后处理洗涤萃取时,如何选择合适萃取溶剂?

学术   2024-10-21 08:08   广东  

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在设计有机合成路线时,为了追求反应均一性好、传质效率高,研究人员会选择溶解性非常好的溶剂以保证体系内有机物的均一状态。但是,事物都有两面性,这些良溶剂固然在对反应物和产物的溶解上起着积极作用,但是对于反应平衡可能是不利的,这个我们讲到过很多,大家可以看看,示例:反应溶剂选择和调配的几个优化示例

除了反应平衡之外,我们选择的这些溶解性很好的溶剂往往具有粘度和沸点都比较大的特点,一旦在后处理过程中无法有效除掉,那么他们超好的溶解性往往会对产品的结晶以及后续反应造成巨大干扰,很多有机打工人深受折磨。

无可否认,在旋蒸条件不可满足的条件下,对于这些溶剂的处理方法肯定是洗涤萃取。那么萃取水洗除溶剂时:
究竟哪些溶剂更容易在水或盐水洗涤中除掉?
选取什么萃取溶剂更合适?
哪些萃取体系会造成有机相含水量偏高?
为了这系统性地阐述这个问题,来自礼来公司的研究人员汇总分析了10种常用反应溶剂和5种萃取溶剂,在水相或10%氯化钠水相中的去除情况。
研究人员共进行了100组实验(10种反应条件 X 5种萃取溶剂 X 2种水);首先在23°C下使水(或10%食盐水)、与萃取溶剂和反应溶剂这种三元溶剂体系达到了热力学平衡,然后通过测量萃取溶剂中水的含量,以及反应溶剂的残留来评价后处理效果,结果如下:
从中汇总了反应溶剂和萃取溶剂能否在水/10% 氯化钠水中实现有效分离,如下:
萃取溶剂和反应溶剂如何配合,有以下规则:
  • 1-氯丁烷和甲苯可用于每种偶极非质子溶剂,但TMU除外;
  • 乙酸乙酯只能用于DMSO使用;
  • 乙酸异丙酯可用于非质子溶剂,各偶极非质子使用,TMU和NMP除外;
  • 庚烷混合物可用于每种偶极非质子溶剂和乙腈(ACN)。
其中:
反应溶剂引起萃取溶剂层中水浓度的增加如下:DMAc,DMF,DMI <二糖,THF,1,4-二恶烷< DMSO < ACN < TMU<<NMP。
萃取溶剂引起有机层中水浓度的增加如下:庚烷、甲苯、1-氯丁烷< AcOiPr<<AcOEt。
由以上可以看出,实际工作中一定要尽量避免萃取溶剂AcOEt和反应溶剂NMP的混合使用!

另外,水相中反应溶剂的量随水层中的盐含量略有增加。然而,与萃取和反应溶剂的影响相比,这种影响很小。DMSO是对有机层亲和度最低的反应溶剂。有机层中共萃反应溶剂浓度增加如下:DMSO < NMP,DMAc,DMF,DMI,TMU < ACN <diglyme<1,4-dioxane< THF。

庚烷中几乎根本不提取任何反应溶剂,其次是1-氯丁烷,然后是具有相同选择性的甲苯和AcOiPr;而用乙酸乙酯提取时,其中反应溶剂含量最高。

有机合成大菜籽
一线有机合成工作者💀专注于合成化学领域🥼分享一些书本上没有的合成经验技巧⚖️助力年轻人少走弯路💡
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