有機合成的過程就像騎行爬山,每一步反應就像一座高山,摸索反應條件的過程就像緩慢吃力地在盤山公路上蜿蜒上行,行走的每一步都很艱難。終於反應條件打通,翻越反應山峰的埡口,迅速滑行到坡底,勝利的喜悅稍縱即逝。抬頭望見另一座反應的高山,繼續默默爬行,如此循環往複。有機合成的大部分的時間都是在吃力爬山的過程,過程中總是伴隨著失敗和絕望。當我們遇到失敗的反應條件時,如何分析失敗的原因?要從哪些方麵入手?小編拋磚引玉,與君共勉。
反應前準備可能出現的問題:
反應瓶是否幹淨?一些微量的雜質可能會影響一些精細的反應。如瓶子沒有幹燥好,一些要求無水的反應可能會失敗。對氧氣敏感的反應,是否做好了惰性氣體保護?往期文章:【Schlenk技術及無水無氧操作中物料的轉移】【【基礎操作】溶劑如何脫氣除氧?】【有機合成中如何除去化合物中殘留的水分?】
反應中各個物料的計算是否正確?這個錯誤雖然低級,但是也偶有發生,也有可能看錯了原料的分子量或者試劑濃度。
原料的純度是否達到要求?原料最好HNMR,LCMS和TLC等多個監測方法同時確認,對於一些不是剛純化過的原料,放一段時間後投料,需要再次確認。
反應中用到的試劑質量怎麽樣?有時新買的試劑也要確認一下純度,一些溶劑重蒸一下可能會有改觀。
反應液中底物濃度是否合適?有沒有過濃或過稀。
反應過程中可能出現的問題:
有沒有正確的監測反應?用兩種以上的監測手段監測反應,並且結果要相互印證。不能隻是看LCMS結果而不點板,有時LCMS中會出現假峰,如利用甲苯作為溶劑的反應監測,通常要將甲苯濃縮除去後,再進行監測,如果不濃縮除去或沒有除幹淨,甲苯峰會嚴重影響你對反應結果的判斷。另外一些分子常常隻出片段峰,如帶Boc的化合物出少56的分子量,苄醇出少18的分子量,苄基鹵代物通常出苄基正離子的分子量(不要誤認為是消除生成了烯烴)。
有沒有全程監測反應,是否監測到反應變雜的時間點?很多反應可能是由於反應時間過長,導致產物分解。
是否留意整個反應過程中的反應內溫的變化?對於很多放熱的反應,加料後可能會迅速放熱,導致溫度積聚,實際反應溫度過高導致反應失敗。
操作過程中加料順序是否正確?加料速度是否過快?投反應之前一定要先了解反應的機理,問下自己為什麽要按這個順序進行加料。如丙二酸二乙酯進行烷基化的反應【丙二酸酯合成反應】,利用碘甲烷上一個甲基,通常先用強堿拔氫,然後緩慢滴加碘甲烷,如果要先將碘甲烷加入反應中,再加堿,可能會得到上兩個甲基的產物。
比如還原胺化反應,如果用硼氫化鈉作為還原劑,就必須確定完全生成了亞胺才能加入還原劑。如果沒有完全生成亞胺,直接加入還原劑,醛酮會直接被還原,無法得到產物。【投反應如何加料?】
極高效酰胺化試劑----TCFH−NMI進行縮合時,要最後加入TCFH, 如果一鍋法直接加入進行縮合,反應成功失敗隻能隨緣。
反應攪拌是否充分?一些非均相的反應,通常要劇烈攪拌才能充分反應。
如果反應沒有進行,是否溫度是否足夠讓反應發生?或者補加原料促進反應進行?如加壓插羰反應,有時候壓力不夠可能就不反應,可以用更高壓力試試。
後處理過程可能出現的問題:
產物是否不穩定?如果產物是酰氯,則必須避免接觸水或醇類。很多熱不穩定的產物,盡量用相對較低溫度濃縮。
產物沸點有多高?對於低沸點的產物,濃縮一定要小心,可能會被旋走。
產物是否會和後處理溶劑反應?比如產物是羧酸,如果濃縮時溶劑中含有醇,可能會酯化。