一、文献调研
1、做一个新的反应前首先应该检索Scifinder或Reaxys,看看有没有前人做过这个反应,反应体系是否跟你的类似,有多少作者报道了相似的反应。
2、熟读相关文献,熟读相关文献!包括详细的实验步骤以及全面了解文献正文与Supporting Information附加信息。
了解:
3、有可能的话最好是找一篇与这种反应有关的综述文章,了解有关反应适用范围和局限性。
4、打印整篇文章, 而不是只要你刚好在用的那几页。
5、选一个procedure跟着做, 一般文献报道的操作步骤是他人花了很长时间摸索的,我们一般情况下不要轻易去更改加料的摩尔比,溶剂量,加料顺序(许多反应加料次序不能颠倒,否则会得不到产物,甚至得到副产物)以及反应定温度等。
二、实验前的准备工作及注意事项
一个完美的反应:试剂能买到,也不很贵,而且实验室就有现成的。很清楚反应要进行多长时间,要做多大规模。 产物稳定, 能够被保存下去。• 开始之前,确定所有的试剂是否有足够量(帅哥:“这一条最重要了,组里见过很多次投料投一半了,没有某某试剂,尴尬!”)。• 如果起始原料不贵, 可以尝试做 1 mmol 或 250 毫克规模的反应。• 如果起始原料比较贵,做你认为有把握完成的最小的规模。• 在早晨开反应, 留出足够的时间监控反应, 准确记录反应需要多长时间。(对于成熟的反应,在保证安全和遵守实验室规定的前提下,可以晚上回流, 第二天早上处理反应,这样可以节约时间)• 将颜色变化、溶液状态、TLC、纯化条件以及详细的反应流程都应写到实验记录本上。• 如果在实验过程中出现问题, 首先要想想是不是实验技术上有问题,把避免这些问题的想法记录下来。 • 尝试鉴别出反应生成的每一个产物(用核磁共振谱)。• 拿到产物,试着将产品放置一段时间, 观察其对酸敏感性(硅胶板上分解或对CDCl3 有交换),挥发性(高真空是否挥发),热稳定性(放在实验台上或核磁共振管中是否有变化)。• “永远不要说‘我试了一次, 做不出来’” -诺贝尔化学奖得主欧内斯特· 卢瑟福( Never say, "I tried it once and it did not work."——Ernest Rutherfor)i. 做一个全新的反应时, 如果反应物足够, 最好从 1 mmol 开始。 如果反应物很珍贵, 可以把它分成3-4 份。 要是你觉得小量反应没有困难, 10mg 通常是最好用的选择。ii. 如果以前做过这个反应, 你可以选择做一个更大规模的反应。 不过, 最好不要超过原来实验规模的 3-4 倍, 以防止反应的效率降低。iii. 如果你需要很多产物, 对相似的操作流程比较熟练,或者觉得比较有把握(如根据文献) , 你可以从 1g 甚至 5g 反应物做起。4. 预计搭装置、做反应和后处理要用多长时间,据此规划何时启动该反应。5. 启动实验。
• 在反应前一需要选择好合适的瓶子大小和合适的搅拌子,千万不要等原料都加到一起去了发现瓶子小了或搅拌子小了,会导致很尴尬的局面。• 对一些简单的反应如水解,酸胺缩合等,瓶子用水洗完用丙酮涮过后,吹干既可以使用,而对一些要求严格的有金属试剂参与的反应或一些偶联反应,全套反应仪器必须要通过干燥箱或红外灯干燥使用。• 在设置小反应时也不宜使用过大的反应瓶,特别是在做无水无氧的反应时,若反应只有2-3 mL的溶液而使用50 mL的烧瓶是很难将反应控制的很好。• 对于均相反应,液面不超过容器的2/3;对于非均相、回流或气体产生的反应,液面不超过1/2。关于溶剂用量: 很多人对溶剂量把握的也不是很好,一般情况下分子内的反应我们反应体系浓度会稀一些,而对常见的分子间的反应,我们一般需要控制反应体系浓度在0.1~1.0 mol/L左右(100 mg ~1-3 mL)。若反应底物只有几十 毫克,溶剂却用了几十 毫升,有时不仅降低反应的速度,而且对无水反应,溶剂中少量水分对反应也是致命的。关于温控:对于加热或低温反应,我们通常需要对内外都进行温度监控。反应开始的一段时间一定要进行监控, 直到反应进行完。
现在大家更多地依赖HPLC、GC、NMR或LC-MS等检测手段,在一定程度上忽视了传统的TLC检测,请大家记住:TLC是有机合成化学家的眼睛。我们不能单纯根据LCMS或自己主观臆断来判断一个反应的失败。如果各化合物极性很接近,我们可采用交叉点板,多次展开的方式进行TLC检测。
五、后处理
反应根据淬灭原则淬灭后一定要马上将粗产品处理出来,严禁过夜,这可能会导致产品变坏。
1.看文献不仔细,忽视反应浓度,加料顺序,过分迷信文献中的反应时间,忽视文献中反应所用试剂的纯度或规格。2. 选择反应容器或搅拌子不当,反应容器不够干净,无水反应容器不够干燥(NaH, LAH, 有机锂试剂, 有机锡试剂, 硼烷等参与的反应),试剂不够干燥,试剂易变质纯度或浓度不高(EDCI,CDI, 有机锂试剂, 有机锡试剂, 硼烷, 含配体的钯催化剂等)。3.投料过快反应温度失控,误认为体系内外温度一致(温度要求严格的反应,内外都需要温度计)5.放大时过度延长反应时间,需要及时监测反应,不能盲目延长时间。6.萃取时体系未调到合适的pH值,如产物是胺,但是体系是酸性的,这个估计萃不出来10.忘记称量瓶重。
11.分液时忘记及时关闭分液漏斗的旋塞,回头一看什么都没了。
12.过柱子的时候把产物给弄没了。
13.柱子走干了。
14. 旋蒸的时候,含产物的烧瓶一头扎进水浴锅。
15.旋蒸的时候忘开真空…..。
16. 旋蒸时不停的暴沸。
17. 把反应液倒进旋开塞子的分液漏斗。
18. 搅拌子连同反应液一起到进分液漏斗,结果搅拌子搞破分液漏斗。
19. 做NMR时,仅有氘代溶剂,忘加…。
20. 相信自己的记忆力很好,多个样品不写标签,第二天后悔莫及。
21. 忘记开循环水。
22. 相信溶剂绝对纯净绝对无水。
23. 直道要处理反应时,发现少加一底物。
24. 投料时,加错原料。
25. 投料前不确认原料。
26. 投料的过程中,发现反应瓶小了。
27. 淬灭反应时,发现反应瓶太小了。
28. 取样时,搞破瓶子。
29. 计算投料配比时,没有考虑原料的含量。
30. 计算投料配比时,搞错一个小数点。
31. 相信一个不可靠的反应能发生奇迹。
32. 分液时,把产物层丢弃。
33. 搅拌子打破瓶子。
34. 为取出产物,惟有搞破瓶子。
35. 反应瓶滑进油浴锅。
36. 温控失灵。
37. 冲料。
38. 减压蒸馏暴沸。
39. 使用乙醚,老打瞌睡。
40. 多组分平行试验,混乱了批号。
41. 过夜反应时,循环水管从冷凝器上脱落。
42.洗瓶子时打破瓶子。
43. 在封闭的体系中进行有气体释放的反应。
44. 萃取时,死活不分层。
45. 切钠块时,打了一个喷嚏。
46. 打开冰箱,忘记关;从冰箱取出试剂,忘记归。
47. 别人拿走你称量好的瓶子。48. 已经是晚上9 点,你的玻璃仪器没有一件是干净的。本文内容综合自化学科讯等,制药人资源公众号