有機(jī)合成心得.doc

有機(jī)合成心得（1）-引言搞了十余年藥物研發(fā)，感覺(jué)最深刻的是關(guān)鍵要有一個(gè)靈活的頭腦和豐富的有機(jī)合成知識(shí)，靈活的頭腦是天生的，豐富的有機(jī)合成知識(shí)是靠大量的閱讀和高手交流得到的。二者缺一不可，只有有機(jī)合成知識(shí)而沒(méi)有靈活的頭腦把知識(shí)靈活的應(yīng)用，充其量只是有機(jī)合成匠人，成不了高手，也就沒(méi)有創(chuàng)造性。只有靈活的頭腦而沒(méi)有知識(shí)，只能做無(wú)米之炊。一個(gè)有機(jī)合成高手在頭腦中掌握的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)最少應(yīng)為300個(gè)以上，并能靈活的加以運(yùn)用，熟悉其中的原理（機(jī)理），爛熟于胸，就像國(guó)學(xué)大師爛熟四書五經(jīng)一樣，看到了一個(gè)分子結(jié)構(gòu)，稍加思索，其合成路線應(yīng)該馬上在腦中浮現(xiàn)出來(lái)。有機(jī)合成心得（2）基本功的訓(xùn)練每個(gè)行業(yè)都有自己的基本功，有機(jī)合成的基本功就是對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的理解掌握與靈活運(yùn)用。那么對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的理解掌握應(yīng)從那方面入手？你在大學(xué)里學(xué)到的有機(jī)合成知識(shí)，只是入門的東西，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高手的水平，學(xué)了四年化學(xué)，基本上不理解化學(xué)。遇到問(wèn)題還是束手無(wú)策，不知從何處下手。這不是你的問(wèn)題，而是大學(xué)教育體制的問(wèn)題，在大學(xué)階段應(yīng)該打下堅(jiān)實(shí)的基本功，然后才能專，而我們的大學(xué)在這方面還做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。下面我推薦幾本有機(jī)合成方面的書籍希望能夠達(dá)到上述的目的：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的理解掌握方面的書籍：1. Marchs advanced organic chemistry.2. Carey, F.A.; Sundberg, R.J.: Advanced organic chemistry.化學(xué)3. Michael B. Smith: Organic synthesis.4. Richard C. Larock: Comprehensive organic transformation.5. 黃憲：新編有機(jī)合成化學(xué)6. 李長(zhǎng)軒：有機(jī)合成設(shè)計(jì)前三本書是從機(jī)理方面來(lái)討論有機(jī)合成的，4、5兩本書是從官能團(tuán)轉(zhuǎn)變的角度討論有機(jī)合成的，第6本書是討論有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的。以上幾本書應(yīng)該隨時(shí)放在自己的身邊，作為案頭書。認(rèn)真精讀，達(dá)到記憶理解，把反應(yīng)分類記憶理解，這時(shí)你可能感覺(jué)很枯燥乏味，不要緊，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的合成研究再回過(guò)頭來(lái)閱讀，就會(huì)感覺(jué)耳目一新，有新的理解。掌握了這幾本書，可以說(shuō)您已經(jīng)打下了一定的有機(jī)合成基本功，這時(shí)你應(yīng)該最少掌握300個(gè)反應(yīng)了，但并不意味者你已經(jīng)成為了有機(jī)合成高手，接下來(lái)你需要做的是將學(xué)到的有機(jī)合成知識(shí)能夠靈活運(yùn)用，熟練的理解化學(xué)反應(yīng)在什么情況下應(yīng)用。下面推薦的幾本雜志，主要是關(guān)于如何運(yùn)用有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的。1. Organic synthesis (80vol.)2. Organic Process Research & Development.這是美國(guó)化學(xué)會(huì)出版的一本有機(jī)合成雜志，主要講述一些化工產(chǎn)品的工藝研究，書中的反應(yīng)均用在大規(guī)模的制備上，對(duì)產(chǎn)業(yè)化的研究很有幫助，這些反應(yīng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，對(duì)理解化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用很有幫助。經(jīng)過(guò)以上知識(shí)的訓(xùn)練，你已經(jīng)具備成為有機(jī)合成高手的潛力了，接下來(lái)需要做的就是大量的實(shí)踐研究了，相信經(jīng)過(guò)自己的努力和多年的實(shí)踐，多次的失敗，吃的苦中苦，你就成為有機(jī)合成高手了。有機(jī)合成心得（3）合成路線的選擇合成路線的設(shè)計(jì)與選擇是有機(jī)合成中很重要的一個(gè)方面，它反映了一個(gè)有機(jī)合成人員的基本功和知識(shí)的豐富性與靈活的頭腦。一般情況下，合成路線的選擇與設(shè)計(jì)代表了一個(gè)人的合成水平和素質(zhì)。合理的合成路線能夠很快的得到目標(biāo)化合物，而笨拙的合成路線雖然也能夠最終得到目標(biāo)化合物，但是付出的代價(jià)卻是時(shí)間的浪費(fèi)和合成成本的提高，因此合成路線的選擇與設(shè)計(jì)是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。合成路線的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)該以得到目標(biāo)化合物的目的為原則，即如果得到的目標(biāo)化合物是以工業(yè)生產(chǎn)為目的，則選擇的合成路線應(yīng)該以最低的合成成本為依據(jù)，一般情況下，簡(jiǎn)短的合成路線應(yīng)該反應(yīng)總收率較高，因而合成成本最低，而長(zhǎng)的合成路線總收率較低，合成成本較高，但是，在有些情況下，較長(zhǎng)的合成路線由于每步反應(yīng)都有較高的收率，且所用的試劑較便宜，因而合成成本反而較低，而較短的合成路線由于每步反應(yīng)收率較低，所用試劑價(jià)格較高，合成成本反而較高。所以，如果以工業(yè)生產(chǎn)為目的，則合成路線的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)該以計(jì)算出的和實(shí)際結(jié)果得到的合成成本最低為原則。如果得到的目標(biāo)化合物是以發(fā)表論文為目的，則合成路線的選擇與設(shè)計(jì)則有不同的原則。設(shè)計(jì)的路線應(yīng)盡量具有創(chuàng)造性，具有新的思想，所用的試劑應(yīng)該是新穎的，反應(yīng)條件是創(chuàng)新的，這時(shí)考慮的主要問(wèn)題不是合成成本的問(wèn)題而合成中的創(chuàng)造性問(wèn)題。如果合成的是系列化合物，則設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，應(yīng)該共同的步驟越長(zhǎng)越好，每個(gè)化合物只是在最后的合成步驟中不同，則這樣的合成路線是較合理的和高效率的，可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到大量目標(biāo)化合物。每個(gè)目標(biāo)化合物的合成路線一般有多步反應(yīng)，為了避免雜質(zhì)放大的問(wèn)題，最好的解決辦法是將合成路線一分為二，轉(zhuǎn)化為兩個(gè)中間體，最后將兩個(gè)中間體通過(guò)一步反應(yīng)組裝起來(lái)得到目標(biāo)化合物。盡量避免連續(xù)反應(yīng)只在最后一步得到產(chǎn)物。有機(jī)合成心得（4）有機(jī)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)有機(jī)合成的任務(wù)是運(yùn)用已知的或可能的化學(xué)反應(yīng)來(lái)形成C-C鍵或C-雜鍵，從而將兩個(gè)或多個(gè)分子或離子連接起來(lái)。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型可分為三種：極性反應(yīng)，協(xié)同反應(yīng)，自由基反應(yīng)，其中協(xié)同反應(yīng)與自由基反應(yīng)又稱為非極性反應(yīng)。非極性反應(yīng)可以采用一鍋法進(jìn)行，而極性反應(yīng)則需分步進(jìn)行。因?yàn)闃O性反應(yīng)的條件比較苛刻（無(wú)水、惰性氣體保護(hù)、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿），而非極性反應(yīng)的條件比較溫和。極性反應(yīng)占80，非極性反應(yīng)占20。極性反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是分子中負(fù)電性的原子與正電性的原子的結(jié)合。所謂負(fù)電性與正電性都是指廣義而言的，原子的負(fù)電性可以是負(fù)電荷，也可以是孤電子對(duì)；原子的正電性可以是正電荷也可以是空軌道。負(fù)電性與正電性的密度越大，反應(yīng)活性越高，但是高密度的負(fù)電性原子通常與高密度的正電性原子結(jié)合，低密度的負(fù)電性原子與低密度的正電性原子結(jié)合。如果分子中同時(shí)存在兩種相反電荷的原子則產(chǎn)生環(huán)合反應(yīng)，如果分子中存在兩種相同電荷的原子，此時(shí)與另一分子中相反電荷的原子結(jié)合時(shí)就容易產(chǎn)生副反應(yīng)，通常密度較高電荷的原子先進(jìn)行反應(yīng)。因此，在記憶化學(xué)反應(yīng)時(shí)，只需分清分子中那個(gè)原子是正電性的，那個(gè)原子是負(fù)電性的就可以了。不必去記憶什么人名反應(yīng)來(lái)浪費(fèi)記憶力，也不必對(duì)親核、親電反應(yīng)的類型太在意。所以，學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，主要的任務(wù)就是了解各種正電性的基團(tuán)和負(fù)電性的基團(tuán)。這些正電性的基團(tuán)和負(fù)電性的基團(tuán)稱之為合成子。有機(jī)合成心得（5）后處理的問(wèn)題后處理過(guò)程的優(yōu)劣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是：（1）產(chǎn)品是否最大限度的回收了，并保證質(zhì)量；（2）原料、中間體、溶劑及有價(jià)值的副產(chǎn)物是否最大限度的得到了回收利用；（3）后處理步驟，無(wú)論是工藝還是設(shè)備，是否足夠簡(jiǎn)化；（4）三廢量是否達(dá)到最小。后處理的幾個(gè)常用而實(shí)用的方法：（1）有機(jī)酸堿性化合物的分離提純具有酸堿性基團(tuán)的有機(jī)化合物，可以得失質(zhì)子形成離子化合物，而離子化合物與原來(lái)的母體化合物具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)。堿性化合物用有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸處理得到胺鹽，酸性化合物用有機(jī)堿或無(wú)機(jī)堿處理得到鈉鹽或有機(jī)鹽。根據(jù)有機(jī)化合物酸堿性的強(qiáng)弱，有機(jī)、無(wú)計(jì)酸堿一般為甲酸、乙酸、鹽酸、硫酸、磷酸。堿為三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉等。在一般情況下，離子化合物在水中具有相當(dāng)大的溶解性，而在有機(jī)溶劑中溶解度很小，同時(shí)活性碳只能夠吸附非離子型的雜質(zhì)和色素。利用以上的這些性質(zhì)可對(duì)酸堿性有機(jī)化合物進(jìn)行提純。以上性質(zhì)對(duì)所有酸堿性化合物并不通用，一般情況下，分子中酸堿性基團(tuán)分子量所占整個(gè)分子的分子量比例越大，則離子化合物的水溶性就越大，分子中含有的水溶性基團(tuán)例如羥基越多，則水溶性越大，因此，以上性質(zhì)適用于小分子的酸堿化合物。對(duì)于大分子的化合物，則水溶性就明顯降低。酸堿性基團(tuán)包括氨基。酸性基團(tuán)包括：酰氨基、羧基、酚羥基、磺酰氨基、硫酚基、1，3二羰基化合物等等。值得注意的是，氨基化合物一般為堿性基團(tuán)，但是在連有強(qiáng)吸電子基團(tuán)時(shí)就變?yōu)樗嵝曰衔铮珲０被突酋０被衔?，這類化合物在氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿作用下就容易失去質(zhì)子而形成鈉鹽。中合吸附法：將酸堿性化合物轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子化合物，使其溶于水，用活性碳吸附雜質(zhì)后過(guò)濾，則除去了不含酸堿性基團(tuán)的雜質(zhì)和機(jī)械雜質(zhì)，再加酸堿中合回母體分子狀態(tài)，這是回收和提純酸堿性產(chǎn)品的方法。由于活性碳不吸附離子，故有活性碳吸附造成的產(chǎn)品損失忽劣不計(jì)。中和萃取法：是工業(yè)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)室中常見的方法，它利用酸堿性有機(jī)化合物生成離子時(shí)溶于水而母體分子狀態(tài)溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，通過(guò)加入酸堿使母體化合物生成離子溶于水實(shí)現(xiàn)相的轉(zhuǎn)移而用非水溶性的有機(jī)溶劑萃取非酸堿性雜質(zhì)，使其溶于有機(jī)溶劑從而實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)與產(chǎn)物分離的方法。成鹽法：對(duì)于非水溶性的大分子有機(jī)離子化合物，可使有機(jī)酸堿性化合物在有機(jī)溶劑中成鹽析出結(jié)晶來(lái)，而非成鹽的雜質(zhì)依然留在有機(jī)溶劑中，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)酸堿性化合物與非酸堿性雜質(zhì)分離，酸堿性有機(jī)雜質(zhì)的分離可通過(guò)將析出的結(jié)晶再重結(jié)晶，從而將酸堿性有機(jī)雜質(zhì)分離。對(duì)于大分子的有機(jī)酸堿化合物的鹽此時(shí)還可以采用水洗滌除去小分子的酸堿化合物已經(jīng)成鹽且具有水溶性的雜質(zhì)。對(duì)于水溶性的有機(jī)離子化合物，可在水中成鹽后，將水用共沸蒸餾或直接蒸餾除去，殘余物用有機(jī)溶劑充分洗滌幾次，從而將雜質(zhì)與產(chǎn)品分離。以上三種方法并不是孤立的，可根據(jù)化合物的性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用相結(jié)合的方法，盡量得到相當(dāng)純度的產(chǎn)品。（2）幾種特殊的有機(jī)萃取溶劑化正丁醇：大多數(shù)的小分子醇是水溶性的，例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇等。大多數(shù)的高分子量醇是非水溶性的，而是親脂性的能夠溶于有機(jī)溶劑。但是中間的醇類溶劑例如正丁醇是一個(gè)很好的有機(jī)萃取溶劑。正丁醇本身不溶于水，同時(shí)又具有小分子醇和大分子醇的共同特點(diǎn)。它能夠溶解一些能夠用小分子醇溶解的極性化合物，而同時(shí)又不溶于水。利用這個(gè)性質(zhì)可以采用正丁醇從水溶液中萃取極性的反應(yīng)產(chǎn)物。丁酮：性質(zhì)介于小分子酮和大分子酮之間。不像丙酮能夠溶于水，丁酮不溶于水，可用來(lái)從水中萃取產(chǎn)物。乙酸丁酯：性質(zhì)介于小分子和大分子酯之間，在水中的溶解度極小，不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，可從水中萃取有機(jī)化合物，尤其是氨基酸的化合物，因此在抗生素工業(yè)中常用來(lái)萃取頭孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。異丙醚與特丁基叔丁基醚：性質(zhì)介于小分子和大分子醚之間，兩者的極性相對(duì)較小，類似于正己烷和石油醚，二者在水中的溶解度較小?？捎糜跇O性非常小的分子的結(jié)晶溶劑和萃取溶劑。也可用于極性較大的化合物的結(jié)晶和萃取溶劑。（3）做完反應(yīng)后，應(yīng)該首先采用萃取的方法，首先除去一部分雜質(zhì)，這是利用雜質(zhì)與產(chǎn)物在不同溶劑中的溶解度不同的性質(zhì)。（4）稀酸的水溶液洗去一部分堿性雜質(zhì)。例如，反應(yīng)物為堿性，而產(chǎn)物為中性，可用稀酸洗去堿性反應(yīng)物。例如胺基化合物的?；磻?yīng)。（5）稀堿的水溶液洗去一部分酸性雜質(zhì)。反應(yīng)物為酸性，而產(chǎn)物為中性，可用稀堿洗去酸性反應(yīng)物。例如羧基化合物的酯化反應(yīng)。（6）用水洗去一部分水溶性雜質(zhì)。例如，低級(jí)醇的酯化反應(yīng)，可用水洗去水溶性的反應(yīng)物醇。（7）如果產(chǎn)物要從水中結(jié)晶出來(lái)，且在水溶液中的溶解度又較大，可嘗試加入氯化鈉、氯化銨等無(wú)機(jī)鹽，降低產(chǎn)物在水溶液中的溶解度鹽析的方法。（8）有時(shí)可用兩種不互溶的有機(jī)溶劑作為萃取劑，例如反應(yīng)在氯仿中進(jìn)行，可用石油醚或正己烷作為萃取劑來(lái)除去一部分極性小的雜質(zhì)，反過(guò)來(lái)可用氯仿萃取來(lái)除去極性大的雜質(zhì)。（9）兩種互溶的溶劑有時(shí)加入另外一種物質(zhì)可變的互不相容，例如，在水作溶劑的情況下，反應(yīng)完畢后，可往體系中加入無(wú)機(jī)鹽氯化鈉，氯化鉀使水飽和，此時(shí)加入丙酮，乙醇，乙腈等溶劑可將產(chǎn)物從水中提取出來(lái)。（10）結(jié)晶與重結(jié)晶的方法基本原理是利用相似相容原理。即極性強(qiáng)的化合物用極性溶劑重結(jié)晶，極性弱的化合物用非極性溶劑重結(jié)晶。對(duì)于較難結(jié)晶的化合物，例如油狀物、膠狀物等有時(shí)采用混合溶劑的方法，但是混合溶劑的搭配很有學(xué)問(wèn)，有時(shí)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)。一般采用極性溶劑與非極性溶劑搭配，搭配的原則一般根據(jù)產(chǎn)物與雜質(zhì)的極性大小來(lái)選擇極性溶劑與非極性溶劑的比例。若產(chǎn)物極性較大，雜質(zhì)極性較小則溶劑中極性溶劑的比例大于非極性溶劑的比例；若產(chǎn)物極性較小，雜質(zhì)極性較大，則溶劑中非極性溶劑的比例大于極性溶劑的比例。較常用的搭配有：醇石油醚，丙酮石油醚，醇正己烷，丙酮正己烷等。但是如果產(chǎn)物很不純或者雜質(zhì)與產(chǎn)物的性質(zhì)及其相近，得到純化合物的代價(jià)就是多次的重結(jié)晶，有時(shí)經(jīng)多次也提不純。這時(shí)一般較難除去的雜質(zhì)肯定與產(chǎn)物的性質(zhì)與極性及其相近。除去雜質(zhì)只能從反應(yīng)上去考慮了。（11）水蒸氣蒸餾、減壓蒸餾與精餾的方法這是提純低熔點(diǎn)化合物的常用方法。一般情況下，減壓蒸餾的回收率相應(yīng)較低，這是因?yàn)殡S著產(chǎn)品的不斷蒸出，產(chǎn)品的濃度逐漸降低，要保證產(chǎn)品的飽和蒸汽壓等于外壓，必須不斷提高溫度，以增加產(chǎn)品的飽和蒸汽壓，顯然，溫度不可能無(wú)限提高，即產(chǎn)品的飽和蒸汽壓不可能為零，也即產(chǎn)品不可能蒸凈，必有一定量的產(chǎn)品留在蒸餾設(shè)備內(nèi)被設(shè)備內(nèi)的難揮發(fā)組分溶解，大量的斧殘既是證明。水蒸氣蒸餾對(duì)可揮發(fā)的低熔點(diǎn)有機(jī)化合物來(lái)說(shuō)，有接近定量的回收率。這是因?yàn)樵谒魵庹麴s時(shí)，斧內(nèi)所有組分加上水的飽和蒸汽壓之和等于外壓，由于大量水的存在，其在100時(shí)飽和蒸汽壓已經(jīng)達(dá)到外壓，故在100以下時(shí)，產(chǎn)品可隨水蒸氣全部蒸出，回收率接近完全。對(duì)于有焦油的物系來(lái)說(shuō)，水蒸氣蒸餾尤其適用。因?yàn)榻褂蛯?duì)產(chǎn)品回收有兩個(gè)負(fù)面影響：一是受平衡關(guān)系影響，焦油能夠溶解一部分產(chǎn)品使其不能蒸出來(lái)；二是由于焦油的高沸點(diǎn)使蒸餾時(shí)斧溫過(guò)高從而使產(chǎn)品繼續(xù)分解。，水蒸氣蒸餾能夠接近定量的從焦油中回收產(chǎn)品，又在蒸餾過(guò)程中避免了產(chǎn)品過(guò)熱聚合，收率較減壓蒸餾提高34左右。雖然水蒸氣蒸餾能提高易揮發(fā)組分的回收率，但是，水蒸氣蒸餾難于解決產(chǎn)物提純問(wèn)題，因?yàn)閾]發(fā)性的雜質(zhì)隨同產(chǎn)品一同被蒸出來(lái)，此時(shí)配以精餾的方法，則不但保障了產(chǎn)品的回收率，也保證了產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)該注意，水蒸氣蒸餾只是共沸蒸餾的一個(gè)特例，當(dāng)采用其它溶劑時(shí)也可。共沸蒸餾不僅適用于產(chǎn)品分離過(guò)程，也適用于反應(yīng)物系的脫水、溶劑的脫水、產(chǎn)品的脫水等。它比分子篩、無(wú)機(jī)鹽脫水工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、不消耗其它原材料等優(yōu)點(diǎn)。例如：在生產(chǎn)氨噻肟酸時(shí)，由于分子中存在幾個(gè)極性的基團(tuán)氨基、羧基等，它們能夠和水、醇等分子形成氫鍵，使氨噻肟酸中存在大量的游離及氫鍵的水，如采用一般的真空干燥等干燥方法，不僅費(fèi)時(shí)，也容易造成產(chǎn)物的分解，這時(shí)可采用共沸蒸餾的方法將水分子除去，具體的操作為將氨噻肟酸與甲醇在回流下攪拌幾小時(shí)，可將水分子除去，而得到無(wú)水氨噻肟酸。又比如，當(dāng)分子中存在游離的或氫鍵的甲醇時(shí)，可用另外一種溶劑，例如正己烷、石油醚等等，進(jìn)行回流，可除去甲醇?？梢姽卜姓麴s在有機(jī)合成的分離過(guò)程中占有重要的地位。（12）超分子的方法，利用分子的識(shí)別性來(lái)提純產(chǎn)物。（13）脫色的方法一般采用活性炭、硅膠、氧化鋁等?；钚蕴课椒菢O性的化合物與小分子的化合物，硅膠與氧化鋁吸附極性強(qiáng)的與大分子的化合物，例如焦油等。對(duì)于極性雜質(zhì)與非極性雜質(zhì)同時(shí)存在的物系，應(yīng)將兩者同時(shí)結(jié)合起來(lái)。比較難脫色的物系，一般用硅膠和氧化鋁就能脫去。對(duì)于酸堿性化合物的脫色，有時(shí)比較難，當(dāng)將酸性化合物用堿中和形成離子化合物而溶于水中進(jìn)行脫色時(shí)，除了在弱堿性條件下脫色一次除去堿性雜質(zhì)外，還應(yīng)將物系逐漸中和至弱酸性，再脫色一次除去酸性雜質(zhì)，這樣就將色素能夠完全脫去。同樣當(dāng)將堿性化合物用酸中和至弱堿性溶于水進(jìn)行脫色時(shí)，除了在弱酸性條件下脫色一次除去酸性雜質(zhì)外，還應(yīng)將物系逐漸中和至弱堿性，再脫色一次除去堿性雜質(zhì)。有機(jī)合成心得（6）合成工藝創(chuàng)新合成工藝創(chuàng)新是有機(jī)合成中一個(gè)很重要得方面，涉及到許多方面的問(wèn)題，本文只是從合成的角度來(lái)探討一下。最好的合成工藝創(chuàng)新，應(yīng)該首先從創(chuàng)造性地合成路線入手，如果您研究的合成路線，在國(guó)內(nèi)外沒(méi)有報(bào)道，那么就是最先進(jìn)的，如果成本很低，就會(huì)取得巨大的成功，相反，只是重復(fù)國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)，那么，你的工藝也就跟別人沒(méi)啥兩樣，別人可能比你做的更好。遺憾的是，目前國(guó)內(nèi)的企業(yè)大多是重復(fù)國(guó)外的文獻(xiàn)專利來(lái)組織開發(fā)生產(chǎn)的，因此工藝沒(méi)有創(chuàng)造性，多家的企業(yè)生產(chǎn)工藝?yán)淄?，商?chǎng)上互相壓價(jià)，最后拼的個(gè)魚死網(wǎng)破，多敗具傷。這樣的企業(yè)沒(méi)有前途，只能一味的開發(fā)新的產(chǎn)品，起初市場(chǎng)很小時(shí)，利潤(rùn)較高，等到別人也開發(fā)成功時(shí)，利潤(rùn)迅速降低，最后陷入惡性競(jìng)爭(zhēng)。這是中國(guó)化工企業(yè)目前的狀態(tài)。怎樣進(jìn)行合成路線創(chuàng)新？首先，進(jìn)行詳細(xì)的文獻(xiàn)調(diào)研，掌握文獻(xiàn)中各種合成路線，詳細(xì)分析每條路線的優(yōu)缺點(diǎn)，從而設(shè)想出自己的合成路線。第二，參考同系列產(chǎn)品的合成路線，有時(shí)，可以從同系列產(chǎn)品的合成路線得到借鑒。第三，搜索該產(chǎn)品的中間體，就可知道目前國(guó)內(nèi)外的合成路線。這時(shí)就可以設(shè)計(jì)自己的新的合成路線了。第四，在目前的合成路線基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化，改變價(jià)格高的原料為價(jià)格低的原料，例如，如反應(yīng)中用氫化鈉作為堿，則可嘗試采用氫氧化鈉，氫氧化鉀等便宜的堿代替。第五，如果有一部反應(yīng)的收率很低，那么該步反應(yīng)就是你的公關(guān)對(duì)象，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件，獲得較高收率，那你就取得了成功。當(dāng)然這需要扎實(shí)的基本功和成功地經(jīng)驗(yàn)。平常多看一些合成路線的資料對(duì)你是很有幫助的。有機(jī)合成心得（7）工藝優(yōu)化方法學(xué)1合成工藝的優(yōu)化主要就是反應(yīng)選擇性研究有機(jī)合成工藝優(yōu)化是物理化學(xué)與有機(jī)化學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是用化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法解決有機(jī)合成的實(shí)際問(wèn)題，是將化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本概念轉(zhuǎn)化為有機(jī)合成的實(shí)用技術(shù)。首先分清三個(gè)基本概念轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率。轉(zhuǎn)化率是消耗的原料的摩爾數(shù)除于原料的初始摩爾數(shù)。選擇性為生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料摩爾數(shù)除于消耗的原料的摩爾數(shù)。收率為反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料的摩爾數(shù)除于原料的初始摩爾數(shù)?？梢姡章蕿檗D(zhuǎn)化率與選擇性的乘積。可以這樣理解這三個(gè)概念，反應(yīng)中消耗的原料一部分生成了目標(biāo)產(chǎn)物，一部分生成了雜質(zhì)，為有效好的原料依然存在于反應(yīng)體系中。生成目標(biāo)產(chǎn)物的那部分原料與消耗的原料之比為選擇性，與初始原料之比為收率，消耗的原料與初始原料之比為轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)的目標(biāo)是提高收率，但是影響收率的因素較多，使問(wèn)題復(fù)雜化?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)的研究目標(biāo)是提高選擇性，即盡量使消耗的原料轉(zhuǎn)化為主產(chǎn)物。只有溫度和濃度是影響選擇性的主要因素。在一定轉(zhuǎn)化率下，主副產(chǎn)物之和是一個(gè)常數(shù)，副產(chǎn)物減少必然帶來(lái)主產(chǎn)物增加。提高轉(zhuǎn)化率可以采取延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，升高溫度，增加反應(yīng)物的濃度，從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物等措施。而選擇性雖只是溫度和濃度的函數(shù)，看似簡(jiǎn)單，卻遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)化率關(guān)系復(fù)雜。因此將研究復(fù)雜的收率問(wèn)題轉(zhuǎn)化為研究選擇性和轉(zhuǎn)化率的問(wèn)題，可簡(jiǎn)化研究過(guò)程。2選擇性研究的主要影響因素提高主反應(yīng)的選擇性就是抑制副反應(yīng)，副反應(yīng)不外平行副反應(yīng)和連串副反應(yīng)兩種類型。平行副反應(yīng)是指副反應(yīng)與主反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，一般消耗一種或幾種相同的原料，而連串副反應(yīng)是指主產(chǎn)物繼續(xù)與某一組分進(jìn)行反應(yīng)。主副反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)是主副反應(yīng)速度的競(jìng)爭(zhēng)，反應(yīng)速度取決于反應(yīng)的活化能和各反應(yīng)組分的反應(yīng)級(jí)數(shù)，兩個(gè)因素與溫度和各組分的濃度有關(guān)。因此選擇性取決于溫度效應(yīng)和濃度效應(yīng)?？墒?，活化能與反應(yīng)級(jí)數(shù)的絕對(duì)值很難確定。但是我們沒(méi)有必要知道它們的絕對(duì)值，只需知道主副反應(yīng)之間活化能的相對(duì)大小與主副反應(yīng)對(duì)某一組分的反應(yīng)級(jí)數(shù)的相對(duì)大小就行了。我們知道，升高溫度有利于活化能高的反應(yīng)，降低溫度有利于活化能低的反應(yīng)，因此選擇反應(yīng)溫度條件的理論依據(jù)是主副反應(yīng)活化能的相對(duì)大小，而不是絕對(duì)大小。（1）溫度范圍的選擇：在兩個(gè)反應(yīng)溫度下做同一合成實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)主副產(chǎn)物的相對(duì)含量來(lái)判斷主副反應(yīng)活化能的相對(duì)大小，由此判斷是低溫還是高溫有利于主反應(yīng)，從而縮小了溫度選擇的范圍。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中，一般采取極限溫度的方式，低溫和高溫，再加上二者的中間溫度，可判斷出反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)選擇性的影響趨勢(shì)。（2）某一組分濃度的選擇：在同一溫度下（第一步已經(jīng)選擇好的溫度下），將某一組分滴加（此組分為低濃度，其他組分就是高濃度）或一次性加入（此組分為高濃度，其他組分就是低濃度）進(jìn)行反應(yīng)，就可根據(jù)監(jiān)測(cè)主副產(chǎn)物的相對(duì)含量來(lái)判斷該組分是低濃度還是高濃度有利于主反應(yīng)。確定了某一組分的濃度影響，接下來(lái)就是研究該組分的最佳配比問(wèn)題。相同的條件下，再確定其他組分濃度的影響。3定性反應(yīng)產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)研究方法要求副反應(yīng)最小，而其他方法要求主反應(yīng)最大。因此研究反應(yīng)的選擇性，搞清副反應(yīng)的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)是必要地前提。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量分析反應(yīng)混合物的全部組分，包括主產(chǎn)物，各種副產(chǎn)物，分析他們?cè)跉庀嗌V、液相色譜或薄層色譜上的相對(duì)位置和相對(duì)大小。從而可以看出各組分的相對(duì)大小及各組分隨溫度和濃度條件不同的變化。對(duì)不同的副反應(yīng)采取不同的抑制方法。（1）首先搞清反應(yīng)過(guò)程中那些副產(chǎn)物生成；（2）重點(diǎn)找出含量較多的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹挥幸种屏酥饕狈磻?yīng)，才能顯著提高主反應(yīng)的選擇性；（3）根據(jù)主要副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，研究其生成的機(jī)理，速度方程和對(duì)比選擇性方程，并據(jù)此進(jìn)行溫度效應(yīng)、濃度效應(yīng)分析；（4）由對(duì)比選擇性方程確定部分工藝條件，并據(jù)此設(shè)計(jì)獲取活化能相對(duì)大小和反應(yīng)級(jí)數(shù)相對(duì)高低的試驗(yàn)方按。（5）也應(yīng)該找出最難除去的雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行（3），（4）的方法研究。4跟蹤定量反應(yīng)產(chǎn)物在定分析的基礎(chǔ)上，對(duì)同一實(shí)驗(yàn)不同時(shí)刻各組分的含量進(jìn)行跟蹤測(cè)試，根據(jù)跟蹤測(cè)試結(jié)果認(rèn)識(shí)影響因素，再根據(jù)影響因素調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。（1）可在同一實(shí)驗(yàn)中考察原料、中間體、產(chǎn)物，各副產(chǎn)物在不同條件下的變化趨勢(shì)，從一個(gè)實(shí)驗(yàn)中盡可能獲取更多的信息，實(shí)驗(yàn)效率大大提高。（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的新現(xiàn)象調(diào)整和修改預(yù)定方按，使每一具體實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)多元化，即可使每一次實(shí)驗(yàn)的目的在實(shí)驗(yàn)中調(diào)整和增加，從而提高工作效率和研究開發(fā)進(jìn)度。（3）將不同時(shí)刻、不同組分的相對(duì)含量，整理成表格或曲線，從數(shù)據(jù)表或曲線中觀察不同組分的數(shù)量，各組分在不同階段依不同條件的變化趨勢(shì)和變化率，從而找出宏觀動(dòng)力學(xué)影響因素，并根據(jù)這些因素去調(diào)整溫度、濃度因素，以提高選擇性。這里的定量并非真正的含量，只是各組分的相對(duì)值。5分階段研究反應(yīng)過(guò)程和分離過(guò)程大多數(shù)人習(xí)慣于每次實(shí)驗(yàn)部分都分離提純產(chǎn)品并計(jì)算收率。然而，除非簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)外這是不科學(xué)的。（1）研究開發(fā)的初始階段，分離過(guò)程是不成熟的，很難估算分離過(guò)程損失，這樣，所得產(chǎn)品不能代表反應(yīng)收率。（2）實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果是反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的總結(jié)果，影響因素太多，考察某一影響因素太難。（3）一個(gè)實(shí)驗(yàn)真正做到完成分離提純的程度很難，往往后處理時(shí)間多于反應(yīng)時(shí)間，若每個(gè)實(shí)驗(yàn)都做到提純分離，則工作效率降低。（4）為降低科研費(fèi)用，往往進(jìn)行微量制備，而微量制備的實(shí)驗(yàn)幾乎不能完成全過(guò)程。比如精餾，沒(méi)有一定數(shù)量就無(wú)法進(jìn)行。（5）反應(yīng)過(guò)程中直接取反應(yīng)液進(jìn)行中控分析最接近于反應(yīng)過(guò)程的在線測(cè)試，最能反映出過(guò)程的實(shí)際狀態(tài)，對(duì)于某一因素的變化的影響也最敏感，應(yīng)用起來(lái)方便。（6）做好反應(yīng)過(guò)程是分離過(guò)程研究的基礎(chǔ)。副產(chǎn)物越少，則分離過(guò)程越簡(jiǎn)單。總之，在研究開發(fā)的最初階段，應(yīng)先回避分離過(guò)程而僅研究反應(yīng)過(guò)程?？梢栽诜磻?yīng)過(guò)程中得到一系列的色譜分析譜圖和定性分析結(jié)果，根據(jù)原料、中間體、產(chǎn)品、副產(chǎn)品出峰的相對(duì)大小來(lái)初步定量，根據(jù)不同反應(yīng)溫度條件下不同組分的消漲來(lái)判斷活化能的相對(duì)大??；根據(jù)副產(chǎn)物結(jié)構(gòu)機(jī)不同的加料方式引起的副產(chǎn)物的消漲來(lái)判斷活性組分的反應(yīng)級(jí)數(shù)的相對(duì)高低。從理論到實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力學(xué)所要求的溫度效應(yīng)、濃度效應(yīng)，再實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)化率，最后研究分離過(guò)程。這是一種循序漸進(jìn)的、條理清晰的、理性的和簡(jiǎn)單化的工藝優(yōu)化程序。6程序升溫法確定溫度范圍程序升溫法是另一種反應(yīng)溫度的優(yōu)化方法。其是在實(shí)驗(yàn)的最初階段采用的。一般采用微量制備，物料以滿足分析測(cè)試即可。為使放熱反應(yīng)的溫度可控制，反應(yīng)物料不必成比例（一般使某一種原料微量）。在跟蹤測(cè)試的基礎(chǔ)上，采取程序升溫大方法，往往一次實(shí)驗(yàn)即可測(cè)得反應(yīng)所適合的溫度范圍，并可得到主反應(yīng)與某一特定副反應(yīng)活化能的相對(duì)大小和確認(rèn)反應(yīng)溫度最佳控制條件。程序升溫過(guò)程如圖所示。在T1溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，取樣a分析；若未發(fā)生反應(yīng)，則升溫至T2后反應(yīng)一段時(shí)間后取樣b分析；若發(fā)現(xiàn)反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生，但不完全，則此時(shí)應(yīng)鑒別發(fā)生的是否是主反應(yīng)；若在溫度T2下先發(fā)生的是主反應(yīng)，則繼續(xù)取樣c分析；若反應(yīng)仍不完全，升溫至T3后反應(yīng)一段時(shí)間取樣d分析；若仍不完全則升溫至T4，取樣e分析，直至反應(yīng)結(jié)束。若樣品d中無(wú)副產(chǎn)物，e中有副產(chǎn)物，則主反應(yīng)的活化能小于副反應(yīng)的活化能，反應(yīng)溫度為T4以下，再在T3上下選擇溫控范圍。若樣品b中發(fā)生的是副反應(yīng)，則應(yīng)立即升溫，并適時(shí)補(bǔ)加原料，邊升溫邊取樣f,g,h等，直至主反應(yīng)發(fā)生。若主反應(yīng)在較高溫度時(shí)發(fā)生了，說(shuō)明主反應(yīng)的活化能大于副反應(yīng)的活化能，反應(yīng)應(yīng)避開較低溫度段。此時(shí)的程序升溫過(guò)程應(yīng)在缺少易發(fā)生副反應(yīng)的那種主原料下進(jìn)行，即預(yù)先加熱反應(yīng)底物至一定溫度，再滴加未加入的原料，后滴加的原料用溶劑稀釋效果更加。可見，一次程序升溫過(guò)程便可基本搞清主副反應(yīng)活化能的相對(duì)大小和反應(yīng)溫度控制的大致范圍，取得了事半功倍的效果。在低溫有利于主反應(yīng)的過(guò)程中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸降低，反應(yīng)速度逐漸減慢，為保持一定的反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率以保證生產(chǎn)能力，就必須逐漸緩慢升溫以加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，直至轉(zhuǎn)化率達(dá)到目標(biāo)，這才