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有機合成危險操作、失誤操作及防護(七-雜質影響)

時間:2020-03-13 10:36:29

七、試劑中雜質影響


有時候試劑中的一些微量雜質的存在,往往會使反應有出人意料的結果。在我所知道的范圍(上海有機所)內,就有兩個這樣的例子:李安虎博士(戴立信 小組)在首例通過葉立德途徑實現的高立體選擇性的氮雜環丙烷的反應中,使用的是未處理的國產分析純CH3CN溶劑。文章在Angew. Chem. Int. Ed上發表后,引起了一位法國科學家的注意,但是他在重復該試驗的過程中,發現直接使用商業化的分析純CH3CN溶劑 不能重復反應結果,只有在反應體系添加一定量的水后才能重復試驗結果,于是專門撰文指正。我們分析原因,認為是國產試劑的含水量比進口試劑的要高;第二個例子是:袁宇博士在雜DA反應中,發現試驗結果不能重復,而且所用的苯甲醛越純,反應結果越差。從而想到了最初使用的苯甲醛可能有部分被氧化成苯甲酸,進而發現使用酸為添加劑可以大大改善反應的結果(文章發表在Chem. Eur. J)。


但是,這并不意味著我們的試驗不需要嚴格按照標準方法。特別是當我們在進行未知 域的探索時,需要對反應成功(或者失敗)的原因進行總結。如果我們反應所使用的試劑或溶劑含有少量的雜質,那我們如何保證試驗的可重復性?我們又如何根據實驗結果來分析,設計下一步的實驗方案,改進試驗結果?


按照一套標準的實驗方法進行操作,對于新進實驗室的同學更為重要。因為失敗是新手們的常事,如果我們不能保證我們試驗試劑的純度以及無水要求是否滿足等等,那么一旦實驗失敗了,我們如何尋找原因?到底是操作失誤還是其他?


作為一名即將畢業的同學,在幾年試驗生涯中,深感按照標準方法試驗的重要性。可能是因為我從事的不對稱催化對雜質的敏感程度較高,所以我在幾年中,曾經花了很 多時間來重復,尋找原因。


我很慶幸我剛進實驗室時,接受了一位師姐的忠告,即一切溶劑、試劑嚴格按照標準方法處理,哪怕他再繁瑣。這個方法就是我推薦給大家的書《Purification of Laboratory Chemicals》,Edited by W. L. F. Armarego and D. D. Perrin, 4th Edition,這也是我們上海有機所每個課題組的導師要求學生嚴格執行的。因為這本書是 不斷綜合文獻中的最新處理方法,和對各種方法的不足之處的最新發現而修訂的。


在我的第一篇文章(J. Am. Chem. Soc)發表半年后,有位韓國化學家到我們所交流的時候,專門提到在他們花了半年的時間合成了一個和我合成的一模一樣的配體的時候,卻非常失望發現我們的文章都已經發表了。我為什么感謝那位師姐?因為我接受她的忠告后,各種溶劑嚴格處理,所以只花了兩個星期就合成了該配體。而事實上,在我文章發表后,還有國內同行不能重復合成該配體,我們課題組的其他同學一開始的時候也不能重復合成,原因無他,他們的溶劑處理都有問題。


有同學提到,他們的處理方法是參照某某文獻的,事實上,很多文獻的處理方法是不完善的,也在不斷變化的。所以才會有專門的叢書來總結。我想進入實驗室時間較長的人,都會發現有些文獻的結果是很難重復的,仔細研究他們的實驗方法,你會發現有些操作是完全沒有必要的,有些是錯誤的,當然也有可能作者有所保留。


提高我們的化學素養,其中之一就在于根據自己的知識,去判斷文獻的正確與否, 而不是盲從。


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