很多有机化学实验书籍中提供了有机化学实验的基本知识和必要手段，但是仅仅借助这些手段进行那些已经被前人重复过多次的经典实验，很多人常被接踵而来出现的一些意外的问题所困扰，这些问题在一般的有机化学实验书籍很难找出直接答案和解决途径。例如提取时发生乳化、产物结晶不出、混合物难以分开、合成目标化合物的产率低等。本文将结合前人的经验及在有机合成中的工作经验，围绕有机合成反应的后处理操作，针对研究工作中在7个方面可能遇到的困难和容易疏忽的问题，分别提出比较系统的解决方法。
1 搅拌
目前，国内外一些专门做有机合成的实验室，基本上以电磁搅拌替代机械搅拌，特别是涉及到对空气、水汽敏感的且具有高度反应活性化合物的反应。搅拌使用的四氟乙烯磁棒有多种规格，例如条形磁棒用于圆底反应瓶中物料的搅拌；三角形磁棒用于尖底反应瓶中物料的搅拌。国外学者认为对有机合成实验室的绝大多数反应而言，磁棒搅拌的强度也已经足够了；若需要处理高粘度产物中的悬浮固体，或进行大量制备(大于2000mL的反应体系)，或需要高速搅拌时，则必须用机械搅拌。与机械搅拌相比，电磁搅拌具有安全性高、使用方便、操作简单的特点。
2 加热
在诸多的加热方式中，一般使用最多的是浴液加热。加热浴液有硅油、液体石蜡。硅油是有机合成实验室中最安全、最常用的导热介质；这是由于硅油在300 ℃左右长时间加热而不变黑不发烟。液体石蜡加热到100 ℃以上时易变黑且易发烟。因此，有机合成实验室常用液体石蜡代替水作浴液，用于100 ℃以内的反应，特别是对于无水反应。除了做冰水浴，有机合成实验室基本上不用水做浴液。
3 过滤
采用玻璃砂芯漏斗减压过滤是一种方便快捷的过滤方法。通常采用3#砂芯过滤；对于更细的一些固体颗粒，可以采用4#砂芯过滤。此外，对于含部分有色物质或树脂状物质的样品，可以在砂芯漏斗的底部铺一层吸附剂(硅酸镁、硅胶、氧化铝)，然后再减压过滤，这样可以在减压过滤的同时除去样品中的这些杂质。若需要趁热过滤，可用电吹风加热砂芯漏斗(过滤前和过滤过程中)，保持体系一定的温度。
4 萃取
由萃取的原理可知，萃取剂必须对被萃取液中的溶质具有尽可能大的溶解度，与反应体系的溶剂不溶。因此在提取以前，必须对反应体系加以适当的处理。例如，以高锰酸钾在吡啶一水介质中氧化芳烃的侧链，此时生成的酸以钾盐的形态存在，为了用水把它从大量的、由氧化剂形成的二氧化锰中萃取出来，在反应完成之后，应该尽量彻底地将吡啶蒸除，必要时可减压蒸馏。否则吡啶进入萃取液，酸析时造成产品酸的溶解损失。同样，当欲以有机溶剂对反应产物进行萃取时，必须从反应系统中蒸除水溶性的溶剂，诸如低级醇和四氢呋喃等。
在通常的萃取操作中，常采用单一的有机溶剂作为萃取剂；但实际上采用混合有机溶剂作为萃取剂，萃取的效果会更好。这在选择萃取溶剂时必须考虑到。乙醚一苯、氯仿一乙酸乙酯、氯仿一四氢呋喃等都是良好的溶剂组合。例如二元羧酸，它在氯仿中通常是难溶的，但只要向其中加入10％的四氢呋喃，氯仿对二元羧酸的溶解度便将显著增加。在进行这类溶剂组合时，必须考虑到比重因素。
如果直接用溶剂萃取产物，应该牢记”用少量溶剂多次萃取”的原则；但是首次所用的溶剂的量宜大一些，一般为被萃取体系体积的1／3。如果要向反应体系中加入水，然后再用有机溶剂萃取，则应控制所加水的体积。原则是在保证水充分溶解反应体系中的全部无机物的前提下，尽量用水少一些，即配成适。
当浓度的无机盐溶液而便于高效萃取。将萃取得到的有机相合并，用饱和的氯化钠水溶液或硫酸铵水溶液洗涤1次，最后将洗涤后的有机相用干燥剂(常用无水硫酸钠)彻底干燥、浓缩，即可得到彻底除去反应体系的水溶性物质。用饱和氯化钠水溶液(适用于中性和碱性产物)或硫酸铵水溶液(适用于酸性产物)洗涤的目的是降低水在有机相中的溶解度，除去萃取剂中溶解的水份，便于用有机相的干燥。
在提取时，必须考虑萃取剂相对于被萃取液的比重。比重不仅是决定两相是否容易分层的重要因素，而且关系到操作的方便与否。当萃取剂比被萃取液的比重大时，每次振荡分配之后，只要将下层溶液放出来，就可进行第二次提取。反之，如果萃取剂处在上层，则必须放出被萃取溶液，从漏斗的顶部倾出萃取液，再将被萃取液重新加入漏斗之后，才能继续操作。两种方法相比，前一种方法操作简单，样品损失少。
为使酸性或碱性的有机物从有机溶剂进入水相，可相应地用碱或酸的水溶液进行提取。将酸从有机溶剂中萃取出来的完全程度，取决于萃取液的碱度，这碱度必须保证将酸实际上完全转化为盐。一般可近似地认为，萃取液的pH至少应该比被提取的游离酸的pKa值大4个pH单位。例如，碳酸钠的水溶液的pH约为10，它能将pKa低于6的酸萃取出来。同样，当用酸从有机溶剂中提取碱时，酸溶液的pH值应比被萃取的有机碱低4个pH单位。对萃取得到的水溶液进行酸化或碱化，酸性或碱性的有机物便从水相析出而重新进入有机相，或者直接析出。这是一种常用的精制程序。
萃取剂对于杂质的溶解也是一个值得重视的问题，特别是某些极性有机溶剂对无机盐的溶解是不能忽视的；否则，部分溶解的盐便混入产品。在某些情况下，酸性(或碱性)水溶液对于有机碱(或有机酸)的萃取效果并不好。例如，用稀的无机酸萃取弱碱性的胺，用碱水溶液萃取具有立体障碍的有机酸或酚类时，情况往往如此。此时应尽可能地降低有机相的极性。用苯代替乙醚、向有机相中加入己烷等都是极有效的措施。
在萃取时常常出现不分层的现象，这多半是由于对萃取的准备不足或考虑不周造成的。当存在一种溶剂(如吡啶、低级醇、二烷等)与两相都能良好地互溶且体积较大时，解决的办法是向体系中加入更多的、彼此不互溶的两种溶剂，从而降低引起总体互溶的溶剂的相对量。加入饱和无机盐溶液也是有效措施。但这样的问题关键在于预防，例如在萃取前将这些溶剂(如吡啶、低级醇、二烷等)彻底蒸去。在萃取时有时也析出固体有机物。出现这一现象的原因是作为反应体系溶剂的有机相因部分溶解于萃取剂而减少了，或者是反应体系中存在一种物质(例如醇类)对于固体有机物在有机相中的溶解起着很大的作用，而一经水洗，这类物质进入水相，于是有机物在有机相中的溶解度大为降低。对于这种情况，只要再加一些同种或更有效的有机溶剂，就能使固体重新回到溶液中去。不互溶的两液相不能完全和清晰地分层，界面上存在着一层乳浊液，这是萃取时经常遇到的乳化问题。这种现象有时只要静置几分钟即能自行消失，有时却能持续数小时乃至数天。如果乳浊液的体积小，不妨暂且置之不理，而继续萃取(将乳浊液并入所需的一层)；如果乳化层很厚，而又不容许长时间等
待，就必须根据其成因而采取某种解决措施。若因两相间的密度差太小而造成的乳化，可向其中一相或两相中加入适当的物质，使其密度差增大。例如戊烷能使有机层的比重明显降低，四氯化碳则相反。对于水相通常是加入无机盐，这既能增加水相的比重，又能显著地降低有机物在水相的溶解度。对于因表面活性剂存在而形成的乳化，改变溶液的pH往往能使其分层。对于碱溶液所形成的乳化，加入几滴醋酸有时颇为有效。因少量悬浮固体(树
脂状物质或有色物质)引起的乳化，可将乳浊液缓慢过滤；过滤时在漏斗里铺上一层吸附剂(硅酸镁、氧化铝、硅胶)，则效果更好。对于顽固的乳化，还可用离心分离，也可加热，或向有机溶剂中加入极性溶剂(如醇类或丙酮)以改变两相的表面张力，这些措施都能有效地破坏乳化。
必须强调，预防乳化比事后消除更为重要。在开始时只将萃取液慢慢地渗入被萃取液中，或只是轻轻地旋荡，乳化的倾向是能够被抑制的。长时间匀缓混合是预防乳化的最有效办法，切忌盲目地猛烈摇荡。在极端情况下，可以在尖底瓶中利用三角形磁棒搅拌来进行萃取，为达到平衡，有时甚至需要搅拌半个小时甚至1h之久。
5 减压蒸馏
对于很多步合成得到而显得格外珍贵的高沸点的粘稠油状物，常常不得不以减压蒸馏的方式加以提纯。对于压力在15mHg以上的蒸馏采用水泵减压即可；若压力低于15mUg以下的蒸馏必须采用油泵减压。在用油泵减压进行大规模的减压蒸馏时，要尽可能地采用容量大的油泵，例如10g的油状样品在蒸馏时必须使用容量至少为4L·s 的真空油泵。使用油泵时，谨防灰尘和低沸点液体混入，并需定期更换泵油。油泵是中真空度(小于l5n {g)专用的，决不能贪图方便而偶然地用于低真空度的蒸馏。整个蒸馏装置的所有磨口处均须采用封口膜进行密封，或涂抹高真空润滑脂以保证系统高度密封。在真空状态下，一定量液体所产生的蒸气体积比lama下大好几千倍，故防止液体暴沸显得特别重要。在真
空条件下，防止暴沸的最佳手段是磁棒搅拌
6 结晶
在层析技术产生以前，结晶一直被认为是一种艺术(art)，特别是分步结晶更是一种细致、巧妙的实验技术；因为结晶的成功与否，在很大程度上取决于实验人员的经验。结晶的关键是选择溶剂。对结晶溶剂要求是100mg的固体样品能在加热至溶剂沸腾时能完全溶解在0.5～1.0mL的溶剂中，且在冷却后能获得收率为80％以上的良好晶体。在实验中要注意：①有些固体的溶解速度很慢，不能过早断言溶剂的适用性；②有时因为过饱和作用，晶体不能很快析出，不能过早地认为所用溶剂太多或溶解度随温度变化不大；③有时不溶的部分是杂质，而非所希望的产物。④如果经过重结晶而产品的质量并无明显改变，则可能是杂质的溶解和析出情况随温度的变化恰巧与主要产品同步。此时必须更换结晶溶剂或采用其它的精制手段。若按照常规进行结晶遭到失败，可以考虑采用以下的经验方法：①将待结晶样品溶于乙醚，冷却后，钢质刮铲或玻璃棒摩擦器壁促使其结晶。②选择至少用两种不同的展开体系对样品进行薄层层析，据此了解样品的主要组份的大致比例、杂质的数目。若样品中杂质的Rf值与主要组份的相差较大时，可以将待结晶样品溶液通过短的层析柱，然后再进行结晶便可得到较好的晶体。③将待结晶样品溶于乙醚等易挥发溶剂中，补加溶剂，配成稀溶液，置于通风厨内待其自然挥发。经两、三天就可以看到在器壁上粘附的结晶，而粘稠的油状物凝结在容器底部。小心刮下壁上的晶体，进一步处理即可得到良好的结晶。④ 给样品中加人溶解度不大的溶剂，使其部分溶解，然后用磁棒缓缓地搅拌使自然溶剂挥发，最后可以在器壁上得到良好的结晶。这样缓慢挥发溶剂常比放人冰箱中冷冻更为有效。
在制备反应中，得到油状粘稠粗产物是很常见的事情。如果在做了正常的处理之后样品仍然呈油状，而样品如结构和现实产物的状态(如很粘稠、冷冻时成为无定形固体等)判断它应该成为固体，则必须设法使其结晶。产物因严重不纯呈油状，而油状本身又成为杂质的良好溶剂，一旦除去了其中的杂质，产品便易于结晶；另一方面，往往又需要通过使其成为晶体的方式才能除去其中的杂质。当产品的熔点较低时，这类油状物往往很难结晶。
对油状物进行结晶时需要注意：①加入溶剂后加热要适当，溶解温度不宜过高，注意分清样品的溶解和熔化。②使用较大量的溶剂配成稀溶液，在低温下进行结晶。③冷却的速度要慢，不能过早将样品放人冰箱。④ 由于特别容易形成油状物的低熔点固体在非极性溶剂中有很大的溶解度，故常选用溶剂对使其结晶。
７，层析柱
在反应产物的分离过程中常用到加压(0.5kgf／cm2～ 1.0kgf／cm2)柱层析技术。常用硅胶和氧化铝(4or,)作为吸附剂，用氮气加压或用加压球加压，将所需样品在2～4h分开。快速柱层析的操作的关键是选择适当的洗脱溶剂、装柱、上样。
洗脱剂的选择是以薄板层析为基础进行摸索的。选择洗脱剂要解决2个问题：洗脱剂的选择性和洗脱剂的强度 J。洗脱剂的选择性是指所选溶剂体系对某一样品所能分开的程度，包括在层析薄板上分开的组分数目和相邻组分之间Rf的差值。一个洗脱溶剂体系的选择性取决于其中有机溶剂的种类；体系中极性较强的组分对其选择性起主导作用，而弱极性组分对其选择性影响不大。因此要改变洗脱溶剂体系的选择性的主要途径是改变洗脱溶剂体系中的强极性组分。如果一个洗脱溶剂体系在层析薄板上将某一样品所能分开的组分数越多，相邻组分之间的Rf差值越大，则该洗脱溶剂体系的选择性越好。通常采用2种有机溶剂组成的洗脱体系；若2种有机溶剂组成的洗脱体系选择性较差，可以考虑3种有机溶剂组成的洗脱体系。
在确定了柱层析所用洗脱剂的种类之后，下一个要解决的问题就是洗脱剂的强度问题。洗脱剂的强度是指所选择溶剂体系中各组份的相对比例，也可以看成是溶剂体系的极性。如果溶剂体系的强极性组分越多，则该体系的极性越强，它对样品的洗脱能力越强。通常采用在硅胶薄板上将所需组份能推到Rf在0．20～0．25的溶剂体系作为柱层析的洗脱剂。总之，若所分离的样品越简单，则可以使用极性稍强的洗脱剂；相反，则可以使用极性稍弱的洗脱剂。
对于合成样品的分离，常采用干法装柱。通过对几种不同装柱程序的比较，笔者认为按照以下程序所装的层析柱效果最佳。装柱程序：① 向层析柱(30cm)中填装吸附剂(40p)；② 用水泵从层析柱下端减压，使得吸附剂柱床变得密实均匀，使得吸附剂柱床长度为15—20cm；③ 向吸附剂柱床中缓慢地加适量的弱极性溶剂(通常用石油醚)，然后向柱顶的溶剂中加入厚度均匀的石英砂(1crn左右)，保持该溶剂液面始终在石英砂层以上。④ 在减压条件下，让弱极性溶剂完全浸湿吸附剂柱床，排除其中空气即完成装
柱工作。
柱层析上样分为干法上样和湿法上样。值得注意的是，对于极少量样品的分离，例如20nlg样品的分离，笔者认为干法上样(用200—300目的吸附剂拌样)比较好；因为该法上样时样品界面很整齐，分离效果好。在干法上样完毕后，再按照上述方法在样品层上加石英砂层(1cm左右)完成上样过程，然后可以进行加压洗脱。
在加压柱层析操作中要注意：①层析柱吸附剂柱床的最佳长度为15—20era。柱床过长则分离所需时间越长，消耗的溶剂越多，柱床过短则分离效果差。②洗脱剂的流速要快，溶剂呈线状。流速过慢可使得本来在柱床中分离开的几个组分又扩散到一起。③洗脱剂强度的梯度增加要小，以免几个组分同时被洗脱下来。对于洗脱下来的组份，若有紫外吸收，可在紫外灯下进行检测；没有紫外吸收的样品常可通过钼酸铵溶液、高锰酸钾溶液、碘等使其显色来检测。
化学慧定制合成事业部摘录
