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在漫长的摇瓶生涯中,你是不是有这样的时刻,本来产物LCMS天地一根峰的反应,说做不出来就做不出来了,同样的试剂,同样的溶剂,同样的温度,同样的人,可就是重复不出来,你冥思苦想找原因,但是无论如何也找不出来,时间紧,项目急,于是你又匆匆忙忙投一锅,可是结果出来后还是涛声依旧,你心力交瘁,你自以为懂机理,有原料,会操作,为什么反应就做不成功了呢?
让我们来看化学的定义:化学是研究物质的组成、 结构、性质、 以及变化规律的科学。
但是化学不光是一门科学,还是一门玄学。玄学是什么?现代人口中的玄学,指极深奥、无法用人类的自然科学解释、甚至无法用言语进行解释的一种学问。知道了这一点,你就会觉得反应做不出来,或者重复不出来,是一件再正常不过的事情了。
古希腊哲学家赫拉克利特说:"人不能两次踏进同一条河流",那你永远不可能两次做同一个反应。因为两次反应之间,不同的东西太多了,最简单地来说,温度,“and then it was stirred at room temperature overnight”, 你在夏天overnight反应地很好的反应,到了冬天可能就不反应或转化率很低,所以,冬天的室温反应,最好也要搞一个油浴锅加热到25度左右,这样,或许才能达到理想的转化率和收率。
其次,湿度,在某些实验室,下雨天不要开反应,因为这是一门玄学,因为下雨天开反应,你不知道会发生什么,湿度太大,可能一般的反应都会反应不好,更不要说格式反应或其它对水分敏感的反应了,当然,也有例外,一些反应在天气比较潮湿,或瓶子没有烘干的情况下反应地特别好,收率暴涨,但这是例外,一般情况下,还是要老老实实把烧瓶烘干再做反应。在下雨天做对水汽敏感的反应,最好是用电热枪把烧瓶烤一遍,也就是文献里所说的”flame dried”,但是操作过程中一定要注意安全,因为电热枪的高温容易引起事故。关于干湿度,有时太潮湿反应做不好,有的时候恰恰相反,空气太干燥有时反应反而会不好,比如配体和金属盐的反应,这种情况可能的原因是出在称量环节,因为配体和金属盐的量只需要几毫克,而天气干燥的时候静电的干扰影响会特别突出。
第三,原料及溶剂的水分问题,不同批次的原料及溶剂,含水量可能会不同,所以,如果实验不能重复出来,先来检测一下原料和溶剂的含水量,或者使用之前把原料做干燥或纯化处理,把溶剂重新干燥蒸馏一遍,或者使用无水溶剂。
第四,氮气氩气的问题,对于一些无水无氧的反应,如果氮气下做不出来,不妨试一下氩气环境下会不会反应,因为严格来说,氮气并不是真正的惰性气体,氮气在常温就可以跟一些物质起化学反应,比如和活泼金属反应,这个时候用氮气就不行,用氩气却可以。氮气之所以被用作保护气,是因为氮氮三键的键能特别大,不容易断开进行反应,而氩气毕竟是单分子的惰性气体。所以氩气的保护作用更好。氮气的密度比空气小,所以容易飘散,氩气的密度比空气大,充气后在容器内存留时间长,除氧效果更好。氩气的唯一缺点可能是价格比较贵。
第五,不同供应商提供的同样的原料质量可能会有很大差异,如何原料更换了供应商后反应重复不出来,首先要从原料检测入手,把LCMS,核磁,水分都送一遍,看是不是原料和之前用的差异比较大。
“道可道,非常道;名可名,非常名”,看似完全相同的两个反应,其实内在的一些东西可能已经完全不同了,我们要做的,就是要在反应中考察,认识,消弭这些差异,让化学从“玄学”回归为科学,使反应回到正确的轨道上来。