Schlenk技术

Schlenk line，中文一般叫做“希莱克技术”（双排管操作技术）。它主是用来提供惰性环境以及真空条件的，主要是用玻璃仪器组成的，所以实验玻璃器材比较严格。

比如装置用的活塞使用聚四氟乙烯高真空式活塞，接头用O环接口等等。该装置的主干是Schlenk line玻璃管，一般有两根，一根用于提供真空条件，另一根提供惰性条件。在其下边连接的是反应烧瓶等。

对于无水无氧条件下的回流、蒸馏和过滤等操作，应用Schlenk仪器比较方便。所谓Schlenk仪器是为便于抽真空、充惰性气体而设计的带活塞支管的普通玻璃仪器或装置，如图中各个瓶子都属于Schlenk仪器，瓶上的活塞支管用来抽真空或充放惰性气体，保证反应体系能达到无水无氧状态。

Schlenk操作是指真空和惰气切换的技术，主要用于对空气和潮气敏感的反应，它是把有机的常规实验统统在真空和惰气的切换下实现保护的反应手段。实现Schlenk技术最常见的是双排管方式，即为一条惰气线，一条真空线，通过特殊的活塞还切换。

无水无氧操作

在化学实验中，经常会遇到一些对水汽和/或空气（其中含氧气和水汽）敏感的化合物或体系。在这种情况下，需要在无水无氧条件下进行实验。根据具体要求，实验室一般通过以下途径来达到目的。

1．直接向反应体系中通入气体保护：对于一般的化学体系，不是对空气和水汽很敏感者，这是最常见最方便的保护方式。保护气体可以是普通N2，或是稍贵的高纯N2或Ar气。让保护气体通过一装有浓H2SO4的洗气瓶或装有合适干燥剂的干燥塔后使用效果会更好。

2．手套箱：对于需要称量、研磨、转移、过滤等较复杂操作的体系，在一充满保护气体的手套箱中操作是方便的，一般情况下是用一有机玻璃粘合的手套箱（见图1），在其中放入干燥剂即可进行无水操作，通入惰性气体置换其中的空气后则可进行无氧操作。但由于其结构不耐压，不能通过抽气进行置换其中的空气导致置换不完全和惰气的大量浪费。

严格无水无氧的手套箱是用金属制成的。操作室带有惰气进出口管、一双气密性好的氯丁橡胶手套及玻璃窗的气密性极好的空间。通过抽真空和充惰性气体反复三次，可保证操作箱中的空气完全为惰性气体所置换。

无水无氧条件下的实验操作

1．反应。反应器可选用Schlenk仪器或接有活塞的普通耐压仪器，搅拌宜选用电磁搅拌，以便更好地密封。尽量少用橡皮管，必须用的话以管壁厚者为佳。所有仪器使用前需认真干燥好，并且用标准口的翻口胶塞塞住（如无标准口的这种胶塞也可用类似葡萄糖注射液的瓶塞代替），然后抽真空充N2。如此反复三次，即可视系统为无水无氧状态。将反应物加入反应瓶或调换仪器时，都应在连续通惰气情况下进行。固体也可在抽真空前加入，但液体尤其是低沸点液体必须在抽真空，充N2气后用注射器经胶塞隔膜加入，以防液体被抽入真空系统。反应过程中，反应瓶内必须有少量惰气通入，气体出口液封，防止外界空气进入。

2. 蒸馏

3．液体的转移。一般应用双针法的注射针技术。在装有胶塞的瓶口，插入一根通N2气的短注射针头至液面以上，再经胶塞插入一支带注射针头的注射器吸取或注入液体。当注入液体使瓶内压力增大时，气体可从通惰气装置上的液封处排出。

对于有机合成实验室中的无水无氧操作，小试最常用的还是T型玻璃三通。如下图。

磨口端接反应瓶，细口端，一端接惰性气体气球，另一端接真空泵。对于无水无氧操作，一般都使用三口瓶，一个口接温度计，一个口接上图三通，另一个塞橡胶塞用于加料。反应开始前要先干燥反应瓶，搭好上述装置后，真空泵联通反应瓶，用热风枪（最好是烤板那种），加热反应瓶的所有角落，同时通过旋转三通阀向反应瓶中放入气球中的惰性气体，重复几遍，即可得到无水无氧反应容器。

对于液体原料和溶剂，只需等反应瓶冷却后通过注射器在橡胶塞口打入即可，固体原料能溶于溶剂的也可打入。但对于不溶固体，一般是通过不断通入惰性气体流的同时加入（注意气流不能太大，否则会吹散原料）。

无水无氧操作中物料的转移

一、液体的转移

1、注射器

操作描述：将洗净烘干的注射器装好后，通过吸入和挤出氮气将针管冲洗几次。用注射器    从惰性气体冲洗装置中，吸取相当于总容量四分之三的氮气，将针筒推至总     行程的一半处，借此对针筒进行最后一次清洗。然后刺入储器，将针筒内的     氮气全部推出。将针头深入液面下，利用储器中液面上的压力，让液体进入针筒，直至超过所需数量的10-20%。将针尖抽出液面，稍加弯曲，以使针筒倒转，从而使注射器内的气泡升至顶部。推压针筒芯，将气泡驱出后，一直推到所需的刻度。再将针筒芯抽回一些，以吸入氮气保护层。仍然将针筒倒转着，将整个针筒从储器中抽出，刺入接受器的隔膜。针管一旦穿入受器，即可翻转注射器，将液体推出。将液体推出后，再将筒芯往回拉，以吸入少量惰气。再将针筒拔出。若这只注射器很快又将使用，可讲针刺刺入橡皮塞中暂放。

现在一般实验室中都配备医用一次性注射器，在取丁基锂等活性溶剂时。常用的操作是：将连有惰性气体气球的针头插入到丁基锂的密封瓶中，使内外压力平衡，仅仅靠连有长针头的注射器往外吸就可以吸取试剂。当吸取需要的体积后，将长针头拔出液面吸取一段惰性气体，针头保持倒U型，保持注射器口向上拔出针头（可以防止残留在针头的试剂流出产生危险）。

2、双尖针管法

操作描述：    它能解决大量敏感液体的转移问题。用一只与惰性气源相连的针管插入放敏感液体的储器，使其高于液面，同时吹入氮气。将双头针的一端穿入储器的隔膜，使其略高于液面，用氮气对双头针进行清洗。双尖针管的另一端插入计量器，计量器通过鼓泡器与外界相连。然后将穿入储器的双头针尖插入液面下，通过氮气的压力，使液体通过针管进入计量器。然后将针管从储器中拔出，插入接受器，再将鼓泡器从计量器换接到接受器上。向计量器中压入氮气，这样形成的正压力使液体通过针管进入接受器。

反应中常用到方法是：事先在恒压滴液漏斗做好反应需要试剂体积的标记，然后将无水无氧操作装置搭好，通过双头针将试剂瓶和恒压滴液漏斗相连。以下操作分为正压法和负压法两种：正压法，将试剂瓶侧针头插入液面以下，缓慢加压，当恒压滴液漏斗里的试剂将要到事先标好的刻度时，将试剂瓶侧的针头拔出（此操作过程中，反应器不能密封，切记，一般加一个惰性气体气球）。负压法，操作类似，只不过反应器密封抽负压，试剂瓶加气球平衡大气。

叔丁基锂或大量使用正丁基锂，三烷基铝，二乙基锌等活性试剂的转移方法。

二、固体的转移

1、添加料 

一般要求的反应，可在反应器处于氮气正压力的情况下快速加入（氮气流过大注意物料容易被吹散）。如果加料顺序对反应没有影响，可将固体先加入，再将反应器除水除氧。如有可能，可将固体物变成溶液，再以液体的转移技术加料。还可利用特殊的玻璃仪器直接加料。

2、过滤 

当必须从敏感溶液中除去悬浮杂质或者从中析离敏感的固体产物时，可以在氮气环境下，通过一些专门设备，进行过滤。大孔的双头针和带有橡皮隔膜的玻璃漏斗。应用氮气的正压力，过滤将不难进行。

过滤室（带有磨口和支管的砂心漏斗）。它插入接受瓶， 利用双头针管法将待滤液转入过滤室过滤。

相关文章

麻省理工学院化学系----无氧操作指南

脱除溶剂中水和氧气的最好办法是在合适的干燥剂（比如金属钠）处理后进行蒸馏。有时，精馏操作可能比较烦杂（还可能比较危险）。由于在5.301中我们仅需要用到少量的无氧溶剂，因此采用惰性气体（如N2）来吹洗溶剂是更为有效的方法。

1）在一个热的圆底烧瓶中加入活性分子筛，用氮气吹洗直至降至室温。由于玻璃很容易吸附空气中的水气，因此必须在烘箱中（或火焰上）使所有的玻璃仪器彻底干燥。分子筛就像海绵一样不断吸附溶在溶剂中的水分。

2）当圆底烧瓶冷至室温后，加入溶剂并用橡皮膜封住瓶口，再用铜线把橡皮膜扎紧。

3）将一只干净的针头刺透橡皮膜，直接伸入溶剂中，鼓入气体。用另一只针头，使圆底烧瓶通大气。你将看到气泡产生。

4）持续15～20分钟足够了。

另一种溶液脱气的方法是“冰冻－抽气－解冻”法。先使溶液冰冻成固体（比如使用液氮），再用真空泵抽真空几分钟，然后关闭真空系统，使溶液缓慢升至室温。重复此操作至少两次以上。注意：有的极性溶剂，比如水、甲醇和乙腈在凝固时会膨胀，有可能引起玻璃容器破裂。在5.301中，我们不采用这种方法脱气，但你在将来的实验中可能会遇上。