我有科研辅助系统  第二百零七章 多半是实验失败,气到自闭啦

类别: 都市 | 都市生活 | 我有科研辅助系统 | 肥美的韭菜   作者:肥美的韭菜  书名:我有科研辅助系统  更新时间:2020-11-20
 
张疆实验室。

韩嘉莹开启液相色谱仪,提纯昨天拌好样的产物,陈婉清则前往通风橱,处理反应。

许秋也开始准备下一步反应——PDI分子的改性。

在没收到那篇JACS审稿前,他的想法是合成出简单PDI分子,然后直接做3DPDI,赶快把这个想法给发表出来。

现在既然其他人已经把3DPDI的概念给提出来了,反而不用那么急了。

他打算循序渐进,先把几种目前已知的几种高性能PDI材料合成出来,主要是扭转型、桥接型的PDI二聚体。

这些材料就算现在用不到,日后也会有机会能够用到,可以储备起来,拓展实验室内材料的广度,构建一个材料库,包括今天找光电公司销售要的小样,也是用来丰富这个材料库的。

之后每开发出来一个新材料,都可以在模拟实验室II中,将其与材料库中材料相匹配,构建二元甚至多元的电池器件,试验其性能。

而且,这也算是重新走了一遍前辈们的合成之路,能够进一步积累他的合成经验。

PDI二聚体,不论是扭转型的还是桥接型,主要的设计思路都是通过二聚,使两个PDI分子之间呈现一个扭转角,从而抑制整个二聚体分子的结晶性,改善旋涂后的薄膜形貌。

不同之处在于,扭转型是直接连接两个PDI分子,而桥接型是在两个PDI分子之间额外加一个“桥”,所谓的桥就是一个小的共轭结构单元,比如噻吩、乙烯基之类的。

但要想让两个PDI分子听话的连接在一起,并不是那么容易,直接反应显然是不行的。

首先需要对PDI分子结构进行修饰,常用的方法是将其分子上的一个氢原子用溴原子取代,得到单取代的PDIBr分子。

然后再将两个PDIBr分子直接反应,或是引入一个桥分子,得到扭转型或是桥接型二聚体。

理论上,PDIBr2→PDIBrHBr一步到位。

实际上会存在问题。

单个PDI分子共有8个氢原子因为分子是对称的,所以共有两种不同化学环境的氢原子分为原位和湾位各有4个,同一化学环境下的氢原子可以认为在反应活性上是等效的。

相对来说,湾位也就是靠近分子中央处的4个氢原子的化学活性更强在发生溴取代反应时更容易被取代掉。

如果控制好反应条件,原位上的氢原子几乎不会参加化学反应。

但也只能排除掉原位上的4个。

湾位上有4个氢原子,在发生溴取代反应时,就可能产生0、1、2、3、4取代的产物。

因为有相关的文献发表所以这个问题是有答案的关键在于许秋如何取舍。

一种方法,就是直接按照“2PDIBr2→2PDIBr”合成,再用过柱子的方法把PDIBr给筛选出来。

这个方法优点很明显,简单粗暴,一步到位缺点也很明显,后处理可能比较痛苦产率堪忧,能有50就烧高香了。

另一种方法则是在PDI湾位上先引入一个硝基,然后再将硝基还原成为氨基这个氨基可以同时吃掉一侧的两个氢原子接着在氨基的氮原子位上连一个烷基侧链最后再进行溴取代反应。

这个方法缺点很明显,反应步骤增加了三步……

优点不是很明显,或许产率会提高,或许不会,也可能会有一些隐性的优点。

取舍了一番,许秋选择了第一种方法。

实际上,这样直接莽的话,反应到三、四取代并不容易。

因为当PDI分子被一溴取代后,另外三个湾位上的氢原子的化学环境均发生改变,最容易发生反应的氢原子位置,变更为与一溴取代位的对位,或者说是距离一溴取代位最远的湾位。

所以得到的产物主要是一、二溴取代的产物,以及未反应的原料。

而且二溴取代的PDI也不是没有用,比如将来可以将其与三甲基锡的二取代物发生Stille耦合反应,合成PDI聚合物材料。

开始准备反应。

三个反应,反应原料是昨天提纯的PDI分子和溴单质,溶剂是二氯甲烷,常温反应,目标产物是单取代的PDIBr分子。

许秋从药品柜中小心的取出装液溴的棕色瓶子,然后转移到通风橱中。

然后,称量500毫克左右PDI的PDI分子,装入50毫升容积的反应瓶内,再加入20毫升二氯甲烷作为反应溶剂,并放入一颗聚四氟乙烯的梭形磁力搅拌子。

最后一步,是加入和PDI分子等当量的液溴。

液溴是唯一在室温下呈现液态的非金属元素单质,有挥发性、毒性、腐蚀性,只能快速、粗略的称量体积。

此外,它的密度大于水,因此保存的时候要在液溴上方加水液封,液溴会分为三层,最下层是液溴,中间层是溴水,里面也包含次溴酸和溴化氢,上层是水。

许秋将通风橱的玻璃拉到最下面,伸进手去,小心旋开液溴试剂瓶的瓶盖,将一次性滴管伸入试剂瓶底部吸取红黑色的液溴,再快速转移至反应瓶内。

红黑色的液体接触到反应瓶下方鲜红色的液体后,迅速晕染开来,同时瓶内充满深红棕色的溴蒸汽。

许秋迅速用玻璃塞将反应瓶塞好,橡胶中存在碳碳双键,会和溴发生反应,因此不能用橡胶塞。

随后,他依次在另外两个反应容器中也加好液溴,然后把液溴试剂瓶盖好,将残留有液溴的实验垃圾处理掉,启动搅拌。

‘做的反应越来越危险了呢。’暗叹了一句,许秋按下秒表,开始计时,这个反应时间不能太长,2小时后要准时关停反应。

‘一次性用了10的产物试水,希望不要失败吧。’

许秋看了看周围,陈婉清不在实验室,应该是回办公室了,她的通风橱里并没有进行着反应。

韩嘉莹在另一旁的通风橱,一边过柱子,一边在同步进行旋蒸。

许秋便朝学妹走去,“挺能耐的嘛,还一心两用。”

“嘿嘿,”韩嘉莹回过头道:“师兄你来啦,反应怎么样?”

“那三个产物的溴取代反应我都投好了,等下这个你产物你自己投吧。”许秋站到了她的旁边。

“好呀,”韩嘉莹指了指旋蒸仪器,“来帮帮我嘛,同时操作两台设备的压力好大。”

“行,那我帮你看着旋蒸吧。”许秋点点头。

“呼……得救啦。”她快步回到液相色谱仪。

那边接液的PE杯快要满了,她按下暂停,迅速换了一个新的PE杯,继续接液。

‘蛮熟练的嘛。’许秋想了想,问道:“对了,你知道陈婉清学姐怎么了嘛,我看她的反应都停了,我刚才忙着投反应没注意她那边的情况。”

“具体情况我也不太清楚,她刚才过来点了两个板,然后一句话没说就跑掉了,”韩嘉莹歪了歪头,随后她不厚道的笑了笑,“不过我猜呀,她多半是实验失败,气到自闭啦。”

“这样啊,我去看看。”许秋瞅了眼旋蒸仪器,当前茄形瓶中的溶液不多,运行平稳,比较安全,便朝着实验台走去。

这处实验台是专门用来点板检测的,上面还摆着两块硅胶板,应该就是陈婉清之前点的板。

旁边的插座上连接着一台手持式紫外灯,处于待机状态。

许秋拿起紫外灯,打开开关,分别照了照两块硅胶板。

上面的样品点密密麻麻的,其中一个至少有七八个点,其中有几个还相互重叠着,如果垂直的画一条线,就像一根糖葫芦一样;另外一个稍微好些,但也有五六个点。

“估计被你猜中了,她这点板结果,不忍直视啊。”许秋放下紫外灯,回到了旋蒸仪器旁。

“有很多个样品点吗?”韩嘉莹顿了顿,“三个,四个?”

“不止,至少五六个,”许秋叹了口气,“这种得到的产物,就算用液相色谱,也很难分离,而且就算分离开了,也很难判断哪个样品才是需要的物质,简而言之,神仙难救,要么是她的操作失误,要么是她的实验设计有问题。”

“当时反应步骤,不是都给你和魏老师看过的嘛,还会有问题?”学妹好奇道。

“我和魏老师也不是正统有机合成的背景,都是摸着石头过河,而且合成实验这种东西,很多时候预想的是一回事,做出来又是另一回事,很多时候都要配合着各种分析仪器来反推。”

“那怎么办啊,学姐和我们一样,也忙活了两天呢。”

“那就要看她最初投了多少料,有没有前一步反应产物的存货了,就像我们一次性合成了5克产物,这次溴取代用掉500毫克,就算这次反应不成功,也还有很多次尝试的机会。”

“唔……但愿有存货吧。”

一个多小时后,两人完成了最后一个PDI产物的分离、提纯。

这次的产量略低一些,只拿到了4.2克得产物,不过从点板结果来看,纯度还不错。

许秋将其复制到模拟实验室中,并安排模拟实验人员做基础表征以及器件优化。

随后,韩嘉莹取了500毫克的产物,补投了一个液溴取代的反应。

有许秋在旁边照看,并没有出现什么问题。

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