近期在课题组帮忙放量合成某近红外分子探针，但并不顺利。
在合成时犯了不少愚蠢的低级错误，于是写下这篇博文记录自己的操作流程、对反应的理解以及出现的问题，用以自警。

总合成路线

主要参考了这篇文献In vivo imaging of leucine aminopeptidase activity in drug-induced liver injury and liver cancer via a near-infrared fluorescent probe。

第一步反应

操作

1.将对硝基苯酚与无水碳酸钾混溶于乙腈并充分搅拌，然后投入IR-775
2.反应完成后，旋干乙腈，加二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤，除去碳酸钾
3.用无水硫酸钠干燥有机相，旋干二氯甲烷

分析

间硝基苯酚对IR-775染料的氯原子位点进行亲核取代，显然是Sn2过程，所以采用了极性比较强的乙腈作为溶剂。
碳酸钾作为碱，负责对酚羟基进行去质子化，以增强其亲核性；也可以理解为中和反应过程中生成的HCl，从而推动反应正向进行。
原作者这里选用间硝基苯酚，应该是考虑到了硝基在邻对位上的强致钝效应会导致羟基活性严重下降，所以试图予以避免。

笔者在去年冬天开过类似的反应，当时是用对羟基苯甲酸叔丁酯去进攻IR-820(ICG)。室温下收率很低，只有约20%；加热至65℃搅拌过夜后，收率才上升到约75%。

而本反应的收率在室温下就有60%以上的收率。
考虑到硝基的致钝作用强于酯基，不难想象，这里的反应物如果换成对硝基苯酚的话，收率将有多么惨淡。
管中窥豹，可见一斑。经典有机化学里的那些理论的确是有一定的指导价值的。

这一步反应的关键在于避水。好在过量的碳酸钠可以起到吸水剂的作用。

下一步反应是二氯化锡/浓盐酸的酸性还原体系，所以这一步需要水洗除去过量的碳酸钠。
按说间硝基苯酚也是要除去的，不过它对下一步反应没什么干扰，充其量也就是多消耗些二氯化锡，所以无需过柱分离，只需要洗一洗就好了。更何况过柱还会导致产物的丢失（而且耗时耗力）。

水洗的过程没什么好说的，旋干乙腈后，加二氯甲烷溶解体系，然后用饱和食盐水洗涤三次即可。这里二氯甲烷的用量尽可能多些，以减少洗涤时的产物损失。
洗涤后，用无水硫酸钠干燥溶液，然后旋干二氯甲烷即可。
这里虽然说起来简单，但实操时颇费周章。无水硫酸钠的用量不要过多，否则会严重吸附染料分子，还要反复用大量的二氯甲烷把染料给冲洗下来，令人不胜其烦。

水洗后，用无水硫酸钠干燥有机相是约定俗成的常规操作。但笔者在想，下一步的反应并不怕水，而且也是质子溶剂环境，那么这一步不进行干燥其实也没多大负面影响吧？不过老老实实干燥的话，倒也没增添多大工作量，不像过柱子那么繁琐...

第二步反应

操作

1.将二氯化锡溶于浓盐酸并充分搅拌
2.将上一步的产物溶于甲醇，然后加入二氯化锡溶液中
3.加装冷凝回流装置，氮气保护，70℃加热下搅拌过夜
4.反应完成后，用饱和碳酸钠溶液将溶液调至碱性（pH=8~9），加入适量二氯甲烷析出无机盐
5.抽滤，去除部分无机盐
6.旋蒸滤出液，尽可能除去甲醇
7.用饱和食盐水洗涤，除去剩余无机盐
8.硅胶柱层析进行分离，流动相为二氯/甲醇体系

分析

用二氯化锡/浓盐酸体系还原硝基是一个蛮经典的处理方式。
不过这里最神奇的是，化合物居然诡异地关环了...
笔者查阅了很久，也没能找到相关的机理。
推测是硝基先被还原为氨基，在邻对位上有给电子效应，再加上醚键的氧原子，最终在对位呈现出较高的电子密度，然后与下方带正电的共轭体系上的碳原子发生加成消除过程。
驱动力也许是六元环的稳定性？很难讲，笔者的有机功底十分孱弱，没法给出一个靠谱的解释。
估计原作者最开始也只是单纯地想把硝基还原成氨基而已。没想到产物拿去一打核磁，发现竟然关环了。
也许搞量化的那伙人会对这个体系比较感兴趣。

硝基变氨基，需要外部提供质子，因此用质子溶剂甲醇来作溶剂。
氮气保护是为了除去体系中的氧气，避免浪费二氯化锡导致原料反应不充分。
这里接完氮气球之后，用水泵轻轻抽一下以排除空气就好，不要抽得太久，否则HCl就要被抽没了。XD

TLC以及HPLC监测反应结束后，加足量的饱和碳酸钠溶液将反应体系调至碱性，然后抽滤，然后水洗，最后用二氯甲烷/甲醇作为流动相过硅胶柱分离。

简单聊聊这里容易踩到的坑。
1.中和时不要直接加固体碱。否则反应极其剧烈，鼓泡十分严重，到时只能无助地看着自己的产物不断地溢出烧瓶，欲哭无泪。
2.如果原料开得量比较大（大于300 mg），这里就应该适当换一个大容积的烧瓶（250 mL）。如果用100 mL的小烧瓶，虽然开反应的时候会很舒服，但是在中和时极易出现瓶子已满但尚未调至碱性的情况，进退两难。
3.抽滤前可以向体系内适量加些二氯甲烷，以“逼出”其中溶解的无机盐。
4.抽滤时尽量动作小心些，不要早早让黏糊糊的膏状无机盐堵塞砂芯漏斗。为了充分反应，这一步要加十倍当量的二氯化锡和浓盐酸，后面还要加更多当量的碳酸钠来中和体系。其中的固体物的含量之多可想而知。抽滤结束前，用甲醇适当冲洗上层盐膏，降低产物损失。
5.通过抽滤，可以除去大部分无机盐，接下来是用饱和食盐水洗涤剩余的杂质。注意，洗涤前务必尽量旋蒸滤出液，目的是尽可能除去甲醇这个两亲溶剂，避免洗涤时分层效果不佳。

笔者参考前人的合成路线，两步下来的总收率可以达到65%左右。

第三步反应

操作

1.将HATU和羧酸混溶于超干二氯甲烷并充分搅拌，加入DIPEA，活化15分钟
2.将上一步产物投入体系
3.硅胶柱层析进行分离，流动相为二氯/甲醇体系

分析

以HATU作为活化剂的缩合反应。
看似平平无奇，实则暗藏杀机！
这一步反应本身的问题在于，作为原料的胺是一个芳香胺，而且是一个连接着较大的、带正电的共轭体系的芳香胺，这导致其反应活性严重降低，对水和醇的竞争力大幅下降！因此这里务必使用超干试剂。原作者报道的收率只有42%，课题组里其他人做这个反应时的收率也只有50%-60%。

笔者在最近三周里以不同的方式倒在了这一步反应上面。
第一周：拿到了产物，但估计原料剩得太多，部分芳香胺与产物一起冲出。三氟乙酸脱叔丁基后，没有检查体系纯度，直接拿去挂树脂。由于氨基同样可以与2-氯三苯甲基氯树脂反应，且活性强于羧基，于是一锅原料全都砸掉了。这提醒笔者在进行反应前一定要考虑周全，考虑好体系对杂质的可容忍性。
第二周：从头开始，回到这一步。吸取了上周的教训，决定改用活性更强的EDCI来进行这个缩合反应以减少原料的剩余。按理说，更换反应条件后，应取少量原料进行小试，确定无误后再进行放量，但当时的笔者的脑海里并没有这根弦，于是把所有原料一股脑投了进去，估计是避水没做到位，全部泡汤。
第三周：上一步反应是用二氯/甲醇体系过柱，估计是旋蒸时甲醇没除干净，导致体系中出现了大量氨基酸与甲醇的缩合产物，产率极低，只有22%。

后面两步是没什么技术含量的TFA脱t-Bu和挂树脂，不再赘述。(其实整条路线都没什么难度，只是笔者太菜了。)

后记：固相合成的路线较长，笔者又双叒合成失败了。反应体系在HPLC上的谱线如同一座山脉般绵延不绝，难以分离产物。原因暂时未知，开反应的那几天还有诸多杂务，实在是忙昏了头。十几天的努力又打了水漂，真难受。