反應時間之影響

以 sVESI/MS 線上即時偵測 o-PD 與 BA 之反應變化，其操作流程如 圖 4-1 所示，而初步推測的反應機制如圖 4-2。

圖 4-1 以 sVESI-MS 線上即時偵測苯並咪唑化合物合成反應之實驗步驟:

(1) 置入溶劑；(2) 加入 o-PD 甲醇溶液；(3) 加入 BA(l)

圖 4-2 推測 o-PD 與 BA 反應之反應機制

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實驗進行時先收集兩分鐘溶劑(甲醇)訊號當作背景值，隨後以微量移 液吸管將 1 mL 之 0.0086 M 之 o-PD 甲醇溶液加入反應瓶內，十多秒後 於質譜圖上即呈現[o-PD + H]⁺ (m/z 109.3)和[o-PD + Na]⁺ (m/z 131.3)的訊 號 (圖 4-3A)。加入 o-PD 甲醇溶液兩分鐘後，反應瓶內再加入 10 μL 之 BA (l)，此時反應瓶內 o-PD 與 BA 的濃度依序為 5.75×10^-4 M 與 6.48×10^-3 M，十多秒後質譜圖上顯現出 m/z 197.3 和 m/z 219.3 離子訊號(圖 4-3B)，

推測其分別為質子化中間產物和帶鈉之中間產物，此外同時也觀測到單 取代 (m/z 195.3) 和雙取代 (m/z 285.3) 苯並咪唑產物的生成。

圖 4-3 不同甲醇溶液之 sVESI/MS 質譜圖:

(A) o-PD；(B) 加入 BA 12 秒後；(C) 加入 BA 130 分鐘後

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反應 130 分鐘後(圖 4-3C)，m/z 109.3 和 m/z 197.3 的訊號已消失不見，

相反的 m/z 195.3 只有少量的減少，而 m/z 285.3 則是大量的增加，並伴隨 含鈉(sodiated)離子(m/z 307.3)和含鈉二聚體離子(m/z 591.1)的生成，有趣 的是起始物、單取代基產物並無含鈉離子的生成，觀察所得顯示相對其 他化合物，雙取代基產物具有更強烈的鈉離子親和力(sodium affinity)。

圖 4-4 o-PD 與 BA 於甲醇中反應之 TIC 圖(A)和 EIC 圖: m/z 109.3 (B)；

m/z 197.3 (C)；m/z 195.3 (D)；m/z 285.3 (E)

以 VESI/MS 線上即時觀測 o-PD 與 BA 合成苯並咪唑化合物反應 150 分鐘的結果，所呈現的總離子強度(total ion current, TIC)隨著偵測時間的 增長而減少(圖 4-4 A)，推測導因於反應液流速的逐漸下降。比對選擇離

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子層析圖 (extracted ion chromatogram, EIC)，如預期的，起始物訊號[o-PD + H]⁺ (m/z 109.3)在加入 o-PD 後強度瞬間上升，但立即隨著反應時間增長 而逐漸下降(圖 4-4 B)。質子化中間產物(m/z 197.3)的訊號在 o-PD 與 BA 混和後立即出現，強度持續穩定了至少二十分鐘後才逐漸下降(圖 4-4 C)。

中間產物的生成雖已有報導³⁹，但在此觀察到反應初期 m/z 197.3 已快速 生成，以及其隨時間變化平穩一段時間再減弱的現象，則並無相關文獻 的報導。

圖 4-5 圖 4-4 中 0~40 分鐘區間之擷取圖

至於質子化單、雙取代基產物也是在 o-PD 與 BA 混和後立即出現，

但其強度增強之速率皆較 m/z 197.3 慢(圖 4-5)，而 m/z 285.3 的增加速率

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又慢於 m/z 195.3，隨著反應時間的增長，m/z 195.3 和 m/z 285.3 的強度逐 漸增強並達平穩一段時間後再減少 (圖 4-4 D、E)，而 m/z 285.3 強度較 m/z 195.3 穩定(圖 4-5 C、D)。

圖 4-4 雖然可以觀察到各個離子隨時間消長的關係，卻無法感受到化 合物相對含量的變化，因此我們將實驗資料改以繪製成化合物離子訊號 強度分率與時間之關係圖(圖 4-6)，計算分率時的總訊號強度，除了有[M + H]⁺，也包含[M + Na]⁺和[2M + Na]⁺的強度，M 為起始物、中間產物或 產物。可以很明顯的看到，大量的中間產物於反應一開始即生成，後續 我們將以 dVESI 裝置證實此中間產物的確在 o-PD 與 BA 混和後數秒內生 成，至於產物部分，可以觀察到雙取代基產物的生成比單取代基產物更 為有利。2006 年 Salehi, P.³⁸ 等人曾探討 o-PD 與 p-chlorobenzaldehyde (pCl-BA)於甲醇中之反應，於 silica sulfuric acid 催化下反應 2.5 小時後，

同樣以雙取代基產物為主，所得雙取代基產物與單取代基產物的產率分 別為 40%、15%。

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圖 4-6 o-PD 與 BA 於甲醇中之反應，其化合物 相對離子強度與反應時間趨勢圖

比對圖 4-6 與 Salehi, P.等人所發表的文獻資料，再次展現出以

sVESI/MS 進行線上即時偵測的優點，Salehi, P. 等人所提供的資料只能針 對反應 2.5 小時後產物的狀況提供資料，而圖 4-6 則詳細描述了起始物、

中間產物、產物彼此間的消長變化，可以發現反應 30 分鐘時，中間產物 的相對產率仍持續降低中，但單取代基產物的相對產率則已趨穩定，而 雙取代基產物的相對產率則持續增加中，這現象暗示著，或許雙取代基 產物是由單取代基產物進一步衍生所得，而非各自獨立由中間產物生成。

進一步分析圖 4-6 之相對產率，可以發現反應開始時單取代基產物高於 雙取代基產物，反應的約前五分鐘兩種產物之相對產率持續增加，而後 單取代基產物開始下降，但雙取代基產物則持續增加，說明單取代基產 物可能是動力學有利(kinetic control)之產物，而雙取代基產物則可能是熱 力學有利(thermodynamic control)之產物。

62 (m/z 307.3)和含鈉二聚體離子(m/z 591.3)的訊號，但有少量的 m/z 389.3 出 現，此離子為單取代產物之質子二聚體 (proton-bound dimer)，顯示溶劑 對產物的選擇性有極大的影響。