做合成的實驗人員,不管是在企業,研究所還是高校,你做的大部分實驗都是在重復曾經做過的反應,包括文獻中報道的反應,別人的實驗記錄中的反應,甚至自己做過的反應。有機合成中讓人崩潰事件之一就是不能重復別人或者自己的反應?這種情況屢見不鮮,老鳥們司空見慣。重復實驗是做科研不可避免的過程,有沒有一些方法讓你順利的重復別人做過的反應?下面我們逐條分析,并找出解決辦法。
常見的不能重復他人的反應的原因,主要有以下三種:
你所投反應試劑或溶劑的質量和性質、加料順序和速率與文獻中的不同。
原始文獻中沒有詳細記錄一些反應的操作細節,或者記錄不準確。
最后一種就有意思了········,原作者實際上的實驗操作和文獻或記錄中的操作不同。
【合成經驗】如果反應失敗,應該從哪些方面考慮解決方法?
如果沒有反應,可以嘗試下方方法解決:
升高反應溫度。
嘗試在更高的濃度下進行反應。
增加反應試劑的當量或催化劑的量。
重新純化原料底物。
換新溶劑或重蒸溶劑。
在嚴格無水無氧條件下進行反應,當然不包括涉及水或氧氣參與的反應,具體可以通過溶劑脫氣【麻省理工學院化學系----無氧操作指南】,Schlenk無水無水無氧操作解決,如果想要干燥的原料可以加入甲苯共沸除水。
反應雖然進行了,但是產率不佳:
反應投料量是否和文獻中相同?很多反應結果和投料量的多少關系很大,如果不能重復文獻中產率,可以完全按文獻中的投料量重復一下,看能否得到相似的產率。
對于一些反應的關鍵試劑(如催化劑,丁基鋰,堿,還原劑,氧化劑等),稍微多加一點。有時候實驗記錄的數據并不是很準確,投反應時有人可能會習慣性的多加一點,甚至會多加很多!
加大監測反應的頻率,如果反應完畢,馬上停止反應。很多反應時間記錄也不是很準確,很多記錄的反應時間只是預估的大概時間,如果反應產物會不斷分解的話,延長了反應時間反應會導致產率下降。
加快攪拌速度,特別是非均相反應,如果攪拌不充分,會明顯降低產率和反應速率。
另外反應溫度也要考慮,最好監測反應內溫,掌握反應體系的溫度。加料的快慢都會影響反應體系的溫度,放熱反應加入過快會導致反應溫度瞬間升高,吸熱反應會導致溫度降低。重復文獻反應的小試反應時,很可能你的反應內溫會較低。另外很多小伙伴投加熱反應時喜歡控制反應的外溫,溫度探頭如果不是靠近反應瓶壁,而是靠到油浴鍋底部或外面,這就會導致實際油浴的溫度高于探頭所測的溫度。
試劑的加料順序和加料速率也有影響,甚至有些情況下非常重要,但是文獻中可能忽略這些情況,如果我們沒有考慮到的話,可能會影響反應結果。