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火锅店中常见的固体酒精为什么是固态 怎么制备呢?

我们都知道酒精是液态的,但是火锅店中常见的燃料——固体酒精为什么就是固态的呢? 原因就在于液体酒精中加入了一些固化剂。固化剂的种类很多,醋酸钙、硝化纤维、乙基羧基乙基纤维素、高级脂肪酸等等,其中最常用的就是硬脂酸。除了硬脂酸之外,还要加入氢氧化钠等添加剂。 硬脂酸 氢氧化钠 硬脂酸显酸性,而氢氧化钠呈碱性,两者可以发生中和反应生成硬脂酸钠。而硬脂酸钠是一个长链的极性分子,不溶于乙醇,可均匀分散在乙醇中形成溶胶。当温度降低时,胶粒的动能减少,原本分散的溶胶不稳定,大量胶粒析出, 胶粒靠分子之间的范德华引力相互连接起来形成网状结构。酒精分子处于网状结构的空隙中,被束缚于相互连接的硬脂酸钠三维空间网状骨架间隙中,呈不流动状态而凝固,形成了固体酒精,这时胶体呈凝胶状态。当温度升高时,胶粒的动能增大,分子的运动速度加快,胶粒的联系消失,网状结构不再存在,胶粒呈自由活动状态,就又变成了液态的溶胶。 制备固体酒精的方法并不复杂,步骤如下: 取含量95%的工业酒精100g,加入13g硬脂酸,在烧瓶中加热搅拌,维持温度在 60℃,直至硬脂酸完全溶解。时间大约需要40min。在另一烧瓶中加入酒精84g, NaOH 2g,在同样温度下加热搅拌,直至 NaOH完全溶解。然后,将两份溶液趁热混合均匀,然后倒入模具中,待自然冷却后得均匀一致、几乎透明的固体酒精。 影响固体酒精性能的条件: ①混合温度。在温度很低时由于硬脂酸不能完全溶解,因此无法制得固体酒精。最适宜的温度是60℃ 。在60℃时两溶液混合后并不立该产生固化,因此可以使溶液混合的非常均匀,混合后在自然冷却的过程中,酒精不断地固化,最后得到均匀一致的固体酒精。虽然在 70 ℃时所制得的产品外观亦很好,但该温度接近酒精溶液的沸点,酒精挥发速度太快,因此不宜选用该温度。 ②硬脂酸的用量。随着硬脂酸用量的增加,产品的燃烧性能得到改善,燃烧时的流淌现象减轻,燃烧时间延长。但是随着硬脂酸用量的增加,燃烧后的残渣量增多,同时固体酒精的成本提高。硬脂酸的用量在6%时效果较好。 ③碱的用量。随着氢氧化钠的加入量增加,产品的硬度越来越大,固化效果越好,当加入的氢氧化钠 超过1.5% 时,燃烧时间明显变短,加入的碱越多,成本也高,腐蚀性也大,并且会出现明显的烧焦气味,氢氧化钠的用量控制在1.30%时较好。 ④添加剂对固体酒精质量的影响。酒精在燃烧时火焰基本无色,而固体酒精由于加入了 氢氧化钠,钠离子的存在使燃烧时的火焰为黄色。若加入 0. 5%的硝酸铜,固体酒精的各项指标基本不受影响,但燃烧时火焰变 为蓝色。可以选择不同的盐类,加入到固体酒精中去得到不同颜色的火焰,增加燃烧时的美感。 ⑤制造多彩的固体酒精。通过在原料中加入着色剂,可以使原本无色的固体酒精呈现出五彩缤纷的色彩,从而增添情趣。着色剂可以是酚酞、甲基橙、甲基红、硝酸铜、硝酸钴、氯化钡等。

2021-04-13

牙膏中的化学成分及作用

牙膏中的化学成分 牙膏是一种复杂的混合物,基础牙膏通常由摩擦剂、保湿剂、表面活性剂、增稠剂、甜味剂、防腐剂、活性添加物以及色素香精等混合而成。特种牙膏是指具有特殊性质的牙膏。含氟牙膏加有活性氟化物,可预防龋齿;叶绿素牙膏加入叶绿素,对防止牙龈出血及口腔异味有一定功效;药物牙膏在牙膏中添加各类药物,对牙龈出血、口腔异味和牙本质敏感等有缓解作用。 牙膏的主要成分 1.摩擦剂 由磷酸钙、碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛(钛白粉)等组成。 牙膏中最基本的成分,作用是去除牙齿表面的各种污垢,增强刷牙的清洁效果。 常用的摩擦剂有碳酸钙、磷酸氢钙和氢氧化铝等。其中碳酸钙对牙釉质有一定的损害,氢氧化铝和磷酸钙则是较为优质的摩擦剂。摩擦剂的颗粒大小、处理工艺的不同也是造成牙膏价格差异的原因之一。 2.缓冲剂 由磷酸、焦磷酸、碳酸、硅酸的钠盐、氢氧化钠(烧碱)等组成。 缓冲剂的主要作用是调节牙膏酸碱性的碱性物质,可以增强牙膏的稳定性,不过要严格控制其在牙膏中的成分比例,以免因为碱性超标而损伤脆弱的口腔粘膜。 3.保湿剂 以水、山梨醇、丙二醇、甘油(丙三醇)为主。 保湿剂的成分都是可食用或无毒无害的成分,用于使牙膏固液相溶,也使牙膏管口不易干结,保湿剂的加入给我们提供了更好的刷牙体验。 辅助成分 辅助成分为非必须添加的成分,就是牙膏中不一定含有的物质,不同成分的添加使得牙膏具有更多作用和功效。新型功能牙膏中的特殊成分对比传统牙膏有极大的优势,但其中的很多成分对口腔有利有弊,应根据个人需要进行选择。 以下介绍几种常见的牙膏辅助成分: 1.发泡剂 十二烷基磺酸钠(月桂基硫酸钠)等表面活性剂。 发泡剂能乳化、分解口腔中的油性残留物,有较强的清洁去垢能力,也能让使用者更直观地感受到刷牙效果。但这类物质会刺激口腔粘膜,所以生产厂商都会严格控制添加量,也会嘱咐尽量避免误食。 2.增稠剂 羧甲基纤维素(钠)、羟乙基纤维素(钠)、胶性二氧化硅等。 也叫稳定剂,调节牙膏流动性和稳定性,增加刷牙口感和体验。 3.食用色素 牙膏中添加的食品级的色素。 过去的牙膏颜色以蓝绿为主,给人以增白、绿色环保等印象,然而现在人们更为理智地看待问题了——重要的是研究表明有机色素分子会吸引微生物,缩短牙膏保质期,于是现在纯白色牙膏占大多数,彩色条纹、粒子牙膏逐渐变少。 4.防腐剂 苯甲酸、山梨酸、丙酸及其盐类、对羟基苯甲酸盐等。 牙膏本身应保证清洁无污染,所以会在牙膏中添加能破坏细菌细胞结构的微量的防腐剂。久置的牙膏有可能形成不同颜色的霉斑,就不能继续使用了。 5.食用香精 来自于植物精油和一些芳香气味的化合物。 食用香精能遮蔽口腔异味,香味成分有助于交际场合但是并没有治疗功效。 事实上,口腔异味可能来自于微生物病菌,去除口腔异味最好的办法就是保证牙龈健康,保持口腔卫生,注意饮食习惯。 6.甜味剂 为改善牙膏的口感,牙膏中加了少量糖精。由于用作湿润剂的甘油等也具有甜味,故糖精的配用量一般为0.01%~0.1%。也可用木糖醇做甜味剂。 7.天然活性成分 绿茶提取物、椰油、植物精油、中草药成分、和某些花的提取物。 绿茶等植物天然成分对口腔粘膜细胞友好,会有一些诸如“下火”的调节作用,但难起到治疗某种疾病的功效,不应过度看重,有症状应及时就医,不应过度依赖牙膏中的某些成分。 8.香料 牙膏用香料主要是薄荷,它是赋予牙膏凉爽感的一种不可缺少的成分。薄荷类又分为薄荷醇(薄荷脑)、薄荷油等多种物质,以及由其派生出来的香料。此外,还可使用水果类香精,如柑橘类香料等,但作为牙膏香料来说是有严格限制的。 9.氟 牙膏中的含氟无机盐,包括氟化钠、单氟磷酸钾、氟化亚锡等。 牙膏中的含氟成分能抗龋病,并且低剂量氟化物能使牙齿表面变得更坚固。 其实,牙膏的主要作用还是清洁,我们不应完全依赖牙膏中的氟来抵抗龋齿,日常饮食习惯和卫生习惯才更加重要。 10.过氧化氢 也叫双氧水、H2O2。 双氧水少量添加到牙膏中对口腔也有杀菌和漂白牙齿的作用,但难以清除病理导致的牙齿变色,同时会刺激牙龈和口腔粘膜——所以双氧水的使用各有利弊。 11.西药成分 杀菌消炎类成分会有效地清洁口腔,可一定程度缓解、治疗牙周疾病。但长期使用,容易引起口腔病菌产生抗药性。所以,使用药物性牙膏的同时不要忘记参考口腔医生的医嘱。

2021-04-07

DMF,比你印象中要危险!

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)由于其独特的物理性质,可以溶解大多数的有机物和很多种无机物,因此被广泛用作溶剂,有万能溶剂之称。但是由于DMF的结构中含有醛基和二甲胺基团,所以其同时在各种化学转化的催化剂以及合成有机化学中许多官能团的供体,比如DMF是Bouveault 醛合成反应及Vilsmeier-Haack反应的反应试剂。DMF在空气中和加热至沸时均很稳定,当温度高于350℃时即失水,生成一氧化碳和二甲胺。由于DMF在实验室日常使用的频率太高,导致我们经常疏忽其另一面,DMF也与很多种物质不相容,多年来已导致许多事故。文献资料分析表明(DOI: 10.1021/acs.oprd.0c00330),这些不相容物质可分为酸、碱、卤化试剂、氧化剂和还原剂等。 在有机合成中DMF已经在各种化学转变中得到了广泛的应用,作为多种官能团的供体,比如N,N-二甲基酰胺[-CON(CH3)2],N,N-二甲基氨基[-N(CH3)2],甲酸基(HCO2-),甲酰基(-CHO),羰基(>CO),氰基(CN)、氧(O)和氢(H)等。 纯DMF 是没有气味的,但工业级或变质的二甲基甲酰胺则有鱼腥味,因其含有二甲基胺类的杂质。纯的DMF在室温下很稳定,但是加热至其沸点(153℃)会缓慢分解。在氮气氛围下进行DSC和ARC分析,一直到350℃其状态稳定,未见其分解;但是在空气条件下,170℃即开始发生分解反应温度不同,分解产物也不一样,一般的分解产物为:三甲胺,甲胺,一氧化碳,二氧化碳,氢气等。 当用甲醇钾处理无水DMF时的电磁共振(EMR)和NMR分析,发现DMF的自由基瞬间形成,在加入甲醇钾后2-4分钟内达到最大浓度,然后逐渐消失直至10-25分钟后完全消失。实验的结果总结可以看出,DMF分解过程很可能是自由基机理。 放热反应通常需要保持在所需的工艺温度,通过外部冷却直至达到反应完成。然而,在冷却不足的情况下,当发热速率超过除热速率时,将产生更高的反应温度。如果所有反应物都积累并且反应在绝热条件下继续,则反应温度将达到合成反应的最高温度。当MTSR超过反应混合物分解的起始温度时,可能引发二次反应,可能导致失控情景甚至爆炸。 DMF在酸存在下的潜在安全危害DMF在酸存在下水解得到Me2NH和HCO2H,已被用作Me2NH的“原位”来源以产生各种化学物质转换。但是在酸,特别是强酸存在下DMF的水解可能是有害的,因为水解产物HCO2H可以进一步分解释放不可冷凝的气体,如CO,CO2和氢(H2)等。在化学转化中经常使用的各种催化剂存在下,HCO2H的分解可以快速而剧烈。 三氧化二硫(SO3)/DMF络合物作为磺化试剂已被广泛应用,并已用于大规模N-硫酸化。然而,据报道,一瓶SO3/DMF复合物在储存期间爆炸。尽管未确定确切的根本原因,但怀疑SO3与水分反应形成硫酸(H2SO4),硫酸随后水解DMF以释放CO和其他分解产物,SO3/DMF复合物样品的DSC评估表明,当实验在空气气氛下进行时,分别在114℃和228C这二个节点有着显著的放热发生。值得注意的是,与SO3/DMF复合物的热不稳定性相关的潜在安全危害未得到充分认识,这一事实表明主要供应商的安全数据表(SDS)中尚未明确规定潜在的爆炸危险。 DMF在碱存在下的潜在安全危害如果在强碱如氢氧化钾(KOH),氢氧化钠(NaOH)或氢化钙(CaH2)存在下在环境温度下长时间静置,则纯DMF明显分解。在强碱存在下DMF的分解释放的Me2NH已被用作Me2NH的原位来源以实现各种化学转化。采用氢氧化物辅助分解DMF作为Me2NH的原位来源,用Me2NH取代芳基氟化物和氯化物的亲核芳香族反应已经被广泛报道。 氢化钠(NaH)已被广泛用作促进各种化学转化的碱,因为它易于处理和储存,并且通常提供可预测的反应性和高原子效率。DMF是NaH使用环境中最常用的一种溶剂,因为它具有溶解有机和无机化合物的互补物理性质。研究表明,NaH在DMF中的化学转化中的作用不仅仅是碱,而且还充当氢原子来源。与NaH/DMF的热不稳定性相关的危害在规模上存在更大的风险,因为随着反应体积的增加,热量去除能力急剧下降。(具体案例见:Chem.Eng, News,1982,60(28),5.) 特别需要注意的是,根据现有文献报道,DMF和NaH发生分解放热的最低温度是28℃,DMF和NaH的反应体系发生冲科爆炸的案例很多,真的是DMF和NaH的组合有多少人喜欢用,就有多危险,看看文献报道的数量有多少: 其他的在DMF溶剂中的具有潜在危险的试剂还有:盐酸,硫酸,磷酸;氢化锂,氢化钠,氢化钙,醇钾;NBS,NCS,氯气,溴水:mCPBA,高锰酸钾,高氯酸;硼氢化钠,硼烷等。

2021-04-07

化学实验室常用13种后处理方法、故障及解决办法

合成实验中,十三种后处理方法: 1、有机酸碱性化合物的分离提纯 具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与原来的母体化合物具有不同的物理化学性质。碱性化合物用有机酸或无机酸处理得到胺盐,酸性化合物用有机碱或无机碱处理得到钠盐或有机盐。根据有机化合物酸碱性的强弱,有机、无计酸碱一般为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸。碱为三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。 在一般情况下,离子化合物在水中具有相当大的溶解性,而在有机溶剂中溶解度很小,同时活性碳只能够吸附非离子型的杂质和色素。利用以上的这些性质可对酸碱性有机化合物进行提纯。以上性质对所有酸碱性化合物并不通用,一般情况下,分子中酸碱性基团分子量所占整个分子的分子量比例越大,则离子化合物的水溶性就越大,分子中含有的水溶性基团例如羟基越多,则水溶性越大,因此,以上性质适用于小分子的酸碱化合物。对于大分子的化合物,则水溶性就明显降低。酸碱性基团包括氨基。酸性基团包括:酰氨基、羧基、酚羟基、磺酰氨基、硫酚基、1,3-二羰基化合物等等。 值得注意的是,氨基化合物一般为碱性基团,但是在连有强吸电子基团时就变为酸性化合物,例如酰氨基和磺酰氨基化合物,这类化合物在氢氧化钠、氢氧化钾等碱作用下就容易失去质子而形成钠盐。 中和吸附法: 将酸碱性化合物转变为离子化合物,使其溶于水,用活性碳吸附杂质后过滤,则除去了不含酸碱性基团的杂质和机械杂质,再加酸碱中和回母体分子状态,这是回收和提纯酸碱性产品的方法。由于活性碳不吸附离子,故有活性碳吸附造成的产品损失忽劣不计。 中和萃取法:是工业过程和实验室中常见的方法,它利用酸碱性有机化合物生成离子时溶于水而母体分子状态溶于有机溶剂的特点,通过加入酸碱使母体化合物生成离子溶于水实现相的转移而用非水溶性的有机溶剂萃取非酸碱性杂质,使其溶于有机溶剂从而实现杂质与产物分离的方法。 成盐法: 对于非水溶性的大分子有机离子化合物,可使有机酸碱性化合物在有机溶剂中成盐析出结晶来,而非成盐的杂质依然留在有机溶剂中,从而实现有机酸碱性化合物与非酸碱性杂质分离,酸碱性有机杂质的分离可通过将析出的结晶再重结晶,从而将酸碱性有机杂质分离。 对于大分子的有机酸碱化合物的盐此时还可以采用水洗涤除去小分子的酸碱化合物已经成盐且具有水溶性的杂质。对于水溶性的有机离子化合物,可在水中成盐后,将水用共沸蒸馏或直接蒸馏除去,残余物用有机溶剂充分洗涤几次,从而将杂质与产品分离。 以上三种方法并不是孤立的,可根据化合物的性质和产品质量标准的要求,采用相结合的方法,尽量得到相当纯度的产品。 2、几种特殊的有机萃取溶剂 正丁醇:大多数的小分子醇是水溶性的,例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。大多数的高分子量醇是非水溶性的,而是亲脂性的能够溶于有机溶剂。但是中间的醇类溶剂例如正丁醇是一个很好的有机萃取溶剂。正丁醇本身不溶于水,同时又具有小分子醇和大分子醇的共同特点。它能够溶解一些能够用小分子醇溶解的极性化合物,而同时又不溶于水。利用这个性质可以采用正丁醇从水溶液中萃取极性的反应产物。 丁酮:性质介于小分子酮和大分子酮之间。不像丙酮能够溶于水,丁酮不溶于水,可用来从水中萃取产物。 乙酸丁酯:性质介于小分子和大分子酯之间,在水中的溶解度极小,不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,可从水中萃取有机化合物,尤其是氨基酸的化合物,因此在抗生素工业中常用来萃取头孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。 丁基叔丁基醚:性质介于小分子和大分子醚之间,两者的极性相对较小,类似于正己烷和石油醚,二者在水中的溶解度较小。可用于极性非常小的分子的结晶溶剂和萃取溶剂。也可用于极性较大的化合物的结晶和萃取溶剂。 3、做完反应后,应该首先采用萃取的方法,首先除去一部分杂质,这是利用杂质与产物在不同溶剂中的溶解度不同的性质。 4、稀酸的水溶液洗去一部分碱性杂质。例如,反应物为碱性,而产物为中性,可用稀酸洗去碱性反应物。例如胺基化合物的酰化反应。 5、稀碱的水溶液洗去一部分酸性杂质。反应物为酸性,而产物为中性,可用稀碱洗去酸性反应物。例如羧基化合物的酯化反应。化学学习考研复试调剂,提供免费真题笔记课件教材等,为化学工作者提供学习和科研、工作等的网络交流平台 。 6、用水洗去一部分水溶性杂质。例如,低级醇的酯化反应,可用水洗去水溶性的反应物醇。 7、如果产物要从水中结晶出来,且在水溶液中的溶解度又较大,可尝试加入氯化钠、氯化铵等无机盐,降低产物在水溶液中的溶解度-盐析的方法。 8、有时可用两种不互溶的有机溶剂作为萃取剂,例如反应在氯仿中进行,可用石油醚或正己烷作为萃取剂来除去一部分极性小的杂质,反过来可用氯仿萃取来除去极性大的杂质。 9、两种互溶的溶剂有时加入另外一种物质可变的互不相容,例如,在水作溶剂的情况下,反应完毕后,可往体系中加入无机盐氯化钠,氯化钾使水饱和,此时加入丙酮,乙醇,乙腈等溶剂可将产物从水中提取出来。 10、结晶与重结晶的方法 基本原理是利用相似相容原理。即极性强的化合物用极性溶剂重结晶,极性弱的化合物用非极性溶剂重结晶。对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法,但是混合溶剂的搭配很有学问,有时只能根据经验。一般采用极性溶剂与非极性溶剂搭配,搭配的原则一般根据产物与杂质的极性大小来选择极性溶剂与非极性溶剂的比例。若产物极性较大,杂质极性较小则溶剂中极性溶剂的比例大于非极性溶剂的比例;若产物极性较小,杂质极性较大,则溶剂中非极性溶剂的比例大于极性溶剂的比例。 较常用的搭配有:醇-石油醚,丙酮-石油醚,醇-正己烷,丙酮-正己烷等。但是如果产物很不纯或者杂质与产物的性质及其相近,得到纯化合物的代价就是多次的重结晶,有时经多次也提不纯。这时一般较难除去的杂质肯定与产物的性质与极性及其相近。除去杂质只能从反应上去考虑了。 11、水蒸气蒸馏、减压蒸馏与精馏的方法 这是提纯低熔点化合物的常用方法。一般情况下,减压蒸馏的回收率相应较低,这是因为随着产品的不断蒸出,产品的浓度逐渐降低,要保证产品的饱和蒸汽压等于外压,必须不断提高温度,以增加产品的饱和蒸汽压,显然,温度不可能无限提高,即产品的饱和蒸汽压不可能为零,也即产品不可能蒸净,必有一定量的产品留在蒸馏设备内被设备内的难挥发组分溶解,大量的斧残既是证明。 水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说,有接近定量的回收率。这是因为在水蒸气蒸馏时,斧内所有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压,由于大量水的存在,其在100℃时饱和蒸汽压已经达到外压,故在100℃以下时,产品可随水蒸气全部蒸出,回收率接近完全。对于有焦油的物系来说,水蒸气蒸馏尤其适用。因为焦油对产品回收有两个负面影响:一是受平衡关系影响,焦油能够溶解一部分产品使其不能蒸出来;二是由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继续分解。,水蒸气蒸馏能够接近定量的从焦油中回收产品,又在蒸馏过程中避免了产品过热聚合,收率较减压蒸馏提高3-4%左右。 虽然水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率,但是,水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题,因为挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来,此时配以精馏的方法,则不但保障了产品的回收率,也保证了产品质量。应该注意,水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏的一个特例,当采用其它溶剂时也可。 共沸蒸馏不仅适用于产品分离过程,也适用于反应物系的脱水、溶剂的脱水、产品的脱水等。它比分子筛、无机盐脱水工艺具有设备简单、操作容易、不消耗其它原材料等优点。例如:在生产氨噻肟酸时,由于分子中存在几个极性的基团氨基、羧基等,它们能够和水、醇等分子形成氢键,使氨噻肟酸中存在大量的游离及氢键的水,如采用一般的真空干燥等干燥方法,不仅费时,也容易造成产物的分解,这时可采用共沸蒸馏的方法将水分子除去,具体的操作为将氨噻肟酸与甲醇在回流下搅拌几小时,可将水分子除去,而得到无水氨噻肟酸。又比如,当分子中存在游离的或氢键的甲醇时,可用另外一种溶剂,例如正己烷、石油醚等等,进行回流,可除去甲醇。可见共沸蒸馏在有机合成的分离过程中占有重要的地位。 12、超分子的方法,利用分子的识别性来提纯产物。 13、脱色的方法一般采用活性炭、硅胶、氧化铝等。活性炭吸附非极性的化合物与小分子的化合物,硅胶与氧化铝吸附极性强的与大分子的化合物,例如焦油等。对于极性杂质与非极性杂质同时存在的物系,应将两者同时结合起来。比较难脱色的物系,一般用硅胶和氧化铝就能脱去。对于酸碱性化合物的脱色,有时比较难,当将酸性化合物用碱中和形成离子化合物而溶于水中进行脱色时,除了在弱碱性条件下脱色一次除去碱性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱酸性,再脱色一次除去酸性杂质,这样就将色素能够完全脱去。同样当将碱性化合物用酸中和至弱碱性溶于水进行脱色时,除了在弱酸性条件下脱色一次除去酸性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱碱性,再脱色一次除去碱性杂质。 合成实验中出现常见故障处理方法 1、打开粘固的玻璃磨口 当玻璃仪器的磨口部位因粘固而打不开时,可采取以下几种方法进行处理。 1)、敲击 用木器轻轻敲击磨口部位的一方,使其因受震动而逐渐松动脱离。对于粘固着的试剂瓶、分液漏斗的磨口塞等,可将仪器的塞子与瓶口卡在实验台或木桌的棱角处,再用木器沿与仪器轴线成约70°角的方向轻轻敲击,同时间歇地旋转仪器,如此反复操作几次,一般便可打开粘固不严重的磨口。 2)、加热 有些粘固着的磨口,不便敲击或敲击无效,可对粘固部位的外层进行加热,使其受热膨胀而与内层脱离。如用热的湿布对粘固处进行“热敷”、用电吹风或游动火焰烘烤磨口处等等。 3)、浸润 有些磨口因药品侵蚀而粘固较牢,或属结构复杂的贵重仪器,不宜敲击和加热,可用水或稀盐酸浸泡数小时后将其打开。如急用仪器,也可采用渗透力较强的有机溶剂(如苯、乙酸乙酯、石油醚及琥珀酸二辛酯磺酸钠等)滴加到磨口的缝隙间,使之渗透浸润到粘固着的部位,从而相互脱离。 4)、超声处理可以使玻璃塞分离;放到冰柜里冷冻或用干冰冷冻,也可以轻松实现分离。 2、打开紧固的螺旋瓶盖 当螺旋瓶盖拧不开时,可用电吹风或小火焰烘烤瓶盖周围,使其受热膨胀,再用于布包住瓶盖用力将其旋开。 如果瓶内装有不宜受热或易燃物质时,可取一段结实的绳子,一端拴在固定的物体上(如门窗把手),再把绳子按顺时针方向在瓶盖上绕一圈,然后一手拉紧绳子的另一端,一手握住瓶体用力向前推动,就能使瓶盖打开。 3、取出被胶塞粘结的温度计 当温度计或玻璃管与胶塞或胶管粘结在一起而难以取出时,可用小改锥或刀锉的尖端插入温度计(或玻璃管)与胶塞(或胶管)之间,使之形成空隙,再滴上几滴水,如此操作并沿温度计(或玻璃管)周围扩展,同时逐渐深入,很快就会取出。也可用恰好能套进温度计(或玻璃管)的钻孔器,蘸上少许甘油或水,从温度计的一端套入,轻轻用力,边旋转边推进,当难以转动时,拔出再蘸上润滑剂,继续旋转,重复几次后,便可将温度计(或玻璃管)取出来。 4、清除仪器上的特殊污垢 当玻璃仪器上粘结了特殊的污垢,用一般的洗涤方法难以除去时,应先分辨出污垢的性质,然后有针对性地进行处理。 对于不溶于水的酸性污垢,如有机酸、酚类沉积物等,可用碱液浸泡后清洗;对于不溶于水的碱性污垢,如金属氧化物、水垢等,可用盐酸浸泡后清洗;如果是高锰酸钾沉积物,可用亚硫酸钠或草酸溶液清洗;二氧化锰沉积物可用浓盐酸使其溶解;沾有碘时,可用碘化钾溶液浸泡;硝酸银污迹可用硫代硫酸钠溶液浸泡后清洗;银镜(或铜镜)反应后沾附的银(或铜),加入稀硝酸微热后即可溶解;焦油或树脂状污垢,可用苯、酯类等有机溶剂浸溶后再用普通方法清洗。对于用上述方法都不能洗净的玻璃仪器,可用稀的氢氟酸浸润污垢边缘,污垢就会随着被蚀掉的玻璃薄层脱落,然后用清水清洗。而玻璃虽然受到腐蚀,但损伤很小,一般不影响继续使用。 5、溶解烧瓶内壁上析出的结晶 在回流操作或浓缩溶液时,经常会有结晶析出在液面上方的烧瓶内壁上,且附着牢固,不仅不能继续参加反应,有时还会因热稳定性差而逐渐分解变色。遇此情况,可轻轻振摇烧瓶,以内部溶液浸润结晶,使其溶解。如果装置活动受限,不能振摇烧瓶时,可用冷的湿布敷在烧瓶上部,使溶剂冷凝沿器壁流下时,溶解析出的结晶。 6、收拾洒落的汞 实验室中常用充汞压力计和水银温度计。如果操作不当或温度计破损时,都会发生“洒汞事故”。汞蒸气对人体危害极大,必须及时、彻底清理洒落的汞,不可任其流失。清理方法较多,可依不同情况,选择使用。 1)、吸收 洒落少量的汞,可用普通滴管,将汞珠一点一滴吸起,收集在容器中。若汞量较大或洒落在沟槽缝隙中,可将吸滤瓶与一支75°玻璃弯管通过胶塞连接在一起,自制一个“减压吸汞器”,利用负压将汞粒通过玻璃管吸人滤瓶内。吸滤瓶与减压泵之间的连接线可稍长些,以免将汞吸入泵中。 2)、粘附 洒落在桌面(或地面)上的汞,若已分散成细小微粒,可用胶带纸粘附起来,然后浸入水下,用毛刷刷落至容器中。此法简便易行,效果好。 3)、冷冻 汞的熔点为-38.87℃。如果在洒落的汞上面覆盖适量的干冰一丙酮混合物,汞就会在几秒钟之内被冷冻成固态而失去流动性,此时可较为方便地将其清理干净。 4)、转化 对于洒落在角落中,用上述方法难以收起的微量汞,可用硫磺粉覆盖散失汞粒的区域,使汞与硫化合生成毒性较小的硫化汞,再加以清除。 7、消除乳化现象 在使用分液漏斗进行萃取、洗涤操作时,尤其是用碱溶液洗涤有机物,剧烈振荡后,往往会由于发生乳化现象不分层,而难以分离。如果乳化程度不严重,可将分液漏斗在水平方向上缓慢地旋转摇动后静置片刻,即可消除界面处的泡沫状,促进分层。若仍不分层,可补加适量水后,再水平旋转摇动或放置过夜,便可分出清晰的界面。如果溶剂的密度与水接近,在萃取或洗涤时,就容易与水发生乳化。此时可向其中加入适量乙醚,降低有机相密度,从而便于分层。 对于微溶于水的低级酯类与水形成的乳化液,可通过加入少量氯化钠、硫酸铵等无机盐的方法,促使其分层。其中,:1)将待分层的乳化液用布氏漏斗过滤一下,一般都可以分层;2)用水冲泵真空抽一下分液漏斗里的乳化液,有时候也可以实现分层(但是要注意分液漏斗的抗负压能力,以免发生爆裂)。 8、快速干燥仪器 当实验中急需使用干燥的仪器,又来不及用常规方法烘干时,可先用少量无水乙醇冲洗仪器内壁两次,再用少量丙酮冲洗一次,除去残留的乙醇,然后用电吹风吹烘片刻,即可达到干燥效果。 9、稳固水浴中的烧瓶 当用冷水或冰浴冷却锥形瓶中的物料时,常会由于物料量少、浴液浮力大而使烧瓶漂起,影响冷却效果,有时还会发生烧瓶倾斜灌入浴液的事故。如果用长度适中的铅条做成一个小于锥形烧瓶底径的圆圈,套在烧瓶上,就会使烧瓶沉浸入浴液中。若使用的容器是烧杯,则可将圆圈套住烧杯,用铁丝挂在烧杯口上,使其稳固并达到充分冷却的目的。 10、制作简易的恒温冷却槽 当某些实验需要恒温槽的温度较长时间保持低于室温时,用冷水或冰浴冷却往往达不到满意的效果。这时可自制一个简易的恒温冷却槽:用一个较大些的纸箱(试剂或仪器包装箱即可)作外槽,把恒温槽放入纸箱中作内槽,内外槽之间放上适量干冰,再用泡沫塑料作保温材料,填充空隙并覆盖住上部。干冰的用量可根据实验所需温度与时间来调整。这种冷却槽制作简便,保温效果好。

2021-04-02

护肤品中的化学元素你能看懂吗?

这是一篇有点枯燥的科普文,但是收藏以后对你看懂化妆品成分一定有帮助! 水杨酸钠:有机合成原料、防腐剂、测胃液中游离酸的试剂。浓度在3%-6%的水杨酸可以用来去角质 羟苯甲酯:主要用作有机合成、食品、化妆品、医药的杀菌防腐剂 乙二胺四乙酸二钠又叫做EDTA-2Na,是化学中一种良好的配合剂, 抗氧增效剂、稳定剂及软化剂等 烟酰胺:是维生素B3的一种衍生物,也是美容皮肤科学领域公认的皮肤抗老化成份,近年来越来越为人们所重视,其在皮肤抗老化方面最重要的功效是减轻和预防皮肤在早期衰老过程中产生的肤色黯淡、发黄、菜色。当然,烟酰胺对皮肤的贡献远不止这些,也可以修复受损的角质层脂质屏障,提高皮肤抵抗力。还有一些可能被人们忽视的功效,就是烟酰胺的深层锁水功效,所以,含有烟酰胺的护肤品对都有极强的锁水、保湿功效。 生育酚乙酸酯:就是维E维生素E在机体新陈代谢过程中有防止细胞膜和细胞内不饱和脂肪酸等易氧化物被氧化,从而保护细胞膜的完整进而防止衰老的作用,能保持生殖器官的正常功能。 维生素E:有较强的还原性,可作为抗氧化剂。作为体内抗氧化剂,消除体内自由基,减少紫外线对人体的伤害。由于护肤、护发等用作药品、营养品、化妆品添加剂维生素E有较强的还原性,在人体新陈代谢过程中有抗氧化进而防止衰老的作用,能保持生殖器官的正常功能。 硬脂酸异丙酯:用作化妆品原料,对皮肤有很好的浸润作用而无刺激性。泛醇:又称泛酞醇,泛醇在皮肤和毛发内能转变成泛酸,是泛酸的同效物。泛醇对皮肤和头发具有保湿、 抗炎、滋润、刺激细胞分裂等作用,常用于膏霜、乳液及 液剂中。 植物甾醇:对皮肤具有很高的渗透性,可以保持皮肤表面水份,促进皮肤新陈代谢、抑制皮肤炎症,可防日晒红斑、皮肤老化,还有生发、养发之功效。可作为W/O型乳化剂,用于膏霜的生产,具有使用感好(辅展性好、滑爽不粘)、耐久性好、不易变质等特点。 橄榄果渣油:具有滋润作用,所以被广泛用来生产化妆品,如护发素、洗发水、膏霜等。另外,它还是用来制作橄榄皂的好原料。 月桂酰基谷氨酸钠:氨基酸型表面活性剂,不仅具有良好的易降解性、抗菌性、安全性,无过敏性。而且由于它特殊的结构决定了其作为两性表面活性剂具有水溶性好、抗盐性强以及具有pH响应性有许多优良的性质。 透明质酸钠:可用于化妆品的膏、霜、蜜、奶液、面膜、香波等产品中,以保持皮肤、头发的水分,滋润皮肤、头发,增加光泽,并能防止皮肤皲裂及皱纹的产生。 聚二甲基硅氧烷:也称为二甲基硅油,是一种疏水类的有机硅物料。在药品、日化用品、食品、建筑等各领域均有应用。聚二甲基硅氧烷除直接使用外,为了使甲基硅油分散好,便于浸渍,喷涂,提高效率。也可配成溶液型,脂类,乳液型三种类型使用。其与衍生物都是化妆品的优质原料,具有良好的护肤功能,属于化妆品原料中的合成油脂。本品无毒,对皮肤和粘膜无刺激性,但对眼睛有刺激性,一般公认是安全的。聚二甲基硅氧烷的渗透性聚二甲基硅氧烷对皮肤的渗透性非常好,护肤品涂抹在皮肤上的顺滑清爽感受,通常都是因为添加该原料的缘故,原料本身对于增加皮肤的柔软性也有不错的效果。

2021-03-30

农药抗性问题难解决,看看近几年农药有哪些新成分!

由于病虫害抗性频发问题,对新化合物的需求越来越高,需要依赖这些创新产品或者性能得到改进的产品来管理抗性。老牌农药抗性越来越大,下面就了解以下近几年出现的几个农药新成分! 01杀虫剂 双酰胺类杀虫剂属于鱼尼丁受体激活剂,对水稻等作物上的鳞翅目害虫等具有优异防效,并对非靶标生物安全,与现有的其他作用方式的杀虫剂无交互抗性。目前有4个品种商品化,分别是2006年上市的氟苯虫酰胺(flubendiamide),2007年上市的氯虫苯甲酰胺 (chlorantraniliprole),2013年上市的溴氰虫酰胺(cyantraniliprole),以及2014年上市的四氯虫酰胺(SYP-9080)。 溴氰虫酰胺是杜邦公司继氯虫苯甲酰胺后开发的另一个新型酰胺类杀虫剂,溴氰虫酰胺通过激活靶标害虫的鱼尼丁受体而防治害虫。鱼尼丁受体的激活可释放横纹肌和平滑肌细胞内贮存的钙离子,导致害虫的肌肉运动调节紊乱,麻痹,最终死亡。该药剂可用于蔬菜、玉米、果树、棉花、大豆、水稻等作物防治烟粉虱、白粉虱、二化螟、三化螟、蓟马、蚜虫、美洲斑潜蝇、豆荚螟、瓜绢螟、棉铃虫、甜菜夜蛾、菜青虫等半翅目、鳞翅目、双翅目类害虫。害虫摄入药剂后数分钟内会停止取食,迅速保护作物避免被危害。 唑虫酰胺是新型吡唑杂环类杀虫杀螨剂,它的主要作用机制是阻止昆虫的氧化磷酸化作用,还具有杀卵、抑食、抑制产卵及杀菌作用。 虫螨腈是新型吡咯类杀虫、杀螨剂。对小菜蛾、菜青虫、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、菜螟、菜蚜、斑潜蝇、蓟马等多种蔬菜害虫都有较高的杀虫活性。 茚虫威是最新高效杀虫剂,通过阻断昆虫神经细胞内的钠离子通道,使神经细胞失去功能,具有触杀胃毒作用,可有效防治粮、棉、果、蔬等作物上的多种害虫,安全性非常高,渗透性好,缺点就是死虫速度太慢,一般在药后24-60小时内死亡。 双丙环虫酯通过作用于神经系统的一种或多种蛋白质而显示出杀虫活性,双丙环虫酯在施药后数小时内即能使昆虫停止取食,但其击倒作用较慢。该产品持效期长,对蚜虫的持效作用长达21 d。双丙环虫酯对成虫和幼虫均有效,但对卵无效,推荐在幼虫阶段用药,防效更好。双丙环虫酯还具有优秀的叶片渗透能力。 与常规杀虫剂的作用机理不同,双丙环虫酯是通过干扰靶标昆虫香草酸瞬时受体通道复合物的调控,导致昆虫对重力、平衡、声音、位置和运动等失去感应,丧失协调性和方向感,进而不能取食,失水,最终导致昆虫饥饿而亡。 氟啶虫酰胺是一种新型低毒吡啶酰胺类昆虫生长调节剂类杀虫剂,具有触杀和胃毒作用,还具有很好的神经毒剂和快速拒食作用。蚜虫等刺吸式口器害虫取食吸入带有氟啶虫酰胺的植物汁液后,会被迅速阻止吸汁,1小时之内完全没有排泄物出现,最终因饥饿而死亡。 氟啶虫胺腈是砜亚胺类杀虫剂,即作用于烟碱类乙酰胆碱受体(nAChR)内独特的结合位点而发挥杀虫功能。是一种作用于昆虫的神经系统的杀虫剂。 氟啶虫胺腈适用于防治棉花盲蝽、蚜虫、粉虱,飞虱和蚧壳虫等所有刺吸式口器害虫;能有效防治对烟碱类、菊酯类,有机磷类和氨基甲酸酯类农药产生抗性的吸汁类害虫。于2012年全球同步上市的全新化合物。 02杀螨剂 螺螨双酯作为螺螨酯的升级换代产品,比螺螨酯拥有更高的活性、更好的速效性、更长的持效期,可以有效阻止害螨的危害和蔓延。 乙唑螨腈是一种新型的丙烯腈类杀螨剂,属于非内吸性杀螨剂,主要通过触杀和胃毒作用杀死螨虫,对各类作物常见的害螨均有较高的防效,卵螨兼杀,对螨虫的卵、幼螨、若螨和成螨均高效。乙唑螨腈属于负温度系数杀螨剂,受温度及降水影响小。 腈吡螨酯的作用机理主要与去酯化烯醇的活化代谢有关,通过破坏呼吸电子 传递链中的复合物 II(琥珀酸脱氢酶)来抑制线粒体的功能,药剂具有良好的选择性。对作物上的各类害螨、红蜘蛛、食心虫等均具有良好的活性。 丁氟螨酯是新型酰基乙腈类杀螨剂,与现有杀虫剂无交互抗性。对叶螨的卵和成螨均有效,对若螨的活性更高。丁氟螨酯各方面效果均优于螺螨酯和阿维菌素。 03杀菌剂 叶菌唑是麦角甾醇生物合成中C-14脱甲基化酶抑制剂。叶菌唑的杀真菌谱非常广泛,且活性极佳,是一种新的、广谱内吸性杀菌剂。主要用于防治小麦壳针孢、穗镰刀菌、叶锈病、条锈病、白粉病、颖枯病等,对白粉病、锈病效果突出。 丙硫菌唑是一种新型广谱三唑硫酮类杀菌剂,主要用于防治谷类、麦类豆类作物等众多病害,对白粉病 、 纹枯病、 枯萎病 、 叶斑病、 锈病、 菌核病、 网斑病、灰霉病、 黑斑病、 褐斑病、 黑胫病、云纹病等都有较好的效果。 吡噻菌胺是新颖酰胺类杀菌剂,其与现有的羧酰胺类杀菌剂有不同的杀菌谱。除了与现有羧酰胺类杀菌剂一样对担子菌有效外,其对子囊菌、不完全菌亦有效,现被推荐用于防治对其他杀菌剂具抗性的灰霉病和白粉病。 乙嘧酚磺酸酯是新型的嘧啶类杀菌剂,可被植物茎、叶迅速吸收,并在植物体内运转到各个部位,抑制病菌孢子形成。可在作物全生长期使用,可全面有效控制白粉病病菌的各个发育阶段,具有很好的预防、治疗和铲除作用。乙嘧酚类的全新升级、换代产品,其活性显著高于乙醚酚。 目前我国农药登记产品在4万个左右,每年都有上千个农药产品进行登记,其中每年也都有新药研发登记,凡是有新药推向市场,不管是国外的还是国内的,刚开始效果都是非常特效,但是不管再好的农药,如果用药不合理,都是用着用着效果就越来越差,甚至新药特效的都超不过两年! 所以在防治病虫害时,一定要注意延缓抗性的产生,用药时不同作用机理的农药进行混配,在合适时期适时对症用药,并添加相应的助剂,才能起到比较好的效果。

2021-03-26

一次偶然发现,一种新的还原反应,NaH的命运就此改变

说起将羰基化合物醛/酮还原为醇,大家可能会想到多种不同类型的还原试剂,其中便包括一系列可提供氢负离子的非金属及金属氢化物。有史记载的氢化物作为还原剂参与有机化学反应的工作可追溯至1939年,时任美国芝加哥大学(the University of Chicago)的Herbert C. Brown教授发现,乙硼烷(B2H6)用作氢化来源,可将醛/酮还原为醇,自此开启了这一领域研究的先河。后续他又利用这种氢化试剂将烯烃硼氢化,形成的三烷基硼在碱性条件下经H2O2氧化、水解同样可得到相应的脂肪醇。 Brown硼氢化反应(图片来源:参考资料[2]) Herbert C. Brown教授的工作又激发出其他新型氢化物的产生,NaBH4、LiAlH4等相继问世,后者不仅可用于还原醛/酮,还能与活性更弱的酯、酰胺、腈等发生反应。在此基础上,人们又对以上氢化硼烷、氢化铝结构进行调整,如将LiAlH4的一个或几个氢负离子换作烷氧基(LiAlHx(OR)4-x,x = 1, 2, 3,如LiAl(OtBu)3),此时可降低其还原活性,在酯基、酰氨基等基团的存在下选择性还原醛/酮羰基。20世纪后期,氢化硅烷(如Et3SiH)在还原反应中的应用得以发掘。这类试剂参与反应时条件相对温和,存储与使用也更为方便,结合过渡金属催化剂,可实现诸多官能团的还原转化。 IIIA、IVA族元素组成的共价型氢化物(图片来源:参考资料[3]) 以上提及的氢化物中与氢原子键连的为IIIA、IVA族元素的原子,相应的M-H键具有共价键特征,属于共价型氢化物。相比之下,碱金属氢化物(如LiH、NaH)中的M-H键则表现为离子键特性,尽管在有机合成反应中占有一席之地,但很少会像共价型氢化物那样用作还原剂,而是作为Brønsted碱参与去质子化过程。 碱金属氢化物及其特性(图片来源:参考资料[3]) 以LiAlH4为例,共价型氢化物发生还原反应时一般会经历四元环状过渡态,其可作为亲核亲核试剂提供氢负离子,但碱金属氢化物中M-H键的极化性较强,很难通过以上方式参与反应。另外,这类氢化物具有类似NaCl的面心立方晶体结构,金属阳离子与氢负离子间以强静电相互作用键连,晶格能较强,在有机溶剂中很难溶解,由此也导致碱金属氢化物无法将氢负离子转移给反应物。 LiAlH4还原羰基化合物的反应机理 不过,新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)的Shunsuke Chiba教授在一次研究中的偶然发现,使这一问题得到了有效的解决。预知详情,且看下文。 为了使碱金属氢化物发挥还原剂特性,人们可谓大伤脑筋。有人设想破坏其晶体结构,借助其他配体合成出可溶于有机溶剂的碱金属配合物,并基于配体的电子特性调节碱金属阳离子与氢负离子间的相互作用,使其具有更多共价键特征。例如,2012年,澳大利亚蒙纳士大学(Monash University)的Andreas Stasch教授从空间位阻较大的膦基胺Ph2PN(H)Dip(1)出发,与2.2当量的nBuLi混合形成1对nBuLi配位的锂簇合物,随后以PhSiH3作为氢化来源制得相应的氢化锂簇合物2。2具有(LiH)4立方四核结构,可溶于苯、甲苯等极性低的溶剂。作者还利用这种氢化物成功实现了二苯甲酮、N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)及偶氮苯的还原氢化。 Andreas Stasch教授设计的氢化锂簇合物(图片来源:参考资料[3]) 早年人们发现,受阻Lewis酸碱对(FLP)可以在室温下活化H2,进而用于设计氢化还原反应。德国明斯特大学(Universität Münster)的Chris Slootweg教授与Werner Uhl教授合作,将受阻Lewis酸碱对1与碱金属氢化物LiH、NaH、KH结合,分别得到相应的加合物2-4。这些加合物同样可溶于有机溶剂,其中3可作为还原剂将三苯基氯硅烷转化为相应的氢化产物。 Chris Slootweg教授与Werner Uhl教授设计的受阻Lewis酸碱对与碱金属氢化物加合物(图片来源:参考资料[6]) 尽管两类经过“改良”的碱金属氢化物从概念上实现了反应特性的转变,但只能还原特定的底物(如上文中的二苯甲酮、三苯基氯硅烷),加之还需要预先制备相应的配体/受阻Lewis酸碱对,将碱金属氢化物转化为更加复杂的结构,显然不适合作为还原剂大量用于有机合成反应。 2015年,Shunsuke Chiba教授打算进一步利用该团队前期发展的Cu催化氧化螺环化的方法构建氧杂螺环己二烯酮,其间涉及合成α-二甲基苯乙腈7。起初他们从苯乙腈6出发,以NaH作为Brønsted碱,MeI作为甲基化试剂对其α位进行二甲基化,但令人意外的是,反应得到7的同时伴随着大量氰基消除的产物8。 Shunsuke Chiba教授在合成氧杂螺环己二烯酮过程中的偶然发现(图片来源:参考资料[3]) 作者猜测形成氢化产物8可能是NaH在反应过程中除了用作Brønsted碱对6去质子化,得到7以后还能进一步作为氢负离子供体,对氰基亲核加成后再发生后续转化所致,意味着NaH在该反应体系中可以像共价型氢化物那样发挥还原剂的作用。Shunsuke Chiba教授认为,假使对其系统研究,不仅能打破长久以来碱金属氢化物只能用作Brønsted碱的共识,还可就此开发一种实用的还原反应。 为此,他们以2,2-二苯基丙腈2a作为模板底物,NaH作为还原剂对氰基消除过程进行考察。有趣的是,体系中仅加入NaH并不能得到氢化产物。回想苯乙腈6发生α-二甲基化时还伴随着化学计量的NaI生成,后者可能才是氰基消除的关键。反应中加入NaI后,果然能以优异的产率得到目标产物。 NaH还原2,2-二苯基丙腈反应条件的筛选(图片来源:参考资料[8]) 其他碱(土)金属碘化物也可不同程度促进氰基消除反应发生,换用LiI时,NaH的用量还能进一步降至1.5至2当量,但相应的氯、溴化物则无此效果,由此说明,碘化物溶于反应体系中解离形成的I-与NaH之间发生了微妙的相互作用。作者还以2-甲基-2-苯基丙腈作为模型底物,对NaH作为氢负离子供体与其发生亲核加成进行密度泛函理论(DFT)计算,NaH单体氢负离子转移至氰基形成亚氨基阴离子中间体B的能垒仅为13.3 kcal·mol-1。 NaH作为氢负离子供体与2-甲基-2-苯基丙腈反应的DFT计算结果(图片来源:参考资料[8]) 如此看来,只要破坏NaH的晶体结构,将其解离为单体,便有望将其用于还原反应中,此前膦基胺配体、受阻Lewis酸碱对NaH活化的工作也正是基于这一理念。现如今,人们只需在反应中同时加入LiI便可轻松实现。相关工作于2016年发表在化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。 综合理论计算与实验结果,Shunsuke Chiba教授提出了这种还原过程可能的反应机理,LiI可破坏NaH的晶体结构将其解离为活性物种,其氢负离子对氰基亲核加成得到亚氨基阴离子中间体A,随后可能存在两种反应途径,一种涉及α位C-C键断裂与1,2-氢迁移协同进行,另一种则为分步反应机制,A发生C-C键断裂后形成苄阴离子C与HCN,随后在溶剂笼内发生质子转移得到最终产物。无论经历哪种途径,氢负离子对氰基加成后会发生极性反转,此时携带部分正电荷,再进行后续迁移。 还原过程可能的反应机理(图片来源:参考资料[3]) 另外,A中的Na+或Li+与分子中的苯基可通过阳离子-π相互作用降低反应过渡态的能量。这种假设也得到了实验的证实,对于腈类底物11,R1、R2、R3三个取代基中至少一个为芳基方能顺利参与氰基消除反应,芳基的电子特性对反应速率也具有明显的影响,修饰富电子芳基时反应速率下降。 不同α-季碳苄基腈参与反应的效果(图片来源:参考资料[3]) 反观其他共价型氢化物,二异丁基氢化铝(DIBAL-H)可将腈类化合物还原为醛,使用LiAlH4则得到一级胺,NaH/LiI用作还原剂可作为其补充在有机合成领域发挥作用。利用该反应体系,人们可从α-季碳苄基腈出发,构建相应的苄基叔碳结构,氰基消除后其手性也可以很好地保持。 其他共价型氢化物与α-季碳苄基腈发生还原反应(图片来源:参考资料[3]) 后续作者还发现,NaH/LiI的还原活性不仅仅局限于腈类化合物,芳香酰胺在该体系下可选择性还原为醛,卤代芳香烃也可实现脱卤氢化。除此之外,芳基膦氧化物也能借此消除其中一个芳基,随后与其他卤代烷烃混合,完成去芳基-烷基化。 NaH/LiI将芳香酰胺还原为醛(图片来源:参考资料[3]) 卤代芳香烃在NaH/LiI的作用下脱卤氢化(图片来源:参考资料[3]) 芳基膦氧化物在NaH/LiI的作用下去芳基-烷基化(图片来源:参考资料[3]) Shunsuke Chiba教授正利用这种简单又不简单的组合设计更多的有机化学转化过程,需要提醒的是,市售的NaH通常与煤油混合降低其反应活性,便于安全储存,质量分数为60%,但操作时仍需注意安全,不可掉以轻心。 参考资料 [1] Herbert C. Brown et al., Forty years of hydride reductions. Tetrahedron 1979, 35, 567. [2] László Kürti, Barbara Czakó. Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, Elsevier, 2005. [3] Derek Yiren Ong et al., Synthetic Organic Reactions Mediated by Sodium Hydride. J. Synth. Org. Chem., Jpn. 2019, 77, 1060. [4] Andreas Stasch, A Hydrocarbon-Soluble Lithium Hydride Complex. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 1930. [5] Andreas Stasch, Reactivity studies of a soluble LiH-complex and non-spectator behaviour of its stabilising phosphinoamide ligand. Dalton Trans. 2014, 43, 7078. [6] Christian Appelt et al., A Phosphorus/Aluminum-Based Frustrated Lewis Pair as an Ion Pair Receptor: Alkali Metal Hydride Adducts and Phase-Transfer Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5911. [7] Ya Lin Tnay et al., Copper-catalyzed aerobic radical C–C bond cleavage of N–H ketimines. Beilstein J. Org. Chem. 2015, 11, 1933. [8] Dr. Pei Chui Too et al., Hydride Reduction by a Sodium Hydride–Iodide Composite. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3719.

2021-03-26

乙腈与水在任何条件下都互溶吗?

乙腈是一种常见的有机溶剂。在反相液相色谱分析中, 乙腈-水与甲醇-水作用相似, 常作为流动相来使用。显然, 乙腈与甲醇类似是一种极性溶剂。一般认为乙腈可在任意条件下与水混溶。 很多所谓的定论, 随着科学研究的深入, 人们的认识也会日臻完善。本文总结了这一开放环境下批判性学习的结果, 列举了能导致乙腈-水均相溶液发生相分离的实验条件, 及其相关的4 种萃取方法乙腈盐析萃取法、乙腈糖析萃取法、乙腈低温萃取法和溶剂诱导相变萃取法等。文献中分散零散的乙腈基萃取法整理归纳并分享给大家, 完善乙腈性质的知识体系, 以期把这些特性运用到大家的实际工作中去。 1 乙腈与水不互溶的几种情况 1.1 盐与乙腈-水体系 在乙腈和水构成的均匀透明溶液中, 加入适量的无机盐或有机盐, 就会看到乙腈与水之间的相分离现象。由于乙腈的密度比水的密度小, 因此上相为富乙腈相( 含少量水),下相为贫乙腈相( 主要为水) 。这种由盐诱导的乙腈相分离现象被称为乙腈的盐析现象。盐的加入产生强烈的水化作用, 盐束缚了更多的水分子,使本来能与乙腈相互作用的自由水分子数目显著下降, 从而产生相分离现象。通过这样的办法可以将本来溶解在水相中的物质在相分离过程中而被萃取到富乙腈相中, 这样的萃取方法被称作乙腈盐析萃取法。作为相分离引发剂的盐主要有:氯化钠、氯化钙、硫酸锌、硫酸铵、硫酸镁、高氯酸四丁基铵等, 盐的种类会影响萃取回收率。需要指出的是, 能够在盐的诱导下在原本与水互溶的溶液中产生相分离的有机溶剂, 不单单局限于乙腈,像乙醇、异丙醇、丙酮 等也都有这样的性质。不过由于乙腈作为样品的基质可与后面的反相液相色谱分析的乙腈基流动相能很好匹配, 所以乙腈盐析萃取法特别受到人们的青睐。 1.2 糖与乙腈-水体系 2008年美国伊利诺伊大学的Wang 报道了一种由糖所引发的乙腈-水间的相分离现象。当向乙腈-水溶液中添加超过一定阈值的单糖( 葡萄糖、木糖、阿拉伯糖或果糖) 或二糖( 蔗糖或麦芽糖)后, 就会看到明显的相分离现象。多糖不具备这样的引发相分离的性质。其他常用与水混溶的有机溶剂( 例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮) 均不具备这样的被糖引发而与水间存在相分离的性质。相分离后的上相为富乙腈相, 下相为贫乙腈相。基于此现象的萃取方法被称为乙腈糖析萃取法。 1.3 低温与乙腈-水体系 1999 年Yoshida和他的同事报道了一种低温引发的乙腈与水相分离的现象。当乙腈与水形成的溶液( 体积比:1:1 ) 放置在-20 °C 的环境中达2 0 min, 就会观察到乙腈与水的相分离。基于这种现象而产生的萃取方法被称为乙腈低温萃取法。一般控制发生相分离的温度为-40°C 到-40°C , 因为乙腈的熔点为-45°C , 在实验温度范围内富乙腈相为液相, 而富水相多为固相。实验证实,大部分常见的在室温下与水混溶的有机溶剂都不具备在低温条件下与水发生相分离的能力。与其他2 种乙腈基萃取方法相比, 乙腈低温萃取法不需要引入第三方相引发试剂, 所以体系相对简单, 不会对后续的分离分析工作造成污染。另外低温萃取也避免了较高温度所造成的温度敏感性分子的化学变化, 使分析结果更可靠。 1.4 疏水溶剂与乙腈-水体 在均相的乙腈-水体系中添加一种疏水且与乙腈互溶的有机溶剂( 如氯仿、二氯甲烷、甲苯) 能诱导乙腈-水体系相分离, 基于此的萃取方法被称为溶剂诱导相变萃取。 2,结论 “乙腈与水在任何条件下都互溶吗?” 这个问题似乎很简单, 在现有教科书中早就给出了定论。但如今信息技术的迅猛发展,我们可以更方便地查阅文献资料, 与时俱进地更新知识内容。

2021-03-23

小心:还原胺化反应废液有危险

醋酸硼氢化钠(STAB)作为温和有效的还原亚胺的试剂,在众多的文献中都得到了支持。在还原胺化反应结束后,对于那些既不耐酸也不耐强碱的还原产物,我们通常使用过量的碳酸氢盐溶液淬灭反应混合物以中和任何剩余的活性试剂。但是最近我们在工厂中试时就几乎发生一场事故,就是还原胺化结束后的废水产生大量的气体将储存罐挤压的显著变形,最后确定的根本原因是完全淬灭的废水中,过量的硼酸和过量的碳酸氢钾的缓慢反应,缓慢产生二氧化碳。 最近,我们在做这一步反应的API(如上图所示),和以前一样,先生成亚胺2,然后用醋酸硼氢化钠还原,碳酸氢钾的溶液淬灭反应,整个过程都没有问题,但是废液放置在废液间的时候,发现存储的铁通严重变形。 在中间体2生成以后,1,将STAB分三批缓慢加入反应混合物中,保持搅拌过夜,然后依次加入甲醇和碳酸氢钾溶液,在加入甲醇期间,未观察到放热或者气体溢出;然后在加入碳酸氢钾溶液时有明显的气体放出,这期间放出的气体经过检测大部分是二氧化碳。2,将STAB分三批缓慢加入反应混合物中,保持搅拌60分钟,将反应和后处理的废液放置在密闭的桶中,大约24小时后,发现桶明显凸起。通过事故调查评价试验表明,鼓泡内的气体可能只含有二氧化碳气体,没有明显的氢气。至于气体在储存过程中为何会延迟产生气体的机理任不是很明确。 为了确认硼酸和碳酸氢钾在室温(即25”C)下的反应倾向,我们设计了一套专门的装置,将从中试工厂反应后获得的样品装入试剂盒中,并监测几天的压力。两天后,观察到内部压力增加了10 psi。 为了进一步验证这一假设,将硼酸和碳酸氢钾水溶液的混合物,按照与工厂废液一致的成分比例,充入模拟转鼓装置,并监测压力。作者注意到,在实验室环境温度下制备混合物后,在设备装料后的初始压力监测中,没有明显的反应迹象(即气体析出)。然而,在~48h静置后,观察到大约9 psi的内部压力增加。这一观察结果与工厂废液样品测试结果一致,并证明废液鼓包的可能原因是过量的碳酸氢钾和硼酸副产品的反应,这些副产品在储存时缓慢释放二氧化碳。应注意的是,虽然未经测试,但储存温度的显著升高可能会增加从溶液中析出的二氧化碳的速率和总量。在调查完成后,我们对工艺进行了优化更新,包括对废液在进行储存和现场转移之前进行酸化。 通过对Gepotidacin 合成中亚胺还原过程的淬灭之后反应废水产生气体的研究,我们基本可以确定是因为硼酸和废液中的过量的碳酸氢盐缓慢的反应,但是考虑到硼酸和碳酸氢钾盐的相对PKa值,在储存的废物桶中缓慢产生二氧化碳的这种副反应是无法预料的。为了避免这种类型的潜在危害,用碳酸氢盐淬灭的还原胺化过程中的废液应储存前酸化,从而使其不活泼。 由此可见,对于一些常见的反应,以及一些我们不可预料的废液中,我们还是要多留心多注意,不要想当然的认为不会反应或者没有危害,特别是炎热的夏天即将到来,在实验室或者放大车间,大家要考虑到工艺开发过程中的复杂性,要通过全面的危害评估和风险评估来支撑我们的工艺。 参考文献: Publication Date:April 6, 2020;doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00085

2021-03-23

干眼症可以用抗菌药吗?

每天工作对着电脑,下班刷着手机,长期 996 的眼睛替我们承受了太多,久而久之,有没有觉得眼睛干涩、充满异物感。也许这个时候,你已经得了干眼症。刚想拿出眼药水滴一下,且慢,干眼症能用抗菌滴眼液吗? 最近看到有一本书上是这么说的「干眼症使用抗菌药物滴眼液为诊断与用药不符,与过敏性结膜炎使用抗菌药物滴眼液为相同的问题。」 难道干眼症真的不能用抗菌药物? 一、什么是干眼症? 干眼是由泪液的质、量及动力学异常导致的泪膜不稳定或眼表微环境失衡,可伴有眼表炎性反应、组织损伤及神经异常,造成眼部多种不适症状和(或)视功能障碍[1]。 干眼症由多种因素引起,某些病人的发病很难用一种病因来解释。其主要的因素包含以下几类: 全身因素性:如维生素A缺乏、内分泌疾病如糖尿病、痛风、自身免疫性疾病如Sjögren 综合征等等; 眼局部因素性:包括局部感染及免疫相关性疾病,如感染性结膜炎、过敏性结膜炎、睑缘炎、睑板腺功能障碍等; 环境因素性:如空气污染、光污染、低湿度等; 生活方式相关性:如长时间的操作电子产品、长时间的佩戴隐形眼镜等; 手术相关性:如眼部手术造成的神经损伤,泪液动力学异常等; 药物相关性:如使用眼部消毒剂、抗病毒药等。 近年来,随着社会发展和电子产品的普及,干眼症变得很常见,全球范围内患病率从5%到34%不等[2]。在我国,就拿青少年来说,临床数据显示,近几年因过度使用电脑、手机、游戏机等电子产品导致的干眼症合并屈光不正患者就在逐年增加[3],干眼症,正在成为这个时代不容忽视的一个问题。 二、干眼症可以使用抗菌药物吗? 关于干眼症是否可以使用抗菌药物应该一分为二,一种是局部使用的抗菌药物,如滴眼液、眼膏等,另一种则为全身使用的抗菌药物,如口服剂型。 那么干眼症是不能使用局部抗菌药物还是所有抗菌药物都不能使用,亦或是不管局部还是全身用抗菌药物都可以使用呢? 看看指南怎么说 1. 美国眼科学会(AAO)关于干眼综合征的指南提到[4]: 如果存在前部睑缘炎可以使用局部抗生素或抗生素/类固醇联合应用。全身用的抗生素则选择大环内酯类或四环素类。所以说干眼症可以使用抗菌药物,无论是局部使用还是全身使用。 2. 《中国干眼专家共识》治疗篇提到[1]: 干眼症的治疗包括抗菌药物治疗,分为局部用抗菌药和全身用抗菌药: (1)局部用抗菌药:推荐甲硝唑、红霉素、金霉素眼膏 甲硝唑主要用于与蠕形螨或厌氧菌感染相关的睑缘炎及干眼; 红霉素、金霉素眼膏主要用于睑缘炎和伴炎性反应的睑板腺功能障碍。 (2)全身用抗菌药物:推荐四环素类、大环内酯类 四环素类药物适用于脂质异常型干眼; 大环内酯类药物有刺激人睑板腺上皮细胞分化、促进脂质聚集及抗菌的作用,适用于重度或难治性脂质异常型干眼,尤其对全身应用其他抗菌药不耐受者可能有效。 所以,回顾指南可以发现,干眼症的药物选择涵盖了抗菌药物;从引起干眼症的多种因素中也能发现,眼睛局部的感染性结膜炎、睑缘炎等都存在细菌感染的可能,需要使用抗菌药物。单纯认为干眼症使用抗菌药物为诊断与用药不符并不严谨。 那么可以使用抗菌药物的睑缘炎是怎么回事呢? 广义的睑缘炎包括累及眼睑皮肤和睫毛的皮肤病变和感染性疾病,临床上常用睑缘炎指眼睑边缘的疾病,包括眼睑边缘的附属腺体、皮肤粘膜交界处和睑板腺的病变。睑缘炎可以是独立的疾病,也可以是全身或眼部其他疾病的表现[5]。 李海燕等人的文章中提到[6]:睑缘炎的临床表现和分类尚无统一标准,目前比较全面的睑缘炎分类是葡萄球菌感染性,单纯脂溢性,脂溢合并葡萄球菌感染,脂溢伴有睑板腺脂溢,脂溢伴有继发性睑板腺炎,睑板腺角结膜炎。其中前部睑缘炎可伴有细菌感染,如葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌等。 既然使用抗菌药物必不可少,又要如何选择局部还是全身用药? 睑缘炎和睑板腺功能障碍常合并原发性或继发性细菌感染(尤其是葡萄球菌)时,可以选择局部应用红霉素、多粘菌素;但当局部用药不能有效控制慢性睑缘炎和睑板腺功能障碍时,就可以考虑使用全身用抗菌药物,如四环素类。 三 总结 1. 干眼症选择使用抗菌药物没错,具体情况具体分析 认为没有局部感染的干眼症可以不选用抗菌药物;但是如睑板腺功能障碍或者睑缘异常者则需要优先考虑使用抗菌药物,尤其是明确细菌感染引起的干眼症如细菌性结膜炎。 2. 抗菌药物的使用 3. 干眼症的其他药物治疗措施 润滑和促进修复的药物。如玻璃酸钠、聚乙烯醇等人工泪液。成纤维细胞生长因子、维生素A等促进眼表修复的药物; 抗炎治疗。抗炎药物包括糖皮质激素、非甾体抗炎药; 免疫抑制剂如他克莫司。

2021-03-19