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后处理调pH的正确姿势,调不对毁了一锅料

调酸碱游离产物,或除杂在反应后处理的所有手段中是个很平常的操作,但让人难以置信的是——很多合成人并不能用好。

正确姿势先不聊,老规矩先举个例子。

很久之前开发过一个工艺,后来又来了单子,因为不喜欢重复,所以交给了实验室的其他人做,中间有个步骤是做酯的水解反应,我工艺上描述的是:水解后旋干有机溶剂,碱性状态下用乙酸乙酯把体系脂溶性杂质萃取干净(方法参考: ),同时因为底物上有Boc保护基,所以严格要求必须在低温用稀盐酸把 PH调到5-6左右游离得到酸,然后萃取。


某天,相关实验员找到我,说我工艺有问题,TLC得到的产物和我留下的标准点产物对不上。

我看了一下,产物极性变大。

然后看了一下结构,几乎瞬间便明白问题出在哪里了!

PH调过了!

核磁一鉴定,果然是脱Boc的产物。


经过后来确认,该实验员过程中起码出现了四个地方的错误

1、监测PH点有机相,而不是水相

2、不懂,却偷懒用浓盐酸调PH,而不是我写的2M盐酸

3、发现PH过酸后隐瞒不报,低温搅了半个小时后,才想起来加碱调回PH

4、加碱调回PH的时候过快,又没复测PH,实际复测体系已经碱性(这也是为什么他能得到不正确结构游离态产物,而不是成盐产物的原因 )

所以说调PH的正确步骤应该是什么?

我个人认为应该遵循以下要点:

一、先计算大概量

大概量怎么计算应该不要说了吧?理论上你用了多少mol的酸碱,后处理调到中性就需要多少的碱酸,当然有时候反应过程用掉一些,实际量可能变小;也有可能最终要的不是中性,而是酸性或碱性导致偏多。

但总体大概是要有个谱得,实际操作过程中超过这个谱,就要小心了。

二、选择合适的酸碱

实验室试剂操作过程中,主要用到的酸是盐酸和醋酸,主要用到的碱是氢氧化钠,碳酸钠,碳酸氢钠等。

选用的时候需要注意一些原则,积累一些经验,比如碳酸氢钠水溶液PH在8-9之间,能避免调PH过程中过碱的情况,常被用来调从酸到中性的过程,但是碳酸根和酸反应后会产生CO2,如果调太快,瓶子里的物料很容易就会被冲出来。

冲料这种事在实验室里可能就损失点物料,但在工厂里很可能就是一场事故(PS:当初在工厂有次冲料,釜盖直接打到屋顶,搞出了一个大洞然后从屋顶飞了出去……)


三、用合适的浓度

用合适的浓度我认为最起码在两个方面上具有指导意义:

1、酸碱中和虽然是无机反应,但也是有时间的,就如同我们农村家里煮饭,虽然都煮熟了,但靠近锅底的部分总容易烤焦;在反应上如果没办法做到均一的搅拌,那就是杂质来源。

2、过浓容易调过,过稀占用大量时间成本,且产生大量废水

三、先粗调后细调

什么是先粗调后细调呢?举个例子,我想把反应液从PH强碱性调到PH中性,刚开始我可能用浓盐酸直接来,等到体系快到中性的时候,再用浓盐酸可能会调过而造成产物变坏,这时我可能就会用稀盐酸(如2 M)进行细调。

酸调成中性同理,比如先用不同规格的NaOH水溶液粗调,后用碳酸氢钠水溶液细调。

四、注意测水相而不是有机相

这个地方必须要强调一下,特别是乙酸乙酯和水两相体系去调PH,因为乙酸乙酯在上层,很多人监测的实际是有机相PH,实际上当有机相反馈出倾向性的PH时,水相已经大大超了。

五、一定要复测

前面已经说了,无机反应也是需要时间的,特别是搅拌不均匀或者两相及以上的体系,当调好PH时,记得再搅拌一些时间,然后复测一下PH有无变化。

理论上越大规模的反应越需要复测。

还记得很久之前在公司车间跟踪产品放大遇到过很多次该类事故,车间工人也是狠狠骂过几次。后来有个工段长给我较劲,每次调好PH都把时间点撵在下午一点多钟,然后从椅子上喊醒我让我去指导。

又累又困。

把我搞得是服服的!

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