如何做好一个化学反应

文章来源:石化研究所发布时间:2025-03-19浏览次数:10

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:这种化学现象看上去是不是有普遍性操作流程难度如何每一步操作的目的和具体含义试剂能否买到,价格便宜吗实验描述得详细程度如何文章作者和发表刊物

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。

• 找出与你的反应体系最相似的文献操作。

• 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)

• 搅拌、加料速度和温度这些参数都是可以控制的!

• 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)。

三、实施步骤

1. 决定反应规模

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。

2. 算出你要用的反应物和试剂的量。

3. 订购化学药品,查出必要时要采取的纯化方法。

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。

关于选瓶子:

• 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。

• 该用三口瓶投料的不要为了图省事用单口瓶投料。

• 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。

四、反应监测

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。