วิธีเลือกตัวทำละลายสำหรับห้องปฏิบัติการ

ตัวทำละลายเป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่ใช้บ่อยที่สุดในห้องปฏิบัติการ ไม่ว่าจะเป็นการสังเคราะห์สารอินทรีย์ การรันโครมาโทกราฟี หรือการเตรียมตัวอย่างเพื่อวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปี ตัวทำละลายที่คุณเลือกมีผลโดยตรงต่อคุณภาพและความสามารถในการทำซ้ำของผลลัพธ์

การเลือกตัวทำละลายที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ปฏิกิริยาล้มเหลว ให้ข้อมูลวิเคราะห์ที่ผิดพลาด หรือสร้างอันตรายด้านความปลอดภัย ในทางกลับกัน การเลือกเกรดสูงเกินจำเป็นก็สิ้นเปลืองงบประมาณ ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญสำหรับห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยไทยที่มีรอบการจัดซื้อที่จำกัด คู่มือนี้จะแนะนำปัจจัยสำคัญในการเลือกตัวทำละลายเพื่อให้คุณตัดสินใจได้อย่างถูกต้องทุกครั้งที่สั่งซื้อ

คุณสมบัติพื้นฐานที่สุดในการเลือกตัวทำละลายคือขั้ว (polarity) กฎ "สิ่งที่คล้ายกันละลายสิ่งที่คล้ายกัน" เป็นหลักการในการตัดสินใจ: ตัวทำละลายมีขั้วละลายตัวถูกละลายที่มีขั้ว และตัวทำละลายไม่มีขั้วละลายสารประกอบที่ไม่มีขั้ว

ลำดับขั้ว (ต่ำ → สูง): เฮกเซน → โทลูอีน → ไดคลอโรมีเทน → เอทิลอะซิเตท → อะซิโตน → เอทานอล → เมทานอล → น้ำ

สำหรับการสกัด ให้เลือกตัวทำละลายที่มีขั้วต่างจากเมทริกซ์เพื่อดึงสารเป้าหมายออกมาอย่างเฉพาะเจาะจง สำหรับการตกผลึกซ้ำ ให้หาตัวทำละลายที่สารละลายที่อุณหภูมิสูงแต่ไม่ละลายที่อุณหภูมิต่ำ สำหรับโครมาโทกราฟี ใช้คู่ตัวทำละลายที่มีขั้วต่างกัน (เช่น เฮกเซน/เอทิลอะซิเตทสำหรับ normal phase, น้ำ/อะซีโตไนไตรล์สำหรับ reversed phase HPLC)

ปัจจัยอื่นนอกจากขั้ว ได้แก่ จุดเดือด (มีผลต่อความง่ายในการกำจัด) ความสามารถในการผสมกับส่วนผสมปฏิกิริยา และตัวทำละลายมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่ต้องการหรือไม่

นี่คือข้อมูลอ้างอิงสำหรับตัวทำละลายที่ใช้บ่อยที่สุดในห้องปฏิบัติการ:

เมทานอล — มีขั้วสูง ผสมกับน้ำได้ ใช้กันอย่างแพร่หลายใน HPLC reversed-phase การเตรียมตัวอย่าง และการทำความสะอาด เป็นพิษ ต้องใช้ในตู้ดูดควัน

เอทานอล — คล้ายเมทานอลแต่มีพิษน้อยกว่า ใช้ในชีววิทยาโมเลกุล จุลพยาธิวิทยา และเป็นสารทำความสะอาดทั่วไป มีทั้งเกรด denatured และ absolute

อะซิโตน — ขั้วปานกลาง ระเหยเร็วมาก ดีเยี่ยมสำหรับล้างเครื่องแก้ว เป็นตัวทำละลายทั่วไปที่ดีสำหรับปฏิกิริยาอินทรีย์ ติดไฟง่ายมาก

ไดคลอโรมีเทน (DCM) — ขั้วต่ำถึงปานกลาง ตัวทำละลายสกัดที่ดีเยี่ยม หนาแน่น (จมในน้ำ) จุดเดือดต่ำ สงสัยว่าเป็นสารก่อมะเร็ง ใช้ในที่ที่มีการระบายอากาศเพียงพอ

เฮกเซน — ไม่มีขั้วมาก ใช้ในโครมาโทกราฟีเฟสปกติและการสกัดไขมัน/น้ำมัน เป็นพิษต่อระบบประสาทหากสัมผัสเป็นเวลานาน ควรใช้เฮปเทนแทนถ้าเป็นไปได้

อะซีโตไนไตรล์ — ขั้วปานกลาง โปร่งใสต่อรังสี UV ตัวทำละลายอินทรีย์ที่นิยมสำหรับ reversed-phase HPLC แพงกว่าเมทานอลแต่ให้พีคที่คมชัดกว่าสำหรับสารวิเคราะห์หลายชนิด

เมื่อเปรียบเทียบราคาบน ChemVault ให้กรองตามเกรดและขนาดบรรจุภัณฑ์เพื่อหาราคาที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ

เมทานอลทุกขวดไม่ได้เหมือนกัน เกรดความบริสุทธิ์กำหนดว่าสิ่งเจือปนใดได้รับการควบคุมและในระดับใด:

เกรดเทคนิค / การค้า — ความบริสุทธิ์ต่ำสุด เหมาะสำหรับการทำความสะอาด การล้างที่ไม่สำคัญ และการใช้งานในอุตสาหกรรม ไม่เหมาะสำหรับงานวิเคราะห์

CP (Chemically Pure) — ความบริสุทธิ์สูงกว่าเกรดเทคนิค แต่สิ่งเจือปนไม่ได้ระบุเป็นรายตัว เหมาะสำหรับการทดลองเชิงคุณภาพและห้องปฏิบัติการเพื่อการสอน

AR (Analytical Reagent) / เกรด ACS — ผ่านมาตรฐาน American Chemical Society ขีดจำกัดสิ่งเจือปนถูกเผยแพร่และทดสอบทุกล็อต เหมาะสำหรับงานวิเคราะห์เชิงปริมาณส่วนใหญ่ การไตเตรท และการวิเคราะห์เชิงน้ำหนัก

เกรด HPLC — กรองและทดสอบค่าการดูดกลืนรังสี UV ที่ความยาวคลื่นเฉพาะ จำเป็นสำหรับลิควิดโครมาโทกราฟี ตัวทำละลายเกรดต่ำกว่าจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนที่ baseline และ ghost peaks

เกรด Spectroscopic / UV — ค่าการดูดกลืน UV ต่ำมาก จำเป็นสำหรับ UV-Vis spectroscopy ที่แม้แต่สิ่งเจือปนเล็กน้อยก็ดูดกลืนที่ความยาวคลื่นวิเคราะห์ของคุณ

เกรด LC-MS — บริสุทธิ์มากกับปริมาณโลหะต่ำมาก จำเป็นสำหรับงานแมสสเปกโทรเมทรีเพื่อป้องกัน ion suppression และการเกิด adduct

กฎทั่วไป: ใช้เกรดต่ำสุดที่ตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน การใช้อะซิโตนเกรด HPLC ล้างเครื่องแก้วเป็นการสิ้นเปลือง การใช้เมทานอลเกรดเทคนิคสำหรับ HPLC จะทำลายคอลัมน์และข้อมูลของคุณ

ตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ติดไฟง่าย เป็นพิษ หรือทั้งสองอย่าง แนวทางปฏิบัติด้านความปลอดภัยที่สำคัญ:

การระบายอากาศ: ใช้ตัวทำละลายในตู้ดูดควันหรือพื้นที่ที่มีการระบายอากาศดีเสมอ ไอระเหยของตัวทำละลายหนักกว่าอากาศและสะสมที่ระดับพื้น

การจัดเก็บ: เก็บตัวทำละลายที่ติดไฟง่ายในตู้เก็บสารไวไฟที่ได้รับการรับรอง เก็บปริมาณในห้องปฏิบัติการให้น้อยที่สุด โดยทั่วไปไม่เกินปริมาณที่ใช้ในหนึ่งวันบนโต๊ะทดลอง แยกสารเคมีที่เข้ากันไม่ได้ (ดูคู่มือการเก็บสารเคมีอย่างปลอดภัย)

PPE: สวมถุงมือที่เหมาะสม (ไนไตรล์สำหรับตัวทำละลายส่วนใหญ่ ดู SDS สำหรับคำแนะนำเฉพาะ) แว่นตานิรภัย และเสื้อกาวน์ ตัวทำละลายบางชนิดเช่น DCM ซึมผ่านถุงมือไนไตรล์อย่างรวดเร็ว ให้พิจารณาใช้ถุงมือยางบิวทิลแทน

การกำจัดของเสีย: ห้ามเทตัวทำละลายลงท่อระบายน้ำ เก็บของเสียที่มีฮาโลเจนและไม่มีฮาโลเจนแยกกัน ปฏิบัติตามขั้นตอนการจัดการของเสียของสถาบันและกฎระเบียบ กรมโรงงานอุตสาหกรรม (กรอ.)

ความปลอดภัยจากไฟ: เก็บแหล่งจุดระเบิดให้ห่างจากพื้นที่ทำงานกับตัวทำละลาย รู้ตำแหน่งของถังดับเพลิงและฝักบัวฉุกเฉิน ไดเอทิลอีเทอร์อันตรายเป็นพิเศษเนื่องจากจุดวาบไฟต่ำมากและมีแนวโน้มสร้างเปอร์ออกไซด์ที่ระเบิดได้

ความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นทำให้ห้องปฏิบัติการหลายแห่งหันมาใช้ตัวทำละลายที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น พิจารณาการทดแทนเหล่านี้:

ทดแทน DCM ด้วย ไซโคลเพนทิลเมทิลอีเทอร์ (CPME) หรือ 2-เมทิลเตตระไฮโดรฟิวแรน (2-MeTHF) สำหรับการสกัด ทั้งสองมีพิษน้อยกว่า ผลิตจากทรัพยากรหมุนเวียน และสร้างระบบสองเฟสที่สะอาดกว่า

ทดแทนเฮกเซนด้วย เฮปเทน (พิษต่ำกว่า คุณสมบัติใกล้เคียง) หรือเอทิลอะซิเตท (มีขั้วมากกว่าแต่เหมาะสำหรับการใช้งาน normal-phase หลายอย่าง)

ทดแทน DMF ด้วย Cyrene (dihydrolevoglucosenone) ตัวทำละลายจากชีวภาพที่มีขั้วและกำลังในการละลายใกล้เคียงกัน

น้ำเป็นตัวทำละลาย: สำหรับปฏิกิริยาอนินทรีย์หลายอย่างและการเปลี่ยนแปลงทางอินทรีย์บางอย่าง (โดยเฉพาะกับการเร่งปฏิกิริยาด้วยสารลดแรงตึงผิว) น้ำเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่สุด

ACS GCI Solvent Selection Guide ให้การจัดอันดับตัวทำละลายตามเกณฑ์สิ่งแวดล้อม สุขภาพ และความปลอดภัยอย่างละเอียด เมื่อสั่งซื้อบน ChemVault ให้มองหาซัพพลายเออร์ที่เสนอทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมควบคู่กับตัวทำละลายแบบดั้งเดิม