這些年學到的有機實驗小技巧
16年7月的時候,寫下了這個:
有機合成實驗有什麼奇技淫巧?一年多過去了,除了之前了解到到的內容,還學到了一些新東西,在這裡寫一下,希望對大家有幫助。
這個文章會常年更新,學到什麼就往這文章里補什麼。補到知乎掛掉或者我轉行那天。
評論區歡迎吐槽。畢竟對我來說,誤導人比丟面子嚴重太多了。
1. 需要通過過濾除去固體,但抽濾特別慢基本抽不動時,可以考慮用離心機。
2. 做反應的時候,攪拌子速率控制好,攪拌時不能讓體系內的液體飛濺到瓶壁上。液體飛濺意味著有液滴脫離體系。
舉例說明可能更好理解:我要在冰浴里做低溫反應,但有一滴液體飛濺到瓶壁上了,那這一滴液體在流回體系之前,其實都處於室溫狀態,說不定副反應就出現了。
3. 反應總是掛的時候,可以懷疑下原料問題,有時候國產溶劑重蒸一下,反應就成功了。有時候是因為溶劑裡面含水量太高。
4. 用耐壓瓶做加熱反應時,不要以為加熱好長時間了而且體系徹底穩定了就不會炸,一定要千萬小心。我自己見到的,晚上開始加熱過夜的耐壓瓶,半夜沒出事,第二天中午炸了,炸完以後通風櫥擋板玻璃徹底碎裂。我個人的建議是,只要有耐壓瓶在運轉的通風櫥,旁邊一定一定不要有人在做實驗,通風櫥保持封閉。需要停止加熱的時候,只把通風櫥拉開一點點,伸手進去關閉加熱,再關閉通風櫥,在體系徹底冷卻之後再正常使用。以及有裂痕的耐壓瓶千萬不要用了,不要作死。
5. 不著急的話下雨天就別開反應了,空氣中的濕度有可能影響反應。另外,不要以為保護氣是萬能的,存在氮氣中含水量過高從而影響反應的可能性,雖然這個我在國內沒見到過。但如果反應做不出來,實在找不到原因了,就看看是不是這個因素造成的吧。國外的例子是把氮氣換成氬氣,在這地方能用的氬氣更加乾燥,然後反應就成了。
6. 水泵+管子+轉接頭+燒瓶,一定程度上可以代替真空乾燥箱用。當然有真空乾燥箱就更好了。養成隨手乾燥你的產物的習慣,長時間的乾燥可以幫助避免譜圖上各種溶劑峰,能幫你更準確地搞清楚你有多少產物,諸如此類的各種優點。
7. 想旋蒸干溶劑得固體時,如果旋干,固體都會黏在燒瓶壁上,很難刮。可以考慮旋蒸時不要徹底旋干,留下少量溶液,用滴管吸出以後選擇自然晾乾,或者加到不良溶劑里等固體析出後過濾,可以讓你免受用藥匙使勁刮燒瓶壁的苦。
8. 做實驗時可以戴兩雙手套,保護效果更好。弄髒了就丟外層手套就可以了。保護健康的問題上,不要吝嗇。
9. 乾燥的時候盡量用硫酸鈉,不用硫酸鎂。除了鎂離子有時候會配位的問題損傷產物以外,過濾的時候用硫酸鈉濾得比較快。雖然好像硫酸鎂的吸水效果是比較好啦。。
10. 實驗服穿好,除了防止不小心打碎東西劃傷手臂外,還能減少皮膚對揮發性物質的吸收。口罩戴好,主要防硅膠和粉塵。進入實驗室,必須戴護目鏡,這比實驗服和口罩還重要。
11. 做實驗之前,要查好每一個需要用的試劑的MSDS,了解你所用的試劑的毒性,和萬一著火時的滅火措施(用乾粉還是二氧化碳滅火器之類的)。在MSDS上,有關於GHS危險說明(GHS hazard statements)的信息,這些信息很重要,能讓你注意到很多你所用試劑的操作要點。比如吡啶特別易燃,苯甲醯氯具有強致敏性,諸如此類,能讓你注意到很多你不會注意到的危險。當時我用苯甲醯氯之前查了MSDS,知道這傢伙致敏性極強,實踐表明我穿好實驗服帶好手套,就他揮發的氣體都讓我手腕發癢。要不是查過MSDS,我都不知道手癢是這裡來的。
吐個槽,我們一般人都只知道丁基鋰容易燒,然而其實丁基鋰有各種奇葩人設,比如生殖毒性,引起器官衰竭,之類的,還有乙酸酐我記得是「吸入可能致命」。很多試劑其實具備平時完全注意不到的性質。
12. 分液漏斗洗滌有機相的時候,用飽和食鹽水洗,兩相分層會好看一些,畢竟離子含量高了,極性更強了,用蒸餾水相對容易出現乳化。不過要看具體實驗了,不是讓你別用蒸餾水洗……
13. 養成順手對固體重結晶的習慣,有時候會有意想不到的驚喜。比如,順反異構的分離。
同一種固體物質的順反異構,極性差異小到柱子無法分開,但是重結晶的時候,有可能異構體A比異構體B溶解度更低,會搶先析出,而在晶核的存在下,異構體A進一步析出,這樣有可能就直接得到異構體A了。不過這種情況下,要拿純的異構體B就不容易了……
我現在只要晚上實驗結束下班了,有沒提純的固體,我都習慣性設個重結晶再走,等著第二天看能不能撿個大便宜。
14. 化合物表徵,常用的是氫譜,碳譜,高分辨,單晶XRD,元素分析。其中元素分析可以說是惡名昭著的玩意,氫譜碳譜要求的純度是明顯低於元素分析的。一般來說,核磁上看著化合物很乾凈了,才會有膽量去挑戰元素分析這種東西。
影響元素分析結果的,除了化合物純度以外,最常見的原因是固體中包含有粉塵。在送元素分析樣品之前,記得先把樣品用微孔濾膜過一遍;除此之外,要保證化合物的徹底乾燥。
尤其要注意單晶,單晶對於元素分析來說,不一定是個好東西,因為單晶里有可能包裹著溶劑分子,帶來的結果就是元素分析的誤差。為了避免這種情況的出現,在送元素分析樣品之前,要另外把這個樣品打個核磁看看,不要以為濾塵之前的樣品核磁乾淨,濾完後乾燥的樣品就一定不包含溶劑。
15. 甲醇能溶解硅膠。如果在過柱子的時候,流動相用了甲醇,那麼你的產物在旋干以後,八成包含了溶解在甲醇里一起下來的硅膠,用二氯甲烷之類的溶劑重新溶解你得到的東西,然後過一下微孔濾膜,除去硅膠就好了。
同樣的事情,注意一下那個砂芯漏斗。如果你用砂芯漏斗濾出了固體,要從漏鬥上刮產物的時候,你八成會把砂芯一起刮下來,記得也用微孔濾膜過一遍。
16. 長時間迴流的反應,除了注意用真空酯把體系完全密閉之外,要注意一下保護氣的流速。氮氣/氬氣不要開太大,因為在這種密閉體系里,其實這種保護氣是在給體系額外增加壓強,萬一你的體系有哪個地方的密閉做得不是特別好,那麼大流速的保護氣會把你體系里迴流得溶劑往那個縫隙「擠」,那麼你體系的溶劑會跑得特別快。我就試過80度,水作溶劑的反應,活生生把水弄乾了。
17. 低溫有很多方法,除了冰水浴和低溫反應器以外,圖快你可以考慮用液氮,或者往丙酮里加乾冰。不過需要一個特殊容器,一般玻璃還不行。好像叫杜瓦?
18. 做好產物以後,不要全部用到下一步反應里,稍微留一點,用來點板監測反應用。
19. 如果你的預期產物是固體,但是出來的是液體,並不意味著你的產物不對。有的時候我們只是需要一點奇怪的方法和步驟讓固體析出來。方法千奇百怪,我試過的有:直接丟冰箱析出;加不良溶劑放冰箱幾小時或過夜後析出;加不良溶劑後室溫靜置一小時後析出;等等。啥事都發生過。我只是想提醒一下,不要瞎丟東西,尤其是打核磁正確的情況下。
20. 做出來產物,分液以後可以用砂芯漏斗加點硅膠,把產物洗一遍,除除雜質。
過完柱子的固體產物也不一定純,可以順手做個重結晶。
21. 點板是過柱子的重要依據,然而板子和柱子隨時會有差異。除了自己實踐體驗以外,我就看著人家文獻的實驗部分,點板點出來環己烷:乙酸乙酯 8:2,上柱子就變成環己烷:乙酸乙酯95:5了。也就是說,有時候你過柱子的時候,需要比點板子更謹慎一些。
22. 不要完全相信點板的結果,尤其是你試圖點的是離子化合物的時候……雖然一般兩個點確實是兩種物質。有的時候你的物質是純的,不過在板子上分解了的可能性也是完全存在的。
23. 點板的時候如果你的產物在石油醚里完全跑不動,上柱子以後可以考慮用石油醚先使勁沖,去除一下其他的雜質。有時候離子化合物可以用一般硅膠柱去跑,有時這種可以用二氯甲烷使勁衝去洗雜質,然後再在流動相里加點甲醇,把產物衝下來,來提純你的東西。
24. 文獻有時候用特殊的物質是有理由的,最好能搞清楚人家用某些試劑的動機。有一次我過離子交換柱,文獻里用的是碳酸氫銨,但實驗室沒有,買的話要等,又沒借到。我查了各種原理和吸附強度之類的東西,覺得碳酸氫鈉溶液完全可以替代碳酸氫銨溶液,就擅自用了碳酸氫鈉。哪知道小組會的時候導師跟我說,這兩個有區別的,區別在於,碳酸氫銨可以通過旋蒸除去。
25. 一般帶著手套做實驗的時候,容易產生靜電。這會帶來固體粉末亂飛的問題,還會影響你的天平——帶著手套拿玻璃瓶放到那個小數點後五位的天平去試試看,數值飄半天穩定不下來。有的時候處理固體是需要摘下手套的,或者可以考慮去買某種防靜電的小裝置。
26. 無機化學的相關知識可以用在有機後處理上。比如有些氯化亞錫還原的反應,水洗沒那麼好洗的,比如那個苯胺變苯肼鹽酸鹽的反應,產物里很可能含一堆氯化亞錫,然而核磁看不出來,這事文獻是有報道的(我還記得那篇文章是直接懟另一個人發表的製備過程根本製備不純)。有的情況可以考慮用乙醚洗,氯化亞錫溶於乙醚的。還有別的應用是用甲醇重結晶來去除銅鹽。細節記不清了,但是不要忽略一些無機知識在有機實驗中的用處。
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