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【经验】有机反应的后处理


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导读:在有机合成中,后处理的问题往往被大多数人所忽略,认为只要找对了合成方法,合成任务就可以事半功倍了,但是有机合成的任务是拿到相当纯的产品,总要伴随或多或少的副反应,产生或多或少的杂质,反应完成后,如何从反应混合体系中分离出纯的产品至关重要。


1. 后处理的目的和评价标准

反应后处理的目的是分离提纯得到纯的产品,主要有以下4个评价标准:

1)产品是否最大限度的保质保量得到;
2)原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度的得到回收利用;
3)后处理步骤,无论是工艺还是设备,是否足够简化;
4)三废量是否达到最小。



2. 后处理的常规方法

对反应混合物进行后处理的常规方法包括:过滤/旋干溶剂,蒸馏(常压/减压/水蒸气),色谱技术(TLC/柱层析),重结晶和吸附/干燥。一般做完反应后,应该首先采用萃取的方法,先除去一部分杂质,且在后处理前,推荐取一点反应液留作样品,以供对后处理好的反应液对照比较。



3. 常见特殊试剂的淬灭及处理

1)选择合适的淬灭试剂,要充分考虑到产物的稳定性以及后处理的难易程度;

2)如果淬灭过程会大量放热,须在冷却下进行淬灭;

3)不要过分依赖文献,而不对反应进行监控。只有当TLC或其他分析手段显示反应结束,才能对反应进行淬灭;

4)可能的话,后处理应在淬灭后尽快进行。


3.1 LAH:LiAlH4(Lithium Aluminum Hydride )的后处理

在0℃加水淬灭,再加 10 %NaOH,然后过滤,详细操作步骤如下:

1. 用适量乙醚稀释后冷却到0℃; 
2. 慢慢加入x mL水;
3. 加入x mL 15 %氢氧化钠水溶液; 
4. 再加入3x mL水;
5. 升温到室温搅拌15分钟;
6. 加入一些无水MgSO4; 
7. 搅拌15分钟后过滤除盐。


3.2 DIBAL-H(Diisobutyl Aluminum Hydride)的后处理

在-78℃用3 M NaOH淬灭,升温至室温后再用3 MNaOH洗涤,详细操作步骤如下:

1.用适量乙醚稀释后冷却到0℃;

2.慢慢加入0.04xmL水;

3.加入0.04xmL 15%氢氧化钠水溶液;

4.加入0.1xmL水;

5.升温到室温搅拌15分钟;

6.加入一些无水MgSO4;

7.搅拌15分钟后过滤除盐。


【处理难点】:反应淬灭后,产生大量不溶于水的粘性铝化合物

【常用淬灭剂】:十水硫酸钠、乙酸乙酯/乙醇、水


处理要点:

1. 搅拌是否充分有效;

2. 温度是否保持得越低越好;

3. 有大量H2生成,要一直保持N2流;

4. 要加计算量的淬灭剂(每1mol的LAH加2mol的水;每1g的LAH加2g的十水硫酸钠)

3.3 Grignard Reagent的后处理
常用sat. NH4Cl或NaHCO3淬灭,将反应液倒入冰水中或者将冰水滴加到反应液中(注意淬灭时的加料顺序)

3.4 PPh3P=O的后处理

极性相对较小的产物,可以将反应混合物悬浮于hexane/ether的混合溶剂中,通过非常短的硅胶柱过滤,用醚类作为洗脱剂。

下表列举了其他几种特殊试剂的淬灭及处理方法


4. 不同溶剂反应的处理


5. 萃取操作

【萃取原理】:利用物质在两种不互溶(或微溶)溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离提纯目的。

萃取溶剂的选择:

1. 萃取溶剂的选择,应根据被萃取化合物的溶解度而定,同时要易于和溶质分开,最好用低沸点溶剂;
2. 一般难溶于水的物质用石油醚等萃取;
3. 较易溶者,用乙醚等萃取;易溶于水的物质用乙酸乙酯等萃取;
4. 每次使用萃取溶剂的体积一般是被萃取液体的1/5~1/3,两者的总体 积不应超过分液漏斗总体积的2/3。


在萃取时常常出现不分层和乳化的现象,可使用以下方法进行处理:

1. 长时间静置;
2. 加入适当的物质,使其密度差增大,对于水相,通常加入无机盐 ;
3. 因表面活性剂存在而形成的乳化,改变溶液的pH往往能使其分层; 
4. 因碱性而产生乳化,可加入少量酸破坏;
5. 因少量悬浮固体引起的乳化,可将乳浊液缓慢过滤,过滤时在漏斗里铺上一层吸附剂(硅酸镁、氧化铝、硅胶),则效果更好; 
6. 因两种溶剂(水与有机溶剂)能部分互溶而发生乳化,可加入少量电解质如氯化钠等,利用盐析作用加以破坏;
7 对于顽固的乳化,还可用离心分离,也可加热,或向有机溶剂中加入极性溶剂(如醇类或丙酮)以改变两相的表面张力。

【萃取的次数】:用少量溶剂多次萃取,通常萃取的次数是三次;

【重要提醒】:在得到实验结果前,有机相、水相、不明固体一律不允许丢弃。


下表列举了几种特殊的有机萃取溶剂:


常用于萃取大极性物质的有机溶剂:

n-BuOH (沸点117 0C, 油泵旋蒸方可除去)
DCM : MeOH (10: 1)
EtOAc : THF (10: 1)
CHCl3 : i-PrOH (3: 1)



6. 酸碱化处理

【酸碱化原理】:具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与母体化合物具有不同的物理化学性质。



7. 产物是氨基酸类的处理

1. 游离的氨基酸,可以调节pH到等电点,然后萃取或结晶(等电点 -- 两性离子所带电荷因溶液的pH值不同而改变,当两性离子正负电荷数值相等时,溶液的pH值即为等电点)。
2. 一端受保护的氨基酸,可以用酸碱倒的方法萃取纯化。

3. 氨基酸又一提纯方法可以通过上Boc, 降低极性和水溶性后再进行分离。



8. 易燃易爆或剧毒品的后处理--《常见危险废物的销毁方法》


【催化氢化常用的催化剂】:RaneyNi, Pd/C,Pd(OH)2等

【危险性】:干燥时易燃,和空气或有机物的气体磨擦也容易燃烧,RaneyNi > Pd/C> Pd(OH)2

后处理要点:

1. 从高压釜抽取反应液时必须有两人在场;
2. 在快抽干时,提前解除真空, 或立即加入相应的溶剂冲洗内壁, 把遗留催化剂全部抽走;
3. 抽滤时也不能完全抽干,快抽干时,接着加反应液或空白溶剂;
4. 事先准备一块湿布或一杯水, 起火星时用湿布捂或用水灭;
5. 用过的催化剂或沾有这些催化剂的滤纸、塞内塑料垫等绝不能丢入垃圾桶中,应密封在容器中,用水或有机溶剂盖住。



9. 后处理常见问题的解决技巧


9.1 关于有机反应中油状物的处理

固体产物呈油状物一般有以下几种情况:
a)产物很不纯,有很多杂质;
b)产物中含有溶剂,特别是包含了高沸点的溶剂;
c)产物熔点较低,又含有一些溶剂, 熔程变大而不易结晶。

问题的解决方法一般有:
a)用低沸点的溶剂尽量把溶剂带干;
b)高真空油泵抽气除去高沸点溶剂,含水的话,也可以考虑冻干;
c)加入良性溶剂(沸点较低)溶解后,再加入不良溶剂(要筛选),然后不加热缓慢旋走部分良性溶剂,若还不析出,可冷却或用超声波超一下;
d)用溶剂重结晶 。

9.2 抽滤时滤饼很黏稠,过滤速度很慢,怎么办?

1. 打碳层,或者硅藻土层;
2. 加助滤剂 (硅胶、氧化铝、无水硫酸钠等);
3. 沉降法,放置一段时间,先滤上层清液 ;
4. 勤换滤纸;
5. 换用滤布; 
6. 离心法。


9.3 如何除去过量的(Boc)2?

1. 若产物极性较大,可用Hexane或乙醚萃取除去 ;
2. 加入少量N,N-二甲基丙二胺(或N,N-二甲基乙二胺),待TLC检测过量的Boc2O (一般10:1, Rf~0.6 左右, 以碘显色) 消失后,以1 M稀盐酸洗涤 (如果担心Boc的安全就用10%的柠檬酸洗)。


来源:百度文库


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