我有科研辅助系统 第222节

  许秋露出了笑容,在实验忙碌之中,有一个人关心着自己,这种感觉还是蛮好的。

  他想了想,回复道:

  “我刚做完实验,一切安好,学妹你先睡吧,晚安。”

  “那我睡啦,师兄晚安~”

  “对方正在输入……”

  等了好久,没有消息过来,许秋轻笑一声,猜测学妹这是正打算发消息,结果睡着了吧。

  放下手机后,许秋洗漱了一番,锁好房门,熄灭屋灯,开始休息。

  ……

  周四上午,陈婉清还在补充她IDT-T(EH)-ICIN体系的实验表征数据,暂时没有空过来做合成。

  邬胜男和韩嘉莹则结伴乘坐校车来到张疆。

  和许秋一起,三人在A501房间闲聊了一会儿,做好实验前的准备,杀入实验室。

  学妹今天要做H21和H22的后处理,实验任务比较轻松,只需要旋蒸去除部分氯仿溶剂,再用甲醇反溶剂析出聚合物产物,最后烘干即可。

  而许秋和邬胜男的实验任务就比较繁重了,他们加起来一共有五个反应要处理,而且都是比较复杂的反应,两个D单元的合成,要用到正丁基锂低温反应,三个A单元的合成,要用到丙二腈引入氰基,此外小分子提纯的时候,不免要涉及到过柱子。

  经过昨日的考察,许秋判断邬胜男的实验操作水平不错,她投的两个反应都比较顺利,因此今天许秋就直接把参考文献给了邬胜男,不再手把手的教她做实验了,毕竟是博后嘛。

  开始实验。

  首先是ICIN-2Cl/F的第三步过夜反应已经完成,需要反应后处理,涉及到冰水混合物的使用。

  当初许秋在做《有机化学实验》的时候,学校的老化楼有专门的制冰室,可以直接用冰桶盛取冰块,现在张疆实验室没有那个条件,只能用土方法自己制备冰水了,也就是直接买最便宜的冰露矿泉水,冻到冰箱里备用。

  许秋打开实验室的双开门冰箱的冷冻室,里面存放了20多瓶冻好的冰水,都是很早之前准备的,现在都变成老冰了,摸起来拔凉拔凉的……

  拿出两瓶冻的结结实实的冰水,然后用剪刀沿轴线剪开,放入塑料盆中,用金属凿子将其捣碎。

  虽然听起来有些浪费,但一瓶水的价格也就一块钱,实验室里随便一克材料都要几块,几十块钱,有的材料甚至上万,这点矿泉水的成本就微不足道了。

  许秋制备了大约50毫升的冰水混合物,再加入20毫升的浓盐酸,之后将反应物溶液缓缓的倒入其中,随后升高温度至70摄氏度,持续一小时。

  许秋判断这个反应是已经结束了,冰水和浓盐酸的作用大概率是分别用来处理乙酸酐和三乙胺的,顺便让产物析出。

  之后,经过过滤、烘干,得到两种的固体产物IN-2F和IN-2Cl,产率分别为69%和74%,产量在6克左右。

  邬胜男那边也成功合成出了IN-DM,因为她没有中途把反应一分为二,所以拿到的产物比较多,达到了10克以上。

  在中途70摄氏度处理的过程中,许秋和邬胜男也同时处理了D单元第一步合成反应的产物。

  先用二氯甲烷萃取产物,然后加水洗涤、无水硫酸镁干燥,最后旋蒸除去溶剂,得到粗产物,停在了过柱子的前一步。

  这个合成反应是Stille反应,本身并不难,不过反应的后处理,需要过柱子,比较麻烦。

  而且,反应用到了单三甲基锡取代的TT单元,锡试剂还是比较贵的,虽然TT这个结构比较简单,但一克也要好几百,因此许秋他们反应的投料量没有太多,只投了1克左右,现在未过柱子的粗产物的产率大约有85%,还算不错。

  一般只要能拿到200毫克左右的产物,就足够发表一篇文章的用量了,如果省着用一些,100毫克甚至都够用。

  这主要还是拜许秋开发出的“喷涂法”所赐,这种方法大大减少了涂膜所需的溶液量,配制1毫升溶液,消耗10毫克左右的材料,理论上就能涂出50片器件。

  上午的实验顺利结束,没有出现什么意外。

  三人把处理好的产物,或是放入真空烘箱烘干,或是装入专用的试剂罐中,在氮气氛围下避光保存。

  下午,韩嘉莹已经顺利的拿到了H21和H22产物,许秋将它们复制到模拟实验室中,安排器件性能摸索。

  学妹没有实验做,于是就被安排出去跑腿打液氮了。

  值得一提的是,之前陈婉清因为经常用到液氮,觉得八磅瓶不方便而且不安全,于是就领用了一个十升装的液氮容器。

  液氮容器像是一个小型的煤气罐,内部中空,带有保温隔热层,上方有一个盖子,还有两个类似勺子的东西,可以将容器中的液氮给舀出来。

  有了液氮容器,就可以用推车推着取液氮了,除非翻车,一般不存在液氮倾倒出来的风险,而且内部的液氮也能保存更为持久一些,存放一两周肯定不至于全部漏完。

  许秋继续ICIN-2Cl/F的最后一步合成反应,也就是IN-2Cl/F在乙酸钠、乙醇的条件下和丙二腈反应。

  这个反应的过程不难,就是丙二腈的毒性比较厉害。

  许秋查询过,丙二腈,高毒,毒性似氰化物。氰化物的特异作用为抑制细胞呼吸,造成组织缺氧。大鼠皮下注射近致死量的本品,出现呼吸困难、紫绀和抽搐,尿中硫氰酸盐排出量增加。

  “这是引入氰基的关键反应,绕是绕不过去的,学姐之前有做过类似的反应,现在还是活着的,所以不用担心。”

  自我安慰一番后,许秋给自己和邬胜男安排上了防毒面具、聚乙烯防毒服、三层手套,还把氰化物急性解毒喷剂放在实验台旁边以备不测,这才从上锁的试剂柜中取出丙二腈的试剂瓶。

  理论上,这种高危的实验药品必须“双人双锁”,也就是安排两个指定的安全员,上两把锁,只有两名安全员同时在场才能够使用,但现在学校查的不严,或者说根本没人查,因此实验室里并没有实行这样的制度……

  很多规章制度出发点是好的,但是落实下来的难度非常大。

  就比如吴菲菲和陈婉清是两个安全员(许秋和韩嘉莹是本科生,严格来说不能算是魏老师的学生,不能当安全员,之前邬胜男还没来,也不算),每次陈婉清做危险实验吴菲菲都必须跑过来一趟,路上的通勤时间就是两个小时以上,每周折腾个两三回,吴菲菲她还做不做实验了。

  要知道高危药品可不止丙二腈一种,理论上实验室中的氟化物也、锡试剂也是高毒,这三种一个令人窒息,一个让人骨头疼,还有一个会导致脱发……

  现在是六月份,魔都室外的温度不低,不过室内的温度在空调的作用下,维持在20摄氏度左右,因此熔点在32-34摄氏度的丙二腈还是呈现白色结晶的状态。

  许秋小心的称取2倍当量的丙二腈,用无水乙醇将其和IN-2Cl/F一同溶解,再加入无水乙酸钠。

  预期反应条件是室温下搅拌反应1小时,然后在60摄氏度的油浴锅中反应3小时。

  完成实验,许秋感受了一下身体机能,除了感觉到一阵心跳加快外,并没有其他异常情况,应该是没有中毒。

  好在这种上氰基的实验不用多次做,合成一次就能用很久,不然还真有点吃不消。

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  PS4:合成实验剧情,可能比较枯燥,但一笔带过也不太好,总不能“许秋大手一挥,材料就合成了出来”,我尽量写的有趣一些吧。实际上,如果是重复的实验我很少提,都是一笔带过,现在详细写的大部分实验都是新实验。

  

297 不要轻易得罪医学生(求订阅,求月票)

   投完ICIN-2F/Cl的最后一步反应,许秋开始处理IDTT第一步的反应产物,也就是中央苯环(B)上连接两个酯基的TT-B-TT结构。

  点板展开剂用的是1:1体积比的二氯甲烷和石油醚,结果显示,主要产物点比较深,产率应该不低,毕竟合成了24个小时以上。

  许秋判断,这种需要较长反应时间的反应,或许比较适合微波反应器,估计能够缩短不少的反应时间,之后可以试一试。

  邬胜男之前也是有过柱子的经历,但没有用过这种高级的高压液相色谱机器,都是手工过柱子,过一个柱子可能要花费一天时间的那种,她现在看到这种机器,自然是两眼放光,惊呼“居然有这种神器”。

  之前这个反应产物停留在过柱子的前一步,已经完成了拌样,现在可以直接上柱。

  许秋从之前用过的一次性空白柱中,挑选了两根还比较干净的出来,和邬胜男一起完成装样。

  说起来,这种一次性的空白硅胶柱,许秋之前联系了厂家,本来想买一批的,毕竟用起来很方便,但打听到价格,大的几百软妹币,小的也要好几十软妹币,想了想,还是没有买,自己填柱子最多多费十分钟的时间,就能省下几百块钱,还是给魏老师省点经费吧。

  装好柱子后,许秋一边操作仪器,一边给邬胜男讲解:“我们这台高压液相色谱仪,可以实现30-60毫升每分钟的流速……”

  采用的溶剂参考了点板时的展开剂,A/B溶剂分别选择了二氯甲烷和石油醚。

  过柱子比较顺利,许秋和邬胜男两根柱子,一共耗时三个多小时,产物均分离、提纯完毕,得到的两种材料,最终产率均在80%左右。

  在此期间,许秋同时提前重蒸了四氢呋喃(THF)溶剂,并做好了下一个反应的准备工作,韩嘉莹从低温物理实验室那边打了液氮归来。

  许秋也拿到了学妹H21和H22体系的器件效率,同时引入硫原子和噻吩侧链的H22给体材料,性能更佳,和学姐的IDT-T(EH)-ICIN受体单元结合,最高效率达到了7.62%。

  虽然效率的提升幅度相较于H1x以及原初的FTAZ材料并不大,但是更重要的是丰富了给体库的选择,之后有新的受体材料出来,一下子就可以和一大批给体材料进行结合,更容易取得效率的突破。这种对于材料的优化很难一蹴而就,需要长时间的积累和试错。

  有了液氮,许秋继续IDTT单元的第二步合成,低温反应,用正丁基锂引入侧链以及羟基。

  在有机合成领域,想要达成同样的一步反应,有着不同的途径,就比如这一步,文献中也有人用到了格式试剂,也就是用含卤化镁的有机金属化合物,取代正丁基锂的作用,条件比较温和,是在THF回流温度下进行的。

  不过,他们利用格式试剂反应的产率比较低,只有30%左右,再加上,许秋对于涉及正丁基锂的低温反应比较有经验,因此他没有贸然更换反应条件。

  邬胜男倒是第一次使用正丁基锂,许秋便先做了一番示范。

  首先,用液氮和无水乙醇在碗状杜瓦瓶中搅拌,得到可维持约零下78摄氏度的低温装置。

  然后,将2.4克,即10毫摩尔的1-溴-4己基苯,溶于30毫升重蒸过的THF溶剂中,并将反应瓶在搅拌的条件下,置于零下78摄氏度的条件下的低温装置中。

  接着,将4.2毫升,即10毫摩尔的正丁基锂的正己烷溶液(浓度为2.4M),通过注射器一滴滴的缓慢注入反应瓶中。

  维持低温、搅拌一小时后,将IDTT单元第一步合成的约1毫摩尔的产物,溶于80毫升THF溶剂中,一滴滴的缓慢注入反应瓶中。

  最后,让反应容器的温度缓慢回升到室温,并搅拌过夜。

  相比于之前丙二腈涉及到氰化物的反应,正丁基锂的低温反应投起来,许秋就轻松多了,只需要注意在抽取正丁基锂溶液的时候,不让它在空气中自燃就可以。

  反应顺利完成,许秋朝旁边的邬胜男说道:“这个反应搞定了,我们继续处理ICIN衍生物的反应吧。”

  “好的。”邬胜男点点头,心中默默想着:“跟着许秋干,真是一刻休息的时间都没有,感觉一整天都在实验,难怪只是一个本科生就能发表那么多文章。虽然很辛苦,不过只要有成果,一切就都是值得的。”

  许秋并不知道博后学姐的想法,他专注盯着通风橱中的几个反应装置,心中计算之前ICIN-2F/Cl最后一步反应的反应时间,应该是已经超过预期反应时间一个多小时,问题应该不大,甚至反应产率可能还会更高一些。

  不过,之前为了让这个反应进行的比较充分,丙二腈相对于IN-2F/Cl是2倍过量的,也就是说哪怕产率是100%,仍然会残留一份的丙二腈,需要将丙二腈处理掉。

  至于为什么不让IN-2F/Cl二倍过量,是因为IN-2F/Cl是经过三步反应好不容易合成出来的,而丙二腈这种化工原料很便宜,工业级的都是按吨卖的,几万块钱一吨……

  毒性高不代表就便宜,其实很多剧毒、危险的物质从实验室买来都很便宜,而且也很好弄。

  泼浓硫酸让人毁容这种比较初级的就不说了,基本每隔一段时间就会有类似的报道。

  之前弄得沸沸扬扬的魔都综合大学投毒案,是一位医学研究生因为生活琐事对室友不满,最终毒杀了室友,用到的是剧毒试剂N-二甲基亚硝胺。

  还有另外一个新闻,也是一位女医学生,捅了男朋友几十刀,刀刀避开要害,最终鉴定为轻伤。

  结论,就是不要轻易得罪医学生(狗头)。

  丙二腈的处理方法许秋已经查过了,对于有机氰化物(腈)来说,在酸性条件下会水解生成铵盐和羧酸,丙二腈和氯化氢、水反应,可以生成丙二酸和氯化铵。

  许秋将反应物倒入30毫升的水中,然后加入盐酸,保持混合液体的pH值在1-2之间,搅拌十五分钟,此时产物ICIN-2F/Cl已经析出,然后,用布氏漏斗过滤,再用水和石油醚洗涤产物,放入真空烘箱中烘干,得到粗产物。其中,ICIN-2F是一种苍黄色的固体。

  晚上,许秋再次选择留在张疆过夜,将ICIN-2F/2Cl/DM三种产物过柱子提纯,最终各自得到5克/5克/10克左右的产物,产率为70-80%。

  这一忙活,又是到了晚上十二点多。

  周五,韩嘉莹把她的两种材料H21和H22留在了邯丹校区,拜托陈婉清学姐帮忙制备器件,然后和邬胜男一起来到了张疆,学妹主要是来陪许秋的,毕竟她写文章在哪里都可以写。

  值得一提的是,由于韩嘉莹的H22给体材料以及陈婉清的IDT-T(EH)-ICIN受体材料都是新材料,即使基于这两种材料的器件性能不低,可以达到7.6%,一般也不会直接进行报道。

  一方面,给受体材料都是新材料,那么器件性能的提升究竟是由于给体材料,还是受体材料引起的,说不清楚;另一方面,也是最重要的一点,就是两个新材料完全可以发表两篇文章,合在一起太浪费了。

  做好实验前的准备工作后,许秋和邬胜男继续昨日的反应,IDTT等D单元的合成。

  今天的实验压力并不大,因为三种A单元都已经合成完毕,只剩下D单元了。

  通风橱中,杜瓦瓶中的液氮已经完全挥发,只剩下少量残留的乙醇。

  在空气流通良好的通风橱中,乙醇这样沸点不高的溶剂,挥发速度还是比较快的。

  就像晒受潮的被子一样,哪怕多云的天气太阳被遮住了,在外面“晒”被子,也比在家里快,因为有风的作用。

  许秋将反应瓶中的反应液倾倒入水中洗涤,然后用二氯甲烷进行萃取,经无水硫酸镁干燥后,旋蒸除去溶剂,得到粗产物。

  紧接着,许秋将粗产物直接装入反应瓶中,倒入50毫升的乙酸和一毫升的浓硫酸,加热到130摄氏度,回流两小时。

  这步反应,就是硫酸参与的脱水成环的反应,将TT-B-TT结构转换为TTTBTTT的结构,目标产物即为IDTT单元,相较于IDT单元的TTBTT结构,IDTT两边各多了一个T,线性共轭长度也从5变为了7。

  至于邬胜男学姐的反应,则是将TT-BDT-TT单元转化为TTTBDTTTT,而BDT实际上是TBT的结构,目标产物也就是TTTTBTTTT的结构,比IDTT单元两侧还要多一个T单元,线性共轭长度为9。

  当然,许秋和邬胜男合成出来的结构,侧链位置并不相同,因此具体性能的变化趋势,目前还不清楚,只有得到具体的产物,经过性能测试后才能知晓。

  两小时后,许秋关停反应,开始反应后处理,同样是用大量的水洗涤,然后再用正己烷萃取、干燥、加入硅胶拌样。

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