在設(shè)置反應(yīng)之前必須了解反應(yīng)的相關(guān)信息。熟讀相關(guān)文獻,包括詳細的實驗步驟以及全面了解文獻正文與該反應(yīng)相關(guān)的內(nèi)容。 如果是首次接觸該類型的反應(yīng),應(yīng)翻閱反應(yīng)的機理,并向有相關(guān)經(jīng)驗的同事咨詢,了解和預(yù)見反應(yīng)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象和副產(chǎn)物。 如果沒有完全相同的合成工藝,則必須找到類似的合成工藝設(shè)置反應(yīng)正確設(shè)置反應(yīng)物的摩爾配比。 對所需使用的化學(xué)試劑和溶劑的特性、使用要求應(yīng)有了充分的了解,以避免因不正確的投料或后處理方式而造成的沖料、爆炸等現(xiàn)象。
檢查玻璃儀器和反應(yīng)設(shè)備。反應(yīng)瓶是否有裂紋,滴液漏斗是否滲漏,油浴和磁力攪拌是否正常等。 搭建裝置要重心平穩(wěn)、安全,并保持十字平衡,各種反應(yīng)一定在反應(yīng)瓶下面放置保護的容器,以防發(fā)生意外泄漏(攪拌子打破瓶子,反應(yīng)過速外溢)而無法回收原料及產(chǎn)品。 選擇合適的反應(yīng)瓶:對于均相反應(yīng),液面不超過容器的2/3;對于非均相、回流或氣體產(chǎn)生的反應(yīng),液面不超過1/2。 選擇合適的攪拌裝置:機械攪拌:2升以上固液反應(yīng),5升以上所有反應(yīng)及有固體或粘稠物出現(xiàn)的反應(yīng);強力攪拌:3升以下均相反應(yīng),2升以下,250 mL以上所有反應(yīng);磁力攪拌:25~250 mL的反應(yīng)。
一般反應(yīng)的 底物濃度嚴格控制在 0.1~1.0mol/L左右。 但是對于許多分子內(nèi)關(guān)環(huán)是需要高稀濃度的,以防止分子間的副反應(yīng)的發(fā)生。 對于不需要溶劑的Neat 反應(yīng),例如大部分的胺酯交換反應(yīng),但兩者都是固體,很難混合均勻,此時需要將兩者都溶于一個溶劑中,均相后濃縮去掉溶劑,即可將兩者混合均勻。
原則上,總是固體物或液體物加入到液體物。大量物質(zhì)的加入,尤其加料放熱、放氣時應(yīng)采用分批加料或滴加的方式。
有氣體產(chǎn)生或需通入氣體的裝置。反應(yīng)體系要有導(dǎo)氣出口,如果放出酸性,堿性或腐蝕性氣體,例如,HCl, Cl2, NH3等,必需裝有相應(yīng)的酸或堿液吸收尾氣,一般出氣口應(yīng)設(shè)在裝置的最高點處。 低溫,加熱和放熱需控溫的反應(yīng):使用多口瓶,內(nèi)、外均有溫度計。 熱浴的選擇:盡可能使用油浴,特點是易控溫。在50℃左右,可使用水?。?0-160℃,用油??;大于160℃,用電熱套或沙浴。當發(fā)現(xiàn)油已經(jīng)變硬,粘稠,發(fā)黑,應(yīng)及時更換新油。加熱時,油液面應(yīng)在容器的 1/2 到2/3。 冷卻劑的選擇: 0℃,碎冰;-5-18 ℃,冰鹽?。ㄋ楸?NaCl)-50 to-78 ℃ ,干冰丙酮?。?78 --100℃,乙醇和液氮浴。 封管反應(yīng):當反應(yīng)溫度超出溶劑沸點時,應(yīng)使用高壓釜或耐壓的燜罐,不得使用玻璃瓶或氫化瓶。
無水反應(yīng)操作: 先將所有反應(yīng)玻璃瓶包括注射器烘烤,取出后迅速將裝置搭建(如反應(yīng)瓶較小,可在烘烤時簡單搭建反應(yīng)瓶,便于取出后迅速完整搭建),連接處涂上適量的真空脂。所有玻璃儀器在冷卻過程中應(yīng)通入氮氣或氮氣球密封冷卻以隔絕濕空氣。搭建好的裝置應(yīng)通入氮氣流隔絕空氣,或使用干燥管、液封、氮氣球密封體系。保證一個或多個瓶口用橡皮塞密封,以便注射器加料。反應(yīng)物應(yīng)絕對干燥,使用經(jīng)過無水新鮮處理的溶劑。加料時應(yīng)在氮氣流下,或用注射器轉(zhuǎn)移到滴液漏斗或直接滴加。 無水無氧反應(yīng): 如無水無氧操作,必需使用氮氣流(可同時附加干燥管或液封),或氮氣球密封體系。涉及金屬配合物催化劑應(yīng)使用氬氣。更嚴格時,請使用雙排管進行無水無氧操作。
有機鋰,鎂及其它怕空氣類試劑的轉(zhuǎn)移。小量的該試劑可使用注射器轉(zhuǎn)移,抽取時應(yīng)在盛該類試劑的瓶中注入氮氣或插上氮氣球,以免瓶內(nèi)負壓,濕空氣進入;大量的使用,可四氟乙烯導(dǎo)管用氮氣壓入到反應(yīng)裝置上的滴液漏斗中。反應(yīng)裝置周圍潔凈、干燥、無雜物。 在計算有機金屬試劑的用量時一定要注意分子上有沒有消耗有機金屬試劑的活潑氫。 NaH NaH, LiAlH4, 金屬 Na,K,Li 等的使用 : 嚴格按危險反應(yīng)要求操作。市售 NaH 保存在礦物油中,為 60% 的含量,計算加料量應(yīng)注意;同樣在計算 NaH NaH, LiAlH4等用量時注意底物是否還有其他可反應(yīng)的活潑氫。 金屬 Na,K,Li 保存在石蠟油或煤油中,使用前可用干燥的石油醚洗,秤量時及秤量后應(yīng)放置在干燥的石油醚中,并切成小塊加入反應(yīng)體系中。
催化加氫: 用氮氣沖反應(yīng)瓶趕走殘留的空氣(如反應(yīng)不怕水,可用少量水濕潤反應(yīng)瓶),然后小心加入催化劑,加入少量溶劑浸沒催化劑(如反應(yīng)不怕水,可用少量水浸沒催化劑),再將溶解好的反應(yīng)物加入到反應(yīng)瓶中。抽空灌氮氣或氫氣三次,每次應(yīng)以液體沸騰為止。常壓氫化,可在實驗室使用氣球或氫氣袋; 60psi 壓力以下,可使用氫化瓶;高壓氫化,可使用高壓釜,并在熟練的員工指導(dǎo)下進行。 對于生成游離胺的反應(yīng)如胺的脫芐、脫保護、硝基的還原、肟還原或吡啶、喹啉的還原等等,一定要注意反應(yīng)瓶內(nèi)不能有任何的丙酮存在,否則會發(fā)生還原胺化反應(yīng)得到上異丙基的副產(chǎn)物。 在做這類反應(yīng)時不許用丙酮洗瓶,改用甲醇或乙醇洗滌,同時反應(yīng)最好用分析純的甲醇或乙醇。 Pd/C 、 Raney Ni 等易于自燃,研究人員不得離開操作現(xiàn)場,如遇自燃可立即蓋上石棉布撲滅。 Raney Ni 加氫反應(yīng)液一般不能過濃
檢測反應(yīng)的手段,以 TLC的使用最為重要,直接、快捷、并為后續(xù)的分離純化提供大量信息,如需要亦可使用 HPLC 、GC 、NMR 或LC LC-MS 進行反應(yīng)跟蹤, 嚴禁未經(jīng)任何檢測或單憑 MS 來跟蹤反應(yīng) ,人為造成反應(yīng)的不完全或失敗。請記?。?/span>TLC 是有機合成化學(xué)家的眼睛。 檢測的時機 : 原則上,某一種反應(yīng)物加完后、所有反應(yīng)物加完后立即檢測;反應(yīng)中出現(xiàn)條件或現(xiàn)象變化時(如升降溫度前后,沉淀消失或出現(xiàn),顏色消失或出現(xiàn),氣體放出或停止等)立即檢測;一般情況下,反應(yīng)物加完后半小時內(nèi)應(yīng)檢測,然后隨反應(yīng)的快慢再行跟蹤檢測。
后處理根據(jù)反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)進行,先通過萃?。ㄖ饕浅ゴ蟛糠值柠}、高沸點極性溶劑等)、酸堿洗、過濾等得到粗產(chǎn)品。一般通過重結(jié)晶、柱層析、蒸餾等進一步精制。
項目合理安排: 在進行項目研究時,小試和放大應(yīng)該交叉進行,保持兩者之間的連貫性。在項目中反應(yīng)條件需要優(yōu)化和修改時,必須一次性將所有能想到的及文獻中提到的各種條件的小試平行展開,集中起來全部投料這樣既可節(jié)約時間,也可以很容易的發(fā)現(xiàn)最好的方法。 沒有接觸過的反應(yīng): 一定要在上午來的時候設(shè)置好,這樣可以隨時跟蹤反應(yīng)的進行狀態(tài),若反應(yīng)在進行 5-6小時后未結(jié)束,且反應(yīng)轉(zhuǎn)化率很低時可以考慮反應(yīng)過夜后處理。 短時間的反應(yīng): 一般在上午做,下午處理 長時間的反應(yīng): 在下班之前,將反應(yīng)設(shè)置好,進行過夜反應(yīng)。 將設(shè)置反應(yīng)和反應(yīng)后處理,柱層析純化等交叉同時進行,不能夠單方面只進行一個操作。 對于許多小量的反應(yīng)可以不經(jīng)過后處理,直接濃縮溶劑上柱或 TLC 分離。
|