유기화학실험 | 액체-고체 크로마토그래피 - 니트로화 반응

 

 

 

TIP

 

 

1. 액체-고체 크로마토그래피를 이용하여 Nitro 반응을 알아본다.
2. R_f 값을 통하여 반응전과 반응후의 변화를 알아본다.

 

 

 

Liquid-Solid Chromatography

정지상은 관 안에 충진된 대단히 작은 고체 입자들로 만들어져 있고 이동상은 관을 통해 스며들며 고체 입자들의 표면을 통과하는 액체이다. 고쳐 표면은 정전기적 힘과 반데르발스의 힘 결과로 인해 성질이 다른 분자들의 얇은 층을 흡착한다. 흡착의 세기는 고체 표면의 흡착 특성에 따라 다르기 때문에 적절히 선택된 고체는 어떤 혼합물 중의 한 성분을 선택적으로 흡착할 수도 있다. 마지막 장안에서 사용된 선택된 흡착의 중요한 예는 다량의 극성 불순물을 제거하기 위해서 결정화에서 숯을 사용하는 것이다. 묽은 용액으로부터 흡착을 지배하는 이상적인 극한 법칙은

 

 

어떤 고체 표면 위에 한 분자가 흡착되는 양을 결정하는 구조적 특징은 용해도가 논의될 때 고려되었던 특징들과 아주 많이 동일하다. 흡착에 관하여 생각의 복잡성은 용매와 용질이 표면에서 동일한 활성 자리로 경쟁하는 것이다. 극성 작용기를 갖고 있는 분자들에 대해서 K_A의 값은 작용기와 용매의 상대적인 극성에 의해 대체로 결정된다. 만일 용매가 용질보다 더 극성이라면 용질은 낮은 K_A 값을 갖게 되고 이동상과 더불어 빨리 이동할 것이다. 히드록시 기를 포함하는 분자들에 대해서는 고체나 혹은 용매에 수소 결합을 형성하는 상대적인 능력들이 역시 중요하다.

 

어떤 고체에 대하여 각기 다른 흡착 계수를 갖고 있는 두 개의 용질은 적어도 원리를 보면 액체-고체 Chromatohgraphy에 의해 분리될 수 있다. 전통적인 방법은 고체의 원통관을 준비하고 관의 꼭대기에 시료 농축액을 넣는다. 용액이 관에 스며들 때 용질이 흡착된다. 용액이 완전히 관에 스며들 순간 신선한 용매를 관의 꼭대기에 투입한다. 용매가 중력과 모세관 인력하에서 관 밑으로 흐르게 되고 흡착 법칙에 의해 결정되는 양 만큼 용질을 다시 녹이고 관의 아래쪽 깨끗한 부분으로 이동한다. 여기에서 이들은 재흡착된다.

 

액체-고체 관 Chromatography에 의한 만족스러운 분리를 위해서는 분리할 화합물과 조화를 잘 이루는 고체 흡착제와 용리제의 적절한 결합을 선택하는 것이 필수적이다. 다음 표는 적절한 결합을 고르는데 있어서 유용한 몇가지 사항들이다.

 

 

액체-고체 Chromatography의 일반적인 변형물은 한 장의 유리나 플라스틱 위에 고체의 얇은 막을 사용하는 것이다. 용액 판의 밑쪽에 한 점으로 첨가되고 그 판은 용액의 얇은 물 층 속에 수직으로 잠겨지게 되는데 모세관 작용에 의해 올라가고 이와 함께 용질을 이동시킨다.

 

이 테크닉의 장점은 용질이 드러나 있고 쉽게 분리될 수 있으며 혹은 언제라도 판위에서 처리할 수 있다는 점이다. 이 방법은 빨리 그리고 예외적으로 좋은 분리 효과를 갖고 있기 때문에 혼합물의 성분에 대한 정량적 확인에 널리 이용되고 있다.

 

고체 고착제 및 용매의 일정한 결합에 대해서 각각의 물질은 용매에 의해서 이동하는 거리의 특징적 분춫을 박층판에 따라 이동하게 될 것이다. 습관적으로 박층 Chromatography 데이터를 값으로 보고 하는데 이는 출발점으로부터 이동한 점의 거리를 출발점으로부터 용매 앞쪽의 거리로 나눈값으로 정의한다.

 

정상적인 관 크로마토그래피의 다량 즉 시료 용량을 갖고 있는 박층 크로마토그래피의 높은 분리능과 속도를 결합한 ‘속성 Chromatography’로 알려진 방법도 있다.

 

 

HPLC라 불리는 또 다른 고체-액체 테크닉이 널리 이용된다. HPLC는 입자들이 보다 미세하고 직경이 보다 균일하여 좁은 직경의 튜브안의 충전될 때 액체-고체 크로마토그래피에서 분리의 질이 증진된다는 관찰에 기초하고 있다.

 

상용의 HPLC 기기는 복잡한 혼합물의 실로 놀라운 분리를 가능하게 한다. 이들은 특별히 생의학적 연구에 널리 사용되고 있다. 그러나 이들은 수천달러의 값어치를 가지므로 상당한 중의를 필요로한다.

 

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 20㎖ 황산과 2㎖ 질산을 섞어서 비커에 만든다.

 

2) 3㎖ 코니칼 바이알에 1,4-dichloro benzen을 76㎎ 넣는다.

 

3) 첫 번째로 만든 용액을 두 번째로 만든 용액에 200㎕(0.2㎖) 정도 첨가한다.

 

4) 실온에서 30분이상 stirring 한다

 

5) 코니칼 바이알에 1㎖ 정도 찬물을 넣어준다

 

6) 극성은 극성분자에 녹는다. 녹여버리면서 실험을 종료시킴

 

7) 아이스 베이스에 넣어 침전물 형성을 기다린다.

 

8) Hirsch funnel을 이용하여 결정을 감압한다

 

9) 여과지 무게를 먼저 달아야한다.

 

10) 1㎖ 물로 4번 정도 헹군다.

 

11) filter paper를 말린다.

 

12) 흰색의 침전물을(1,4-dichloro benzene) 헥산(1㎖만 넣기)으로 녹인뒤 TLC를 찍는다.

 

 

 

 

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