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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-05-30 12:06
前言
記得本科時,教本人有機化學課程的女化學老師,在課堂上風趣的說道,她在家里燒菜比較好吃,因為燒菜就跟做實驗一樣,這個加點,那個加點,不反應的反應有新點了,不好吃的菜也變得有味道多了。而且身為有機化學工作者,炒菜敢多放鹽,味精,醬油,大料,油。畢竟合成實驗室那么毒都活了下來,早就百毒不侵,菜里的這些作料根本不放在眼里,那些養(yǎng)生專家可以一邊歇著了。
仔細想想,化學老師說的也不無道理,化學反應其實跟炒菜在某些角度來說,有異曲同工之處:爆炒的火候控制(反應溫度控制)、蒸煮的時間監(jiān)控(反應時間控制)、需不需要高壓鍋壓爛(氫化反應壓力大?。⒚恳粋€操作的改變,都會直接影響到菜的口味與品質(反應產物的產率與純度高低),這跟我們篩選有機實驗反應產率基本是一個思路模式。
食材的加入順序也有影響,先放肉,后放菜,還是先放菜,后放肉。鹽什么時候放適宜,黃酒什么時候放才能去腥,味精什么時候放最鮮,蔥花什么時候放才能最佳配色。化學反應也是如此,加料順序是合成反應中最簡單的操作,因此也是最容易被人忽視的。大部分反應其實對物料添加順序無影響,就是一鍋煮。但有些反應的添加順序卻極其重要,關乎成敗,很多好的合成設計路線,可能就因為一個錯誤的添加順序,沒有產物而被放棄。
高中的化學課,老師講過關于加料順序印象最深的一個,就是配制稀硫酸了。必須得先加水,濃硫酸慢慢往攪拌的水里滴加,才能防止硫酸飛濺。這是跟放熱有關,合成反應里很多物料添加順序的影響也有各種原因。
但是講太多大道理不如幾個真實的實例,下面就介紹幾個有機合成實驗里的真實案例,來看看物料添加順序有多重要。
一、反應物料添加順序對Hantzsch吡咯合成的影響
在用酮基戊二酸二乙酯與氯丙酮和甲胺縮合,生成Hantzsch吡咯產物時,發(fā)現(xiàn)先加甲胺,然后再加氯丙酮;與先加氯丙酮,再加甲胺的反應產物比較,吡咯環(huán)上的取代基甲基位置不同。因此,如果粗心大意,該類型反應隨意一鍋煮,雖然都拿到產物了,并且核磁氫譜也基本類似,但是如果要是制備原料藥,供人使用,那就差之毫厘,失之千里了。很多高校學生抱怨自己的導師對核磁譜圖對比管得太嚴,實際上有一定道理的。

右邊產物機理如下:

二、反應物料添加順序對磺酰氯制備的影響

噻吩與丁基鋰及二氧化硫反應,生成亞磺酸鋰,如果將亞磺酸鋰緩慢滴入過量的氯氣里面,則可以生成磺酰氯,并繼續(xù)與甲胺反應,生成所需產物。
但是如果將NCS(N-氯代丁二酰亞胺)滴加入亞磺酸鋰反應液里面,由于剛生成的少量磺酰氯會立即被亞磺酸鋰進攻,從而最終只得到砜的二聚體產物。
三、物料添加順序影響產率

在制備沙奎那韋前體時,喹啉-2-甲酸與特戊酰氯和三乙胺反應。當先加入特戊酰氯,后加入三乙胺,能得到較高收率的混合酸酐,繼續(xù)與L-天門冬酰胺反應,得到所需要的前體。如果喹啉-2-甲酸先與三乙胺反應,會生成相應的季胺鹽,再加入特戊酰氯后,季胺鹽無選擇性進攻已經生成混合酸酐,導致生成喹啉-2-甲酸自身縮合的酸酐,而該酸酐與L-天門冬酰胺反應,只能部分生成產品,導致最終的反應收率極大降低。
四、Hoffman重排,試劑添加順序對反應的影響

在嘗試用Hoffman重排得到咪唑酮時,發(fā)現(xiàn),當不加氫氧化鉀,主要產物為溴化產物。加入2.5當量的氫氧化鉀時可以得到預期產物,但產率較低。對試劑添加順序進行研究,發(fā)現(xiàn)將氫氧化鉀和NBS在零下5攝氏度攪拌一段時間后,再將原料吡啶酰胺加入,則可以高收率的得到期望產物。
其原因是氫氧化鉀與NBS在低溫攪拌,可以生成活性更強的溴化試劑:

五、顛倒試劑的添加順序對羥基磺?;挠绊?/span>
在制備奈非那韋前體時,想對中間體的羥基進行甲磺?;Wo。在對試劑的添加順序研究發(fā)現(xiàn),當先加三乙胺,再加甲基磺酰氯時,生成了甲磺酸酯產物,但給產物會在反應液里過量三乙胺的作用下,繼續(xù)發(fā)生分子內的進攻關環(huán),從而得到百分百產率的噁唑啉副產物。而當將甲基磺酰氯先加入反應體系,再滴加入三乙胺時,則可以較好的產率得到所需產物。

總結
胺和羧酸用EDCI加HOBt縮合,相信很多人都做過,如果查資料,對該反應的試劑添加順序,一般認為是羧酸+EDCI+HOBt+三乙胺攪拌一段時間,最后滴加胺,能有效提高產率。但本人實際在做某一種化合物時,發(fā)現(xiàn)只有將EDCI用溶劑溶解,最后滴加入反應體系,效果才最好,否則有10%的副產物生成。別問我為什么,我查了很多資料,也研究反應底物本身,還是沒搞明白原因。
所以有機化學是一門實踐科學,理論是基礎,對任何反應,都要有耐心,嘗試任何可能性,有時便能得到意想不到的結果。我們不可能違背基本原理,制備不可能產生的產物。但也不能以一貫經驗,準確預測任何反應的結果。否則,就不需要有機實驗人員在實驗室天天累成圖片了。
參考文獻:尼爾.G.安德森, 實用有機合成工藝研發(fā)手冊。

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