如何检测转化率低或产物稳定性差的反应

TLC, HPLC, LCMS 是我们做项目时最常用的监测反应进程的手段。“TLC 是化学家的眼睛”这句话我们再熟悉不过了。通常这三种监测手段对于那些可以完全转化且产物也是很稳定的反应来说是非常直接、而且高效的。但是事实上，我们做项目时经常会碰到反应不能完全转化、产物不稳定或者可以在同一体系下继发反应生成另外副产物的反应。TLC，HPLC 和LCMS 都不能准确描述反应进展。此情况下，如何定量监测反应转化率及终止反应时机将会至关重要。

我们都知道，HPLC/LCMS 所表征的是体系中各个化合物的紫外吸收峰面积比例。我们经常是简单的把此峰面积和物质的含量画了等号。事实上，如果体系中各物质在某波长下的紫外吸收强度相差不大，这种算法还是具有参考价值的。可是当体系中各物质的紫外吸收强度相差很大时，HPLC/LCMS 将会严重误导我们对反应状况的判断。一个比较典型的例子如下：

上面这个反应，原料有220nm 吸收但是没有254nm 吸收。反应完成后，碘显色发现原料有少量剩余，同时生成另外一个很主要的点。但是LCMS（220nm）中只有原料原料（含量）90%）。但是我们也感觉很奇怪， TLC 有明显的新点生成，没有道理完全没有反应的。于是尝试对新点进行了柱分离，最终发现收率>80%。这个现象的主要问题就是原料和产物的紫外吸收强度相差过大导致的（差了2 个数量级）。当然这是个极端的例子。但是类似的例子还有很多。以后再遇到类似问题时，我们不妨按照下面的方法尝试一下，或许会起到事半功倍的效果。

1）要先通过小试（不在乎收率），拿到纯的产物标样；

2）定量称取等量的原料和产物（比如各20 mg）溶于常规溶剂比如（甲醇，水，DMSO）等，然后送HPLC 或者LCMS（要确保两个峰都在含量-峰面积处于正常的线性范围），根据HPLC/LCMS 的峰面积比值，即可确定原料和产物的紫外吸光度的比例情况；

3）反应过程中，随时监测HPLC 或者LCMS，计算原料和产物的峰面积比例，再根据之前计算的原料产物吸光度即可准确知道原料的转化情况。

上述反应是一个强酸催化的合环反应。反应转化很难完全，并且产物在同一体系下稳定性很差容易发生阳离子催化的聚合反应。所以反应转化率的监测及反应的及时终止非常重要！（注：延长反应时间，会导致产物的大量破坏，产率大幅下降，若反应时间不够，原料转化率过低，也拿不到可接受的收率）

反应转化率的监测：

1. 通过小试拿到产物标样；

2. 定量称取原料/产物，通过HPLC 精确计算了两者的吸光度比值（原料产物吸光度比6：1）；

3. HPLC 监测反应在峰面积1：1 时终止反应，经过柱纯化之后收率大幅度提高，并且收率很稳定。

该反应原料难于完全转化，随着反应的进行， byproduct 逐渐增多（由product与还原中间体亚胺加成再还原得到的）。终产物的最终分离纯化主要决定于byproduct的多少。所以如何控制原料1 的转化率非常重要。

反应转化率监测：

1. 根据计算，原料和产物吸光度比例为4：1

2. 根据HPLC，最终截止在原料产物峰面积比为1：2，此时byproduct 还很少（转化率约为88%）此类方法可能需要虑紫外吸收强度的差别。