有机合成,我们与发达国家有多大差距?

发布时间:2020-01-02 来源:化学科讯 阅读:18186

知乎用户:苏灵

1. 试剂



国外的试剂质量真的是超乎想象的好,纯度、含量、品控(比如批间差异小)与国内试剂公司真是云泥之别。这个差别非常关键。且不说曾经红火一时的“铁催化”最终被证实是由于试剂中存在的微量铜离子起到催化作用这种乌龙事件,仅仅是由于石油醚等溶剂中存在高沸点杂质以至于旋蒸富集与终产品混在一起导致 NMR 谱图有杂峰就已经令很多同学头疼不已。而且有机化学这种实验性学科,合格可用的原料是根本的根本,但国内的试剂质量真的很差,标签写 50g 却只有 40g、标签与内容物不符、吸水吸潮结块、含量偏低、杂质超标、溶剂含水量大甚至有颜色,不一而足。曾有人做过比较,国外工业级的溶剂质量都好过国内分析纯的,可见一斑。所以很多刚回国建立实验室的老师整天疑心实验无法重现是不是因为试剂原料不过关。

2. 工艺控制



国内平均水平落后。这部分涉及实验操作技术和反应器,主要是指反应过程中的温度控制、无水无氧等等条件控制。举个例子,国产加热磁力搅拌器的控温很差,虽然设定在 60 度,实际却是在±5~10 的波动。而进口设备比如 ika、海道夫相比来说要好很多,而且梅特勒等公司有能精确控温至 0.1 的产品。而无水无氧操作,简单的用双排管、复杂的需要手套箱,在国外基本算是标配,国内则还不那么普遍。而说到反应器,大多数化学家都还是使用烧瓶烧杯,少数人在用商品化的特殊反应器,还有一部分人在搞流动化学和微反应器。其他的设备,比如微波、超声、光化学等专用反应器,国外一般都有成熟的商业化产品,而国内也开始有公司开始做这方面的产品,比如 华泰科思 -WATTECS。

3. 测试分析



在国内中低级需求基本满足,高端领域落后很多。

常规仪器,比如 HPLC、GC、GC-MS、HPLC-MS、NMR、XRD 等等,与国外配置差异不大,但往往操作员水平不足以至于难以发挥最佳性能,而且测试慢不及时。

高端仪器,比如 同步辐射源 XRD、原位分析技术,国外领先无可厚非。在国内几乎别想,只有少数垄断者或与国外有合作关系的老师或许能用上。

自搭仪器。国内几乎空白,即便在国外,能自己搭仪器的也都是领域顶尖。

4. 合作交流



国内学术交流氛围差,组与组、学校与学校、高校与企业间的合作交流一直比较差,虽然说近几年有所改观,但同行间依然讳莫 如深。最直接的结果就是,工业界的需求无法反馈给学术圈、学术界的技术成果无法转化。很多人故步自封、偏安一隅,只在自己的小领域中活动,缺少创新,往往 是同寝室研究生彼此之间不知道对方在研究什么东西。而反观国外,跨领域、跨学科合作搞研究发表论都是常态,人员流动和信息交流没有明显障碍。

5. 自动化程度



这个问题呈现两极分化,国外人力成本较高,基本趋势是能用机器的尽量减少人工。而国内呢,劳动力便宜、学生多、而仪器设备成本高,于是可以人工操作解决的尽 量不买仪器。比如中压制备色谱在国外已经普及,但国内普遍还都是手工加压柱层析。其他方面比如 LIMS(实验室信息管理系统)、文献管理软件、协同写作、信息共享,国内课题组普遍的做法就是人工解决,而国外偏向于使用自动化软件。不得不提的一个话题是“高通量筛选”,国内虽然也有人做,但自动化程度落后国外一大截。大多数人都是有心无力,完全无从下手。而国外的情况也好不了多少, 究其根本,不过是因为大多数做化学的人玩不转自动化和编程而已。以至于有人用 乐高积木搭一个自动进样装置都能发论文。

6. 基础理论



国内基础差、重视程度低、研究手段落后。国内的有机化学研究普遍还停留在“找反应、做合成”这种程度,轻视机理研究。而更高层次的战略性前瞻性的理论研究,比如曾经的“逆合成分析”、Baran 的“Two-phase synthesis”这种有一定思想性的有机合成理论研究,国内基本没有。而有机化学和信息科学结合产生的“计算机辅助有机合成”、化学专家系统、化学反应与物性数据库、化学信息挖掘与处理等方面,国内的水平依然比较原始,有一些雏形却看不到发展壮大的希望。而国外已经有非常成熟的产品,比如 Scifinder、reaxys、pubchem、NIST、chematica、ICSYNTH 。当然这部分勉强可以归结为计算化学和化学信息学的滞后。

所以,可以说国内有机化学水平仍然落后,但这种落后不是某一方面的差距,而是整个工业体系、学术环境等多方面。


知乎用户:贾名

我虽然不是搞有机化学的,但我想举一个例子,从侧面说明一些问题。


如图是十二面体烷C20H20。它是对称性最高的碳氢化合物(Ih)。在20世纪50年代提出柏拉图烃的概念后,数个课题组陆续对这些具有高对称性的烃发起挑战。1964年有机化学大师R.B.伍德沃德进行了第一次不成功的尝试,随后经过接力棒式的研究,到1982年L.帕奎特(美国有机化学家)完成了长达二十九步的全合成,拿到了不足克量级的少许样品。十二面体的合成毫无疑问是有机化学史上一座宏伟的里程碑,具有重大的意义和深远的影响。

十几年的征程,多少人力物力的投入,历经了多少失败,对全合成稍有了解的知友们一定都可以想象过程的艰辛。面对一个缺乏现实应用价值的非常艰难的研究,这些伟大的有机化学家没有把它视为毫无意义的工作或者认为技术难度太高而放弃,而是靠着卓越的技术和坚韧的毅力,在漫长的跋涉后将这个前所未有的奇迹展现在世人眼前,同时这种由好奇心和想象力驱动的纯基础性研究也得到了开明的基金会理事们的尽力支持,他们并没有因为这项工作不能带来立竿见影的经济利益而将之否定。

我想,从十二面体烷的例子,能够看出发达国家有机化学的一个侧面:对纯基础性研究的支持力度。尽管在科研越来越功利化的今天,愿意投身于纯基础性研究的欧美化学家也迅速减少,但是仍有人愿意去钻研一些看似稀奇古怪的东西,为有机化学注入新鲜血液,给我们不断带来惊喜。



知呼用户:廖智昊

时间换钱和钱换时间的差距…

点板 vs uplc

制备色谱 vs 过柱子

以及从来不用洗的瓶瓶罐罐

还有对健康上面关注程度的差距

永远没味道的实验室就爆了绝大多数实验室了吧,废液处理,手套,各类安全protocol


关键词:有机合成

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