本文来自论坛网友自述，小编摘此文只为给大家提供一种视角，看看在中国、在美国有机合成人员是怎样的一种人生体验。相比自己现在的工作状态是怎样的一种影响呢？是否有一些值得借鉴的东西？从实验记录、如何定量反应、探讨对照实验的设计、优化工艺的顺序这四个个方面开始说起。。。
我在美国做有机化学实验
(
一
)
：从实验记录谈起
我在国内高校研究生院做了三年合成实验，在美国高校研究生院做了五年合成实验，而在药厂又做了三年合成实验。在此把我的经历作个比较，供大家参考。
我那时在国内高校做实验，实验记录本是从仓库领的，和街上买的普通笔记本并无不同。对如何记录实验也并无统一详尽规定，我的记忆中导师只说了一句话，实验要如实记录，其他的细节就留给我掌握了。但初进美国研究生院时，情景可大不一样，记得专有一英文课，详细讲述做科研的道德规范和作抄袭的种种情况，等到进了科研组，导师郑重其事地亲手交给每个新生一本厚厚手册，一本他自己当年的实验记录本，和一篇组里前辈论文的支持数据材料，并指着这数据说，
"...respect these is moreimportant than (respect) me...",
等到进了公司，关于如何记录实验就有更专门的规定，而且每年有小测试，确保每个做实验的人明了各个细节。我现将我导师写的关于实验记录本的部分规定翻译出来，供大家欣赏借鉴。
1
。
为何要有
notebook?
-
原始科学数据
-
无二的真相
2
。记录实验的原则
-
实验记录的目的是为其他的科研人员，不是做实验的本人。
-
他人应能凭之重复实验，观测到同样现象，得到同样结果。
3
。记录本的组织
-
封皮有人名，序列号，研究方向
-
有目录
/
索引
-
依次记录，不可移去任一页
-
每个实验新起一页，不可空页，跳行记录
-
划去每页空白
-
页底签名
-
记录时直接在本上用黑墨水写，不可涂改，用单化线划去笔误并附脚注
4
。记录内容和排版
-
有标题和日期
-
配平的反应方程式；试剂的用量
(
质量或体积，如体积标出密度
)
，摩尔数，当量数，来源，
CAS
号，纯度，物性参数如熔沸点，旋光度等
-
注意有效数字
-
特殊条件标出如玻璃干燥细节，无氧无水或无光操作等
-
所依文献或已做实验
-
记录所有相关操作细节
(
时间，温度，加料方式等
)
-
记录所有现象
(
色，溶，沉淀，气
)
等
-
复印
TLC
，
GC
，
HPLC
-
记录实验后处理工序
(
萃取，洗涤所用容积；干燥剂；蒸馏时间，压力，温度
)
-
注意检查质衡
-
详尽记录纯化步骤
(
重结晶，溶剂，体积，温度，是否活性炭处理，收率；蒸馏，所用玻璃仪器，真空度，蒸馏头温度，内温，浴温，每个馏分质量；走柱子，溶剂，硅胶量，每级分量和
RF
值
)
。
-
纯化样计算收率
-
纯化样用所在
notebook
页数标号；其相应数据如谱图等以此标号注明归档。
-
结语，实验结果，解释，可能改进建议
-
附图谱
NMR, IR, MASS,
结构式，谱上注化合物名，人名
-
附色谱
GC
，
HPLC
，柱型，长度，温度，压力，流量
-
对手性化合物，消旋样分离色谱，旋光物分离色谱；测旋光
-
签名公正
我在美国做有机化学实验
(
二
)
：谈谈如何定量反应
在优化实验时，建立可靠的定量方法至关重要。我把我的体会和大家交流一下，希望能起个抛砖引玉的作用。
称量分离纯化的产物大概是最精确的定量办法了。在读博时，我做的大部分反应是通过这个原始的方法加以优化的。那时对优化的要求不高，往往产率达到
70%
以上可发论文即交差了，所以同一底物
3
，
4
个反应便可搞定，即便以此原始定量方法，苦干五年，也拿了博士学位。再者，导师经费有限，分析设备资源跟不上，而研究生的体力和时间似乎总是可以挤一点，再挤一点
,
再挤一点。。。
到了药厂后，每人一台
HPLC
，有人专门配溶剂，照应设备，其他如
GC
，
IR
，
RAMAN
，
NMR
，
UV-VIS
，
MASS
都随时可用，而对优化的要求是尽最大努力，时限是要最快，所以一定要巧干加苦干才行。我想国内现在
LC
，
GC
应用该十分普遍了，就把我这三年工作中学到的如何用
LC
，
GC
经验先作交流。
一般来说，我接到优化反应的任务时，第一件工作是写下完整的配平了的反应方程，分析所有可能的副反应，写出所有可能中间体及副产物的结构，这第一步我称之为脑子预热；第二件工作是或买或找备齐这些主产物，中间体，可能的副产物，并建立
LC
或
GC
分析方法，因为这要东奔西跑找药品，要动手配溶液，我称之为热身；热脑热身后，最有趣的工作就可开始了，一般说来我的第一轮实验会尽量把这么几个问题的答案拿到：
1
。产物在反应条件下的稳定性；
2
。每个反应物在反应条件下的稳定性；
3
。在极端当量比下的产率。这几个答案是进行下一轮优化的基础，而只要建立了合适的定量和取样方法，这第一轮的工作常常是一天便可完成。
关于作标准曲线，我的经验是用质量浓度
(WT%)
比用体积浓度
(WT/V)
精确。我一般会用万分之一天平称
3~5
份
300~500
毫克的样品来配标准溶液
(3~5
毫克
/
克
)
，然后从此一一稀释
2
，
5
，
10
，
20
，
50
，
100
，
200
，
500
倍。。。，在两个波长下
(
一般
220
，
254nm)
找到吸收
-
浓度线性范围。有两个波长下
(
一个低吸收，一个高吸收
)
的标准曲线可更方便监测反应的初期和没期。因为，反应初期反应物浓度高，产物浓度低，而反应后期反应物浓度低，产物浓度高，只用一个波长监测，一次走样，并不能保证两者吸收峰面积同在线性范围内，而用两波长同时监测，十有八九，总可拿到精确浓度的。
在取反应混合物样时，我一般是先从加料表估算一下各组分浓度，然后取至少
20
毫克反应混合物在万分之一天平上称重，加稀释溶剂配出注射样，一般说来，取样可随反应规模而定。在研发新路线时，往往要用有限的原料把路线往前推进，这时是要小量多次反应摸索条件，我常作的规模是
50
毫克投料，依上述取样分析，能得到可靠的反应物转化率，产物收率，副产物收率随时间变化曲线，而在优化放大阶段，往往原料供应不成问题，但要求每个新试的条件必可重复，我的原则是至少做
50
克的反应
(
反应混合物在
500
克左右
)
，而取样在
500
毫克反应混合物，这样一方面能得到可靠的动力学数据，最后还能分到各个产物和实时数据对照比较。
我在美国做有机化学实验
(
三
)
：探讨对照实验的设计
特定步骤工艺优化的目标有两类，一是提高收率，一是提高操作效率；而对照实验的设计对实现这两类目标都必不可缺。在此，我将自己做研究生时的经验和在药厂做
Process R&D
的经验做个比较，供大家参考。
特定步骤工艺条件有两类，一是有关体系组成，如反应物当量，溶剂，浓度等，这类参量决定了体系物性，在放大时易于重现；二是有关操作参量，如温度，混合效率等，这类参量在放大时可出入很大。在第一类的参量优化时对照实验的设计可能起到至关重要的作用。因任何反应的收率优化是一个抑制副反应的竞争过程，对主副反应动力学的掌握是实现这一目标的关键。我读研时研究催化的不对称合成，每设计一手性催化剂，总想知道其内在手性选择性，这样必需掌握消旋性背景副反应动力学，所以每次扣除了手性催化剂的对照实验不可或缺。做
Process
后，关于副反应资深人士告诫的第一要旨是：有可能发生的就会发生。
我逐步养成习惯，拿到任一反应，第一件事是写出所有可能副反应，
常见的有三类：
1
。产物的降解
(
产物稳定性
)
；
2
。反应物的降解
(
反应物稳定性
)
；
3
。由反应物去其他产物。
简单对照实验应很容易得出有关
1
，
2
类的动力学。而对第三类大多要个案分析设计。
下面以我做过的手性
LEWIS
碱催化的醛和异氰加成反应为例说明
(JOC2005. 9667-9676)
。
在手性
LEWIS
碱催化反应体系里，真正的手性催化剂是由一个弱
LEWIS
酸和一个强手性的
LEWIS
碱
(
一般用
<10mol%)
反应后产生的电正性配合物，这个配合物再活化亲电底物接受亲核试剂进攻。在醛和异氰加成反应体系中，这四个组分依次是醛
(
亲电底物
)
，异氰
(
亲核试剂
)
，
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
),
手性的
LEWIS
碱；对这么个复杂体系，假设我是第一次接触这个反应，我的第一轮试验可能会有：
1
。两组分间的可能反应。四取二的可能组合。
A
。醛和
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
。
B
。醛和异氰。
C
。醛和手性的
LEWIS
碱。
D
。异氰和
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
。
E
。异氰和手性的
LEWIS
碱。
F
。
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
和手性的
LEWIS
碱。
2
。三组分间的可能反应。四取三的可能组合。
G
。醛和异氰在有
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
的情况。
H
。醛和异氰在有手性的
LEWIS
碱的情况。
I
。醛和
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
在有手性的
LEWIS
碱的情况。
J
。异氰和
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
在有手性的
LEWIS
碱的情况。
3
。四组分同时存在时的反应。四取四的可能组合。
K
。醛和异氰在有
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
，有手性的
LEWIS
碱的情况。
在我们研究的实际体系中，
A
。
B
。
D
。
F
。
G
。
I
。
J
。
K
反应都有发生。
通过对这些反应的研究，我们可以得到反应体系的全景图，包括
1
。在体系中反应物的存在状态，稳定性
(
由对
A
，
D
，
F
，
I
，
J
的研究得出
)
，更多细节还可由对比
A
，
D
和
I
，
J
得到；
2
。体系中的消旋加成副反应，这可由
G
的研究得到；
3
。体系中的手性选择性加成反应，这可由对比
K
和
G
得到。
这第一轮的试验是从反应物这头开始，只要有了试剂便可开工，做排列组合，研究不同温度容剂情况下这些反应的具体表现。
这一阶段实验研究对象是从反应物开始的反应，在此阶段，我的宗旨是要掌握尽可能多的细节，为后续研究定方案打个扎实基础。有了这个基础，进一步优化的方向就明确了。从经济学角度来说，因为所需的试剂并不需要花时间制备，多用这些试剂获取最多信息很有效率。
具体在这个反应体系中，最终的核心问题是要避免
G
对
K
的竞争，而通过对机理的研究我们得到很简单的解决办法，只要改变异氰加入方式，保证异氰在体系浓度很低，即可基本消除
G
对
K
的竞争，而得到高手性选择性。
在优化反应的第二阶段，从产物出发的副反应是重点，因为反应一旦开始了，体系中除了一开始加的所有原料，同时还有产物
,
对现例而言，实际反应体系是个五元体系。简而言之，我们在此关心的是：
醛和异氰在有
SiCl4(
弱
LEWIS
酸
)
，有手性的
LEWIS
碱存在下产生的加成物的在相应的条件下的化学稳定性，立体构型稳定性。
关于化学稳定性，可能的副反应可列出：
L
。从手性加成物发生的单分子降解反应。
M
。手性加成物和醛的副反应。
N
