溶剂的选择
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怎样选择安全的溶剂
选择安全的溶剂,需要了解一些基本的化学知识和安全措施。
首先要了解的是,溶剂是一种用于溶解、稀释或组成溶液的化
学物质。
溶剂的选择对于实验的成功与安全都是非常重要的,因为
很多溶剂会对人体和环境产生很大的危害。
以下是选择安全的溶剂需要考虑的因素:
1. 性质
不同种类的溶剂有着不同的性质,如极性、酸碱性、挥发性等。
在选择时应根据实验需求和目的选择适当的溶剂。
另外,有些溶剂具有可燃、易爆等危险性质,在使用时需要特
别注意,避免引发火灾、爆炸等事故。
2. 毒性
有些溶剂对人体有毒性,如甲醇、丙酮等,长期接触会对健康
造成不良影响。
因此,在选择时要尽量减少对人体的影响,选择毒
性较小的溶剂。
3. 环保性
不少溶剂对环境有害,如二甲基苯、四氯化碳等。
在选择时要
尽量选择对环境无害或对环境污染较小的溶剂。
4. 价格
不同的溶剂价格差异较大,有些常见的溶剂价格较高,而有些价格较低。
在选择时要考虑实验预算和使用频率等因素。
除了以上因素之外,还需要注意以下关键的安全措施:
1. 在使用溶剂时,务必戴好手套、口罩、防护眼镜等个人防护装备,以避免对身体造成伤害。
2. 选择适当的容器储存溶剂,避免与其他物质混合或误食。
3. 将溶剂储存于通风良好、干燥的地方,避免阳光直射和高温环境,避免引起火灾等事故。
4. 在使用过程中要遵循正确的操作规程,如不混合不同种类的溶剂等。
总之,选择安全的溶剂需要根据实验需求和目的选择适当的溶剂,并遵循正确的操作规程和安全防护措施。
常见溶剂的选择与使用注意事项溶剂是在化学实验和工业生产中常用的一种化学物质,它可以将其他物质溶解在其中,方便混合和反应。
正确选择和使用溶剂对于实验和生产的成功至关重要。
以下是一些常见溶剂的选择和使用注意事项。
一、水水是最常见的溶剂之一。
它具有极强的溶解能力,对许多物质具有良好的溶解性,且价格低廉、无毒无害。
然而,水的使用也有一定的限制。
首先,水对于一些有机物质溶解能力较弱,因此在溶解非极性物质时,水可能不是最佳选择。
此外,水在某些化学反应中可能与反应物或产物发生副反应,影响实验结果,因此在选择溶剂时需要仔细考虑。
二、醇类溶剂醇类溶剂是常用的有机溶剂之一。
它们具有较强的溶解能力,且相对较安全。
醇类溶剂分为一元醇和二元醇两类。
一元醇(如乙醇、甲醇)适用于一些较为简单的化学反应,具有较好的溶解性,但在某些反应中会发生副反应,因此需谨慎使用。
二元醇(如丙二醇、乙二醇)具有更强的溶解性和反应性,适用于许多有机合成反应。
三、醚类溶剂醚类溶剂在有机合成领域中也广泛应用。
醚类溶剂具有优异的溶解能力和挥发性,常用于提取、萃取和溶解非极性物质。
然而,由于一些醚类化合物具有易燃性和爆炸性,使用时需要注意安全。
同时,醚类溶剂对于空气和水的敏感性较强,需要在干燥的环境中储存和使用。
四、脂类溶剂脂类溶剂是一类常见的非极性溶剂,常用于提取和溶解非极性物质。
脂类溶剂具有较高的溶解能力和较低的挥发性,但也具有一定的毒性。
因此,在使用脂类溶剂时需要注意保护自己的安全,避免吸入或皮肤接触。
此外,脂类溶剂也具有较高的挥发性,容易造成环境污染,因此要采取措施进行回收和处理。
五、氯化烃溶剂氯化烃溶剂是一类常用的有机溶剂,常见的有甲苯、二氯甲烷等。
这些溶剂具有较强的溶解能力,适用于许多化学反应。
然而,氯化烃溶剂具有毒性和致癌性,因此在使用时需要格外小心。
要保证实验操作的安全,建议在通风良好的实验室中进行,并戴上适当的防护设备。
总之,正确选择和使用溶剂对于实验和生产至关重要。
常见有机合成中的溶剂选择与优化方法一、引言有机合成是化学领域中的重要研究方向之一,通过化合物的合成来开发新药物、新材料等具有重要的应用价值。
在有机合成过程中,溶剂的选择与优化是非常重要的一环。
二、常见有机溶剂的选择1. 乙醇乙醇是最常见的有机溶剂之一,它可以作为氧化、还原和酯化等反应的溶剂。
在低温环境下,乙醇可以作为冷冻剂使用。
2. 二甲基亚砜(DMSO)二甲基亚砜(DMSO)是溶解许多有机和无机物的优良溶剂,具有高沸点、高凝固点和高溶解力的特点。
它常用于反应物的溶解、溶剂抽提和催化反应等。
3. 二甲基甲酰胺(DMF)二甲基甲酰胺(DMF)是一种极性溶剂,在常温下具有较高的溶解度。
它广泛应用于化学品对化学反应、染料和合成纤维等方面的溶液处理。
4. 丙酮丙酮是一种常见的溶剂,广泛应用于有机合成中。
它可以用作溶解剂,作为还原剂和羰基化合物的源。
三、优化有机溶剂的选择1. 溶解性首先要考虑的是溶剂对反应物的溶解性。
如果反应物不溶于任何常见的溶剂中,可以考虑使用混合溶剂或尝试其他更合适的溶剂。
2. 反应速率溶剂可以影响反应速率。
某些溶剂可以促进或催化反应,使得反应更加迅速。
因此,在优化溶剂选择时,应考虑所需的反应速率。
3. 副反应某些溶剂可能导致副反应的发生,影响产物的选择性。
在选择溶剂时,应尽量避免对特定反应有不良影响的溶剂。
4. 安全性选择溶剂时,安全性是一个重要的考虑因素。
一些有机溶剂可能具有毒性或挥发性,需要进行适当的防护措施。
四、优化溶剂的用量1. 经济性在有机合成中,溶剂的成本是一个重要的考虑因素。
过量使用溶剂将增加合成的成本,因此需要优化溶剂的用量。
2. 环境友好型在有机合成过程中,应考虑溶剂对环境的影响。
一些溶剂可能会对环境造成污染,因此应尽量避免使用环境污染物。
3. 反应效果溶剂的用量也会影响反应的效果。
过少的溶剂可能导致反应不完全,过多的溶剂可能带来废物的产生。
因此,需要在优化溶剂用量的过程中找到一个平衡。
化学实验中的溶剂选择在化学实验中,溶剂是一个非常重要的因素。
溶剂的选择不仅会影响实验结果的准确性,还会对实验操作的安全性和环境保护产生影响。
因此,正确选择溶剂是化学实验中必不可少的一步。
首先,我们需要考虑的是溶剂的溶解性。
不同的化合物在不同的溶剂中的溶解性是不同的。
一般来说,极性溶剂适用于溶解极性物质,而非极性溶剂适用于溶解非极性物质。
例如,水是一种极性溶剂,适用于溶解许多极性物质,如盐、糖等。
而丙酮是一种非极性溶剂,适用于溶解一些非极性物质,如脂肪类化合物。
在实验中,我们可以通过查阅相关文献或进行实验前的小试验来确定溶剂的溶解性。
其次,我们还需要考虑溶剂的挥发性。
挥发性是指溶剂在常温下蒸发的速度。
在一些实验中,我们需要在常温下进行反应,这时选择挥发性较小的溶剂可以减少溶剂的损失,提高实验的效率。
另外,挥发性较大的溶剂可能会对实验操作者的健康产生不良影响,因此在实验中应尽量避免使用挥发性较大的溶剂。
此外,我们还需要考虑溶剂的毒性。
一些溶剂可能对人体有害,因此在实验中应尽量避免使用毒性较大的溶剂。
如果实验中需要使用毒性较大的溶剂,应采取相应的安全措施,如佩戴防护手套、护目镜等。
此外,实验后应妥善处理废弃溶剂,避免对环境造成污染。
最后,我们还需要考虑溶剂的成本。
不同的溶剂价格不同,有些溶剂价格较高,使用成本较高。
在实验中,我们应根据实验的需要和经费的限制选择适合的溶剂,以达到经济合理的目的。
综上所述,化学实验中的溶剂选择是一个需要综合考虑多个因素的问题。
我们需要考虑溶剂的溶解性、挥发性、毒性和成本等因素,选择适合的溶剂来进行实验。
正确选择溶剂可以提高实验结果的准确性,保障实验操作的安全性和环境保护。
因此,在进行化学实验时,我们应该充分了解各种溶剂的性质,并根据实验的需要做出合理的选择。
只有这样,我们才能顺利进行实验,得到准确的结果,并保证实验的安全性和环境的健康。
一、溶剂的选择原则和经验1、常用溶剂:DMF、氯苯、二甲苯、甲苯、乙腈、乙醇、THF、氯仿、乙酸乙酯、环己烷、丁酮、丙酮、石油醚。
2、比较常用溶剂:DMSO、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯、环己酮、丁酮、环己酮、二氯苯、吡啶、乙酸、二氧六环、乙二醇单甲醚、1,2-二氯乙烷、乙醚、正辛烷。
3、一个好的溶剂在沸点附近对待结晶物质溶解度高而在低温下溶解度又很小。
DMF、苯、二氧六环、环己烷在低温下接近凝固点,溶解能力很差,是理想溶剂。
乙腈、氯苯、二甲苯、甲苯、丁酮、乙醇也是理想溶剂。
4、溶剂的沸点最好比被结晶物质的熔点低50℃。
否则易产生溶质液化分层现象。
4、溶剂的沸点越高,沸腾时溶解力越强,对于高熔点物质,最好选高沸点溶剂。
5、含有羟基、氨基而且熔点不太高的物质尽量不选择含氧溶剂。
因为溶质与溶剂形成分子间氢键后很难析出。
6、含有氧、氮的物质尽量不选择醇做溶剂,原因同上。
7、溶质和溶剂极性不要相差太悬殊。
水>甲酸>甲醇>乙酸>乙醇>异丙醇>乙腈>DMSO>DMF>丙酮>HMPA>CH2Cl2>吡啶>氯仿>氯苯>THF>二氧六环>乙醚>苯>甲苯>CCl4>正辛烷>环己烷>石油醚。
二、重结晶操作1、筛选溶剂:在试管中加入少量(麦粒大小)待结晶物,加入0.5 mL根据上述规律所选择溶剂,加热沸腾几分钟,看溶质是否溶解。
若溶解,用自来水冲试管外测,看是否有晶体析出。
初学者常把不溶杂质当成待结晶物!如果长时间加热仍有不溶物,可以静置试管片刻并用冷水冷却试管(勿摇动)。
如果有物质在上层清液中析出,表示还可以增加一些溶解。
若稍微浑浊,表示溶剂溶解度太小;若没有任何变化,说明不溶的固体是一种东西,已溶物质又非常易溶,不易析出。
2、常规操作:在锥形瓶或圆底烧瓶中加入溶质和一定溶剂,装上球冷,加热10分钟,若仍有不溶物,继续从冷凝管上口补加溶剂至完全溶解再补加过量30%溶剂。
化学技术中溶剂的选择与使用要点溶剂是化学实验和工业生产中必不可少的一种重要物质。
它可作为反应物、媒介物或溶液中的稀释剂使用。
在化学实验中,正确选择和使用溶剂对于实验的成功与否起着至关重要的作用。
本文将从不同溶剂的性质、应用领域以及注意事项等方面来探讨化学技术中溶剂的选择与使用要点。
一、溶剂的性质与分类溶剂是一种能够溶解其他物质的物质。
根据其化学性质和物理性质的不同,溶剂可以分为极性溶剂和非极性溶剂两大类。
1. 极性溶剂极性溶剂是一类具有很强的极性分子(分子中有电负性差异较大的原子)的化合物。
直观的例子是水,由于氧原子的电负性较大,使得水分子具有极性。
极性溶剂通常具有较高的介电常数和较高的沸点,能够溶解极性物质,如离子、极性分子等。
2. 非极性溶剂非极性溶剂是一类化学性质较为稳定的溶剂,分子中的原子电负性差异较小。
常见的非极性溶剂有甲苯、石油醚等。
非极性溶剂主要用于溶解非极性物质,如脂肪、聚合物等。
二、溶剂的选择与使用要点1. 实验所需的物性要求在进行化学实验时,我们首先需要根据实验的具体需求选择合适的溶剂。
比如,在萃取实验中,我们需要选择一种具有适当的极性的溶剂,以便更好地溶解待提取的目标化合物。
而在结晶实验中,我们则需要选择一种具有适当的沸点和挥发性的溶剂,以便溶液可以迅速蒸发并形成结晶。
2. 溶剂的毒性与安全性在选择溶剂时,要注意其毒性与安全性。
一些溶剂具有较高的毒性,如甲醛、丙酮等,使用时应当注意佩戴防护设备并注意通风条件。
3. 溶剂的成本与可获得性对于大规模生产而言,溶剂的成本和可获得性也是选择与使用溶剂时需要考虑的因素之一。
一些高纯度、高成本的溶剂不适合大规模使用,可以选择一些具有较好性能但价格相对较低的溶剂进行替代。
4. 溶剂与溶质之间的相容性在选择溶剂时,还需要考虑溶剂与待溶质物质之间的相容性。
部分化合物在特定溶剂中容易发生反应或分解,而导致实验失败或产物不纯。
因此,需要针对不同的溶质选择适当的溶剂。
常见有机合成中的溶剂选择与优化方法在有机合成中,溶剂是非常重要的因素之一。
选择适合的溶剂可以提高反应效率、选择性和产率。
本文将讨论常见有机合成中的溶剂选择与优化方法,帮助读者正确选择相应的溶剂,以实现合成目标。
一、溶剂选择的基本原则1. 反应物的溶解性:首先考虑反应物在溶剂中的溶解性。
溶剂应能完全溶解反应物,以保证反应物之间的充分接触。
2. 反应动力学:溶剂的极性和粘度与反应速率有密切关系。
通常情况下,较偏极性的溶剂更有利于快速反应,但需要注意反应生产物的稳定性。
3. 选择性:溶剂的选择也会影响反应的选择性。
有些溶剂可能会促进副反应的发生,导致反应产物失去纯度。
因此,选择具有较低催化活性或选择性的溶剂是重要的。
二、常见有机溶剂的特点和应用1. 液相有机合成中的常用溶剂乙酸乙酯(EtOAc):作为极性溶剂,EtOAc广泛用于有机合成中。
其熔点低、挥发性好、可与多种有机物溶解,是一种理想的反应介质。
二甲基甲酰胺(DMF):DMF是一种极性溶剂,能够溶解许多有机化合物。
同时,由于其较高的沸点和较低的挥发性,可适用于高温反应和惰性气氛下的反应。
醚类溶剂(如乙醚和四氢呋喃):醚类溶剂具有极性较低、惰性较高的特点,适用于氢氧化金属的反应、金属卤化物的还原和多数酯化反应。
2. 水作为溶剂的有机合成随着对环境友好型溶剂需求的增加,水逐渐成为有机合成中的重要溶剂之一。
水作为绿色溶剂具有许多优点:广泛、廉价、不易燃烧、可回收和对环境友好。
然而,水同时也具有一定的限制,如水溶液中的有机物溶解度较差,易发生水解等。
因此,在使用水作为溶剂时,需要仔细考虑反应条件和控制水分。
三、常见溶剂的优化方法1. 溶剂的回收利用:为了减少溶剂的浪费和成本,可以选择适当的溶剂回收方法。
通常,通过蒸馏、萃取和萃取法等方法可以对溶剂进行回收利用。
2. 溶剂的替代选择:在涉及环境污染和可再生能源方面的要求下,绿色溶剂持续发展并应用于有机合成。
化学反应中的溶剂选择在化学反应中,溶剂选择是一个关键因素,它可以对反应速率、产物选择性、收率以及环境友好性产生重要影响。
正确选择溶剂可以提高反应效率,减少副产物生成,并节约成本。
本文将就溶剂的选择原则、常用溶剂的特点及其适用范围进行综述,以帮助读者正确选择适合的溶剂。
一、溶剂选择的原则在选择合适的溶剂时,应考虑以下几个原则:1. 与反应物和产物的相容性:溶剂应与反应物和产物相互溶解,并且在反应温度下化学性质稳定。
如果反应涉及氧化、还原等敏感功能团,就需要选择惰性的溶剂,如二氯甲烷、四氢呋喃等。
2. 极性:极性溶剂通常更适合极性反应,如亲电加成反应、亲核取代反应等。
而非极性溶剂则更适合非极性反应,如自由基反应、烷基化反应等。
3. 溶解度:溶剂应能够完全溶解反应物,从而提高反应速度和产物收率。
而且,溶剂的溶解度也应随着反应进行而不断改变,以有利于产物的析出或分离。
4. 常见溶剂:在实验室中,常见的溶剂有水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃等。
选择时应考虑其毒性、易燃性、环境影响等因素。
二、常用溶剂的特点及适用范围1. 水:是最常用的溶剂之一,具有无毒性、环境友好等特点。
适用于许多有机反应,如酯化、醚化、缩合等。
此外,水还可以参与水解、氧化等反应,具有特殊的用途。
2. 甲醇:是一种极性溶剂,可用于氢键反应、亲电加成反应等。
此外,甲醇具有一定的还原能力,经常用于金属还原或催化反应中。
3. 乙醇:和甲醇相似,也是一种常见的溶剂。
它的极性较低,适合不太极性的反应。
乙醇也具有金属还原和亲电性反应的能力。
4. 二氯甲烷:是一种无色无臭的非极性溶剂,具有较高的溶解力和挥发性。
适用于脂肪族的物质提取、气相色谱、溶剂抽提等。
5. 乙腈:是一种透明、无色的极性溶剂,具有广泛的应用领域。
适用于亲电取代反应、亲核取代反应、重氮化反应等。
6. 四氢呋喃:是一种极性溶剂,对许多有机化合物具有良好的溶解性。
适用于金属脱羧反应、金属加成反应等。
化学技术中溶剂的选择与使用要点在化学实验和工业生产中,溶剂是一个关键的因素。
正确选择和使用溶剂可确保实验的成功和产品的质量。
本文将讨论一些在化学技术中溶剂选择和使用的要点,以帮助读者更好地理解这一重要的方面。
一、溶剂的选择选择合适的溶剂是化学实验的关键。
首先,根据所需的目的和性质来选择合适的溶剂。
例如,在有机合成中,极性溶剂通常可促进反应的进行,而非极性溶剂则用于提取或洗涤。
同时,溶剂也应与反应物相容,以避免产生不良的化学反应或副反应。
其次,考虑溶剂的纯度和可获得性。
在实验室中,通常选择高纯度的溶剂来确保实验结果的准确性。
而在工业生产中,溶剂的可获得性也是一个重要的考虑因素。
有时,代用品可以用于替代某些溶剂,以减少成本或满足生产需求。
最后,安全性也是选择溶剂的一个重要考虑因素。
有些溶剂可能对健康有害,有挥发性或易燃性。
在选择溶剂时,必须仔细评估其安全性能,并采取适当的安全措施来保护人员和环境。
二、溶剂的存储和处理正确的存储和处理溶剂对于维持其质量和安全性至关重要。
首先,溶剂应存放在密封的容器中,以防止挥发和污染。
在实验室中,通常使用耐化学腐蚀的玻璃瓶来存储小量的溶剂。
对于大量的溶剂,可使用特殊的储罐或桶。
无论是实验室还是生产中,都应将溶剂储存在远离火源或热源的地方,以防止火灾或爆炸事故。
其次,溶剂的处理也需要谨慎进行。
废弃溶剂应根据当地和国家的规定准备和处理。
在实验室中,通常将废液收集在特殊的废液容器中,并交由专门的机构进行处理。
在工业生产中,废液的处理通常需要进行特殊的废物处理程序,以确保溶剂不会对环境造成污染。
三、溶剂的再利用在一些情况下,可以对溶剂进行再利用,以减少资源消耗和环境污染。
溶剂的再利用通常需要进行特殊的回收程序和技术。
在实验室中,可以使用蒸馏或萃取等方法对溶剂进行回收。
在工业生产中,可以通过膜分离、萃取或其他物理化学方法对溶剂进行回收。
溶剂的再利用不仅节约了成本,还有助于环境保护和可持续发展。
溶剂的选择与溶液的制备方法在进行溶液制备时,选择适当的溶剂是至关重要的。
溶剂的选择会直接影响到溶液的稳定性、反应速率以及所需物质的溶解度。
本文将介绍溶剂的选择原则以及常用的溶液制备方法。
一、溶剂的选择原则1. 可溶性:溶剂应能够溶解待溶解物质,以便形成均匀的溶液。
溶剂的极性和待溶解物质的性质密切相关,通常来说,极性物质溶解于极性溶剂,非极性物质溶解于非极性溶剂。
但也存在某些特例,需要根据具体情况进行选择。
2. 物理性质:溶剂的沸点、相对密度、粘度等物理性质会对溶液的操作和后续处理产生影响。
在选择溶剂时,需考虑其物理性质与实验需求的匹配性。
例如,在高温条件下进行反应的实验中,选择具有较高沸点的溶剂。
3. 化学性质:溶剂的化学稳定性对溶液的制备和储存都很重要。
溶剂应与待溶解物质之间无化学反应,并且在相应实验条件下稳定。
因此,了解溶剂的化学性质是非常重要的。
4. 环境友好性:在实际应用中,为了环境保护和人身安全,优先选择无毒、无害、易于回收利用的溶剂,尽量避免使用对环境和健康有害的有机溶剂。
二、溶液的制备方法1. 直接溶解法:这是最常见的制备溶液的方法,适用于溶解度较高的物质。
将待溶解物质逐渐加入溶剂中,并通过搅拌或加热的方式促进溶解过程。
2. 稀释法:适用于需要稀释溶液浓度的情况。
将已有浓溶液加入适量溶剂中,然后充分混合,从而达到所需浓度。
3. 溶剂置换法:适用于溶解度较低的物质。
首先选择一个与溶质相容的溶剂,将待溶解物质溶解于其中,然后将溶液转移到需溶解物质所需的溶剂中。
4. 溶剂萃取法:适用于从固体物质中提取溶质的情况。
将固体样品与合适的溶剂混合,并通过搅拌或超声波等手段促进溶质溶解,然后分离溶液和固体,得到所需溶液。
5. 溶剂蒸发法:适用于需要得到溶质的纯品或晶体的情况。
将溶剂溶解的溶质溶液进行蒸发,通过溶剂的挥发来得到所需的物质。
总结:正确选择溶剂是溶液制备中非常关键的一步。
根据待溶解物质的性质和实验需求,选取适当的溶剂具备可溶性、物理性质和化学性质匹配、环境友好性等特点。
第四章溶剂选择I.介绍选择适当的溶剂可以提高反应速率,提高反应的可重复性和操作的便利性,并且能够确保目标产物的质量和产率。
另外,从减少浪费以及溶剂的有效回收和重复使用上来说,溶剂的选择也是相当重要的。
以上这些都对合成产品的生产效率和生产成本有着直接的影响。
在研发的早期阶段,以任何方式提供的原料都是至关重要的,而溶剂的正确选择是为了能够保证在规定时间内,在难度最小化的条件下得到目标产物。
对于溶剂的分类,溶剂化,以及重要的物理参数的简单讨论如下,更多细节请参阅Reichardt关于溶剂的文章[1]。
I.A. 溶解性和主要溶剂的性质溶剂的许多性质取决于其官能团。
溶剂的类别包括•质子性溶剂,或氢键供体的溶剂(HBD,路易斯酸),例如,H2O,NH3,CH3OH和AcOH;•氢键受体的溶剂(HBA,路易斯碱),比如,H2O,Et3N,EtOAc,THF,NMP(N-甲基吡咯烷酮)和丙酮;•极性非质子溶剂,或称为“非羟基溶剂”,例如,DMSO和DMF;•氯代烷烃和氟代烷烃溶剂;•饱和烃类和不饱和烃类溶剂[1]。
当溶质被分散在溶剂中,它们就叫做被溶解。
溶解,即每一个被分散的分子或者离子的周围都被溶剂分子紧密约束着。
被分散在水中的分子或者离子叫做被水合。
溶解可以是一个吸热的过程,也可以是放热的过程;类似的,结晶也可以是吸热或者放热的过程。
(实验室中的结晶过程的放热现象可能不易被注意到,但是在放大生产时,结晶过程中反应釜的温度升高1-2℃是很普遍的)。
溶剂化的程度随着离子电荷的增大和离子半径的减小而增大。
不同溶剂的离子溶剂化值(包围一个溶质分子的溶剂分子数)不同。
例如,Li+在环丁砜中的离子溶剂化值为1.4,在甲醇中上升至7,在乙腈中为9,在水中达到21[1]。
溶剂化程度能够影响反应性。
在相转移催化剂下产生裸露的阴离子只能最低限度的在有机溶剂中溶剂化,其反应性比高溶剂化的离子要大得多。
极性非羟基溶剂,例如DMSO,能够将阳离子溶剂化,但C-H键不能被极化成为明显的溶剂化阴离子。
因此,DMSO作为溶剂能够使NaCN以及其他亲核试剂的反应加快[2]。
“相似相溶”仍然是选择溶剂过程中的着手点。
有时混合溶剂对某种化合物的溶解性比单一溶剂要好得多(见图4.8)。
不同的溶剂可以分别将分子的各个部分溶剂化。
提示:利用从混合溶剂体系到优势体系溶解度的差别。
假设一个化合物能够溶解在丙酮-水体系中,但在水中不溶。
重结晶时可以将其溶解在丙酮-水中,丙酮挥发之后可以结晶出固体。
在定量和预测溶剂溶解分子的能力方面已经作出了许多的努力。
介电常数εr是一个用来衡量溶剂极性的参数,即“衡量一种物质放入电容器极板之间后使电势降低的能力” [3]。
具有强极化能力的溶剂导电性好且具有较高的介电常数。
介电常数是相对于真空测量的(真空的介电常数为1.0),常用溶剂的介电常数在2(环己烷)-80(水)的范围内。
也发现了一些高介电常数的化合物,例如,N-甲基甲酰胺的介电常数位182.4,甲酰胺的介电常数为111;但是,这些化合物的反应性将限制其作为溶剂应用于有机反应中.Reichardt修订的光谱体系用于衡量溶剂的极性。
相对于Betaine dye 1 (图4.1)激发态,溶剂化的增强能够更大程度上稳定其基态,基态和激发态的差值ETN在1.00(水)到约0.006(环己烷)得范围内。
I.B. 主要溶剂的物理性质化学工作者关注合成工艺的安全性,放大反应的可靠性,所以了解溶剂重要物理性质对于选择和使用溶剂是至关重要的。
其他参考书上也提供了溶剂理化性质详细的信息[4,5]。
II.根据物理性质选择溶剂溶剂的选择通常是基于溶剂与反应物的兼容性。
合成工艺的化学工作者能够很快的甄除那些能够与反应物发生化学反应的溶剂,比如,向反应物的甲醇溶液中加入n-BuLi,会产生弱碱性的LiOMe(剧烈放热!),从而不能生成预期的去质子化的反应底物。
DMF可以与NaH[6]和NaBH4[7,8]在50°C发生放热反应。
如果反应物与溶剂发生的反应不会对整个反应体系造成不良影响,该溶剂也可以被用于此反应,例如,即使NaBH4和乙醇可以发生反应(产生H2),如果使用过量的NaBH4进行还原反应,仍然可以使用乙醇做溶剂,而副产物NaHB(OEt)3, NaH2B(OEt)2, NaH3B(OEt)就是它们自身的还原产物。
N O图4.1.Dye用于计算溶剂化参数E T N表4.1. 用于放大反应的溶剂的主要物理性质参数参考因素极性必须符合并且能够促进预测的化学反应凝固点对低温下进行的反应有限制沸点高沸点溶剂可以增加反应的温度范围,避免使用高压设备。
低沸点溶剂在蒸馏过程中容易移除,但完全冷凝其蒸汽相对困难。
闪点可燃性液体挥发出的蒸汽与空气形成可燃混合物的最低温度。
低沸点的化合物通常具有低闪点。
使用任何闪点低于15℃的液体都必须考虑到其可燃的危险性,准备适当的预防措施。
a生成过氧化物主要发生在醚类溶剂中;在酮,胺和仲醇中较慢;在可能产生过氧化物的溶剂中的反应,应该进行密切监控。
b粘性带有较大粘性的溶剂会减慢过滤速度,例如:iPrOH。
与水混溶性与水混溶性差的溶剂适合萃取处理。
共沸性放大需无水条件的反应,可以利用共沸除水干燥溶剂和反应设备;控制水的含量对提高结晶效率至关重要;利用共沸还可以除去其他化合物。
暴露时间TLVs(见第三章)。
a Vogel’s Textbook o f Practical Organic Chemistry, 5th ed.; Furniss, B. S.; Hannaford,A. J.; Smith, P.W. G.; Tatchell,A. R., Eds.;Addison Wesley Longman: Essex, England, 1989, p. 40.b Kelly, R. J.,“Review of Safety Guidelines for Peroxidizable Organic Chemicals.” Chemical Health & Safety September/October 1996, 28.除了能与反应物发生反应的溶剂,还有众多溶剂能够适用于放大反应。
II.A. 不适合放大反应的溶剂通常用于实验室的许多溶剂却很少用于工业化的放大反应,表4.2列出了此类溶剂,包括其缺点和可以替换的溶剂。
即使某种溶剂可以用于放大反应,也必须与其他溶剂进行对比其优越性,考虑到其他溶剂操作繁琐,成本增加,时间延长以保护操作者和设备等劣势,这些都是在放大反应中降低生产力,提高生产成本的影响因素。
在放大反应过程中使用具有危害的溶剂和试剂会造成很大的影响,比如使用苯,众所周知苯是致癌物,正是由于笨的毒性要求操作者必须穿防护服并且给予新鲜空气,还应当控制其排放及泄露,这些要求必须在任何放大反应操作之前做好准备。
在反应开始操作时,可能需要更多的人手确保操作的安全进行,反应过程中需要检测苯蒸汽含量水平,放大反应操作结束后,操作者应当小心脱去可能被污染的防护服并且冲洗。
防护操作者的任何设备都必须具有通过苯暴露水平的完整检测结果。
图4.2中的傅-克反应,最初在实验室规模时以苯做溶剂进行[9];工业化生产2时,只用了几当量的苯作为混合溶剂以减少大量使用苯的危险[10]。
O2H2CH3+3.6 AlCl3solvent, 10o C(75%)O22图4.2. 苯作溶剂的傅-克反应表4.2. 放大反应中不常用的溶剂溶剂不良性质可替换溶剂Et2O 易燃性MTBE(iPr)2O 易生成过氧化物MTBEHMPA(hexaethyl phosphortriamide) 毒性N-Methyprrolidinone(NMP)N-Ethylpyrrolidinone(NEP)Pentane 易燃性Heptane Hexane 静电易燃,神经毒性Heptane Benzene 毒性PhCH3 CHCl3 诱发突变,环境不友好CH2Cl2 CCl4 诱发突变,环境不CH2Cl2友好CS2 易燃性,毒性?ClCH2CH2Cl 致癌性CH2Cl2 Ethylene glycol 毒性1,2-Propanediol HOCH2CH2OR(R=Me or Et, thecellosolves)毒性1,2-Propanediol1,2-Dimethoxyethane(glyme)致畸性Diehoxymethane1,4-Dioxane 致癌性DiehoxymethaneLiquid ammonia bp -33℃,使用液体时需要特殊的设备Et2NH (bp 55℃) EtNH2 (bp 17℃)II.B. 适用于放大反应的溶剂选择溶解某种物质的最佳溶剂,应使其在整个反应过程及反应温度下保持液体状态,可以与适量的水互溶。
溶剂的选择必须遵循安全及易于操作的原则。
表4.3中列出适于放大反应的溶剂性质。
溶剂的具体应用将在本章第四节进行讨论。
表4.3. 适用于放大反应的溶剂Solution ETN dielectricconstant,εrmp bpflashpointSolubility inH2O,wt%H2Odissolvedin, wt%bp of H2O-solventAzeotropewt% of H2Oremoved by -AzeotropeWater 1.0080.1 0℃100℃———None NoneMeOH 0.76233.0 -98℃65℃11℃∞∞None None1,2-propanediol 0.72227.5 -60℃188℃99℃∞∞None NoneEtOH 0.65425.3 -114℃78℃13℃∞∞78℃ 4.0AcOH 0.6486.2 17℃118℃39℃∞∞None Nonen-BuOH 0.60217.8 -90℃118℃37℃7.45 20.5 93℃43.5i-PrOH 0.54620.2 -90℃82℃12℃∞∞80℃12.6CH3NO2 0.48138.3 -29℃101℃35℃∞∞86℃23.6CH3CN 0.4636.6 -48℃81℃6℃∞∞76℃14.2DMSOa 0.44447.2 18℃189℃95℃∞∞None NoneDMFa 0.40438.3 -61℃152℃58℃∞∞None Nonet-BuOH 0.38912.5 25℃83℃11℃∞∞80℃11.8NMP 0.35532.6 -24℃204℃96℃∞∞None NoneAcetone 0.35521.0 -94℃56℃-20℃∞∞None Nonet-AmOH 0.3185.8 -12℃102℃21℃11.0 23.5 87℃27.5CH2Cl2 0.3098.9 -97℃40℃— 1.3 0.2 38℃ 1.5Pyridine 0.30213.3 -42℃115℃20℃∞∞94℃43MeOAc 0.2877.1 -98℃56℃-10℃24.5 8.2 56℃ 5MIBKa 0.26913.1 -80℃117℃18℃ 1.7 1.9 88℃24.3DMEa 0.2317.3 -58℃85℃5℃∞∞76℃10.5EtOAc 0.2886.1 -84℃77℃-4℃8.1 3.3 70℃8.5THFa 0.2077.5 -108℃66℃-14℃∞∞64℃ 5.3i-ProAca NA 5.7 -73℃89℃2℃ 2.9 1.8 77℃10.6PhCl 0.1885.7 -45℃132℃28℃0.05 0.05 90℃28.42-MeTHFa 0.1797.0 -136℃77℃-11℃15.1 5.3 71℃10.6i-BuOAc NA 5.1 -99℃117℃18℃0.6 1.02 87℃16.51,4-Dioxane 0.1642.2 12℃101℃12℃∞∞88℃17.6MTBEa 0.1484.5 -109℃55℃-28℃ 4.8 1.4 53℃ 4(EtO)2CH2 0.0992.5 -67℃88℃-6℃ 4.2 1.3 75℃10PhCH3 0.0992.4 -93℃111℃4℃0.06 0.05 84℃13.5Et3N 0.0432.4 -115℃89℃-7℃ 5.5 4.6 75℃10Xylenes b NA ~2 b 137-144℃~27℃~0.02 ~0.04 ~93℃~45Heptane 0.0121.9 -91℃98℃-4℃0.0004 0.01 79℃12.9Cyclohexane 0.0062.0 6℃81℃-20℃0.006 0.01 69℃9a 缩写:DMSO,二甲亚砜;DMF,N,N-二甲基甲酰胺;NMP,N-甲基吡咯烷酮;MIBK,甲基异丁酮;DME,1,2-二甲氧基乙烷;iPrOAc也可简写为IPAc;THF,四氢呋喃;2-MeTHF,2-甲基四氢呋喃;MTBE,甲基叔丁基醚;NA,无数据。