Re: [分享]初踏進有機實驗，你、我、其他人該怎麼뀠…

[kalen123 (albert)]

<第三章:軟體資源與你的第一次實驗要如何結合(part 1)>
在談本章主題之前，
我們一樣要先問這主題的重要性:

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實驗不就是看看文獻，
照人家寫的方法把化學試劑加一加，攪一攪，
等著收產物嗎?
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以上描述看起來很合理，
但是真正的問題點在於陷阱往往有個正常的外表，
並因為如此才致命。

讓我們來看一下學術文獻上對有機實驗常見的表現方式:
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To a stirred solution of compound 37 (232 mg, 0.37 mmol) in
anhydrous CH3CN (2 mL) were added KF (0.215 g, 3.70 mmol)
and 18-crown ether-6 (390 mg, 1.48 mmol), and the solution was
C for 1 h. The mixture was concentrated under reduced pressure,
 and the residue was purified by silica gel column chromatography
 (0-5%CH3OH in CH2Cl2) to give 38 (61 mg, 41%) as a white foam.

摘錄自J. Org. Chem. 2009, 74, 6756–6769
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假設今天你被指定或打算就照這個條件實驗，
你會如何做?

(請思考)







對新手而言，有可能採取的行為是
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1)馬上拿一個圓底瓶裝一個攪拌子

2)用秤量紙秤取起始物232mg，並加入圓底瓶

3)拿出裝在4L褐色瓶內的Acetonitrile，用針筒抽2mL加入圓底瓶

4)同2的方式，秤取KF、18-crown ether並加入圓底瓶

5)攪拌兩小時 (同一時間人則跑去做別的事)

6"1)反應成功，照作者的方法純化收得產物
 "2)反應失敗，在那邊煩惱，然後打算等等看是不是時間不夠久，或找其他條件
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在上述的行為描述中有很多漏洞，
更精確的說是在認知上有著太多"這是當然的"的錯誤假設。
大致上可先分成七項。

















第一個假設:文獻能提供足夠資料是當然的。

在一些案例裡面，
位於熱帶或是夏天的室溫實驗會成功，
但在溫帶或是冬天的室溫實驗卻總是產率低;
這種因為溫度而決定反應成敗的因素，
而你只會在文獻裡面看到"rt"二字。















第二個問題假設:只要試劑名稱一樣就能反應是當然的

在很多涉及酸酐的失敗反應中，
主因是因為藥劑事前保存不當而水解成酸，
而外觀又並無變化而錯當成酸酐。



















第三個假設:只要溶劑名稱一樣就能反應是當然的

1.4-Dioxane以及THF等醚類久放會生成過氧化物，
在一些案例中這正是造成實驗效率低下的主因。

此外，
即使是Chloroform、Dichloro methane這種有機溶液，
一樣含有相當比例的水分，
只是比例還沒高到肉眼可見或是造成分層的程度。

對於從小就學會水相與有機相會分開的新手，
很自然的就會假設當反應是在Chloroform進行時是無水的，
進而做了一堆失敗實驗。





第四個假設:只要容器裝的下反應溶液就可以用是當然的

無論天氣如何，
空氣中一直有著水氣，
只是會隨情況而有不同濃度。

同樣的，
物品乃至於人體表面也有著水氣附著，
當然實驗玻璃也避不開這點，
只是這水氣量不會多到能被感知到，
所以摸起來還是乾的。

拿實例來說，
你現在在用的鍵盤、電腦熒幕，
乃至於放了乾燥劑的櫃子表面即使在晴天也肯定全是有水氣的，
而你能感覺到嗎?

然而在反應量小於10mg的怕水實驗中，
來自於針筒玻璃上的水氣以及反應瓶上附著的水氣就足以毀了整個反應，
如果反應系統並不是在惰性氣體下，
那情況會更糟。

第五個假設:只要重量/體積正確，用什麼方法秤取藥劑都可以反應是當然的

撇開會在大氣中吸水而越秤越重的的部份不談，
加藥有它要注意的地方。
怕水氣的藥劑不能用一般方式秤;
如果藥劑本身不怕水，
不過你知道與它共用的藥劑是怕水的，
那也得小心。
黏滯性太高的藥劑不能用針筒抽，
那樣一則不易操作，二則有極大誤差












第六個假設:文獻寫的時間是當然的

與第一個不同，
這裡講的是因為實際上實驗眾多變數累計的影響，
實際自己動手作的實驗與文獻明文記獻的往往有些出入。

所以有機實驗者必須要持續追蹤實驗的狀況，
有時這也是讓下次實驗成功的必要條件。















第七個假設:把合成出產物視為唯一目標是當然的

實驗有失敗的可能。

新手做實驗時，
往往打從一開始就是抱持著類似"如果做出A，我就能做B"的想法，
也就是打從一開始是以能實驗成功的前提來計畫。

這樣做的問題點在"如果實驗失敗，下一步就沒路"

做有機實驗固然想要的是成功結果，
但是即使有了經驗，
能掌握如何在實驗前處理純化藥劑、溶劑、反應條件，
仍有一些可能的盲點存在。

既然不可能完全將盲點一掃而空，
那麼何不將"失敗"也納入計畫，
將實驗設計成即使反應失敗了，
你也能掌握到一些之前所不知道的資訊。

比方說照文獻做了卻失敗，
在排除藥劑、溶劑的條件後，
懷疑是因為藥劑加太快，
放熱造成產物變質或產率不高，
就可以做一個對照性的實驗來得知問題是否出於此。

又或是不知道產物的純化方式時，
可將產物分成數份，
並以不同流洗條件嘗試。

放棄合成路線，
另找新路的事情不是沒有，
但是沒有弄清楚問題點就放棄卻是種災難。

除了耗材已近乎無意義的在消耗外，
更重要的是當事者無法從每一次的實驗中肯定任何事，
直到他運氣好偶然碰上一個超好做的反應為止。







如果將上述問題再用一句話總結，個人認為可歸納成對於"掌握實驗"這點認知不足。

與之相比，
一個認知到實驗是掌握在手裡，
而不是藥劑加一加就丟著給它跑的人，
應該要有以下七項能力。
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認知到文獻不能提供掌握實驗所需的全貌，並主動尋找其他部份。
要有掌握試劑品質的能力。
要有掌握溶劑品質的能力。
要有掌握容器狀況的能力。
要有掌握操作程序的能力。
要有持續追蹤、記錄、判讀實驗變化的能力。
要有掌握實驗失敗時的心情，以及設計即使實驗失敗也有下一步的能力。
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但是如何補充加強這方面的能力?

這個時候就很依賴搜尋外來資料，
也就是我所謂的掌握軟體資源了。

在之後各章，
將利用以上的六項掌握為分類點，
一項一項說明要去哪找這方面的資源，
以及如何應用它們。

接第四章

(待續)

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※ 編輯: kalen123        來自: 140.114.229.91       (08/28 23:51)
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※ 編輯: kalen123        來自: 140.114.229.91       (08/28 23:53)
推 cloud3147:最近我一個氧化劑照PAPER也做不出來 看了你的文章後 我
→ cloud3147:想我得到了一些啟發 很感謝分享這麼寶貴的文章 感恩
推 echo:淚推~....@@
→ evanzxcv:我前陣子就做過怎麼做都失敗的,實驗室沒人做得出
→ evanzxcv:後來花了很久一樣樣檢查藥劑才發現是n-BuLi滴定錯誤...
推 jessti:有時只是參照反應條件 但是藥品不是完全相同的情形下
→ jessti:發生做不出來的狀況 我想這種情形最需要文獻配合吧
→ jessti:其他的情形 大部分有機實驗室 使用的無水溶劑 應該都是現蒸
→ jessti:少用的幾乎都是要用前晚架起來dry的
推 jessti:想了一下 寫這種東西真累阿 XD 原po真有耐心
→ futh879:and the residue was purified感謝，已修正
推 fishcan90177:真的要推原PO的用心!
推 harea:這些東西 是經驗累積阿 原PO把他打出來幫助不少人
推 hoyo:推! jessti大大也來寫一篇吧
※ 編輯: kalen123        來自: 140.114.229.91       (08/31 00:53)
※ 編輯: kalen123        來自: 140.114.229.91       (08/31 00:54)
推 log100:推
推 mkopl:推   在烤完瓶子時候  就知道水氣到底有多恐怖了.....
推 fssh99:推!謝謝K大!
推 iwantzzz:感謝