单端氨基聚乙二醇合成工艺的探索毕业论文
2022-01-07 21:39:41
论文总字数:15437字
摘 要
聚乙二醇(PEG)凭借其各种优良的特性在工、农、食品、医药等领域有着广泛的应用,聚乙二醇衍生物也是一个庞大的家族。而单端氨基聚乙二醇(PEG-NH2)作为聚乙二醇众多衍生物中的一个,在医药领域有着极其重要的地位,这得益于其靶向性低,水溶性好,半衰期长等特点,但是现有的合成报道很难满足市场的要求,因此探索一条高效的合成路径至关重要。在众多合成方案中,我们选择适用于实验室制备的Gabriel合成法,但是传统的Gabriel合成法存在诸多问题,通过调整实验的条件,变换实验路线来改进此合成方法,最终我们发现在添加保护基的条件下,取得满意的成果,为以后工业放大生产提供了新的思路与方向。
关键词:聚乙二醇 PEG-NH2 Gabriel反应
Study on the Synthesis Process of Single-ended Amino Polyethylene Glycol
Abstract
Polyethylene glycol (PEG) has a wide range of applications in the fields of industry, agriculture, food, medicine, etc. with its various excellent characteristics. Polyethylene glycol derivatives are also a huge family. Single-ended amino polyethylene glycol (PEG-NH2), as one of the many derivatives of polyethylene glycol, has an extremely important position in the medical field, thanks to its low targeting, good water solubility, long half-life and other characteristics, but the existing synthesis reports are difficult to meet the market requirements, so exploring an efficient synthesis path is essential. Among the many synthetic schemes, we chose the Gabriel synthesis method suitable for laboratory preparation, but the traditional Gabriel synthesis method has many problems. By adjusting the experimental conditions and changing the experimental route to improve this synthesis method, we finally found that adding protective groups, under the conditions, satisfactory results have been achieved, which provides new ideas and directions for future industrial scale-up production.
Kye Words: Polyethylene glycol; PEG-NH2; Gabriel synthesis method
目 录
目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 文献综述 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 PEG的概述 2
1.3 PEG-NH2的简介 3
1.3.1 聚乙二醇衍生物的概述 3
1.3.2 PEG-NH2的应用 3
1.3.3 国内外研究现状 4
1.4 本学术论文的研究目的和内容 6
1.4.1 研究的目的 6
1.4.2 研究的内容 7
第二章 实验部分 8
2.1 实验原料 8
2.2 主要仪器和设备 8
2.3 单端氨基聚乙二醇的合成 9
2.3.1 合成方案 9
2.3.2 合成反应示意图 10
2.3.3 具体合成方法和步骤 10
2.4 表征方法 15
第三章 实验结果与讨论 16
3.1 核磁共振图谱分析 16
3.1.1 中间体C 16
3.1.2 中间体D 17
3.1.3 中间体E 18
3.2 实验结果讨论 18
3.3 实验路线优化设想 19
第四章 结论与展望 20
4.1 结论 20
4.2 展望 20
致谢 21
References: 22
文献综述
课题研究背景
聚乙二醇被广泛用于生物医学应用中表面的修饰,以减少与生物环境的不良相互作用。同时聚乙二醇有许多有用的特性,可用于各种用途,包括:低毒性、免疫原性低、化学稳定性好、低成本、无刺激性、很好的水溶性[1],因此它被运用在各行各业,在生物、医药中间体、医疗仪器、化纤中最为广泛。而且自从1940年美国陶氏公司首次将其工业生产化,聚乙二醇的用途变得更加广泛,不再受用量的限制,而与其相对应的衍生物也孕育而生,得到了进一部的研究,同时也向着批量生产聚乙二醇衍生物的方向发展,相比较聚乙二醇,其衍生物便显得针对性更强,不同的衍生物被用在不同的领域。
本次我们研究的是单端氨基聚乙二醇衍生物,主要运用在生物医药行业,而目前在工业上生产的主要方法是将末端羟基卤代后与液氨反应,由于工业生产过程中存在高压、有毒物质等生产要求,我们实验室无法做到其反应条件,安全也得不到保障,而且液氨存在危险,实验室应该避免使用。再如用叠氮化钠将羟基取代,最后用H2还原,但是叠氮化钠存在安全隐患,而且是实验室管制材料。在往年众多的报道中,其方法多是实验路线复杂,操作繁琐,实验条件要求苛刻的等问题,虽然本课题探讨的是反应条件对最终产率的产生的影响,但是中间体还是需要我们自己制备,所以中间过程同样重要,选择合适方便安全的路径,为我们后面制备得到最终产品有着保障。
备受关注的Gabriel合成法虽然很大程度给我们对单端氨基聚乙二醇的制备提供了思路,但传统Gabriel合成法收率太低,无法满足生产要求,仅适用于理论研究,所以我们需要对其方法进行改进,如何改进变成了我们研究的重点。在中间体制备完成之后,改变不同的条件,如温度、压力、酸碱、反应时间等得到最终产品,我们希望找到合适的实验条件,得到更高的收率,为工业放大化生产提供考参考意义。
PEG的概述
聚乙二醇(Polyethylene glycol简称PEG)是一种由乙二醇聚合或者通过环氧乙烷与水逐步反应得到的化合物。聚乙二醇分子具有很多优良特性,如良好分散性、抗凝血性、血液相容性、润滑性、热稳定性等等,而且PEG还是极少数得到美国食品与药物管理局(FDA)认可的可注射人体的合成聚合物药物。PEG应用于现代生产生活中的众多领域,如食品、医药、化工、卫生等。
PEG的种类繁多,这是由不同的相对分子质量而决定的,从而产生不同的性质,我们习惯于用PEG-n来表示不同种类的PEG,n表示PEG的相对分子质量。PEG-200可用作有机反应的介质或者工业中的保湿剂;PEG-400具有很好的稳定性并且不容易变质,所以是一种很好的溶剂和增溶剂;PEG-400~800可以用在工业润滑剂上或者化妆品上;PEG-1000~1500能够改善树脂的水分散性、柔韧性,还可以提升染料的溶解能力;PEG-2000~3000在造纸工业中作用尤为突出可以用作热熔粘合剂,增加再润湿能力;PEG-4000~6000能够在医药工业中作为赋形剂等等。
聚乙二醇具有在有机和水性环境中的溶解度高、低毒性、免疫原性低、化学稳定性强和低成本等优良特点。PEG在医药方面有着普遍的运用,研究发现,将PEG与其它分子偶合,那么该物质也将具有PEG的很多优良特点。例如,很多药物具有靶向性低、水溶性差、半衰期短等缺点,但是PEG修饰药物明显可以改善这些缺点。因此在蛋白质或者多肽分子上的某些特定的位置连上PEG可以改变其药学或生物学性[2],而且不管PEG是以间接还是以直接的方式连接药物都会增加其水溶性[3]的效果,同时PEG已被用作递质系统的聚合物或脂质体,以延长半衰期[4, 5]。
当分子量的增加时,物理性质差别极大,也是区分高分子PEG与低分子PEG的重要手段与方法之一。纯净的低分子量PEG在室温下是粘稠液体,同时可以溶于二氯甲烷、三氯甲烷等有机物中,但是在低极性溶剂中溶解度较小。随着分子质量的增加,它的水溶性、吸水性以及在有机溶剂中的溶解度会下降,同时凝固点、闪点和粘度会上升,因此就出现了高分子量的PEG无法结晶的结果。
PEG-NH2的简介
聚乙二醇衍生物的概述
由于PEG能与各种药物通过共价键或者非共价键的方式偶联,所以当小分子药物与PEG进行偶联时,主要连接位一般发生在药物侧链含有氨基,羧基等基团上,当连接PEG的药物分子结构中没有活性官能团,我们需要对PEG一端或者两端进行活化。即把末端的羟基变成其他化学性质更加活泼的基团,活化基团种类繁多,不同的活化基团所具有的功能也不尽相同,较为常见的有氨基,羧基,活性酯基,叠氮基,甲苯磺酰基等等。当这些基团引入时,PEG的运用领域便会进一步增大,其中在高分子合成,多肽合成以及药物的缓释控释、靶向施药上都有应用。因此,聚乙二醇衍生物得到了重视并且对其进行了广泛的研究。
第一代聚乙二醇修饰技术一般只应用于聚乙二醇单甲醚(mPEG)中,常用的修饰剂都是一些脂类物质,通过酯键将聚乙二醇与药物分子偶联,这种非特异性反应是不稳定的,随机的。像蛋白质这种表面具有较多的ε-氨基,就会出现难以控制位点和偶联数量的问题,进一步导致修饰后的蛋白质存在不稳定性、较大毒性、纯度低等问题。而第二代聚乙二醇修饰技术克服了第一代的不足,带有新官能团如氨基、羧基、醛基、异氰酸基等活化基团的聚乙二醇具有了极大的选择性,这些基团的引入可与药物上相应的基团进行选择性反应。聚乙二醇衍生物从第一代随机修饰到第二代的特异性和功能性修饰,发展之快也证明对其需求量的增加,以及应用范围变广,由此可见聚乙二醇衍生物的重要性以及实用性。
PEG-NH2的应用
在聚乙二醇对蛋白质的修饰中,发生反应最多的部位在氨基[6]部分,由于蛋白质中是由大量氨基酸构成的大分子,因此蛋白质表面有着很多游离态的氨基,例如α-氨基、ε-氨基、N-末端氨基,而氨基又有着亲和反应活性,所以氨基便成为了发生修饰最多的部位。这些游离的氨基一方面会在PEG链上的任意一个部位进行修饰,即随机修饰和第一代聚乙二醇衍生物的修饰,从而产生了多态混合物,另一方面,一条PEG会随机发生在氨基的不同部位,而产生的点位异构体,为了避免这一种情况的发生,我们要选择对末端氨基进行修饰增加其选择性也就是第二代修饰。
除了对蛋白质的修饰,还有一些医疗器材的表面修饰,因为对于一些与血液有接触的医用仪器会发生表面相容性,导致生物分子的沉积,所以要对其进行表面改性,单端氨基聚乙二醇就可以用来进行表面改性,使其与凝血酶的苯甲脒衍生物反应,从而达到抗凝血性功能。
在单分子力识别显微镜中也有应用,单分子力识别显微镜可以用来测量单分子水平上的相互作用力,而达到此效果的前提是要有一个能够与目标分子反应的测量系统,而单端氨基聚乙二醇就很好的满足条件,可以用作连接探测分子的探针,因为聚乙二醇有着很好的柔顺特性,而且具有很好的活动自由度,使其与目标分子充分作用。通过探针与测量目标的远近程度来观察力的变化,可以测量探测分子与目标分子的相互作用力。
除了这些直接应用,我们的研究产品更多的是作为药物或者生物中间体,对于低分子量的药物、多肽、糖蛋白以及其他生物材料,都可以用单端氨基聚乙二醇进行连接,增加其特殊的功能,比如引发氨基酸的N-羧酸内酸酐发生开环聚合,生成嵌段结构的共聚物材料。
国内外研究现状
由于末端的羟基变为氨基时,极性变得更大,导致产品更难分离,因此寻找一个高效的合成路线尤为重要。
1981年Buckmann[7]和Johansson[8]就用PEG和亚硫酰二溴(SOBr2)在甲苯和三乙胺中反应制备得到溴化聚乙二醇为原料在无水乙醇中通入氨气一步合成,但是此方法需要用到氨气,而且对反应压力要求高,要用到高压釜,所以此方法不采用。
1997年田志茗[9]等人先用聚乙二醇和三溴化磷(PBr3)分别用四氯化碳稀释,然后送入磁力加热搅拌器维持40℃反应得到单溴代聚乙二醇,反应过程中PBr3溶液是逐步滴入反应器中的,反应结束后向体系中加入一定规格的浓氨水,因为要维持反应气密性,所以安装球胆,还可以控制时间,最后真空减压分水,提纯得到产品。这种方案路线简单,反应温度,压力等条件温和,但是对反应条件控制要求高,卤代烷与氨反应会得到很多副产物,并且所用到的氨水是理论的20倍,氨水极易挥发,有刺激性味道,所以此方法不采用。
2009年Lafrate[10]等人先用甲基磺酰氯(MsCl)和三乙胺(Et3N)反应得到中间产品,再使用NaN3将原料中的羟基取代为叠氮基,最后用氢气还原得到氨基,此方法无论是路线还是操作都是非常简便的,而且效果也很好,还原产率极高,但是和Zalipsky[11]等人一样其中用到的NaN3是易燃易爆的危险品,操作危险,而且氢气还原叠氮化物也存在一定风险,所以此方法不适用。
2014年张云坤[12]等人采用末端修饰法,通过磺酰化、转胺化两步反应制得单端氨基聚乙二醇,使用的是PEG-2000,用二氯甲烷溶解,依次加入氧化银、碘化钾和对甲苯磺酰氯,用磁力搅拌器搅拌至反应结束得到PEG-OTs粗品,将其粗品溶于浓氨水并加入氯化铵再次搅拌,得到单端氨基聚乙二醇粗品,最后采用硅胶柱层析进行纯化,此方法优点很明显,选择性高,而且操作简便,对于实验室制备比较纯净的PEG-NH2是个好的选择,但是所用的氧化银作为催化剂较为昂贵,而且采用硅胶柱层析法分离纯化的PEG衍生物所用的PEG分子量太局限,2000、4000的可以完全分离,但是PEG-6000却无法分离。
2015年陈阳建[13]等人使用高碘酸氧化法来制备单端氨基聚乙二醇,先将聚乙二醇、三乙胺依次倒入装有二氯甲烷的反应瓶中,然后慢慢滴入对甲苯磺酰氯和二氯甲烷的混合物。等反应结束后用氯化氢洗涤有机相,再分别用水、饱和碳酸氢钠、饱和食盐水依次洗涤,之后用无水硫酸钠干燥后进行一系列操作得到中间产物。将中间产品和无水DMF反应,依次加入乙醇胺、三乙胺后在80℃下反应四小时后分别用水和二氯甲烷萃取,合并有机相对其蒸干,除去多余的乙醇胺,加高碘酸钠搅拌2小时,这时已经得到产品,之后使用一系列的提纯得到产品。这套方案的有点在于实验条件温和,并且使用到的试剂都是安全性高的,很适合实验室操作,但是缺点在于合成路线的复杂导致后期的提纯更加困难,产品的收率相对于其他方案较低。
2017年王瑞彬[14]等人对Gabriel[15]合成法进行优化,结合经典的Mitsunobu反应来改进。其用到的是以PEG-600、邻苯二甲酰亚胺、三苯基磷(PPh3)为原料溶于四氢呋喃(THF)中,其中聚乙二醇和邻苯二甲酰亚胺的质量比为2比1,之后缓慢加入偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)反应得到聚乙二醇单端邻苯二甲酰亚胺,经过硅胶柱层析提纯,将产物溶于无水乙醇中并且添加水合肼,回流反应之后用二氯甲烷萃取得到成品单端氨基聚乙二醇,此合成方法需要控制聚乙二醇和邻苯二甲酰亚胺的质量比,三苯基磷与DEAD的用量比,这些决定第一步的产物是以单端取代为主还是两端取代为主,但是不管怎么样,还是会有两端取代的副产物,也是造成收率降低,提纯复杂的原因,此方法的优点在于反应路线简单,操作条件温和,而且收率极高。
2018年刘菲[16]等人并没有像传统Gabriel法先合成邻苯二甲酸亚胺盐,而是直接用邻苯二甲酸和4-氯丁醇为原料反应直接合成中间体N-(4-羟基丁级)-邻苯二甲酸亚胺,方法是将邻苯二甲酰亚胺同DMF混合搅拌后加入氢氧化钾和四丁基溴化铵作为相转移催化剂,然后加入4-氯丁醇反应得到产品,蒸发完大部分的DMF提纯得到中间体,之后就是将中间体与氢氧化钠混合加热回流反应得到产品4-氨基丁醇,通过调节PH,用三氯甲烷萃取水相合并有机相,用饱和氯化钠洗涤干燥得到最后纯产品。此方法虽然并非合成单端氨基聚乙二醇,但是给我们对于如何改进Gabriel合成法添加氨基提供了思路。
本学术论文的研究目的和内容
研究的目的
本课题主要所需要研究的问题是如何将聚乙二醇单端的羟基转化为氨基,并且通过调节试验条件不断提高产品收率,改善产品质量。
考虑到实验条件与实验安全性,我们选择条件温和的Gabriel合成方法,但是传统的Gabriel法产品收率低,无法满足生产需求,仅仅适用于理论研究,所以我们通过改进Gabriel法完成实验。不管怎么样,合成的中间产品一定是带有邻苯二甲酸亚胺基的聚乙二醇,但是这时便会出现是单取代还是双取代的问题,我们可以通过调节投料比来控制,也可以选择给聚乙二醇的一端添加保护基团。接着再使用Gabriel合成反应步骤,通过不同物质的反应得到中间产品,这时的问题集中在中间产品要便于的提纯,所以实验的关键问题是选择不同的物质来生产中间产品,最后便是合成最终产品。
研究的内容
- 熟悉传统Gabriel合成法,并对其进行改进
- 熟悉核磁共振图谱以及测试仪器的操作
- 改变中间步骤中的反应物条件,并观察其对结果的影响
- 研究最终结果对工业放大的意义
实验部分
实验原料
表 2-1 实验原料
实验原料 | 规格 | 来源 |
PEG-200 | 分析纯 | 邢台鑫蓝星科技有限公司 |
溴化苄 | 99% | 南京化学试剂股份有限公司 |
邻苯二甲酰亚胺 | 99% | 山东瑞琪化工有限公司 |
二氯甲烷 | 分析纯 | 南京化学试剂股份有限公司 |
三苯基磷 | 99% | 常州市华东化工研究所 |
DIAD | 99% | 常州市宣明化工有限公司 |
水合肼 | 80% | 北京翰隆达科技发展有限公司 |
钯碳催化剂 | / | 南京邦诺生物科技有限公司 |
DMF | 分析纯 | 济南锦宏化工有限公司 |
主要仪器和设备
表 2-2 实验主要仪器
仪器名称 | 型号 | 生产厂家 |
水循环泵 | 南京绿科化玻仪器有限公司 | |
UV-254荧光灯 | 南京绿科化玻仪器有限公司 | |
搅拌电机一套 | 85-1A | 上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司 |
GF-254层析板 | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
续表2-2
四口烧瓶 | 500ml | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
恒压漏斗 | 南京绿科化玻仪器有限公司 | |
球形冷凝管 | 南京绿科化玻仪器有限公司 | |
点样毛细管 | 0.3mm | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
烧杯 | 1000ml | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
抽滤瓶 | 500ml | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
分液漏斗 | 1000ml | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
层析缸 | 南京绿科化玻仪器有限公司 | |
滤纸 | 中速 | 南京绿科化玻仪器有限公司 |
核磁共振仪 | AVANCE Digital 300 MHz NMR | 德国Bruker公司 |
电子天平 | BSA124S | 赛多利斯科学仪器有限公司 |
单端氨基聚乙二醇的合成
合成方案
此次我们选用的原料是五聚乙二醇,分子质量大概为240。首先我们将聚乙二醇(A)一端的羟基保护起来,因为后续的操作可能会导致两端羟基都被取代,我们选择苄基作为保护基,将聚乙二醇在碱性条件下和溴化苄反应生成单端苄基聚乙二醇(B)。
将上步反应产物的另一端羟基取代为邻苯二甲酰亚氨基,这时我们有了两种方法。第一种是直接和邻苯二甲酰亚胺钾反应生成端苄基端邻苯二甲酰亚胺基聚乙二醇(C);第二种是将其与DIAD、三苯基磷以及邻苯二甲酰亚胺反应生成端苄基端邻苯二甲酰亚胺基聚乙二醇(C)。
将上一步的中间体C与水合肼反应生成端苄基端氨基聚乙二醇(D)提纯产品用于最后一步的反应。
最后将中间体D在钯碳催化剂的作用下与氢气反应出去苄基保护基生成我们所需要的成品单端氨基聚乙二醇(E)
合成反应示意图
图2-1 合成反应示意图
具体合成方法和步骤
- 中间体端苄基聚乙二醇(B)的合成
图2-2 中间体B合成路线图
将聚乙二醇溶于二氯甲烷和碳酸钾的环境中,向反应瓶中缓慢滴加溴化苄,加热到30~40℃,待反应结束后得到端苄基聚乙二醇。
- 中间体端苄基端邻苯二甲酰亚胺基聚乙二醇(C)的合成
对于中间体C的合成,我们制定了两种合成方案,方案一是采用邻苯二甲酰亚胺钾与中间体B的合成,方案二是采用邻苯二甲酰亚胺直接与中间体B反应。
- 方案一
图2-3 方案一示意图
将74g端苄基聚乙二醇溶于DMF中,向体系中加入邻苯二甲酰亚胺钾34.08g,然后用磁力搅拌机搅拌,同时升温到85℃,保持这种条件下反应过夜。等反应结束后,加水进行淬灭反应,洗涤后用乙酸乙酯萃取三次,可观察到分液现象,初步判断水相中是DMF与水,有机相中是乙酸乙酯与所得中间体(C)。取有机相进行干燥浓缩,用配置好的展开混合体系PE/EA(石油醚/乙酸乙酯)=2:1稀释浓缩液,将稀释液放入冰箱过夜,取出后发现有晶体生成,将晶体进行过滤,再对晶体用展开剂进行溶解,放入冰箱过夜结晶,再次过滤得到的晶体我们使用石油醚洗涤,得到白色固体,即中间体(C)。
- 方案二
图2-4 方案二示意图
向1.5L反应瓶中加入二氯甲烷,之后依次加入32.84g中间体(B)、29.4g邻苯二甲酰亚胺、52.4g三苯基磷。之后向反应瓶中充入保护气,使整个体系处于一种无氧无水环境中,具体操作是先向反应瓶中充氮气,然后用抽气装置置换氮气,以此重复3~4次,最后将氮气封存。将反应瓶放入冰盐溶中降温到0℃左右,向反应瓶中慢慢加入40.4gDIAD,滴毕,体系变得澄清,等撤去冰盐溶后,至于室温下过夜反应。反应结束后,混合物中存在多余的三苯基磷,为了避免对后续反应的影响,问题集中在除去多余的三苯基磷,对此我们制定了两种方法。
方法一:
直接用氯化锌与所得产物进行反应,此方法简单直接,可以除去多余的三苯基磷,但是在薄层层析板中我们发现又有新的杂质生成。
方法二:
我们取部分产物进行蒸干操作,然后加入乙酸乙酯至固相刚好溶解,向溶液中慢慢加石油醚直至有絮状物出来时,放入冰箱进行冷冻处理,最后得到固体和油相,从薄层层析板中发现油相中所含的三苯基磷变少,而固体中大部分都是三苯基磷,由此可见石油醚可以除去大量多余的三苯基磷,最后将固体用乙醚冲洗,后结晶反复使用。
方案二的最后得到中间体C
- 中间体端苄基端氨基聚乙二醇(D)的合成
图2-5 合成中间体D路线图
将15.6g中间体C放入5L反应瓶中,向瓶中加入1.5L乙醇,并且充入氮气作为保护气进行加热至70℃,期间不断的搅拌。完毕后向体系中加入水合肼68.3g,滴加至一半的时候出现大量的固体阻碍了搅拌的过程,向体系中加入乙醇也无法溶解,此时更换反应瓶,把原先反应瓶中的溶液倒入新反应瓶中,原瓶中的固体用乙醇润洗数次直至固体被洗净,合并洗涤液,将洗涤液倒入新反应瓶中,继续滴加剩下一半的水合肼,滴毕加热至80℃保温,过夜反应。
反应结束后,反应液中有固体生成,等到温度降至50~60℃时用抽滤机抽滤,将所得滤液冷却到低温,此时观察是否还有固体析出,如有,则再次过滤,滤液冷却,如果没有固体生成,则在温度小于35℃下进行旋干,旋干后加入1L二氯甲烷,出现大量不溶物生成,抽滤得到滤饼,在35℃下再次旋干,得到中间产品D。
- 产品单端氨基聚乙二醇(E)的合成
图2-6 合成产品示意图
将19.48g上一步中间体D加入反应瓶中,然后向瓶中加入一部分乙醇,取一小烧杯,放入2g钯碳催化剂和部分乙醇,搅拌后倒入反应瓶中,对反应瓶反复抽真空并且充氮气3次,然后加热体系但不超过50℃,过夜反应得到最终产品单端氨基聚乙二醇(E)
表征方法
- TLC薄层层析
TLC薄层层析技术是有机合成中最为直接的监测反应,它是一种以支持板上的支持物作为固定相,以特定的溶剂作为流动相,对混合样品进行分析、鉴别以及分离的技术,其主要步骤为点样、展开、看板。
成功分离混合物的关键便是点样,所以我们要用点样毛细管在远离薄层边缘处点小、圆且少的样品,用电吹风机吹干,之后便是展开,此次我们采用的展开混合体系是PE/EA(石油醚/乙酸乙酯)和MeOH/EA(甲醇/乙酸乙酯),将薄层板放入有展开剂的展开缸中,密封等待。最后便是看板将薄层板用镊子取出,吹干后在荧光灯下观察,画出有色物质的斑点后在紫外灯下观察是否存在斑点,通过光斑位置变化判断反应是否结束。
- 核磁共振分析
核磁共振是测定有机化合物结构必不可少的工具之一,其原理主要是原子核的自旋运动引起的,由于原子核的不同,他们的自旋情况也不尽相同。图谱中最显而易见的是峰的数目,化学位移,氢原子个数,峰的分裂。不同的基团,他们的化学位移不一样,再结合氢原子个数确定所需基团是否已经得到,所以核磁共振分析是我们判断是否得到所需产物的关键方法。
此次我们使用的是德国Bruker公司制造的AVANCE Digital 300MHz的核磁共振仪。
- 萃取技术
萃取是快速、简便、易于控制的分离方式,它是通过液体在混合物中各组分溶解度的差异来实现的。比如在某水溶液中,可以通过向水溶液中加入一种与水不互溶的有机溶剂,使想要分离出来的物质进入有机相中,而不需要的物质留在水相,以此达到分离的效果。
本次实验,我们大量的用到了萃取技术,这个得益于其各种优点,以此来提纯中间体以及最终产品。
实验结果与讨论
液相色谱图分析
图3-1 中间体B液相色谱图
图3-2 液相色谱图面积百分比报告
由液相色谱图可以看出来,我们所需要的中间产物单端苄基聚乙二醇已经得到,再由色谱图面积百分比报告中所得,中间体占产物百分比含量为98.7455%,所以这部反应成功。
核磁共振图谱分析
中间体C
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