14第十四章 合成实验操作及路线要点.ppt

第十四章 有机合成反应的实验处理 14.1 有机合成实验的准备 确定合成目标后，首先要做的事情是： 通过查阅文献确认化合物的基本情况，包括：熔沸点，毒性，酸碱性，溶解度，手性及旋光度等 随后应查阅文献，确认： 目标产物的合成路线是否已有报道 与之结构相似的化合物的合成路线是否存在 文献通常能够给出大致的研究方向 文献的格式： 杂志上的文献： 文章名称，作者，杂志，年，卷（期），页码范围，其中“作者”的格式分为两种： 姓，名的第一个字母. 如Wang, P. （美国格式），如： Wang, P.; Ma, J.-P.; Huang, R.-Q.; Dong, Y.-B. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10620. 名的第一个字母. 姓，如P. Wang（欧洲格式），如： Z. J. Zhong, H. Seino, Y. Mizobe, M. Hidai, A. Fujishima, S.-i. Ohkoshi, K. Hashimoto, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2952. 文章名称通常可以省略，中文与之类似 书籍的格式： 书名，作者，出版社，出版年月，引用页码，如： 如果是翻译的书籍，应注明作者和译者 根据文献查阅结果可基本确定合成路线，随后可通过实验室小试－中试－工厂试生产实现产品的工业化 实验室小试的目的： 确认实验路线，探索温度、溶剂、催化剂等条件对收率的影响，以成本和收率确定反应条件 根据小试产品分析副产物和杂质含量，根据反应现象编订操作注意事项，为中试奠定基础 中试是小试的放大量实验 验证放大量后的条件控制以及收率，以效益为原则修改反应条件 试生产是在中试基础上的更大量实验 14.2 实验室小试的注意事项 硝碘酚腈是牛羊的抗肝片吸虫药，如何合成？ 根据文献确定高收率的合成路线如下： 分析各步中的影响因素： 硝基化反应： 硝酸的浓度，温度是两个主要的影响因素，需要实验确定最佳点 氰基化反应： 如何进行氰基化反应才能成本和操作最适宜： 酰胺在POCl3等试剂存在下脱水 酰胺加热直接脱水 醛与盐酸羟胺在甲酸中脱水 各路线中均存在实验条件优化的问题 碘化反应： 使用哪种试剂，如何使试剂尽可能全部利用？ 碘单质价格最低，但产生碘化氢副产物 三步反应均需使用正交试验优化反应条件： 正交试验是平行实验，各实验只依次改变一个条件，依据实验产率绘图即可确定最佳条件，如： 正交试验的注意事项： 正交试验应该是平行实验，即其他条件都不变，只改变其中一个条件，且最好是渐变式，如研究温度的影响： 正交试验最好由同一实验者进行，避免随机影响因素 特殊的实验条件： 一、无水反应：包括溶剂除水和体系防水两个方面： 溶剂除水： 溶剂的无水处理： 干燥剂干燥后蒸馏使用，蒸馏前应先滤去干燥剂 干燥好的标准： 干燥剂分为两类：可逆与不可逆干燥剂： 干燥的一般步骤： 含水较多的液体样品应先加饱和氯化钙或浓氯化钠水溶液使其分层 先加吸水能力强的干燥剂（如CaCl2）干燥，后加吸水效率高的干燥剂（如MgSO4） 需要彻底干燥时常用Na或CaH2处理 常见液体原料的处理： 丙酮： KMnO4共热后蒸出，K2CO3或CaSO4干燥后再蒸出 乙醚： 检验过氧化物（浓硫酸－KI－淀粉）后加钠蒸出 硫酸亚铁除去过氧化物 二氯甲烷（DMC） 5％碳酸钠溶液洗涤，水洗后氯化钙干燥蒸出 DMF 1/10苯共沸除水，硫酸镁干燥后减压蒸馏 苯： 浓硫酸洗涤后10％碳酸钠溶液洗，氯化钙干燥蒸出 THF： 与乙醚类似，干燥可用KOH固体 吡啶、三乙胺： 与KOH共热后蒸馏，加KOH保存 DMSO： 与NaH混合会爆炸，用氢化钙、氧化钙等干燥后减压蒸馏 体系的防水： 氯化钙干燥管隔绝空气中的水分，如F-C反应等 使用惰性气体保护进行反应： 二、无氧技术 无氧技术通常也需要无水，因此需要使用真空线或Schlenk技术 真空线： 高纯气体的使用前处理： 无水无氧条件下的液体转移： 惰性气体保护下的蒸馏操作： 惰性气体保护下的反应装置： 三、温度控制： 冷浴： 0～10度以上：冰水浴 －20～0度：冰盐浴（氯化钙或氯化钠） －20度以下：其他方式（干冰＋溶剂） 热浴： 室温～300℃ ：空气浴，反应瓶外壁与电热套保持1厘米距离 室温～80 ℃ ： 水浴，热浴液面稍高于容器液面，必要时加入油覆盖在水面上 室温～250 ℃ ：油浴，不同的温度需选不同的油，防止着火 140～500 ℃ ： 盐浴（KNO3:NaNO2=1:1） ，性质稳定 旋转蒸发器： 14.3 中试的注意事项 在小试的基础上，中试主要检验各装置在放大量时是否影响产率，是否存在其他危险 小试的控温和滴加等传热、传质过程易控制，放大量则会出现温度不