化学合成入门攻略

化学合成入门攻略
前言:本攻略偏工艺,偏实际应用,理论方面不做过多的讲解。不懂的地方请翻阅《基础有机 化学》。大致分为试剂篇,反应操作篇,分析检测篇,和后处理篇。
试剂篇: 介绍常用的溶剂,碱,酸,氧化剂和还原剂。
溶剂 :溶剂根据极性可以分为三大类 : 非极性溶剂: THF,DCM,EA,dioxane,toluene   
偶极溶剂: DMF,DMSO,ACN,acetone   
质子溶剂:水,甲醇,乙醇   
一般来说,质子溶剂有利于    SN1反应,偶极溶剂有利于 SN2反应。
在偶极溶剂中,亲核性顺序是    F> Cl-> Br- > I-,在质子溶剂中相反。
DMF:
N,N- 二甲基甲酰胺 ,对大多数有机物有着很强的溶解性,沸点高。常用作    SN2 反应的溶
剂,
或者用于高温反应,或者在底物在其他溶剂中溶解性差的时候也会使用。溶剂用量一般    3~4V,反
应结束后加3倍量的水稀释,然后用 EA或者MTBE萃取。
DMF也可以作为甲酰化试剂在芳环上引入甲酰基,另外    DMF中可能有少量的二甲胺会导致胺
甲基化的副产物生成。
DMA
N,N-二甲基乙酰胺,和 DMF类似。沸点更高。
DMSO
二甲基亚砜,和 DMF类似。
DMS迹可以作为氧化剂参与一系列的氧化反应,比如    Swern氧化,用DMSO将醇氧化成醛。
NMP:
N-甲基吡咯烷酮,和 DMF类似。
ACN:
乙腈,常用于SN2反应作溶剂。乙腈和水混溶,但是能和盐溶液或者碱液很好的分层。
THF:
四氢呋喃。除了作为一般溶剂,还常用在氢化钠,格氏试剂,丁基锂等强碱参与的反应,由 于这类反应怕水,应当注意严格控制水分(一般要控制溶剂水分    0.1%),并做好氮气保护。
2-Me-THF
甲基四氢呋喃。与 THF不同的是,THF和水混溶,而甲基四氢呋喃和水是分层的(但是能溶解 16%的水)。所以用甲基四氢呋喃可以简化后处理,但是缺点是甲基四氢呋喃比较贵。
DCM:
二氯甲烷。常用的反应溶剂和萃取溶剂。沸点低,和水不互溶(溶解    4%的水)。注意后处理
分液的时候有机层在下层(其他大多数有机溶剂在分液的时候都是在上层)
注意DCM在强碱性下会生成卡宾,可能导致一些副反应生成。
注意DCM虽然属于低毒,但是由于其沸点低,易挥发,对人体的危害仍然不可轻视。
氯仿:
。禁用,毒性太大。可以用    DCM代替。
EA:
乙酸乙酯。常用的反应溶剂和萃取溶剂。注意碱性条件下容易水解,导致分液时乳化。    EA
然与水分层,但是 EA中能溶解10%的水。所以在用 EA萃取后,有机相往往需要用卤水洗一下再干 燥以除去水分。
IPAc
醋酸异丙酯。和 EA类似。与EA相比,相对不容易水解,对水的溶解度也更小。缺点是贵。
MTBE
甲基叔丁基醚。常用的反应溶剂和萃取溶剂。相比于    EA它对DMF和水的溶解度更小,所以
在处理DMF反应的时候,用 MTBE乍为萃取溶剂比用 EA要容易除去 DMF缺点是味道很不友好。 Et2O
乙醚。禁用,易爆。可以用    THF, MTBE等代替。
Toluene
甲苯。和水共沸是它最大的特点。常常在一些生成水的可逆反应中,用分水器除去反应中的 水而使反应正向进行。后处理中用甲苯共沸除去产物中的水也是常用的操乍。
MeOH:
甲醇。常用的反应溶剂和结晶溶剂。在加氢,硼氢化钠还原等反应中往往乍为首选。甲醇    /
体系是常用的结晶体系。
EtOH
乙醇,和甲醇类似。基本无毒。
IPA
异丙醇。和甲醇类似。IPA常单独作为结晶溶剂。
PE
石油醚,过柱子用溶剂,有时候也用来做结晶溶剂或者打浆溶剂。
Hep
正庚烷,和PE类似。不同的是,PE是多组分的混合物,正庚烷是单组分的化合物。在放大生 产中,多使用Hep来代替PE= Hep/EA是常用的结晶体系。
Hep和水共沸,有时候抽滤含水物料的时候,会用    Hep来淋洗,使得物料中的水分更容易被烘
干。
碱: 包括有机碱和无机碱
有机碱:TEA dipea DBU NMM醇钾,醇钠,烷基锂,格氏试剂    ……
斩波调速器无机碱:氢化钠 , 氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化锂,碳酸钾,碳酸铯,碳酸钠,碳酸氢钠       
TEA
三乙胺。常加入反应中作为缚酸剂。和水互溶,有机相里的三乙胺可以用水洗掉。在过柱子 的时候,有些碱性化合物挂柱,可以通过在洗脱剂里添加    0.5%的三乙胺来帮助洗脱。
DIPEA(电网谐波治理装置DIEA):
二异丙基乙胺。与三乙胺类似。不同的是, DIEA 的空间位阻较大,在一些情况下,使用 DIEA 可以避免手性化合物消旋。
KHMDS:
六甲基二硅氨基钾,强有机碱。常用的是它的    THF溶液。类似的还有 NaHMDS,LiHMDS HMDS.
强弱依次递减。 t-BuOK
叔丁醇钾。强碱,常用于拔羟基的氢,来构建醚。用的多是固体,搭配四氢呋喃使用,市场 上也有卖溶液。叔丁醇钾本身较为安全,但是如果叔丁醇钾的固体粉末和易燃物(比如脱脂棉) 放在一起,还是会自燃的。
丁基锂: 有正丁基锂,仲丁基锂,叔丁基锂三种。强碱,常用来拔碳氢形成碳负离子。一般使用的是 它们的溶液。在空气中极度易燃,使用时需要做好严格的氮气保护和防护措施。如果发生泄漏着 火,立刻用沾上冰乙醇的抹布盖上。(用液氮冷却至    -50C以下的乙醇,切忌用常温的乙醇)。
很危险,放大中尽量避免使用。 淬灭反应可以用氯化铵溶液,冰醋酸,稀盐酸等。低温淬灭可以减少消旋。
格氏试剂:
有广泛的作用,主要是与羰基反应,在结构中引入各种烷基,比如用乙烯基溴化镁引入乙烯
基。
LDA:
二异丁基氨基锂。比丁基锂弱,也是用来拔碳氢。虽然市场上有卖现成的溶液。但是往往自 己现做现用的质量更好。将正丁基锂滴加到二异丁基胺的四氢呋喃里即可制备。
NaH: 钠氢(或者叫氢化钠)。比叔丁醇钾强的碱,可以拔碳氢。注意一般使用的钠氢是含量只有 压电陶瓷驱动电源6
0%左右,其余的成分是用来保存钠氢的煤焦油。钠氢也属于比较容易自燃的化合物,在放大生产 中尽量避免使用。
碳酸铯:
碱性强弱:碳酸铯〉碳酸钾〉碳酸钠>碳酸氢钠。有些反应受碱的强弱影响较大,这时候就 需要筛选合适的碱来达到最佳反应条件。
氢氧化钠:
常用于调节体系的 PH,或者在水解反应中使用,碱性强于氢氧化锂,弱于氢氧化钾。注意配制 氢氧化钠水溶液时候会剧烈放热以及氢氧化钠粉尘会呛鼻。
酸:常用的就是盐酸,硫酸和冰醋酸。主要作用就是反应中和后处理中控制调节体系的    PH值。这
里也顺便介绍一下一些酸的衍生物。
安全带卡扣
盐酸:
氯化氢的水溶液。浓盐酸的质量分数是    36%密度1.18,摩尔浓度是122根据需要稀释成不
同浓度的稀盐酸使用。
硫酸:
浓硫酸的质量分数是 98%密度1.8,摩尔浓度18N。注意稀释浓硫酸的时候要把浓硫酸往水 里慢慢倒,边倒边搅拌散热。切忌把水往浓硫酸里倒。
HOAc: 冰醋酸。常用的有机弱酸,在各类反应中使用提供弱酸性环境,也可以直接作为溶剂使用。
氯化亚砜: 常用的一种酰氯。用于将有机酸制备成酰氯。然后再进一步用于合成酯或者酰胺。反应中过
量的氯化亚砜可以被浓缩除去或者通过正庚烷打浆除去。氯化亚砜也可以搭配    DMF使用来做甲酰
化。注意氯化亚砜剧毒。
草酰氯: 和氯化亚砜作用类似。活性弱于氯化亚砜。好处是反应副产物是二氧化碳,对环境比较友好。
POCl3: 三氯氧磷。和氯化亚砜类似。注意三氯氧磷应该用温水来淬灭,因为三氯氧磷和冰水反应慢, 用冰水淬灭可能出现蓄积然后突然喷料的情况。
氧化剂 : 氧化反应往往有着不安全,难处理,不经济等特点。所以在放大生产中,一般尽
量避免氧化反应。 只有醇氧化成醛的反应比较常用,比如二氧化锰,    Dess-Marting 试剂,PCC DCC等等。还有一些
不对称氧化比如 0S04-NMDDC可能有一定价值。此处不再做详细介绍。
还原剂 : 还原反应虽然也有着不安全,难处理,不经济等特点。但是用的还挺多。。。所以还是大概介绍 一下。
氢气: 钯碳加氢是常用的还原反应,多使用醇作为溶剂。注意钯碳在干燥的时候非常易燃。反应 的时候应该做好严格的氮气保护,后处理的时候千万不能把钯碳抽干。
硼氢化钠: 强还原剂,还原醛酮为醇。多用醇作为溶剂,一般加 0.5~1 当量。
醋酸硼氢化钠:弱还原剂,主要在还原胺化反应中用来还原亚胺,也能还原一些醛酮,一般加 3~5
Mz
当量。
氰基硼氢化钠: 弱还原剂,和醋酸硼氢化钠类似,用于还原亚胺,不过往往需要加点醋酸来催化 反应 。
硼氢化锂: 比硼氢化钠还原性强。不过也更易燃,使用时候应该注意避免接触可燃物。
硼氢化钾: 和硼氢化钠类似,优势是不容易吸潮,在工业上用的比较多。
DIBAL-H: 二异丁基氢化铝。用的是它的溶液。还原酯或者酰胺成醛。后处理加水淬灭,加氢氧化 钠水溶液将铝转化成偏铝酸钠洗去。
LiAlH4 : 四氢铝锂,强还原剂,还原酯,酰胺,酸成醇。常用的是它的固体,非常易燃。放大生 产禁止使用。现在市场上有卖四氢铝锂的四氢呋喃溶液,相对安全很多。
: 还原酸或者酯成醇。危险易爆,尽量不用。
锌粉: 多在还原硝基的时候用。使用前应该用稀盐酸洗掉表面的氧化层活化。
反应操作篇
常见概念 :
V智能卡服务表示体积数,e.q表示当量数,即摩尔比,    wt%表示质量比,。以投 1kg的起始物料(SM1)为例,
溶剂加5V表示加5L。另一个物料加 2.0eq,表示的是摩尔数是 SM1的摩尔数的2倍。50%wt%
示加 0.5kg
投料 :
投料之前要应该知道原料的质量,新买来的原料应该送    LCMS和核磁。
称量: 关键物料称量误差± 1%,非关键物料称量误差± 5%. 对于一些不能暴露空气中的物料(比如易吸潮,易自燃的物料)应该采用减量法来称量。 氮气置换 :
怕水怕空气的反应要做好氮气置换,一般置换三次。
搅拌: 使用机械搅拌和磁力搅拌有时候会导致反应结果不同,对于非均相反应或者是量较大的反应,尽 量使用机械搅拌。
加热:
超过40C的反应要加冷凝管。油浴锅不要超过    150C,更高温度的反应用加热套来做。
组合式桥架降温:
怕水的反应应该先做好氮气置换,保持氮气正压再去冷却。常用的降温手段:冰水浴降温到    0~5C,
冰盐浴能降温到-5~0C,冰块加乙醇降温 -10~- 5 C,丙酮干冰降温-65 C,乙醇液氮降温-78C以 下。

本文发布于:2024-09-21 15:34:21,感谢您对本站的认可!

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