Эта лапка удерживает основной реакционный сосуд — как правило, колбу. Крепить колбы в зажимах следует под обрезом шлифа. Далее в шлифы этой колбы вставляются остальные части прибора, при необходимости крепятся лапками от других штативов (например, нисходящий холодильник при отгонке продукта прямо из реакционной смеси крепится только на другом штативе!). По окончании сборки прибора пускается ток воды (не сильно! Только для обеспечения охлаждения) и осторожно (при использовании механической мешалки — обязательно придерживая рукой ее вал) включается электропитание. Затем необходимо осмотреть все шлифованные соединения, убедиться в отсутствии в собранном приборе напряжений, могущих привести к поломке прибора уже в процессе синтеза.
И только после этого можно помещать в собранный прибор реагенты.
На рис. 13 изображены относительно непростые приборы — очень многие из описанных в данном пособии синтезов будут иметь существенно более простое "аппаратное оформление" — например, стоящий в охлаждающей бане на магнитной мешалке стакан или же круглодонная колба с обратным холодильником, нагреваемая на электрической плитке.
Рисунок 13. Приборы для проведения реакции:
1 — для синтеза с механическим перемешиванием, возможностью прибавления реагента и кипячения реакционной смеси; 2 — для синтеза на магнитной мешалке с возможностью добавления реагента и отгонки продукта в процессе реакции
(ВНИМАНИЕ! Лапки штативов изображены на рисунке черными прямоугольниками. Баня изображена прозрачной).
Ниже будут рассмотрены основные лабораторные операции — и конкретные приборы, необходимые для их проведения, будут обсуждаться в соответствующих разделах.
4.1. Кристаллизация
Большинство органических соединений имеет т. н. положительный ход растворимости — т. е. их растворимость при нагревании увеличивается. Это свойство является основой одного из методов очистки, называемого перекристаллизацией.
Перекристаллизация представляет собой растворение неочищенного вещества в горячем растворителе, отделение горячего раствора от нерастворимого остатка и последующее охлаждение раствора, в результате чего в осадок выпадает более чистое вещество. В оставшемся после кристаллизации растворе, называемом маточным, зачастую остается много вещества, что снижает общий выход. Поэтому маточные растворы после перекристаллизации концентрируют и стараются выделить из них остатки продукта.
Выбор растворителя
Правильный выбор растворителя для перекристаллизации имеет принципиальное значение. В процессе выбора необходимо учитывать химические свойства как очищаемого вещества, так и имеющихся в исходном препарате примесей. Желательно, чтобы подвергаемое очистке соединение имело большой ход растворимости (разницу в растворимости при разных температурах); примеси же должны либо хорошо растворяться на холоду, либо плохо — при нагревании (по сравнению с очищаемым веществом). Очевидно, растворитель должен быть химически инертным; желательно — иметь низкую вязкость для быстрого образования хорошо оформленных кристаллов; легко удаляться с поверхности кристаллов при промывке.
При выборе растворителя не стоит забывать старое правило — "подобное растворяется в подобном", которое можно проиллюстрировать на простом примере. В задаче 1–4 необходимо очистить перекристаллизацией транс-стильбен (Тпл ~125 °C) от исходного 1,2-дифенилэтанола (Тпл 67 °C). Удачным выбором в этом случае будет этиловый спирт: температуры плавления и молекулярные массы стильбена и спирта невелики, что позволяет ожидать их высокой растворимости в горячем спирте. При охлаждении же углеводород наверняка закристаллизуется, а спирт останется в растворе.
С окончательным удачным выбором растворителя можно определиться только опытным путем, проводя серию экспериментов с небольшими количествами. В этих опытах следует использовать как небольшие количества заведомо чистого целевого соединения, так и препарата — объекта очистки.
В органической химии в качестве растворителей для проведения перекристаллизации применяют самые разнообразные соединения (воду, спирты, ацетон, простые эфиры, СН3СООН, CHCl3, бензол и толуол, насыщенные углеводороды — гексан, гептан, etc.).