無水無氧合成即在無水無氧條件下進行的合成，包括有機合成，無機合成等。在無水無氧合成中，所用的試劑和溶劑均需要做無水無氧處理，通常用金屬鈉或鹼金屬或鹼土金屬的氫化物在惰性氣體（通常為氮氣或氬氣）的氣氛下回流處理，用二苯甲酮作指示劑處理的溶劑呈藍色時表示已經處理好，可以蒸出來使用。
反應體系要用油泵抽真空充惰性氣體3次以上，以確保除淨體系中的空氣和水氣；對於要求特別嚴格的無水無氧合成。反應體系還要在用油泵抽真空時用火燎，以除去反應體系(通常為玻璃儀器)表面吸附的水氣，一般使用三通，雙排管，液封等裝置保證體系與外部空氣隔絕，保持惰性氣體氣氛。也可以在手套箱中進行無水無氧合成。大多數無水無氧合成均有活性較高的金屬有機試劑參與反應。
基本介紹
- 中文名：無水無氧合成
- 外文名：Anhydrous anaerobic synthesis
- 條件：無水無氧
- 包括：有機合成，無機合成等
- 材料：活性較高的金屬有機試劑
試劑的儲存和轉移,常用方法分類,真空線操作,無水無氧合成技術的套用,
試劑的儲存和轉移
無水無氧合成實驗所用的全部溶劑和試劑，在合成實驗前必須嚴格地除水和脫氧。並且在儲存或轉移中也要避免與空氣接觸。尤其是使用諸如甲硼烷配合物、硼氫化合物、格氏試劑、有機鋰化合物、有機鋁化合物和有機鋅化合物等對空氣十分敏感的試劑，決不可暴露在大氣中。
對空氣敏感的試劑有兩類：一類是和氧或水發生催化反應的試劑；另一類是和氧或水發生化學計量反應的試劑。後者包括了大部分的合成試劑，它們可以用注射器及其有關的技術方便地進行處理。前一類往往需要使用比較複雜的裝置，例如，真空系統、煦蘭克（Schlenk）裝置以及充有惰性氣體的手套箱進行處理。
常用方法分類
空氣敏感化合物的合成最廣泛使用的方法是無水無氧合成技術，它基於用惰性氣體排代裝置中的空氣。這種方法可進一步細分為三種：
1、用特殊玻璃裝置在工作檯上進行的操作（通常稱為Schlenk技術）
常規操作的Schlenk技術常使用成套的Schlenk儀器，加蓋的反應器。所用儀器均先裝好且嚴密，然後利用“抽換氣”技術使整個反應裝置充滿經過無水無氧處理過的Ar氣或其他惰性氣體。所用藥品均需乾燥除水，液體在“抽換氣”前加入，反應過程中加入藥品或調換儀器而需開啟反應瓶時，都在較大Ar氣流下進行，有些簡單眼應可直接在惰性氣體封管內進行。產物的分離純化及轉移、分裝貯存均採用Schlenk儀器或相當的儀器進行操作。
2、在惰性氣體箱內進行的常規操作
常用的惰性氣體箱有手套箱和乾燥箱，它們都可用於操作大量固體或液體。通常使用循環氣體淨化器或用快速惰氣流進行沖洗以降低氣氛氣體中的雜質，最常用的惰性氣體是N，氣，被操作的物質能與N2氣反應時改用He氣或Ar氣。在手套箱中進行敏感固體的稱量、紅外樣品研磨及x射線樣品裝管，操作十分方便。除了用於操作敏感化合物外，手套箱也可用於轉移放射性物質、有毒物質和具有危險性的生物製劑。手套箱的主要優點是能用於複雜固體操作，並可控制放射性和高毒性物質的污染。
3、真空線技術
抽真空可以更嚴格地排除裝置中的空氣，真空線操作技術在空敏化合物的合成與分離操作——包括真空過濾、真空線上的氣相色譜、產物的低溫分餾、氣體和溶劑的貯存、封管反應等中占有重要的地位。它已成功地用於氫化物、鹵化物和許多其他揮發性物質的合成與操作。但不適用於氟化氫和某些其他活性氟化物，這些化合物的操作一般在金屬材料或碳氟材料儀器中進行。
真空線操作
金屬與不飽和烴反應是一個典型的使用真空線操作的例子。
在真空和高溫條件下，揮發性的金屬原子蒸氣與有機不飽和烴反應，可形成各種有機金屬化合物，這類反應稱為金屬蒸氣合成。氣態金屬原子在沒有動力學勢壘的條件下與不飽和烴配位加成，無論從動力學角度還是從熱力學角度看，相對於固態金屬參加的反應都是有利的。例如，氣態的Cr或Ti原子與苯反應形成二苯基鉻和二苯基鈦，二者的產率分別為60%和40%，而採用通常的固態金屬來合成則得不到上述化合物。
金屬蒸氣合成方法的基本條件是將獲得的金屬原子帶到反應位置，在該位置與共反應物分子（如有機不飽和烴分子）反應，然後取走產物並加以鑑定。因此，在這種合成方法中，金屬原子源、共反應物單體源和反應位置是三個重要方面。 金屬原子源由真空系統中金屬蒸發容器提供。當加熱盛有金屬的爐子至需要的蒸發溫度時，在壓力低於10-1～10-2Pa的條件下，金屬原子將按照無碰撞路程從金屬蒸發容器擴散到反應位置。將共反應物以蒸氣柬的方式通過噴嘴連續地引入到反應位置。對於非揮發性共反應物，可套用噴霧的方法使非揮發性共反應物與金屬原子反應，或者在攪拌下將金屬原子束直接凝聚到共反應物的冷溶液中。
無水無氧合成技術的套用
現在，無水無氧合成技術兒乎已是實驗室的基本操作，用途最廣的仍是金屬有機化合物的製備，涉及羰基過渡金屬配合物、過渡金屬卡賓和卡拜配合物，過渡金屬碳環，碳鏈、小分子、含氫負離子、燒基和醯基配體配合物以及f區元索的金屬配體配合物的合成。
二茂鐵的電解合成：
以雙環戊二烯為原料，鐵板和鎳板分別為陽極和陰極，飽和甘汞電極為參比電極，無水乙醇作溶劑，溴化鈉作導電鹽，在無水無氧的條件下，利用恆電流電解合成法製備了二茂鐵。首先，將雙環戊二烯解聚為環戊二烯，通過氣相色譜測得環戊二烯純度達91.9%。其次，考察反應陽極的極化曲線，確定最佳電流密度7.73mA·cm-2。再次，通過紫外光譜的吸收峰與時間的變化關係，確定最佳反應時間為4~8h。最後，在最佳實驗條件下電解合成二茂鐵，產率達到50.33%，電流效率51.9%。
