Реакции, в которых задействована металлоорганика (в основном, магний- и литий-органические соединения), требуют сухих растворителей. Чаще всего используются простые эфиры: диэтиловый эфир, тетрагидрофуран (THF), диоксан, диметоксиэтан (DME).
Сушу я эфиры в таком приборе:
По-английски он называется "Solvent still head". Наши старики называют его "Тилипапер", хотя, по-моему, к одноименной насадке он не имеет отношения. Главный ее смысл в трехходовом кране, который позволяет переключать потоки: либо обратно в колбу, либо в колбу для сбора растворителя. Так-то такая насадка продается и в SigmaAldrich, но мне ее спаяли на Химфаке МГУ из колбы, кранов и шлифов. Вышло дешевле примерно в 8 раз.
Обычно, я делаю предварительную сушку продажного растворителя (если он не продается как "сухой"). Растираю гидроксид калия в ступке, насыпаю в растворитель и кипячу 4-6 часов. Обычно смесь становится оранжевой. Потом отгоняю эфир.
Далее, полученный эфир можно сушить, по классике, натрием. Вообще, пишут везде "натриевая проволока". Однако, для нее нужен пресс, а я нигде не нашел, где его можно купить, или хотя бы его чертеж. Поэтому обхожусь обычным способом - расплющиванием натрия пробиркой.
Порядок действий следующий:
1) Собрать систему, состоящую из:
а) Двух- или трехгорлой колбы внизу для осушаемого растворителя. Я
обычно беру от 100 мл до 2 л.
б) Сверху присоединить насадку
в) Сверху одеть обратный холодильник с краном
г) Сбоку прикрепить приемную колбу
д) Все шлифы должны быть обязательно смазаны вакуумной смазкой (я
использую силиконовую DowCorning)
2) заполнить всю систему аргоном. Для этого нужно откачать насосом воздух (через верхний кран на холодильнике или боковой на насадке, если на верхнем есть отдельная камера с аргоном) и запустить туда аргон. Опционально, на стадии откачивания насосом можно прогреть стекло строительным феном, чтобы в вакууме удалить адсорбированную на стекле воду.
3) в токе аргона открыть пробку нижней колбы и через воронку налить осушаемый растворитель.
4) Раскатать натрий (на поллитра ТГФ я использую четыре таких кусочка):
Небольшой кусочек зажимаю в сложенной пополам фильтровашке, раскатываю в тонкий листик, который быстро нарезаю ножом и бросаю в ТГФ.
Хотя мне больше нравится раскатывать на пластике, смоченном вакуумным маслом смоченной же пробиркой. Тогда слой масла препятствует окислению поверхности.
5) Кипятим с обратным холодильником в атмосфере аргона, трехходовой кран повернут на слив обратно в колбу. Т.е. у верхнему крану должна быть присоединена камера с небольшим положительным давлением аргона в ней.
6) Если через час кипячения полоски натрия начинают "пылить", а растворитель становится мутным, то нужно покипятить еще 1 час, перегнать в приемную колбу и повторить всё описанное выше заново.
7) Если растворитель остается прозрачным, тогда нужно убрать нагрев и желательно хоть сколько-нибудь охладить (хотя желательно до комнатной температуры). Потом нужно добавить свежую порцию полосок натрия и немного бензофенона (примерно 0,5 г). Последний выступает в качестве индикатора отсутствия воды и кислорода в растворителе, так как в безводной среде при взаимодействии с натрием образуется анион-радикал синего цвета, называемый в просторечии кетилом.
8) Продолжаем кипятить до того момента, пока весь растворитель не станет синего цвета. На самом деле, где-то я прочитал, что чувствительность к кислороду в три раза выше, чем к воде. То есть, растворитель может быть и не синим, но воды в нем уже нет.
Часто пишут "добавить 1 кристаллик бензофенона". Но то ли аргон у нас так себе, то ли еще по какой причине, с одним кристалликом у меня никогда не получалось. Всегда нужно добавлять достаточно большое количество бензофенона. Ускорить досушивание растворителя можно, отгоняя часть его, тогда видимый цвет кетила усиливается.
9) Синий растворитель можно отогнать (трехходовой кран поворачивается на слив в боковую колбу). В колбе с радикалом должно остаться немного растворителя, чтобы не начиналась возгонка бензофенона и расплавление натрия.
10) К закрытому крану приемной колбы присоединяем шланг, откачиваем воздух и заполняет его аргоном. Кран открываем и снимаем колбу. Пока дует аргон быстро затыкаем колбу пробкой, смазанной вакуумной смазкой.
10) Использовать ТГФ лучше сразу после отгонки. Даже под аргоном он долго не остается безводным. Опять же, дело может быть в тефлоновом кране. Говорят, игольчатый кран лучше, но такого у меня нет.
Достоинство сушки натрием состоит в том, что цвет радикала показывает окончание осушки. Недостаток - это достаточно долгая процедура, может занять целый день.
Если хочется посушить простой эфир быстро, то можно использовать в качестве осушителя алюмогидрид лития (при этом исходный эфир должен быть достаточно сухой). Порядок действий примерно такой же, как и для натрия, но сначала в колбу насыпается алюмогидрид лития (1 г на 250 мл), быстро заполняется аргоном, а затем наливается растворитель в токе же аргона.
Индикации сухости, как таковой, нет, однако косвенно можно это понять так: если в растворителе летают белые хлопья гидроксида алюминия, то после часа кипячения стоит отогнать растворитель и поставить всё заново. Если летает только алюмогидрид, значит, растворитель достаточно сухой.
Из покупных растворителей лучше всего сушится диэтиловый эфир, хуже всего - ТГФ. Диметоксиэтан я сушил сигмовский стабилизированный, он достаточно сухой, хватало двух перегонок с алюмогидридом. Диоксан сушится неплохо из-за того, что натрий в нем плавится, увеличивая свою поверхность.
Самые классные растворители для осушки натрием - это толуол и ксилолы. Так как они высоко кипят, то можно натрий не плющить, а прямо бросать маленькими кусочками. А если еще и перемешивать, то натрий рассыпается на микроскопические шарики, и растворитель очень быстро высыхает.
Однако, самый простой способ посушить растворители, причем, чуть ли не любые - это засыпать их молекулярными ситами 3А. Особенно, если никуда не торопиться. Потом растворитель сливается с сит и перегоняется. Минус такого метода - нет вообще никакой индикации сухости (кроме этанола, сухость которого я определял по плотности). В богатых лабах можно найти титратор воды по Карлу Фишеру, вот тогда метод осушки ситами - идеальный вариант).