探秘有机合成

attekhela

实习是一家知名的化工公司，协助技术研发工作。在学校的学习时，我一直很自信，而在公司里我却遇到了很多意想不到的问题，生产流程中，常常遇到坏的项目，坏的路线，常常会出现顾此失彼的情况，比如先要送个样，然后回来接着做反应，这时候老员工会突然问送样结果怎么样了，于是又得放下手头工作找编号，去办公室调图等等。一开始缺乏经验，我总是手忙脚乱。实习初期，让我印象最深就是在遇到问题时要多与组长、老员工、主任沟通，这样能让我少走弯路，在总结错误经验时，就能明白了真正的实验路线应该是怎样的。
随着项目越做越多，我接触到了不同的反应类型，很多是学校里上没有接触过的。有一次，我要做一个中间体工艺放大工作。这个工作的核心内容是技术攻关，即如何将一个非常复杂的化学反应优化放大，完成三百公斤旋光性对映体的生产。对于有机合成的研究生来说，这个工作充满了未知，不过从另一角度看，但如果能啃下这块硬骨头，将是对我能力的极大提高，于是我毫不犹豫答应了与部门技术指导一起参与这个项目。
这个中间体的合成分为三个步骤，一是高温（140摄氏度）下进行三加二环加成反应得到消旋产物的二聚物，然后再将二聚物转化成消旋性产物，最后将消旋性产物拆分成所需的旋光性对映体。在我们接手之前，已经通过多批次的办法合成了40公斤的旋光性对映体，但当时的平均收率比值只有16%左右，技术人员对此很不满意，而这距离300公斤的任务还有很大的差距，怎么办？
按从前的工艺是肯定行不通的了。于是我花了三天时间，先仔细观察了生产过程并分析了其中的技术原理，发现实验中急需解决的主要问题有三个：确保高温反应的高收率；解决中间体的分离难题，或者更进一步干脆省略中间体的分离步骤；建立稳定的拆分工艺。这三个问题是相互关联的，第一个问题的攻克是解决后面难题的基础。在得到技术总监的认可后，我和技术指导根据这个思路，用最先进的在线红外波谱仪详细研究了高温下环加成反应机理，搞清了反应物配比、浓度、溶剂成分、温度和升温速率等变量对各种反应的影响。最终，我们把反应实时收率从原先的80%提高到了95%左右。这是一个巨大的进步，因为反应的高收率意味着能产生较低杂质，这也为省略中间体的分离（纯化）步骤奠定了基础，为建立起稳定的拆分工艺提供了良好原料，同时实现了高重复性。
这一项目持续了近五个月时间，随时都面临着困难和挑战，但给我带来的收获是非常显著的。它让我明白了在技术攻关时，要站在战略性的高度分析各个矛盾，先集中所有资源先解决主要矛盾，只有这样才能高屋建瓴，事半功倍；在具体操作时，要用最合适的仪器获得最可靠的数据，这也是提高工作效率的最好办法。