Замерить скорость реакции

[4He]

Господа, возникла тут необходимость замерить скорость протекания реакции. Я хорошенько подумал и понял, что понятия не имею, как это вообще можно сделать
Реакция несложная, но побочных продуктов (ака смол) образуется заметное количество, так что по-хорошему продукт надо выделять колоночной хроматографией, а делать это по 10 раз для разных промежутков времени для каждого случая (а примеров надо бы штук 5) выходит оочень трудоёмко...
Проточного ИК-спектрометра нет. Есть ЯМР, но я не уверен, что можно будет проследить протекание реакции без выделения продукта. (а с выделением - см. выше )
Настольного LCMS не имеется, а ВЭЖХ задействовать для такой цели - кажется, что чересчур.

Что посоветуете?

[Nickolas]

Почему же ВЭЖХ- чересчур? Вполне нормально. Можно фильтровать от смол через небольшое количество силикагеля перед этим.
Если получается или расходуется хромофор, то можно и спектрофотометром.
Но хорошо бы знать, что за реакция, иначе трудно что-то советовать.

[chemist]

Что посоветуете?

Я бы посоветовал сообщить всем присутствующим что за вещества реагируют и какие образуются продукты, если это не гос. тайна.
В любом случае идут как минимум две кинетические реакции - расходование исходного вещества dCисх./dt и образование продукта dCпр./dt, в простейшем случае, если нет побочных реакций, эти скорости равны и не важно какое вещество анализировать по ходу реакции - исходное или продукт. В реальности всё сложнее, т.к. идут побочные (параллельные и последовательные) реакции и кинетическая модель с материальным балансом это должны отражать в системе дифф. уравнений, которые не должны быть избыточными, чтобы не увеличивать и без того большое количество измерений. Обычно измерения делают не дорогими методами типа титрования, использования ион-селективных электродов, гравиметрию и пр. (зависит от свойств участвующих веществ, так что колитесь); использовать же для серийных анализов дорогие методы - стрельба по воробьям из пушки.

[Aequilibris]

Если продукты достаточно летучи, то стараются использовать газовую хроматографию. Если использовать внутренний стандарт, то это, пожалуй, простейший и весьма эффективный по времени вариант. Так клепают большинство статей по катализу.

Вы даже можете всё по вайлам для автосамплера расфасовать и отправить для анализа (важно остановить реакцию, как говорится сделать quench). Это не должно быть дорого - оператор, по сути, в этом действе участвует минимально. Главное, калибровочную кривую по стандарту, и, желательно для выборочных смесей стандарт - исходное вещество - продукт, тоже сделать. Если будете слать, а не делать самому, то конечно желательно отослать как можно больше проб с чистыми веществами -- участниками реакции, для правильной интерпретации хроматограммы.

[4He]

Что посоветуете?

Я бы посоветовал сообщить всем присутствующим что за вещества реагируют и какие образуются продукты, если это не гос. тайна.

Реакция нуклеофильного замещения. Исходные вещества - алкилбромид и тиофенол, продукт - тиоэфир и триэтиламина гидробромид. Как растворитель используем эфир или ТГФ.
Получается, можно титровать оставшийся триэтиламин или замерять pH, капая аликвоту из Rm в дистиллированную воду? Системами диффуров не богаты, достаточно замерить какой-нибудь простой параметр типа начальной скорости реакции. Цель - выстроить вещества в ряд по их реакционной способности.

[Aequilibris]

Всё очень хорошо подходит для газовой хроматографии, кроме, отчасти тиофенола. Впрочем и он, в целом, пойдёт, но для исследования кинетики достаточно концентраций только алкилбромида и тиоэфира.

[chemist]

Реакция нуклеофильного замещения. Исходные вещества - алкилбромид и тиофенол, продукт - тиоэфир и триэтиламина гидробромид. Как растворитель используем эфир или ТГФ.
Получается, можно титровать оставшийся триэтиламин или замерять pH, капая аликвоту из Rm в дистиллированную воду? Системами диффуров не богаты, достаточно замерить какой-нибудь простой параметр типа начальной скорости реакции. Цель - выстроить вещества в ряд по их реакционной способности.

Третий продукт - триэтиламин, он покажет валовую скорость если нет побочных реакций, например, отщепления HBr от алкилбромида, если такая реакция идёт, то триэтиламин не годится, нужно мерить алкилбромид или тиофенол, а лучше продукт - тиоэфир. Хроматограф не очень годится, т.к. присутствие HBr негативно скажется на колонке.

[Polychemist]

Триэтиламин вроде не продукт, продукт - HBr, который гасится триэтиламином. Как-нибудь титровать бромид-ион, каким-нибудь серебром.

[Aequilibris]

Хроматограф не очень годится, т.к. присутствие HBr негативно скажется на колонке.

На анализ направляют разбавленный раз в 50 раствор, относительно невысокой концентрации. В прибор попадает около микролитра. На хроматографе, кроме того, стоит предколонка. Ну и наконец любая колонка постепенно деградирует со временем под действием температуры. Причём очень многие вещества благоприятствуют этому процессу. Но такова судьба колонки. Проблемы с HBr здесь нет. Она могла бы серьёзно проявиться разве что, если бы такие образцы измерялись бы в количестве ~100 штук на день в течении нескольких месяцев.
Но главная проблема замечания в том, что никто не мешает при отборе нейтрализовать пробу. Именно так и делают, когда концентрация кислоты серьёзная, например когда делают реакцию в TFA. Это никак метод не ограничивает в общем случае.

[chemist]

Триэтиламин вроде не продукт, продукт - HBr, который гасится триэтиламином. Как-нибудь титровать бромид-ион, каким-нибудь серебром.

Да, конечно, третий исходник - триэтиламин.
Что касается вредности HBr для хроматографических колонок, то наши хроматографисты всегда спрашивают, есть ли легко отщепляющие галоген или галогеноводород, Если нейтрализовать щёлочью, то колонку забивает NaBr, если амином, то их гидробромиды летучи и диссоциируют, источая HBr, в общем приходится каждую аликвоту подщелачивать, , экстрагировать, упаривать, а это прибавляет много работы и создаёт условия для дополнительной ловли ошибок.
Конечно, бромид-анион можно замерять ион-селективным электродом, но, повторюсь, если точно известно, что не идут побочные реакции.
На определение меркаптанов кажется есть ГОСТ, там наверняка что-то титрометрическое...

[maks]

ГХ и аргентометрия бромида ,выглядят как дадут вместе ответы на все вопросы
коли интересуют разные скорости , то ГХ появления разных тиоэфиров самое то

[Maloy]

Берете пробу на тсх, прогоняете пластинку элюентом, под уэф отмечаете пятно продукта, счищаете пятно в мерную колбу, разбавляете до метки и анализируете на уэф поглощение, по калибровочному графику определяете концентрацию продукта... Основная проблема отбирать и ставить пятна пробы одинаковые, но поскольку у вас точность определения скоростей +- километр, то можно приноровиться и воспроизводимость будет нормальная

[chemist]

ГХ и аргентометрия бромида ,выглядят как дадут вместе ответы на все вопросы
коли интересуют разные скорости , то ГХ появления разных тиоэфиров самое то

Замеры бромида дешевле делать без драгметалла - селективным электродом, но, повторюсь, нужно ли это ТСу, если бромид покажет лишь валовую скорость расходования галогенбромида вместе с побочными реакциями. А ему, небось, нужно знать скорость образования целевого продукта - тиоэфира.
Без удаления остатков HBr хроматографисты могут и заортачится, ссылаясь на то, что быстро угробляются колонки.

Берете пробу на тсх, прогоняете пластинку элюентом, под уэф отмечаете пятно продукта, счищаете пятно в мерную колбу, разбавляете до метки и анализируете на уэф поглощение, по калибровочному графику определяете концентрацию продукта... Основная проблема отбирать и ставить пятна пробы одинаковые, но поскольку у вас точность определения скоростей +- километр, то можно приноровиться и воспроизводимость будет нормальная

Точность такого метода не более 20% (ошибка) при довольно большой трудоёмкости, но если купить этот приборчик, то станет значительно легче

[Maloy]

если скорости отличаются на порядок, да или даже в несколько раз, то точность в 20% вполне позволит сделать ряд активности... не имея при этом никакого оборудования кроме прямых рук...

[Phobos]

Сперва попробовать самое простое - взять 3-4 капли р-ра как есть, растворить в CDCl3, померить ПМР. Если повезет - пики протона рядом с бромом и тиофенолом будут раздельными и не перекрываться с ТГФ-Ом. Если нет - будем думать дальше, в зависимости от проблемы.
Можно разориться на ампулу ТГФ-d8 и поставить реакцию сразу в ПМР-ной пробе.
Лит. данные по спектрам исходника и продукта есть?

[4He]

Лит. данные по спектрам исходника и продукта есть?

Да, конечно, все данные есть. Насчёт ПМР думал, но это ж с десяток ампул использовать придется...

Идея с селективным электродом нравится. Есть шанс, что результаты будут хоть сколько-то вразумительны. Спектрофотометром не пользовался никогда, но поглощение в УФ должно быть хорошим, так что должно проканать. И пластинки для ТСХ есть, так что можно за раз десяток миллиграммов продукта выделять - хватит, наверное.

[Phobos]

Почему десятки ампул? Ставим реакцию прямо в ПМР-ной пробирке, меряем спектры через подходящие промежутки времени. В приборе можно и подогреть слегка. И это только один раз. Если получится - то как я писал, просто вытаскиваем 3-4 капли смеси, растворяем в CDCl3, меряем. Такие образцы уже можно и десятками мерить, растворитель дешевый.

[StYV]

Привет коллега!
Несколько слов о препаративной хроматографии.
Максимальная нагрузка на пластинку с толщиной слоя 1 мм около 100 мг, ну и зависит как все делиться.
Максимальная нагрузка на колонку размером 250-10мм тоже около 100 мг, ну и тоже зависит как все делиться.
Это все как бы стандарт.
Это опыт химика и хроматографиста, который занимается этим не один десяток лет.
С уважением StYV.

[amge]

По моему, если в ПМР реакционной смеси исходный и продукт дают хотя бы по одному отдельному сигналу, которые можно заинтегрировать, то стоит прислушаться к совету Phobos'а и попробовать снять кинетику в ЯМР-ной ампуле. В принципе, даже дейтерированный растворитель не обязателен (хотя, конечно, лучше с ним). Непосредственно перед записью первого спектра добавляете в ампулу один из реагентов, быстро перемешиваете и засекаете время. Это будет нулевая точка.* Дальше время засекать не нужно, прибор сам будет записывать время в параметры. Первый спектр обычно получается через 3-5 мин после начала реакции. Потом запускаете ау-программу, которая будет сама писать спектры через заданные промежутки времени** - и на ночь. Спектров будет, скорее всего, десятки, поэтому потом их нужно обрабатывать и интегрировать сериально. Как это делать в топспине - могу рассказать.

* Нужно убедится, что время на ваших часах и часах приборного компьютера совпадает
** Мы обычно используем более продвинутую ау-программу, которой задается первоначальная задержка между спектрами и инкремент к задержке, чтобы последующие спектры писались все реже и реже (под конец кинетики обычно менее выразительны)

[altix]

Для определения скорости расходования реагента можно использовать кондовую йодометрию. Если тиолы не сильно акцепторные, обработка р.с. раствором йода приведет к образованию дисульфидов, оставшийся йод можно оттитровать тиосульфатом.

Скорость накопления продукта можно отследить по бромиду. Либо гравиметрически с серебром, либо, при наличии рядом аналитиков с иономером, с помощью бромид-селективного электрода.

Ну а вообще, если интересует только относительная реакционная способность субстратов, а не численные значения констант скоростей, то проще использовать метод конкурентной кинетики с избытком тиолов. Расход реагентов и накопление продуктов можно оценить газовой хроматографией.