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揭榜攻关的收获

今年六七月间不小心参与了系统内另一家单位的科研揭榜攻关活动,因为当时都在响应领导的号召,大搞揭榜攻关,企图以此来提高大家的积极性,同时解决科研活动中实实在在的难题。由同学推荐、师兄弟们鼓励,很隐蔽地参与了一下,由代言人上台展示并争取课题,自己基本就是在幕后敲了敲边鼓。揭榜活动于七月底落下帷幕,有两支团队揭榜成功,我参与的团队落选出局。事情已经过去了半年,但我似乎并没有忘记此事,微信问了一下曾经上台争取的同志,得到的回答是此事目前还没有结果,成功揭榜团队提供的合成产物都不是榜单中的目标物。

其实一看到这个榜单我个人就有看法的,主要是这个榜单中提供的信息十分有限,根据这些信息根本无法解析一个未知有机物的准确结构,最有可能的就是根据提供的分子量随便合成一个分子量符合要求的化合物交差了事。目前的结果基本可以肯定这是一件典型的形式主义作品,只是其中涉及了一些科学的意思,对领导来讲已经完成了当年的揭榜攻关任务,可以准备钱财,收集问题进入新一轮的揭榜程序了。

我从一开始就怀疑过这个已有的分析结果,因此要求出榜单位提供更加详细的信息,比如某产品究竟是个什么东西,在制备这个某产品的时候使用了什么原料,制备某产品的目的是什么,分析结果是否在纯品的基础上得到等,但出于保密的原因,这些信息一概不予提供,只提供了他们根据分子式提出的两个结构,让人在规定的时间范围内合成并进行验证。两个化合物的结构式为:

这两个结构代表的有机物都不好合成,α-碳与一个氧连接,这种方式及其少见,若以醛为起始原料,万难将其实现。但结构式暴露了这么几条信息:制备某产品时可能使用了四个碳原子的碳源,起始物可能为醛和环氧乙烷或者乙二醇、丁二醇。后经再三要求提供了以下信息:

一:合成方面

  1. 原料为环氧乙烷和CO;
  2. 不同批次原料副产物的浓度不一样;
  3. 合成后的主体化合物不稳定易水解,水解后碳数不变;
  4. 产品中的已知杂质有乙酸乙酯、甲醛、乙醛、增塑剂(可能是原料中的)、抗氧剂(可能是原料中带入)等;
  5. 因产品数量有限,纯化的路线比较难。(杂质在液相中没有响应)。

二.分析测试

  1. 杂质含量为千分之一左右(1000ppm);
  2. 质谱信息:EI标准谱:NIST谱库推荐C6H12O2,匹配度只有78%;高分辨质谱:做了70ev和12ev,在12ev时 得到C7增强,否定了EI的结果;化学电离:采用PIC和ICI,得到分子量为158处有个分子离子峰,判断为C8H14O3.
  3. 核磁信息:因为是杂质,获得的信息有限;
  4. 研究院的硬件设施有限,无法满足分析的需要;
  5. 氘代试剂为溶剂,出峰时间为7分左右,此杂质出峰时间为13分钟;

此时问题已经基本清楚,再不需要其他信息即可推测了。

首先,杂质的分子量和分子式基本是正确的。其次,他们在进行环氧乙烷的羰基化反应,所以反应原料的碳数是2,产物是某产品,不很明确,但某产品中主链的碳数应该是3,最多为4,这样他们提供的结构式已经均可否定了,这种结构的杂质来路不明,无论如何断链都没有合适的反应路线能够将其链接起来。

环氧乙烷的羰基化产物可以有β-羟基醛和β-羟基酸或者β-内酯和琥珀酸酐或者其衍生化产物丙烯酸、丙烯醛、1,3-丙二酸、1,3-丙二醇,1,4-丁二酸、1,4-丁二醇。他们提供的结构式也基本符合这种推测,但含有六个碳原子链的结构也应该排除。

这些目标物与他们以高分子化合物为主要研究对象的业务领域比较吻合。

现在最终的某产品已不重要,重要的是原料环氧乙烷和一氧化碳,再结合他们是在偏向医用材料的高分子材料研究单位,这样某产品基本可以锁定为 β-羟基醛、β-羟基酸、丙烯酸和丙烯醛 这几个产品中的某一个,而且无论制备哪一个都需经过 β-羟基醛 这个关键产品。

从原料为环氧乙烷推测他们就是在制备β-羟基丙醛这个关键产品。或者是以 β-羟基丙醛 为关键中间体合成其他衍生化产品。如此,则基本可以确定这个 C8H14O3 应该具有的结构:

具体生成路线将另文分析。

这两个产物来自于同一结构的有机化合物,其源头是因为乙烯中存在的微量杂质导致了某产品中这种杂质的存在。这个杂质具有明确的生成路线,合成路线清晰,但要获得纯净产物仍然比较艰难,可能榜单中提供的研发奖励都不足以抵消研发成本。

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