シュレンクライン

シュレンク管（真空ガスマニホールドとも呼ばれる）は、ヴィルヘルム・シュレンクが開発した、一般的に使用されている化学装置です。^[1]これは、複数のポートを備えた二重マニホールドで構成されています。^{[2]一方のマニホールドは精製された}不活性ガスの供給源に接続され、もう一方のマニホールドは真空ポンプに接続されています。不活性ガス管はオイルバブラーを通して排気され、溶媒蒸気やガス状反応生成物は液体窒素またはドライアイス/アセトンのコールドトラップによって真空ポンプを汚染するのを防ぎます。特殊なコックまたはテフロン製のタップを使用すると、サンプルを別の管に置かなくても真空または不活性ガスを選択できます。^[3]

シュレンクラインは、湿気や空気に敏感な化合物を扱うのに便利です。真空は、ラインに接続された密閉されたガラス器具内の空気やその他のガスを除去するために使用されます。また、サンプルから最後の溶媒の痕跡も除去されます。真空およびガスマニホールドには、多くの場合、多数のポートとラインがあり、注意すれば、不活性状態で複数の反応または操作を同時に実行できます。

試薬が酸化されやすい場合、微量の酸素が問題となることがあります。その場合、ppm レベル以下の酸素を除去するために、不活性ガスを脱酸素触媒に通して精製する必要があります。^[4]これは通常、銅(I) またはマンガン(II) 酸化物のカラムで、不活性ガス中に存在する微量の酸素と反応します。他の場合には、パージサイクル技術がよく使用され、ラインに接続された密閉された反応容器に不活性ガスを充填し、真空で排気してから再充填します。このプロセスは、空気が徹底的に除去されるように 3 回以上繰り返されます。水分は、ヒートガンで反応容器を加熱して除去できます。 [ ^5]

テクニック

シュレンクラインの使用に関連する主な技術は次のとおりです。

逆流添加では、空気安定性試薬が不活性ガスの流れに逆らって反応容器に添加されます。
液体や溶液を移送するための注射器やゴム隔壁の使用^[6]
カニューラ移送では、空気に敏感な試薬の液体または溶液を、カニューラと呼ばれる細長い管を使用して、隔壁で密閉された異なる容器間で移送します。液体の流れは真空または不活性ガスの圧力によってサポートされます。^[7]

ガラス器具は通常、ぴったりとフィットし、グリースを塗ったすりガラスジョイントで接続されています。すりガラスジョイント付きの丸いガラス管の曲げは、さまざまな容器の向きを調整するために使用できます。ガラス器具は、パージサイクリング技術を使用して外気を必ず除去する必要があります。使用される溶媒と試薬は、「スパージング」と呼ばれる技術を使用して空気を除去できます。これは、ライン上の不活性ガスに接続されたカニューレ針を、溶媒を含む反応容器に挿入するものです。これにより、不活性ガスが効果的に溶液に泡立ち、溶媒から閉じ込められたガス分子が積極的に押し出されます。^[5]

不活性条件下での濾過は特別な課題を伴います。これは通常、「カニューラフィルター」を使用して達成されます。^[3]従来、濾過はシュレンクフィルターで行われ、これはジョイントとコックが取り付けられた焼結ガラス漏斗で構成されています。事前に乾燥させた漏斗と受入フラスコを窒素流に逆らって反応フラスコに取り付け、セットアップを慎重に反転し、適切に真空をオンにすることで、空気への露出を最小限に抑えて濾過を行うことができます。^[5]

グローブボックスは、実験室で空気や湿気に敏感な溶媒を保管および再利用するために、シュレンクラインと組み合わせて使用されることがよくあります。

危険

シュレンクラインの使用に伴う主な危険は、内破または爆発のリスクです。内破は、真空の使用とガラス装置の欠陥により発生する可能性があります。

コールドトラップでは、溶媒から真空ポンプを保護するために液体窒素が一般的に使用されているため、爆発が発生する可能性があります。シュレンク管に適量の空気が入ると、液体酸素が淡い青色の液体としてコールドトラップに凝縮する可能性があります。トラップ内の有機化合物と液体酸素が反応すると、爆発が発生する可能性があります。

ギャラリー

真空/ガスマニホールド設定: 1不活性ガス入力、2不活性ガス出力 (バブラーへ)、3真空 (コールドトラップへ) 、 4反応ライン、5ガスへのテフロンタップ、6真空へのテフロンタップ
真空/ガスマニホールドのセットアップ: 1不活性ガス入力、2不活性ガス出力 (バブラーへ)、3真空 (コールドトラップへ)、4反応ライン、5二重斜めコック (つまり、タップの軸に対して斜めに走る 2 つの別々の平行な「チャネル/ライン」を備えたガラスタップ)
アルドール反応の2つの反応物は隣接するフラスコに準備され、空気のない状態を維持しながら一方を他方に移す準備ができている。
黄色の懸濁液を焼結ガラス漏斗を通して、空気のない状態で別のシュレンクフラスコに濾過する。

参照

エアフリー技術では、次のような方法を幅広く概説します。
- グローブボックス–空気に敏感な（酸素や湿気に敏感な）化学物質を扱うために使用されます。
- シュレンクフラスコ–空気に敏感な化合物を扱うための反応容器。
- パーキンの三角形–空気に敏感な化合物の蒸留に使用されます。

参考文献

^
「シュレンク線」となったものの原型は、次の文献に登場する: シュレンク、ヴィルヘルム;タル、アレクサンダー (1913)。 "Über Metallketyle, eine große Klasse von Verbindungen mit dreiwertigem Kohlenstoff. II" [金属ケチルについては、三価の炭素を持つ化合物の大きなクラス。 II.]。Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (ドイツ語)。46 (3): 2840–2854。土井：10.1002/cber.19130460356。 2844～2845ページの図を参照してください。
- シュレンクの 1913 年の論文の図は、シュレンク、ヴィルヘルム (1924) の 960 ～ 963 ページに転載されています。「Organometallverbindungen [有機金属化合物]」。 Weyl、Josef (編)。 Die Methoden der Organischen Chemie [有機化学の方法] (ドイツ語)。 Vol. 4（第2版）。ライプツィヒ、ドイツ：ゲオルグ・ティーメ。 720–978ページ。
- 参照: Tidwell、Thomas T. (2001)。「ヴィルヘルム・シュレンク: フラスコの後ろの男」(PDF)。アンゲワンテ・ケミー国際版。40 (2): 331–337。土井:10.1002/1521-3773(20010119)40:2<331::AID-ANIE331>3.0.CO;2-E。
^ Craig M. DavisおよびKelly A. Curran (2007 年 11 月)。「シュレンクラインの操作: 遷移金属塩化物のテトラヒドロフラン錯体の調製」(概要ページ)。Journal of Chemical Education。84 ( 11): 1822–3。Bibcode :2007JChEd..84.1822D。doi :10.1021/ed084p1822。
^ ab Borys, Andryj M. (2023). 「シュレンクライン技術の図解ガイド」.有機金属. 42 (3): 182–196. doi : 10.1021/acs.organomet.2c00535 . S2CID 256409354.
^ CR McIlwrick と CS Phillips「ガス流からの酸素の除去：触媒およびガスクロマトグラフィーへの応用」、Journal of Physics E : Scientific Instruments、1973 年、6:12、1208–10。
^ abc James, Michael J.; Clarke, George E.; Lee, Charlotte; Fairlamb, Ian JS (2022-07-12). 「シュレンクライン技術を用いた空気に敏感な有機金属試薬の安全な取り扱い：研修生大学院生のための根岸クロスカップリング」. Journal of Chemical Education . 99 (7): 2656–2660. doi :10.1021/acs.jchemed.2c00134. ISSN 0021-9584.
^ Johansen, Martin B.; Kondrup, Jens C.; Hinge, Mogens; Lindhardt, Anders T. (2018年6月13日). 「保護シール付きフラスコからの自然発火性tert-ブチルリチウムの移送時の安全性向上」。有機プロセス研究開発。22 (7): 903–905。doi :10.1021/acs.oprd.8b00151。S2CID 103573742 。
^ Brown, HC「ボランによる有機合成」John Wiley & Sons, Inc.、ニューヨーク：1975年。ISBN 0-471-11280-1。

さらに読む

Sella, Andrea (2008 年 1 月). 「Schlenk 装置」. Chemistry World : 69. 2008 年 1 月 30 日閲覧。
トーマス・ティドウェル (2001)。「ヴィルヘルム・シュレンク：フラスコの後ろの男」。アンゲワンテ・ケミー国際版。40 (2): 331–337。土井:10.1002/1521-3773(20010119)40:2<331::AID-ANIE331>3.0.CO;2-E。PMID 11180319。
Jürgen Heck。「統合合成コース: シュレンク法」(PDF)。ハンブルク大学。2008年 3 月 9 日のオリジナル(ノルウェー科学技術大学での再版)からアーカイブ。
「空気に敏感な試薬の取り扱い」(PDF)。Sigma -Aldrich。
「空気に敏感な試薬の取り扱い」Sigma-Aldrich。

外部リンク

Rob Toreki (2004 年 5 月 25 日)。「シュレンクラインと真空ライン」。The Glassware Gallery。Interactive Learning Paradigms Incorporated。
微量酸素からの不活性ガス精製のための酸化マンガンカラムの準備

[1] 「シュレンク線」となったものの原型は、次の文献に登場する: シュレンク、ヴィルヘルム;タル、アレクサンダー (1913)。 "Über Metallketyle, eine große Klasse von Verbindungen mit dreiwertigem Kohlenstoff. II" [金属ケチルについては、三価の炭素を持つ化合物の大きなクラス。 II.]。Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (ドイツ語)。46 (3): 2840–2854。土井：10.1002/cber.19130460356。 2844～2845ページの図を参照してください。
シュレンクの 1913 年の論文の図は、シュレンク、ヴィルヘルム (1924) の 960 ～ 963 ページに転載されています。「Organometallverbindungen [有機金属化合物]」。 Weyl、Josef (編)。 Die Methoden der Organischen Chemie [有機化学の方法] (ドイツ語)。 Vol. 4（第2版）。ライプツィヒ、ドイツ：ゲオルグ・ティーメ。 720–978ページ。

参照: Tidwell、Thomas T. (2001)。「ヴィルヘルム・シュレンク: フラスコの後ろの男」(PDF)。アンゲワンテ・ケミー国際版。40 (2): 331–337。土井:10.1002/1521-3773(20010119)40:2<331::AID-ANIE331>3.0.CO;2-E。

[2] シュレンクの 1913 年の論文の図は、シュレンク、ヴィルヘルム (1924) の 960 ～ 963 ページに転載されています。「Organometallverbindungen [有機金属化合物]」。 Weyl、Josef (編)。 Die Methoden der Organischen Chemie [有機化学の方法] (ドイツ語)。 Vol. 4（第2版）。ライプツィヒ、ドイツ：ゲオルグ・ティーメ。 720–978ページ。

[3] 参照: Tidwell、Thomas T. (2001)。「ヴィルヘルム・シュレンク: フラスコの後ろの男」(PDF)。アンゲワンテ・ケミー国際版。40 (2): 331–337。土井:10.1002/1521-3773(20010119)40:2<331::AID-ANIE331>3.0.CO;2-E。

[2] ^ Craig M. DavisおよびKelly A. Curran (2007 年 11 月)。「シュレンクラインの操作: 遷移金属塩化物のテトラヒドロフラン錯体の調製」(概要ページ)。Journal of Chemical Education。84 ( 11): 1822–3。Bibcode :2007JChEd..84.1822D。doi :10.1021/ed084p1822。

[Borys-3] Borys, Andryj M. (2023). 「シュレンクライン技術の図解ガイド」.有機金属. 42 (3): 182–196. doi : 10.1021/acs.organomet.2c00535 . S2CID 256409354.

[4] CR McIlwrick と CS Phillips「ガス流からの酸素の除去：触媒およびガスクロマトグラフィーへの応用」、Journal of Physics E : Scientific Instruments、1973 年、6:12、1208–10。

[:0-5] James, Michael J.; Clarke, George E.; Lee, Charlotte; Fairlamb, Ian JS (2022-07-12). 「シュレンクライン技術を用いた空気に敏感な有機金属試薬の安全な取り扱い：研修生大学院生のための根岸クロスカップリング」. Journal of Chemical Education . 99 (7): 2656–2660. doi :10.1021/acs.jchemed.2c00134. ISSN 0021-9584.

[6] Johansen, Martin B.; Kondrup, Jens C.; Hinge, Mogens; Lindhardt, Anders T. (2018年6月13日). 「保護シール付きフラスコからの自然発火性tert-ブチルリチウムの移送時の安全性向上」。有機プロセス研究開発。22 (7): 903–905。doi :10.1021/acs.oprd.8b00151。S2CID 103573742 。

[7] Brown, HC「ボランによる有機合成」John Wiley & Sons, Inc.、ニューヨーク：1975年。ISBN 0-471-11280-1。