有机合成实验设置指南---每个合成人都需要的入门指南

有机实验是有机化学的基础，熟练的操作，合理的安排，更是有机合成小伙伴必备技能。

实验前的准备

在设置反应之前必须了解反应的相关信息。熟读相关文献，包括详细的实验步骤以及全面了解文献正文与该反应相关的内容。

如果是首次接触该类型的反应，应翻阅反应的机理，并向有相关经验的同事咨询，了解和预见反应可能出现的现象和副产物。

如果没有完全相同的合成工艺，则必须找到类似的合成工艺设置反应正确设置反应物的摩尔配比。

对所需使用的化学试剂和溶剂的特性、使用要求应有了充分的了解，以避免因不正确的投料或后处理方式而造成的冲料、爆炸等现象。

实验装置设置

检查玻璃仪器和反应设备。反应瓶是否有裂纹，滴液漏斗是否渗漏，油浴和磁力搅拌是否正常等。

搭建装置要重心平稳、安全，并保持十字平衡，各种反应一定在反应瓶下面放置保护的容器，以防发生意外泄漏(搅拌子打破瓶子，反应过速外溢)而无法回收原料及产品。

选择合适的反应瓶：对于均相反应，液面不超过容器的2/3;对于非均相、回流或气体产生的反应，液面不超过1/2。

选择合适的搅拌装置：机械搅拌：2升以上固液反应，5升以上所有反应及有固体或粘稠物出现的反应;强力搅拌：3升以下均相反应，2升以下，250 mL以上所有反应;磁力搅拌：25~250 mL的反应。

反应溶剂的使用

一般反应的 底物浓度严格控制在 0.1~1.0mol/L左右。

但是对于许多分子内关环是需要高稀浓度的，以防止分子间的副反应的发生。

对于不需要溶剂的Neat 反应，例如大部分的胺酯交换反应，但两者都是固体，很难混合均匀，此时需要将两者都溶于一个溶剂中，均相后浓缩去掉溶剂，即可将两者混合均匀。

加料顺序

原则上，总是固体物或液体物加入到液体物。大量物质的加入，尤其加料放热、放气时应采用分批加料或滴加的方式。

具体反应细节

有气体产生或需通入气体的装置。反应体系要有导气出口，如果放出酸性，碱性或腐蚀性气体，例如，HCl, Cl2, NH3等，必需装有相应的酸或碱液吸收尾气，一般出气口应设在装置的最高点处。

低温，加热和放热需控温的反应：使用多口瓶，内、外均有温度计。

热浴的选择：尽可能使用油浴，特点是易控温。在50℃左右，可使用水浴;50-160℃，用油浴;大于160℃，用电热套或沙浴。当发现油已经变硬，粘稠，发黑，应及时更换新油。加热时，油液面应在容器的 1/2 到2/3。

冷却剂的选择：0℃，碎冰;-5-18 ℃,冰盐浴(碎冰加 NaCl)-50 to-78 ℃ ，干冰丙酮浴;-78 --100℃，乙醇和液氮浴。

封管反应：当反应温度超出溶剂沸点时，应使用高压釜或耐压的焖罐，不得使用玻璃瓶或氢化瓶。

无水无氧反应

无水反应操作： 先将所有反应玻璃瓶包括注射器烘烤，取出后迅速将装置搭建(如反应瓶较小，可在烘烤时简单搭建反应瓶，便于取出后迅速完整搭建)，连接处涂上适量的真空脂。所有玻璃仪器在冷却过程中应通入氮气或氮气球密封冷却以隔绝湿空气。搭建好的装置应通入氮气流隔绝空气，或使用干燥管、液封、氮气球密封体系。保证一个或多个瓶口用橡皮塞密封，以便注射器加料。反应物应绝对干燥，使用经过无水新鲜处理的溶剂。加料时应在氮气流下，或用注射器转移到滴液漏斗或直接滴加。

无水无氧反应： 如无水无氧操作，必需使用氮气流(可同时附加干燥管或液封)，或氮气球密封体系。涉及金属配合物催化剂应使用氩气。更严格时，请使用双排管进行无水无氧操作。

有机金属试剂的使用

有机锂，镁及其它怕空气类试剂的转移。小量的该试剂可使用注射器转移，抽取时应在盛该类试剂的瓶中注入氮气或插上氮气球，以免瓶内负压，湿空气进入;大量的使用，可四氟乙烯导管用氮气压入到反应装置上的滴液漏斗中。反应装置周围洁净、干燥、无杂物。在计算有机金属试剂的用量时一定要注意分子上有没有消耗有机金属试剂的活泼氢。

NaH NaH, LiAlH4, 金属 Na,K,Li 等的使用 : 严格按危险反应要求操作。市售 NaH 保存在矿物油中，为 60% 的含量，计算加料量应注意;同样在计算 NaH NaH, LiAlH4等用量时注意底物是否还有其他可反应的活泼氢。金属 Na,K,Li 保存在石蜡油或煤油中，使用前可用干燥的石油醚洗，秤量时及秤量后应放置在干燥的石油醚中，并切成小块加入反应体系中。

催化加氢

• 催化加氢：用氮气冲反应瓶赶走残留的空气(如反应不怕水，可用少量水湿润反应瓶)，然后小心加入催化剂，加入少量溶剂浸没催化剂(如反应不怕水，可用少量水浸没催化剂)，再将溶解好的反应物加入到反应瓶中。抽空灌氮气或氢气三次，每次应以液体沸腾为止。常压氢化，可在实验室使用气球或氢气袋;60psi 压力以下，可使用氢化瓶;高压氢化，可使用高压釜，并在熟练的员工指导下进行。对于生成游离胺的反应如胺的脱苄、脱保护、硝基的还原、肟还原或吡啶、喹啉的还原等等，一定要注意反应瓶内不能有任何的丙酮存在，否则会发生还原胺化反应得到上异丙基的副产物。在做这类反应时不许用丙酮洗瓶，改用甲醇或乙醇洗涤，同时反应最好用分析纯的甲醇或乙醇。
• Pd/C 、 Raney Ni 等易于自燃，研究人员不得离开操作现场，如遇自燃可立即盖上石棉布扑灭。
• Raney Ni 加氢反应液一般不能过浓

反应检测与跟踪

检测反应的手段，以 TLC的使用最为重要，直接、快捷、并为后续的分离纯化提供大量信息，如需要亦可使用 HPLC 、GC 、NMR 或LC LC-MS 进行反应跟踪， 严禁未经任何检测或单凭 MS 来跟踪反应 ，人为造成反应的不完全或失败。请记住：TLC 是有机合成化学家的眼睛。

检测的时机 : 原则上，某一种反应物加完后、所有反应物加完后立即检测;反应中出现条件或现象变化时(如升降温度前后，沉淀消失或出现，颜色消失或出现，气体放出或停止等)立即检测;一般情况下，反应物加完后半小时内应检测，然后随反应的快慢再行跟踪检测。

反应的后处理

后处理根据反应物质的性质进行，先通过萃取(主要是除去大部分的盐、高沸点极性溶剂等)、酸碱洗、过滤等得到粗产品。一般通过重结晶、柱层析、蒸馏等进一步精制。

合理安排实验

项目合理安排：在进行项目研究时，小试和放大应该交叉进行，保持两者之间的连贯性。在项目中反应条件需要优化和修改时，必须一次性将所有能想到的及文献中提到的各种条件的小试平行展开，集中起来全部投料这样既可节约时间，也可以很容易的发现最好的方法。

没有接触过的反应：一定要在上午来的时候设置好，这样可以随时跟踪反应的进行状态，若反应在进行 5-6小时后未结束，且反应转化率很低时可以考虑反应过夜后处理。

短时间的反应：一般在上午做，下午处理

长时间的反应：在下班之前，将反应设置好，进行过夜反应。

将设置反应和反应后处理，柱层析纯化等交叉同时进行，不能够单方面只进行一个操作。

对于许多小量的反应可以不经过后处理，直接浓缩溶剂上柱或 TLC 分离。

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