 片进行处理。(2) 无水正己烷：无水正己烷的处理方法同无水乙醚。(3) 无水四氢呋喃：无水四氢呋喃的处理方法同无水乙醚。(4) 无水氯代正丁烷：将市售的500mL瓶装分析纯氯代正丁烷倒入到1000mL的单口烧瓶内加入 10g无水氯化钙加热回流3h,回流时回流管末端需加一个氯化钙干燥管干燥，会 流完毕后用倾斜法进行固液分离即可。(5) 无水溴代正丁烷：无水溴代正丁烷的处理方法同无水氯代正丁烷。(6) 无水丙酮:普通丙酮常含有少量的水及甲醇、乙醛等还原性

11、杂质。其纯化方法有：1. 于250mL丙酮中加入2.5g高锰酸钾回流，若高锰酸钾紫色很快消失，再 加入少量高锰酸钾继续回流，至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾 或无水硫酸钙干燥，过滤后蒸馏，收集 5556.5 C的馏分。用此法纯化丙酮时， 须注意丙酮中含还原性物质不能太多， 否则会过多消耗高锰酸钾和丙酮， 使处理 时间增长。2. 将100mL丙酮装入分液漏斗中，先加入 4mL10硝酸银溶液，再加入 3.6mL1mol/L氢氧化钠溶液，振摇10min，分出丙酮层，再加入无水硫酸钾或无 水硫酸钙进行干燥。最后蒸馏收集 5556.5 C馏分。此法比方法1要快，但硝酸 银较贵，只宜做小量纯化

12、用。由于简单的处理有时不能满足特殊反应的需要，故下面简单介绍几种常用的无氧无水溶剂的处理方法：(1) 无氧无水四氢呋喃：将分析纯四氢呋喃，用颗粒状氢氧化钠干燥(至氢氧化钠不脱皮，不变糊状)。 倒出上清液，压入钠丝，回流 2h，然后在常压下蒸馏，收集正沸点，压入钠丝， 干燥保存。将上述处理过的无水四氢呋喃的上清液倒在蒸馏瓶中，加入钠片或钠丝，再加固体二苯甲酮，有深蓝色二苯酮钠产生。加盖，不断振摇，使它与溶剂中的氧 充分作用，放置数小时或过夜后，溶液保持深蓝色不褪（有过量的二苯甲酮存在）。 然后在惰性气氛下常压蒸馏。操作如上述步骤。蒸馏后，残存的过量二苯酮钠密 闭保存，可用于下次处理溶剂。无水四氢

13、呋喃还可用氢化钙或氢化锂铝处理，但氢化锂铝价格较贵。（2）无水无氧乙醚：在干净和试管中放入23滴浓硫酸，1mL2碘化钾溶液（若碘化钾溶液已被 空气氧化，可用稀亚硫酸钠溶液滴到黄色消失） 和12滴淀粉溶液，混合均匀后 加入乙醚，出现蓝色即表示有过氧化物存在。 除去过氧化物可用新配制的硫酸亚 铁稀溶液（配制方法是 FeSO47H2O60g1OOmL水和6mL浓硫酸）。将100mL乙醚 和10mL新配制的硫酸亚铁溶液放在分液漏斗中洗数次，至无过氧化物为止。醇和水的检验和除去：乙醚中放入少许高锰酸钾粉末和一粒氢氧化钠。放置 后，氢氧化钠表面附有棕色树脂，即证明有醇存在。水的存在用无水硫酸铜检验。 先用无水氯化钙除去大部分水，再经金属钠干燥。其方法是：将100mL乙醚放在 干燥锥形瓶中，加入2025g无水氯化钙，瓶口用软木塞塞紧，放置一天以上， 并间断摇动，然后蒸馏，收集3337C的馏分。用压钠机将1g金属钠直接压成 钠丝放于盛乙醚的瓶中，用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住。或在木塞中插一末 端拉成毛细管的玻璃管，这样，既可防止潮气浸入，又可使产生的气体逸出。放 置至无气泡发生即可使用；放置后，若钠丝表面已变黄变粗时，须再蒸一次，然 后再压入钠丝。用二苯酮钠处理，在惰性气氛下常压蒸馏制得无水无氧乙醚。具体操作参见 无氧无水四氢呋喃。其它的醚类溶剂