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反應(yīng)操作、柱層析、蒸餾等實(shí)驗(yàn)室工作經(jīng)驗(yàn)分享
發(fā)布時間：2023-05-19瀏覽次數(shù)：1843
實(shí)驗(yàn)室工作有很多是經(jīng)驗(yàn)性的，有很多細(xì)節(jié)是課本上沒有的，但是在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際應(yīng)用中又非常重要，本文我總結(jié)了一些自己在多年的實(shí)驗(yàn)室工作經(jīng)驗(yàn)，主要是一些個人習(xí)慣。良好的實(shí)驗(yàn)室習(xí)慣的養(yǎng)成，往往會是一個很好的開始，它是避免人為反應(yīng)失敗的[敏感詞]的利器，也是提高效率，避免人力浪費(fèi)的很好的助力。
[敏感詞]部分：反應(yīng)操作
1，原則上所有的反應(yīng)都不能用塞子塞住，從而造成反應(yīng)在狹小的密閉空間下反應(yīng)，必須在出口處街上氮?dú)馇蚧蛘呷ǎㄌ厥獾娜绺邏悍磻?yīng)或 sealed tube 反應(yīng)除外），以免因反應(yīng)放熱或產(chǎn)生氣體而發(fā)生沖料或者發(fā)生爆炸。
2，處理反應(yīng)時選擇合適的容器，[敏感詞]在預(yù)估的所有體積的二到三倍之間，以免出現(xiàn)容器過滿的狀況。
3，任何反應(yīng)若非會放出含 H+之物質(zhì)，均應(yīng)盡可能在惰氣（氮?dú)饣驓鍤猓┫到y(tǒng)下操作，以避免不必要之副反應(yīng)（side reaction）。如必須于惰氣系統(tǒng)下操作則以使用惰氣氣球系統(tǒng)為宜。
4，標(biāo)準(zhǔn)惰氣系統(tǒng)反應(yīng)處理方式是將反應(yīng)器皿于烘箱中取出后迅速放入攪拌子并連接氮（氬）氣出口之后迅速將反應(yīng)所需設(shè)備組合起來，并用火焰干燥，然后抽真空再灌入氮（氬）氣，并重復(fù)兩次。
5，任何一未知反應(yīng)，除非有極近似之反應(yīng)作參考，否則應(yīng)從0℃或室溫開始嘗試，若不反應(yīng)再逐步升高其溫度，反之若反應(yīng)太快有副作用時，再降低其溫度。
6，任何一未知反應(yīng)于 set up 完成后30 分鐘內(nèi)即應(yīng)檢查反應(yīng)進(jìn)行之情況，我們可取適量之原液(Aliquots)以TLC，NMR，GC，IR 或其他適當(dāng)?shù)募记蓹z驗(yàn)之。確定其反應(yīng)進(jìn)度后，才可決定是否在原條件下反應(yīng)，切不可任意由其反應(yīng)，或work-up 而不予檢查。
7，檢查反應(yīng)時若發(fā)現(xiàn)超過 3 小時沒有任何變化（反應(yīng)）發(fā)生則可嘗試逐漸升高溫度10-30℃，然后再等十分鐘后檢查其變化，若再過一小時后仍無反應(yīng)則再升高溫度10-30℃，如此反復(fù)嘗試直到反應(yīng)發(fā)生為止。
8，任何一反應(yīng)若需加熱或反應(yīng)中可能生熱時必須加裝冷凝管以確保物質(zhì)不會揮發(fā)散失。
9，若反應(yīng)之溶劑為低沸點(diǎn)物質(zhì)（如乙醚，二氯甲烷等）則冷凝管內(nèi)需通冰水，否則溶劑可能揮發(fā)散失，尤其在加熱回流時，不注意會造成反應(yīng)物濃度過高，甚至干涸。
10，怕水而需低溫反應(yīng)，先Set-up 好所有的equipment、solvent，及部分不會產(chǎn)生反應(yīng)之試劑，最后才以冷媒冷卻反應(yīng)系統(tǒng)，否則在set-up 時易有水汽進(jìn)入，影響反應(yīng)效果。
11，如果反應(yīng)之產(chǎn)物 NMR 無法解釋，應(yīng)立即點(diǎn)TLC 以檢查其純度，如果不純則NMR圖譜之積分自然無法解釋，應(yīng)純化后再測。
12，任何新反應(yīng)在完全定案前，所有嘗試反應(yīng)之產(chǎn)物，請務(wù)必予以保留，即使非我們所預(yù)期的產(chǎn)物或混合物，均有保留及比較TLC 的價值。
13，反應(yīng)后務(wù)必將所有“有意義”之TLC plates 按原尺寸畫于筆記薄上，以便以后比較用。
14，下班前應(yīng)盡力完成第二天實(shí)驗(yàn)之準(zhǔn)備工作，如明日需用之干燥玻璃器皿，設(shè)備，或找好需用的試劑及溶劑等。
15，如預(yù)期反應(yīng)需超過 12 小時，宜盡量利用下午或晚上set up 反應(yīng)。如預(yù)期反應(yīng)需超過36 小時，宜盡量利用周5 或周6 set up，以求節(jié)省時間提高效率。
第二部分：柱層析
1，一般而言極性大的物質(zhì)在極性固定相上的移動速率最?。ㄒ蚱湮敏感詞]）反之極性小的物質(zhì)在極性固定相上的移動速率[敏感詞]。但所有物質(zhì)使用高極性流動相時在極性靜相時之移動速率均增大。故依各分離物質(zhì)的極性選擇極性適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗉傲鲃酉嗌踔疗溆昧烤鶠閷游觯–hromatography）成功之關(guān)鍵。
2，任何化學(xué)物若以 TLC 鑒定其純度，其所顯示的Rf 值超過0.7 或低于0.1 時，均無法確定其是否為單一點(diǎn)（one spot），因?yàn)樵诖朔NRf 值時，許多Rf 較接近的點(diǎn)會重合。因此我們所選擇觀察物最適合之Rf 值為0.3-0.5。
3，Run Column 時所選用之solvent 系統(tǒng)應(yīng)配合選用硅膠（stationary phase）的用量及sample（樣品）的量來選擇其極性組合，一般而言欲分離之主樣品Rf 值以0.15-0.25為宜。
4，一般最常用之 Solvent 依其極性大小依次為n-Hexane(or pet.ether)<EtOAc<MeOH，組合為最通用，其他如Ether 也常為中極性之溶劑，對于氨類氯化溶劑如CH2Cl2,CHCl3常有特殊的效果，而Benzene 對含芳香性之化合物也會有出人意外之好效果。
5，Run Column 所用之Solvent 在配好后，應(yīng)以TLC 再作檢測一次，以確定是否為恰當(dāng)之Solvent 系統(tǒng)。尤其若需要收集一點(diǎn)時，則在分離前之混合物必須留一些以便作比較參考用。
6，在填裝層析管（packing column）時若不慎有氣泡（如Solvent 部分流干）可補(bǔ)滿Solvent后以木棒（或簽字筆）輕敲管壁，讓氣泡浮出。因?yàn)闅馀葜袥]有硅膠，分離物流經(jīng)此處時移動速度會比其他處快，而造成此區(qū)域分離物與其他無氣泡處之分離物排列次序混亂之現(xiàn)象，影響分離效果。
7，在 Run Column 時所收集的分離份（fraction）體積（毫升）通常為硅膠克數(shù)的1/4 以下。實(shí)際情況可用下列公式來求出約略值，如欲分離成分A 與B，而A 之Rf 值為0.3，B 之Rf 值為0.2 則最適合之分離份（fraction）體積為：設(shè)硅膠量為50g
8，在作層析時，如何濃密而又均勻的將樣品 Loading 在起始點(diǎn)乃是層析分離成功與否的關(guān)鍵。通常的做法是將樣品溶解在不超過其體積兩倍之低極性溶液，然后小心的將樣品涂布于起始點(diǎn)。柱層析（Column Chromatography）時務(wù)必等樣品液完全進(jìn)入固定相（Stationary phase）后，以少許溶劑再將管壁上沾著的樣品沖入固定相后，才可正式加溶劑開始 Run Column。由于大部分化合物在低極性溶劑中溶解度很差，我們也可以將樣品均勻地與少量硅膠混合后干法上樣。這也是我們采用最多的方法。
9，在 Run Column 時切記不可使Column 內(nèi)溶劑過少而使靜相頂端干涸，且在添加溶劑也要小心，不可使溶劑急沖而下破壞靜相之頂層，尤其在剛開始Run Column 時，否則將造成樣品之過量稀釋分散，從而嚴(yán)重影響層析效果。
10，在收集時，可以先行以 Rf 值以固定相之總量計(jì)算大約樣品出現(xiàn)時之流出溶劑體積，在此體積達(dá)1/2 量前可以大瓶收集，1/2 量之后再以預(yù)定之小容器分別收集。
11，Run Column 時Solvent 之流速一般而言（HPLC,MPLC 除外），流速均以越快越好，因?yàn)橐话愣訫obile Phase Velocity 與Plate height 成反比，而Plate heigh 越小越好，故動相流速是越快越好。故Flash Chromatography 之效果常較一般Gravity column 為佳。
第三部分：蒸餾
1，蒸餾時務(wù)必先判斷你們樣品在其沸點(diǎn)時是否會分解，否則就必須選擇減壓蒸餾或其他的分離方法。
2，一般實(shí)驗(yàn)室的蒸餾僅用于分離沸點(diǎn)差 50℃以上物質(zhì)。（通常只是用于除去溶劑或有色的高分子粘滯物）。如欲分離沸點(diǎn)較接近之物質(zhì)則需加裝分餾管，而分餾管之長度即裝填物需視分離之物質(zhì)沸點(diǎn)接近之程度而定。一般而言，沸點(diǎn)差小于20℃或總量小于1 克，則需特殊裝置（如Spinning band or molecular distillation）否則便無法做分餾了。
3，蒸餾時其外加熱媒之溫度與蒸出沸點(diǎn)差至少會在 30℃左右。
4，在做減壓蒸餾前，務(wù)請查明所有欲蒸餾物的沸點(diǎn)，以免于壓力速降時造成‘突沸’而造成整個樣品沖出。尤其需注意溶劑是否已在Rotary evaporator 上抽干。
5，如果無參考圖表，可約略以下法計(jì)算各物質(zhì)之低壓沸點(diǎn)。通常壓力由760mmHg 減至25mmHg 其沸點(diǎn)降低100℃，其后壓力每降低一半，其沸點(diǎn)降低10℃。
6，若兩個或更多物質(zhì)混合時，通常會形成各種成分之共沸物。而在較低的溫度即沸騰汽化而出。此種情形最常發(fā)生于樣品含溶劑的狀況。
7，減壓蒸餾時，務(wù)必加裝冷卻 Trap，否則不但可能因樣品被吸入泵而失去樣品，也會損壞真空泵。
第四部分：其他日常操作
1，使用樣品后盡可能將其歸還回原位，尤其需冷藏或干燥者必須封好后放回原位。所有裝于燒瓶內(nèi)之化合物，應(yīng)隨時標(biāo)明編號（以膠帶粘貼以便清除）。
2，烘箱非儲藏柜僅僅用于烘干玻璃器皿，烘干后需在近期內(nèi)（一天內(nèi)）使用者才放入，其余物品均應(yīng)放于抽屜或涼干架。
3，如果 Solvent 或低沸點(diǎn)物（bp<150℃）能在Rotary evaporator 上清除者，必須先在Rotaryevaporator 上處理至不能再濃縮后，才可放上Vacuum pump。否則低沸點(diǎn)物可能被抽入泵中。
4，使用 Vacuum pump 必須要干冰作Trap 之冷媒，使用前必檢查Trap 內(nèi)是否有殘留物，若有，則需清除后方可使用。并在使用完后立即清理Trap 之廢物。
5，萃取時選用之 Solvent 應(yīng)注意其比重，若其比重大于1（如CH2Cl2, CHCl3, CCl4）而反應(yīng)原液為比重小于1 之溶劑，(如Ether, THF 或Benzene)時，切不可同時混入分液漏斗，否則會有乳化不分層之現(xiàn)象，造成分離困難。
6，當(dāng)溶液裝于有磨口的容器內(nèi)時，在任何操作狀況時，均應(yīng)避免使溶液接觸到磨口，因?yàn)楫?dāng)溶劑揮發(fā)后溶質(zhì)將殘留在磨口上，會使你損失所要的Compound,而在加蓋常會有打不開之現(xiàn)象。所以若不慎或有不得以有溶液接觸磨口，則應(yīng)以純?nèi)軇┙櫧佑|部分，務(wù)使溶劑殘留之痕跡消除為止。
7，實(shí)驗(yàn)記錄本應(yīng)包含反應(yīng)方程式，參考文獻(xiàn)，試藥用量（Weight,Mole）,理論產(chǎn)率，實(shí)驗(yàn)步驟，TLC，光譜記錄，與注意事項(xiàng)或結(jié)論。
8，實(shí)驗(yàn)室對量的記載應(yīng)盡量保持三為數(shù)字，以求其[敏感詞]性；對不滿 1 之單位應(yīng)用下一級之單位。如0.1 克應(yīng)寫為100mg，0.1mol 應(yīng)寫為100mmol。
9，實(shí)驗(yàn)本務(wù)必按進(jìn)度如實(shí)記錄，要如實(shí)做到‘做到哪里，寫到哪里’，而且不得帶出實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)記錄務(wù)必跟隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)度將所有事實(shí)詳細(xì)記錄，成功之反應(yīng)必有產(chǎn)物，產(chǎn)率，顏色，狀態(tài)及純化方式，失敗之實(shí)驗(yàn)必說明鑒定失敗的方法及證據(jù)，并盡可能說明原因。