有机合成的过程就像骑行爬山,每一步反应就像一座高山,摸索反应条件的过程就像缓慢吃力地在盘山公路上蜿蜒上行,行走的每一步都很艰难。终于反应条件打通,翻越反应山峰的垭口,迅速滑行到坡底,胜利的喜悦稍纵即逝。抬头望见另一座反应的高山,继续默默爬行,如此循环往复。有机合成的大部分的时间都是在吃力爬山的过程,过程中总是伴随着失败和绝望。当我们遇到失败的反应条件时,如何分析失败的原因?要从哪些方面入手?小编抛砖引玉,与君共勉。
反应前准备可能出现的问题:
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反应瓶是否干净?一些微量的杂质可能会影响一些精细的反应。如瓶子没有干燥好,一些要求无水的反应可能会失败。对氧气敏感的反应,是否做好了惰性气体保护?往期文章:【Schlenk技术及无水无氧操作中物料的转移】【【基础操作】溶剂如何脱气除氧?】【有机合成中如何除去化合物中残留的水分?】
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反应中各个物料的计算是否正确?这个错误虽然低级,但是也偶有发生,也有可能看错了原料的分子量或者试剂浓度。
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原料的纯度是否达到要求?原料最好HNMR,LCMS和TLC等多个监测方法同时确认,对于一些不是刚纯化过的原料,放一段时间后投料,需要再次确认。
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反应中用到的试剂质量怎么样?有时新买的试剂也要确认一下纯度,一些溶剂重蒸一下可能会有改观。
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反应液中底物浓度是否合适?有没有过浓或过稀。
反应过程中可能出现的问题:
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有没有正确的监测反应?用两种以上的监测手段监测反应,并且结果要相互印证。不能只是看LCMS结果而不点板,有时LCMS中会出现假峰,如利用甲苯作为溶剂的反应监测,通常要将甲苯浓缩除去后,再进行监测,如果不浓缩除去或没有除干净,甲苯峰会严重影响你对反应结果的判断。另外一些分子常常只出片段峰,如带Boc的化合物出少56的分子量,苄醇出少18的分子量,苄基卤代物通常出苄基正离子的分子量(不要误认为是消除生成了烯烃)。
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有没有全程监测反应,是否监测到反应变杂的时间点?很多反应可能是由于反应时间过长,导致产物分解。
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是否留意整个反应过程中的反应内温的变化?对于很多放热的反应,加料后可能会迅速放热,导致温度积聚,实际反应温度过高导致反应失败。
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操作过程中加料顺序是否正确?加料速度是否过快?投反应之前一定要先了解反应的机理,问下自己为什么要按这个顺序进行加料。如丙二酸二乙酯进行烷基化的反应【丙二酸酯合成反应】,利用碘甲烷上一个甲基,通常先用强碱拔氢,然后缓慢滴加碘甲烷,如果要先将碘甲烷加入反应中,再加碱,可能会得到上两个甲基的产物。
比如还原胺化反应,如果用硼氢化钠作为还原剂,就必须确定完全生成了亚胺才能加入还原剂。如果没有完全生成亚胺,直接加入还原剂,醛酮会直接被还原,无法得到产物。【投反应如何加料?】
极高效酰胺化试剂----TCFH−NMI进行缩合时,要最后加入TCFH, 如果一锅法直接加入进行缩合,反应成功失败只能随缘。
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反应搅拌是否充分?一些非均相的反应,通常要剧烈搅拌才能充分反应。
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如果反应没有进行,是否温度是否足够让反应发生?或者补加原料促进反应进行?如加压插羰反应,有时候压力不够可能就不反应,可以用更高压力试试。
后处理过程可能出现的问题:
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产物是否不稳定?如果产物是酰氯,则必须避免接触水或醇类。很多热不稳定的产物,尽量用相对较低温度浓缩。
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产物沸点有多高?对于低沸点的产物,浓缩一定要小心,可能会被旋走。
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产物是否会和后处理溶剂反应?比如产物是羧酸,如果浓缩时溶剂中含有醇,可能会酯化。