Вода, диметилформамід, диметилсульфоксид, тетрагідрофуран, етилацетат та інші розчинники в
Якщо ви вважаєте, що хімія - це зливання різних розчинників разом, то ви, в принципі, недалекі від істини. Переважна кількість реакцій вимагають розчинника - інакше реагенти не провзаємодіють або реакція пройде не до кінця. Існують винятки (наприклад, твердофазний синтез), а також іноді розчинником є один з реагентів. Але зараз про більш класичні випадки.
Вода. На відміну від неорганічної хімії, цілий розділ якої присвячений реакціям у водному середовищі (реакції іонного обміну), в органіці далеко не кожен реагент буде розчинятися у воді в розумних кількостях. В основному у воді ведуть реакції за участю неорганічних сполук (наприклад, реакції окиснення). Вода вважається відносно хімічно активною: наприклад, складні ефіри повільно розкладаються в присутності води, не кажучи вже про ангідриди кислот, алкоголяти та металоорганічні сполуки. Однак, якщо в реакції вдається замінити органічний розчинник на воду, то це вважається хорошим досягненням (особливо в промисловості) і називається Green Chemistry, оскільки вода згодом легко очищається, регенерується або іншим способом утилізується.
Найбільш близькими до води за властивостями є, мабуть, спирти. Але порівняно з водою, їх розчинна здатність (за винятком неорганіки) вище. Спирти так само, як і вода є полярними, тобто позитивні і негативні заряди в молекулі розташовані нерівномірно. Завдяки цьому нижчі спирти змішуються з водою і тією чи іншою мірою розчиняють неорганічні сполуки. Також вони розчиняють жири та інші неполярні сполуки. Деякихвипадках спирт сам входить у реакцію, утворюючи побічні продукти. Перевагою нижчих спиртів є легкість їх випарювання (особливо під вакуумом), а ізопропанол тягне з собою при цьому ще близько 15% води, що дозволяє при необхідності легко видалити воду з розчину в умовах, що досить щадять.
Є курйозний випадок використання та інших алкогольних напоїв – по суті розчинів спирту у воді як розчинника в реакції. (Див. посилання)
Якщо потрібен полярний розчинник (а від полярності розчинника часто залежить швидкість і напрямок протікання реакції), то також можна взяти диметилформамід (ДМФ). Це відносно дешевий розчинник, що виробляється промисловістю у величезних кількостях. За рахунок відсутності OH-груп ДМФ більш хімічно інертний і в більшості випадків може бути нагрітий аж до температури кипіння (153 ° С). Однак висока температура кипіння має свої мінуси: випаровувати його має сенс лише під вакуумом. Зате ДМФ змішується з водою, тому при виділенні продукту часто реакційну суміш виливають у воду і відокремлюють продукт у вигляді осаду (для твердих і нерозчинних сполук), або у вигляді окремого шару (якщо продукт-рідина), або екстрагують з розчину або емульсії, що вийшов. Хоча насправді ДМФ без проблем відганяється/переганяється на роторному випарнику при
Ще один розчинник, що змішується з водою - це ДіМетілСульфОксід (ДМСО). ДМСО у чомусь схожий на воду: він сильно полярний, внаслідок чого розчиняє багато неорганічних солей. ДМСО змішується з водою і напрочуд нетоксичний: аптечний препарат "димексид" - це чистий диметилсульфоксид. Деякі незручності завдає його висока температура кипіння (189 ° С) і напрочуд висока температура замерзання (18 ° С). В більшості випадківцільовий продукт виділяють так само, як і з ДМФ - розбавляючи розчин у кілька разів водою.
ДМСО, однак, становить деяку небезпеку, т.к. розчинені в ньому речовини при попаданні на шкіру можуть безперешкодно всмоктуватись, що небажано, коли це токсичні, отруйні або подразнюючі речовини.
З числа розчинників, що змішуються з водою, хочеться виділитиТетраГідроФуран, який набагато менш полярний, ніж ДМФ, ДМСО і спирти, але зате більш стабільний, оскільки з хімічної точки зору є простим ефіром. Кислоти і підстави йому ніщо, органіку він розчиняє відмінно (у важких випадках їм можна відмивати посуд, але ДМФ дешевше), при атмосферному тиску кипить при 66 ° C, що дуже зручно. ТГФ - один з небагатьох розчинників, придатних для металоорганічних сполук (магній-і навіть літійорганіки). Але він відчутно дорожчий за більшість розчинників і вже кілька років вважається прекурсором.
З хімічної точки зору найближчим родичем ТГФ можна назвати діетиловий ефір. Якщо говорять "ефір", то зазвичай саме він і мається на увазі. Ефір неполярний (на відміну ТГФ!) і мало розчиняється у воді, що дозволяє проводити екстракцію органіки з водного розчину. Він дуже легко випаровується (Ткіп 36 ° С), і треба бути завжди дуже обережним через його видатну пожежну небезпеку. Ще з неприємних властивостей - у нього дуже характерний нав'язливий запах, а великих концентраціях пари ефіру викликають наркоз. Але при дотриманні обережності ефір дуже зручний у роботі, а іноді абсолютно незамінний. При неможливості купити його – синтезують із етанолу.
Говорячи про екстракцію, спадає на думку ще один дуже поширений екстрагент - цепетролейний ефір, являє собою легкі фракції бензину. За відповіднихможливостях використовують чистий пентан, гексан чи гептан. Взагалі алкани мають досить слабку розчинну здатність, і в більшості випадків варто використовувати щось інше. Набір реакцій, які можна проводити в петролейному ефірі, також дуже обмежений. В основному петролейний ефір використовують для очищення речовин - кристалізації та хроматографії.
Хорошим екстрагентом є, наприклад,етилацетат (етиловий ефір оцтової кислоти). Він відносно дешевий і нетоксичний, хоч і нагадує запахом лак для нігтів. Він розчиняє досить широкий спектр різної органіки, але не дуже стійкий – у присутності кислоти чи лугу розпадається, що, до речі, обмежує можливості екстракції. Суміші етилацетату з петролейним ефіром у різних співвідношеннях використовують для хроматографічного поділу речовин, і на це заняття можна спокійно перевести за день по кілька літрів кожного компонента.
Продовжуючи тему розчинників, що не змішуються з водою, було б неправильно обійти стороною хлорорганічні розчинники:дихлорметан іхлороформ. Вони розчиняють широкий спектр органіки (аж до солей амінів), практично не розчиняють у собі воду і дуже легко випаровуються (Ткіп 40°З 61°С відповідно). Важливою відмінністю їх є щільність: обидва вони майже в півтора рази щільніші за воду, і тому при екстракції органічний шар виявляється внизу, що іноді буває зручно.
Дихлорметан вважається відносно безпечним розчинником, а ось хлороформ може викликати серйозні отруєння та ушкодження печінки, тому без витяжки працювати з ним не рекомендується. Це, однак, не заважало йому використовуватися як засіб для інгаляційного наркозу. Також хлороформ при стоянні на повітрі та світлі утворює домішку фосгену, яка іє, найімовірніше, основною причиною токсичності. Зберігайте ваш хлороформ у темному та прохолодному місці!
Для пошуку властивостей розчинників найзручніше використовувати Wikipedia, але можна використовувати паперові довідники (див. нижче), а також каталоги постачальників хім. реактивів, наприклад:
http://www.merckmillipore.com/RU/ua/product/Diethyl-ether,MDA_CHEM-100931? https://www.alfa.com/ru/catalog/042254/ http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/276855?lang=en®ion=UA
Довідники: CRC Handbook of Chemistry and Physics. - 90ed. - CRC Press, 2010. Довідник з розчинності. - М.-Л.: ІАН СРСР, 1962. Довідник хіміка. - Л.-М: Хімія, 1964.