Установка по получению кетена! Звучит страшно, но на самом деле надо просто совместить перегонку ацетона с его пиролизом.
Пишу по памяти.
Установка собирается из термостойкого стекла (для реактора очень хорош довольно распространенный сорт стекла - “пирекс”, это свинцовое стекло, отличительная особенность этого стекла – это кажущаяся “чернота”если смотреть на скол или с торца трубы на источник света. Хотя может быть годится и другое термостойкое стекло. Идеал конечно – кварц. Никогда не лопнет.). Шлифы в местах больших температур обязательно смазываются графитовой смазкой, иначе разбор установки в некоторых местах станет большой проблемой. Разбор установки может потребоваться если например спираль перегорит или еще чего случится.
В двухгорлую, двухлитровую колбу (основной шлиф 29, боковой - 14) помещаем вату (до половины колбы. Вата – типа кипелки) и заливаем на 2/3 ацетона. В 29 шлиф ставится стеклянная труба (реактор, пиролизер, называйте как хотите). Высота трубы определяется длинной нити накала. Далее идет обратный холодильник обычно небольшой (просто чтоб основная масса ацетона сливалась обратно), но термостойкий чтобы не лопнул от раскаленных паров ацетона из пиролизера. Через этот холодильник и спускается два электрода с крючками на конце вмонтированные в стандартную насадку для перегонки (можно вмонтировать посредством финской замазки. Кажется ХасФикс какая-то была), а на них уже вешается стандартная спираль от небольшой электроплиты и это все дело помещается в трубу пиролизера. Далее от насадки идёт длинный нисходящий холодильник (чем длиннее тем лучше!) с хорошим охлаждением ледяной водой. Выход с холодильника – насадка со сливом в делительную воронку снизу и газоотводной трубкой сбоку (тефлон). Из делительной воронки сливается ацетон по мере накопления, не останавливая процесса, а тефлоновый шланг помещается в склянку с ледянкой.
Примечание: тефлоновый шланг легко надевается на стекло если быстро нагреть его в пламени газовой горелки и пока он мягкий надеть на стекло где он тут же и твердеет.
Реакция пиролиза ацетона описывается уравнением: СН3СОСН3 -> СН2СО + СН4, т.е. кетен + метан. Интересной особенностью данной реакции является, то что она свободнорадикальная, но при оптимальной температуре (около 600ºС) идёт с 90% выходом, что не характерно для реакций с участием свободных радикалов. Так вроде бы говорят эскулапы, хотя доверяй, но проверяй. Мне кажется, что выход кетена все-таки поменьше. Наверно все зависит от рук и фаз луны в день синтеза. Положительным моментом является также второй продукт реакции – метан. Он совершенно не реакционноспособен в данных условиях и соответственно никак не мешает большинству реакций с участием кетена.
У кетена феноменальные (не путайте с фенамином!) способности к разъеданию всего подряд. Например, силиконовый шланг превращается в соплю за несколько десятков минут и просто стекает вниз нах…! :) Поэтому установка должна быть полностью на стекле или местами на тефлоне.
Вообще токсичность кетена близка к токсичности фосгена, так что герметичность установки (Простите за пошлость, проверяется, например втягиванием воздуха из тефлонового шланга в рот и быстрым затыканием шланга языком. Если вакуум быстро исчезает, то что-то плохо собрано) очень даже обязательна, особенно учитывая еще и пожароопасность установки. Эффективная вытяжка обязательна тоже!
Включение установки:
1) Разогреваем ацетон в колбе до кипения и ждем, пока начнется перегонка (2-3 капли в секунду). При появлении первых капель ацетона в приемнике (вся установка заполнена парами ацетона, т.е. воздух отсутствует) включаем аккуратно латер разогревая спираль до слабо – красного каления (это около 600ºС, то что и нужно для реакции) и смотрим за бульканьем в ледянке.
Примечание: При разогреве нити накала до ярко красного каления кажется, что булькает быстрее, при этом наблюдается отложение углерода на нити, нагрев склянки с ледянкой уменьшается, а выход кетена уменьшается тоже хотя хорошее газовыделение сохраняется. Не делайте этого. Это основная ошибка. Надо как-то эмпирически подобрать свечение нити накала, так чтобы экзотерма сохранялась.
2) Пропускание кетена через ледяную уксусную кислоту экзотермично, но охлаждение банки с уксусом не требуется. Всё что нужно делать на этом этапе, так следить за уровнем ацетона в колбе с ватой (чтоб все не выкипело) и время от времени отбирать пипеткой пробу из банки с ледянкой куда пропускаем кетен с метаном. Если капля падая в воду остается на дне то меняем приемник на другую склянку с ледянкой, а концентрат ангидрида оставляем для перегонки.
3) Для остановки установки или для долива ацетона в колбу с ватой сначала убираем нагрев (выключаем латер), затем вытаскиваем резиновую пробку (да, да! Резиновая пробка. Колба с ацетоном - Это единственное место где можно использовать резину в этой установке.) из второго горла (это где 14-й шлиф) колбы и доливаем спокойно ацетон. Для пуска установки см. пункт 1.
Перегонка концентрата ангидрида
Собираем обычную установку для перегонки (лучше с дефлегматором). Подгоняться уже нечего. Кетена здесь нет. Сначала перегоняется ацетон (он зараза как-то все-таки проникает в приёмную склянку несмотря на все улавливатели) при 60ºС, затем идет промежуточная фракция до 115ºС которую можно вместе с ацетоном выкинуть нах… Её все равно мало. В интервале 115 (т. кип. ледянки 118ºС) - 135ºС собираем фракцию состоящую в основном из ледянки и ангидрида. Этой фракции около 30% от всего кубового остатка. Это ценная фракция и её отправляем в склянку (эта фракция используется вместо ледянки или с ней вместе) для дальнейшего превращения в ангидрид.
Примечание: Учтите, что для ацилирования этой фракции требуется меньше кетена, потому что там уже есть ангидрид, так что следите и не ленитесь отбирать пробы на содержание ангидрида.
В колбе наконец-то остается почти чистый ангидрид. При 135-140ºС отбираем ангидридную фракцию (чистый ангидрид кипит при 139ºС). В кубовом остатке остаются темные продукты осмоления ацетона.
За 8 - 10 часов эксплуатации пиролизной и перегонной установки можно получить от 300 до 500 мл. практически чистого ангидрида с т. кип. 135-140ºС, не считая промежуточные фракции 115 - 135ºС которыми тоже можно ацилировать или превратить их в ангидрид.
Расход ацетона около 2 литров.
Так вот. Устал уже пером скрипеть. Чего непонятно спрашивайте.
