【必备技能】氢气钯碳反应如何防止着火?

学术   科学   2024-07-28 08:02   上海  

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催化氢化反应是有机合成非常常见的一类反应,如硝基加氢还原为胺腈还原制备胺苄基醚氢化脱保护苄基保护氨基氢化脱保护,双键的还原等等。其应用非常广泛,但是又非常引起起火事故,因此操作中要详尽考虑各种危险因素。下面小编就总结一下氢化反应中的操作要点,方便大家学习交流,欢迎小伙伴们在下方留言,说出你自己的经验,大家共同学习。

氢化反应中常用的几种金属催化剂有Pd/C、Pd(OH)2,Raney Ni、Pt/C、PtO2。这类金属催化剂和空气摩擦很容易出现火星,如果有有机溶剂存在很可能会起火。为了避免起火,可以从以下几点考虑:一、降低催化剂的活性,常见的操作方法就加水,由于大部分催化氢化反应对水不敏感,实验室中常用的钯碳一般都是湿钯碳(含50%左右水),湿钯碳操作相对安全,但称量或加料过程中也可能会起火;二、与氧气隔绝,有机溶剂燃烧需要氧气,因此利用惰性气体置换反应容器后,再加入催化剂,可以有效避免起火;三、避免摩擦,催化剂活性较高,摩擦很容易起火星,进而引起火灾,因此在称量,加料,取样,抽滤过程中尽量避免催化剂和气体或称量纸摩擦的情况发生。

操作步骤:一、加料如果对于加料顺序没有要求,惰性气体置换反应瓶后,先将催化剂加入到反应瓶中,再加入溶剂和底物。如果必须要先加入反应溶剂和底物,在惰性气体保护下,将催化剂一勺一勺的加入,切不可在称量纸上直接滑入,否则很容易摩擦起火。量较小的常压氢化反应可以用氢气球投反应,量大的用专门的氢气袋,接口用玻璃三通就可以。加料完毕,抽真空,通入氢气,重复三次,夹好反应瓶,并用橡皮筋固定三通和瓶口,防止压力过大,三通阀弹出。此类氢化反应在反应器下面最好加一个水浴,因为万一搅拌子将瓶子打破后,很可能起火。二、取样,中间取样过程中,如果用三口瓶投反应,直接用长针头取样即可。如果单口瓶投反应,先将三通阀封闭气球,再缓慢打开,取样,取样后,重新换气。三、结束反应,反应结束后,停止反应也是相似操作,先将三通阀封闭气球端,切记不可直接直接拿起三通阀!如果不封闭氢气球,氢气会从三通阀的下方磨口端中持续放出,如果反应搅拌过程中有催化剂搅拌飞起到接口处,此时的催化剂由于被溶剂洗去了水分,活性极高,上面氢气摩擦,下方有空气,催化剂直接点火,你马上就收获了一个爆鸣的火箭(小编有幸见过两次)。如果你有幸拿到了这个火箭,迅速把它放到通风橱中,并拉下通风橱玻璃,然后躲开,因为三通阀被氢气焰(1430℃)加热后,会爆裂,炸出的碎玻璃很可能会伤人。四、抽滤,布氏漏斗的滤纸可以先用粉状无水硫酸钠或硅藻土压住,润湿,倒反应液过滤,若产品在硅藻土上的吸附性较强的话建议用无水硫酸钠。抽滤时一定不能抽干,催化剂快要漏出液面时,要及时补加相应的溶剂或拔除橡皮管解除真空,以免催化剂和空气摩擦起火。抽滤过程也是非常容易起火的步骤,主要原因是抽干,保持不抽干可以有效避免起火。即使起火也不要慌张,用灭火毯盖上就可以了,不要慌不择路,拿起手边的溶剂瓶灭火(小编有同事做过!)。

三通阀

其他注意事项:

1、使用过的废弃的Raney Ni、Pt、Pd/C、Pd(OH)2等易燃催化剂要分别放入实验室中专门的催化剂回收瓶中,沾有催化剂的滤纸,擦纸绝对不能扔进垃圾桶,要先用水浸泡再倒入专门的回收桶中,沾有催化剂的橡皮管瓶子都要用水冲洗干净后再使用。

2、对于高压氢化反应要充分冷却,泄压,并用惰性气体置换后,才能打开反应釜,操作人员要做好防护,高压反应釜的压力最高不要超过10MPa,以免泄压阀弹开导致反应液喷出,着火。

3、氢化反应的投料过程,反应进行过程和后处理过程中,都要把灭火毯或黄沙等灭火装备放在随手可以拿到的地方,把危险消灭在萌芽阶段。

4、着火后一旦被烧伤要迅速给烧伤部位降温(冰敷或水冲都可以),防止伤情恶化,造成不可挽回 损伤。


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