1.反应的设置
1.1前期准备
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首先,熟读文献: 实验步骤,文献正文及该反应的相关内容。理解相关此反应的机理,了解和预见出现的现象和副产物。
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对所需的试剂和溶剂的特性有充分的了解.毒性?易燃? t-BuLi, LAH, MeI, POCl3
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有完全相同的文献实验步骤,首先严格按照文献方法投料。没有时则根据机理和反应式,找到类似的反应设置反应。
1.2 设备仪器的选择
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检查玻璃仪器和反应设备。玻璃仪器有无裂痕,加热器是否正常可用,铁架台是否稳固。
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正确选择玻璃仪器和搅拌子的大小。均相反应,液面< 2/3 ;非均相,回流或气体的产生< ½,无水无氧的反应时更应注意。
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搅拌装置的选择: 机械搅拌>2 L的固液反应,强力搅拌: >3 L的均相;250 mL~2 L; 磁力搅拌: 25~250 mL。
1.3投料
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想清楚投料比: 试剂昂贵与否, 是否有利于后处理和纯化。总之,要基于反应的机理上来选择。
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反应溶剂的使用: 一般是底物的浓度严格控制在0.3~0.5 mol/L。对Neat 反应要混合均匀。
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加料次序: 原则是固体物或液体物加入到液体物中。注意放热反应防止喷料。控制好温度,尤其是低温的反应更应注意。
1.4: 反应的具体细节
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有气体产生和需要通入气体的反应一定要有气体导出装置。切记不可将反应体系为完全封闭的。
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注意尾气的吸收。酸,碱性的出气口应在装置的最高处。
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需控温的反应 (低温,加热和反热的反应).要用温度计至于多口瓶上,要内外温都要监控 !
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热浴的选择: 尽量用油浴易控温.50~160度.> 160度用电热套或沙浴. 冷却反应: 0度, 碎冰;-5~-18度,冰盐浴( NaCl, NaNO3);-50~-78度,干冰丙酮,-78~-100度乙醇液氮。
无水无氧操作: 玻璃仪器要烘干(120度左右), 瓶口处用橡胶塞以便注射器的使用. 要氮气置换至少三次. 用重新处理的溶剂.
无水无氧操作中物料的转移:
有机金属试剂的量取和转移:取少量时用注射器,要用氮气球置于试剂瓶上避免负压. 大量使用时用聚四氟乙烯导管氮气压出.
NaH,LAH, Na, K, Li的使用(注意安全使用!):
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取LAH 时不可用铁制勺,用木制或塑料的。
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Na, K, Li保存于石蜡油或煤油中,使用前用石油醚洗涤.
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催化加氢反应: 一定要做好氮气和氢气的置 换(至少三次).Pd/C, Re-Ni易于自燃!
1.5 反应的跟踪和检测
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检测反应是反应成功的关键. 检测手段: TLC 是最重要简便直接的. NMR是终极手段, 其它还有LC-MS, HPLC, GC, GC-MS, IR, UV, X-Ray等辅助手段.
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何时检测: 可通过实验现象,温度的变化,颜色的变化, 气体或沉淀的析出等. 一般反应半个小时要检测, 从快速到慢的反应,可从几分到几小时内检测.过夜反应: 过夜前后要检测.
1.6 反应的后处理和产物的纯化
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后处理是根据反应物质的物理化学性质进行的.
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先通过萃取(主要是除去大部分的盐,高沸点极性溶剂等),酸碱洗.过滤等得到粗产品.
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粗产品进一步精制一般通过重结晶,柱层析,Pre-HPLC,Pre-TLC, 蒸馏,升华等.其中重结晶,柱层析是最重要的手段!掌握好这两个手段是合成技能提高的重要标志.
2.1项目安排
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合理安排项目: 小试和放大要交叉进行,保持二者的连贯性. 项目需优化的要一次性想到文献中提到的所有方法,集中起来平行反应.切不可等一个小试完了再进行下一个. 时间是最重要的!!!
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没有接触的反应最好上午做,便于跟踪反应,4~5个小时未进行完且转化率低时可考虑改变反应条件,如提高反应温度.
2.2小试和放大
2.2.1小试:小试非常重要!
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从毫克到数十克不等,一般满足项目后面4~5步以上的反应,且每步要留有几十毫克的标准样品, 最好是要有核磁谱图, 尤其是新的项目关键中间体必须有正确核磁谱图方可进行放大实验.
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小试操作必须严格. 尤其是对金属试剂参与的反应一定要用新制干燥的溶剂
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小试一定要有结论: 严格按照文献后处理操作不擅自改动. 是否得到目标物, 产率如何, 分离纯化方法是什么等.
2.2.2 放大:放大要非常谨慎!
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小试得到正确结论后方可放大,第一次放大到十倍. 谨记:不可盲目放大. 不可把原料一次性放大,否则出了问题无法挽回! 要循序渐进. 可平行几个反应,集中后处理.
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严格按照小试的条件
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对前一两步中间体的制备, 如果是反应简单,产率高的,原料廉价的可不经过小试直接放大, 节约宝贵的时间!! 但反应要严格监控.
2.3项目进行中的原则:
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优先选择已有的文献方法.鼓励有自己的想法.
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路线和工作计划确定后不可轻易更改.
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要准确计算起始原料的用量,避免从头来过.
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最好是每步中间体要得到纯品.不可将粗品进行到底.特别是在最后一步反应前,中间体必须进行纯化!
总结:
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从现象和本质上理解反应.
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设置要合理
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检测要及时
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后处理要小心
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纯化手段要省事
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小试非常重要, 放大要非常谨慎!
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项目安排要流畅.
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