其实,许秋实验过程中重结晶用到的次数不多,之前有计划过把买来的单体重结晶提纯的,后来发现纯度都是达标的,也就没有重结晶,直接投反应。
所谓重结晶,就是利用溶质在溶剂中的溶解度在不同温度下存在较大的差异,从而对物质进行提纯的手段。
大多数物质的溶解度随温度增加而增加,那么选择一种溶剂,使溶质在常温下的溶解度非常低,而在高温下溶解度非常高,并在回流温度下形成溶质饱和溶液,接着缓慢降温,使溶质析出,微量的杂质会溶于溶剂中,就可得到纯净的溶质。
重结晶的装置比较简单,就是一个烧瓶加上一个球形冷凝器,许秋很快搭好。
他加入了全部的反应产物,最开始只加少量的乙酸酐,然后搅拌升温至160摄氏度,回流一段时间,根据剩余固定的量,判断接下来添加的乙酸酐的量,直至所有固体产物刚好被溶解为止。
这是一个技术活,许秋记得之前做《有机化学实验》的时候,涉及到重结晶的实验,那时候用的溶剂是乙醇,溶质他忘了。
有位同学比较急躁,乙醇溶剂加多了,怎么降温溶质都不析出……然后选择再加点溶质进去,结果溶质又加多了……那就再加点溶剂,结果溶剂又加多了,再加溶质……反复循环,本来预计得到1克重结晶的产物,他愣是做出了5克多……
那时候的原料是无限的,溶剂加多了可以用补充溶质,而现在许秋的产物是有限的,一旦加多了,要么重新合成一锅,补充产物的量,要么就只能用蒸馏的方法把溶剂去除掉,这可是140摄氏度沸点的乙酸酐,关键还有味道,太过麻烦。
乙酸酐这个醋味道实在是有点冲,许秋隔着通风橱和一次性口罩还是能闻到。
许秋也知道实验室的这种一次性口罩象征意义更加大一些,除了大颗粒粉尘外,大多数的溶剂基本都无法防护,不过为了乙酸酐直接上防毒面具又显得有些没必要,他就这么继续实验了。
经过许秋非常小心的操作,重结晶并没有出现什么问题,忙活了一个小时,终于获得了第一步反应的产物,一种苍红色的固态粉末,用天平称量换算过来,就是79%的产率。
邬胜男也完成了她的产物的重结晶,得到16.3克产物,产率约76%。
这时,韩嘉莹的两个产物H21、H22的索氏提取管内的液体已经变为无色透明,表示索氏提取已经完成,产物中的小分子杂质、寡聚物、催化剂等已经基本被洗涤干净。
许秋和邬胜男一同将学妹的产物取出,放入真空烘箱中烘干。
接下来,两人继续投ICIN体系的第二步反应。
邬胜男的材料,只需要两步,就可以直接获得最终ICIN-DM产物;而许秋要得到ICIN-2F,要额外经历一步反应,也就是将ICIN苯环上的两个氯(Cl)原子取代成为氟(F)原子,涉及到氟化反应,也就是一共需要三步才能完成。
因此,许秋将他从文献中提取出来的反应步骤给邬胜男讲解了一遍,然后两人分别开始投反应。
许秋的额外反应是苯环上3,4位置被二氯取代的邻苯二甲酸酐(反应物B)与氟化钾反应,生成苯环上3,4位置被二氟取代的邻苯二甲酸酐。
这次用到的反应溶剂是环丁砜,是一种优良的非质子极性溶剂,沸点285摄氏度,但在加热到220摄氏度以上就会缓慢发生分解。
氟化物虽然听起来很可怕,不过这种固体粉末状的氟化钾危险性并不高,只要不是自己作死吞食就没什么事。
毒性高的一般都是具有挥发性的,比如氢氟酸这类的,直接经皮肤接触或者呼吸就会中招,防不胜防。
许秋准确称量反应物B、氟化钾、还有聚乙二醇甲醚,一同溶解在环丁砜溶剂中,在氮气保护的条件下,升温至185摄氏度,开始反应,反应时间为3小时。
这次,他没有把所有的反应产物都直接投掉,而是留下了一半的反应物B,刚好可以直接进行之后的第三步反应,得到ICIN-2Cl单元,相当于投一次反应,同时获得两个结构ICIN-2Cl和ICIN-2F。
晚饭前,许秋和邬胜男将韩嘉莹的产物从真空烘箱中取出,开始氯仿索氏提取。