有机合成实验方案设计

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六、后处理方法
1 反应的淬灭 当反应达到一定得程度后，要终止反应成为 反应的淬灭。有的反应降温即可停止反应，有的 反应（特别是低温反应），则需分离催化剂，可 加水或特别的某种物质来停止反应。 常用淬灭反应方法：降低温度（回流或加热 反应）；饱和NH4Cl；饱和NaHCO3；稀HCl； 分离催化剂；稀NaOH ；水；自由基淬灭剂等。
H2O
N CH2
O
CH2NH2
+
O+
O O
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二、确定实验的基本方法
1 确定研究剂量水平 根据合成工作的性质，通常分为理论研究、 应用研究的探索反应和应用研究。 理论研究和应用研究的探索反应通常在微量 和半微量级别上进行，主反应物的用量为0.1 g~2 g水平。反应在5 mL~50 mL的反应瓶中 进行，甚至有痕量反应，在试管、封管中进行。 理论研究通常用柱层析或薄层层析来分离纯 化和计算收率。
二、确定实验的基本方法
1 确定研究剂量水平 实验记录 CH2NH2
O +
甲苯
NCH2
M W V 密度 N比
环戊酮 84.12 21.47 22.6 0.95 1.02
苄胺 107.15 26.75 27.3 0.98 1
甲苯 92.14 100 0.87
C=2.5
具体实验步骤： 现象：
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二、确定实验的基本方法
1 确定研究剂量水平
应用研究通常在常量级别上进行，主反应物 的用量为1g~20g。要研究生产工艺，用量通常 较大，便于实验室放大和计算收率或产率，反应 在50 mL~500 mL的反应瓶中进行。常用重结 晶、蒸馏、减压蒸馏、柱层析等来纯化产品。
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+
CH2CH3
主要产物为N，N-二甲基苯胺
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一、设计前的准备工作
主产物为N-甲基苯胺的控制：
从工艺条件：温度、物料比等控制，在转化率 最高点的90%处终止
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一、设计前的准备工作
例二 N-亚环戊基苄胺的制备
O + CH2NH2 甲苯 NCH2
现象：随反应时间延长，主产物先增多后减 少，副产物 峰面积越来越大。 逆反应： 缩合反应：
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五、过程监控与质量控制
3 LC与LC-MS 优点：给出信息多，能确定反应时间，准确表达 反应。 缺点：分析时间较长。 用于工艺研究中，生产中反应控制。 与GC相比，为大分子、易分解分子。 LC条件设计：改变流动相的比例。
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五、过程监控与质量控制
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一、设计前的准备工作
H CH2CH3
NHCH2CH3 H
+ CH3 CH2
NHCH2CH3 CH2CH3
NH2 CH2CH3
H+
N(CH2CH3)2
+
NHCH2CH3 H3 CH2C
N(CH2CH3)2
N(CH2 CH3)2
N(CH2CH3)2
+ CH3 CH2
CH2CH3
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一、设计前的准备工作
例一
例二 例三 例四 例五 例六
氢化反应 2-氯-5-氯甲基噻唑 氰化钠的反应 乙醚 金属钠
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一、设计前的准备工作
3 理解每一步反应
从知识层面上理解主反应，包括反应机理、 影响因素和各种副反应，清楚如何从反应条件上 控制副反应的发生。
FID1 A, (王 \5-21000006.D) 烨
75 70 65 60 55 50 45 40 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 min
21.267 14.529 22.454 15.346 18.102 18.830 22.749
pA
C:\Documents andቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSettings\Administrator\桌面\有机合成实 验方案设计\2011-5-22假紫罗兰酮.doc
二、确定实验的基本方法
2 确定反应溶剂 根据理化性质和工艺特点确定较适宜的溶剂 。通常以能够溶解各反应物和产物为最佳，此时 为均相反应；也可以是产物以固体析出，能促进 反应的进行。 但是，很多时候的反应物是有机物和无机物 ，难以找到能够既能溶解有机物又能溶解无机物 的溶剂，只能进行非均相反应。此时溶剂的功能 更多表现在散热功能上，用以控制反应温度，通 常根据反应温度来选择相应的溶剂。
三种开发工艺：
一、设计前的准备工作
例二 苯乙酸的合成 路线一： CH3COOH + Cl2 P
+ ClCH2COOC2H5
CH3 + Cl2
ClCH2COOH
1.无 水 2.OH3.H+
CH3CH2OH ClCH2COOC2H5 H+
CH2COOH
路线二：
NCS/苯 /CH2Cl2
CH2Cl
NaCN/H3O+/OHCH3 + Cl2
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六、后处理方法
3 重结晶纯化
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4 柱层析纯化 5 蒸馏、分馏及减压蒸馏纯化
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有机合成实验方案设计
欢迎各位专家和同学提出宝贵的意见！
谢谢了！
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二、确定实验的基本方法
2 确定反应溶剂 C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\有机合成实 验方案设计\主要溶剂的沸点和毒性.doc
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二、确定实验的基本方法
例一
O N ClCH2 S Cl CH3COONa /乙 醇 O H3CCOCH2 S N Cl
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六、后处理方法
2 萃取与洗涤 反应淬灭后，要进行的初步的纯化工作是萃 取与洗涤。除去反应体系中的酸、碱，以便进行 后续的纯化工作。 最为常用的五种萃取剂: 乙酸乙酯；乙醚（理 论研究）；二氯甲烷；正丁醇；甲苯。
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六、后处理方法
2 萃取与洗涤 注意几点：萃取3次，用量为被萃取液体积的 1/3，饱和食盐水反洗有机层，用量为有机层体 积的1/3。实验室通常要静置5 min，工业生产 要静置15~20 min，保证充分分层。
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一、设计前的准备工作
例一 N-甲基苯胺和N，N-二甲基苯胺
NH2
CH 3CH 2Cl/无 水 AlCl3/苯
NHCH2CH3
CH3CH2Cl + AlCl3
CH3CH2
+
AlCl4
H
NH2 H
+
CH3CH2
NH2 CH2CH3
NH2 CH2CH3
H+
NHCH2CH3
+
NH2 H3 CH2C
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二、确定实验的基本方法
例三 酮的还原
CH2Cl2/CH3OH O OH R1 C R2 R1 CH R2 NaBH4
采用含水5%的甲醇代替甲醇，产率由81%提 高到92% 为什么？
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二、确定实验的基本方法
3 催化剂选择与确定 催化剂（同类别）的选择→考虑创新点，特别 在应用研究中，选择催化剂，使工艺操作简便、 清洁生产是主要的创新点 阳离子交换树脂作催化剂 H O /CH COOH
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三、理论研究中因素变化 类似底物改变，表达反应应用范围 不同底物反应条件变化 改变加料次序，探讨反应机理 反应中的动力学与热力学研究v、A、Ea等
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四、应用研究的工艺优化
催化剂（同类别）的选择→考虑创新点 催化剂用量 各物料比确定 反应温度 反应时间 反应浓度 破坏性试验
一、设计前的准备工作
例一 5-羟甲基噻唑的合成 查文献以2-氯-5-氯甲基噻唑为原料合成有两种方法
N Cl Cl S H2O Cl N OH S
Pd/C
N OH S
N Cl S Cl
HCOONa 相转移催化剂 Cl
N S
OOCH3
NaOH Cl
N S
OH Pd/C
N S
OH
一、设计前的准备工作
有机合成实验方案设计
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孙汉洲教授
2012.10
有机合成实验方案设计
1
设计前的准备工作
2
3 4 5 6
确定实验的基本方法
理论研究中因素变化 应用研究的工艺优化 过程监控 后处理方法
一、设计前的准备工作
1 确定合成路线 根据目标分子，通过查阅文献和所学知识， 先行确定一条主攻路线（这一路线通常是你综合 起来最容易实现的方案）。
CH2COOH
路线三：
NCS/苯 /CH2Cl2
CH2Cl
1.Mg/甲 基 叔 丁 基 醚 2.干 冰 3.H30+
CH2COOH
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一、设计前的准备工作
2 查阅化合物的理化性质 包括溶剂、催化剂和各反应物等在内的所有 化合物。根据各物质的理化性质，从知识层面上 确定实验中的注意事项，特别是防火、防毒和防 爆等方面的注意事项。
加入乙醇后的变化，说明溶剂的重要性。
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二、确定实验的基本方法
例二
HO
二醇的一溴代
HBr/CuCl 液－液回流
(CH2)n OH
HO
(CH2)n Br
n=6-7 60-90石油醚 ~60 48h n=8 正己烷 ~70 36h n=9-10 正庚烷 ~90 72h 溶剂的作用：对反应时间和温度的影响，同时 对副反应的控制。
H3C-(CH2)3CH=CH
3
CH2 7COO-CH3
2 2
3
Catalyst
3
H3C-(CH2)3 CH O
CH
CH=CH
CH=CH
CH2 7COO-CH3
磺酸树脂作催化剂
O
+
OH HO OH
catalytisis
O
O OH
+
H2O
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二、确定实验的基本方法
4 研究中的摩尔浓度 理论研究中特别重视反应浓度： 摩尔浓度：0.01、0.1、﹒﹒﹒ 0.5、 1、 2 ﹒﹒﹒无溶剂合成 应用研究中要同时表达浓度和溶剂比 摩尔浓度：0.01、0.1、﹒﹒﹒ 0.5、 1、 2 ﹒﹒﹒无溶剂合成 原料与溶剂（g/mL ）: 1:4~1:20 ，表 达的是生产效率。
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五、过程监控与质量控制
2 GC与GC-MS 优点：给出信息多，能确定反应时间，准确表达 反应。 缺点：取样繁琐，反应液要求处理到无酸和无碱 ，分析时间较长。 用于工艺研究中，生产中反应控制。 GC条件设计：改变程序升温条件。
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五、过程监控与质量控制
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五、过程监控与质量控制
有机合成反应需要进行过程监控，来表达反 应的进程：是否反应，反应程度，副反应信息等 工艺研究还需要提供质量控制方法。 通常有三种监控方法：TCL板、GC和GCMS、LC和LC-MS。
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五、过程监控与质量控制
1 TCL板 本方法的优点：快速、反应液不要求特别处理。 本方法的缺点：给出的信息太少。 此方法在理论研究中其优点表现明显，但在工艺 研究中不常用，展开剂要预先配制。 C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\有机合成实 验方案设计\各种显色剂及其配制方法.doc