苏灵
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- 试剂。国外的试剂质量真的是超乎想象的好,纯度、含量、品控(比如批间差异小)与国内试剂公司真是云泥之别。这个差别非常关键。且不说曾经红火一时的“铁催化”最终被证实是由于试剂中存在的微量铜离子起到催化作用这种乌龙事件,仅仅是由于石油醚等溶剂中存在高沸点杂质以至于旋蒸富集与终产品混在一起导致 NMR 谱图有杂峰就已经令很多同学头疼不已,如此种种足见有机化学研究中试剂、原料的重要,不应得过且过。而且有机化学这种实验性学科,合格可用的原料是根本的根本,但国内的试剂质量真的很差,标签写 50g 却只有 40g、标签与内容物不符、吸水吸潮结块、含量偏低、杂质超标、溶剂含水量大甚至有颜色,不一而足。曾有人做过比较,国外工业级的溶剂质量都好过国内分析纯的,可见一斑。所以很多刚回国建立实验室的老师整天疑心实验无法重现是不是因为试剂原料不过关。
- 工艺控制。国内平均水平落后。这部分涉及实验操作技术和反应器,主要是指反应过程中的温度控制、无水无氧等等条件控制。举个例子,国产加热磁力搅拌器的控温很差,虽然设定在60度,实际却是在±5~10 ℃的波动。而进口设备比如 ika、海道夫相比来说要好很多,而且梅特勒等公司有能精确控温至 0.1 ℃的产品。而无水无氧操作,简单的用双排管、复杂的需要手套箱,在国外基本算是标配,国内则还不那么普遍。而说到反应器,大多数化学家都还是使用烧瓶烧杯,少数人在用商品化的特殊反应器,还有一部分人在搞流动化学和微反应器。其他的设备,比如微波、超声、光化学等专用反应器,国外一般都有成熟的商业化产品,而国内也开始有公司开始做这方面的产品,比如 华泰科思-WATTECS。
- 测试分析。在国内中低级需求基本满足,高端领域落后很多。
常规仪器,比如 HPLC、GC、GC-MS、HPLC-MS、NMR、XRD 等等,与国外配置差异不大,但往往操作员水平不足以至于难以发挥最佳性能,而且测试慢不及时。
高端仪器,比如 同步辐射源 XRD、原位分析技术,国外领先无可厚非。在国内几乎别想,只有少数垄断者或与国外有合作关系的老师或许能用上。
自搭仪器。国内几乎空白,即便在国外,能自己搭仪器的也都是领域顶尖。
- 合作交流。国内学术交流氛围差,组与组、学校与学校、高校与企业间的合作交流一直比较差,虽然说近几年有所改观,但同行间依然讳莫 如深。最直接的结果就是,工业界的需求无法反馈给学术圈、学术界的技术成果无法转化。很多人故步自封、偏安一隅,只在自己的小领域中活动,缺少创新,往往 是同寝室研究生彼此之间不知道对方在研究什么东西。而反观国外,跨领域、跨学科合作搞研究发表论文都是常态,人员流动和信息交流没有明显障碍。
- 自动化程度。这 个问题呈现两极分化,国外人力成本较高,基本趋势是能用机器的尽量减少人工。而国内呢,劳动力便宜、学生多、而仪器设备成本高,于是可以人工操作解决的尽 量不买仪器。比如中压制备色谱在国外已经普及,但国内普遍还都是手工加压柱层析。其他方面比如 LIMS(实验室信息管理系统)、文献管理软件、协同写作、信息共享,国内课题组普遍的做法就是人工解决,而国外偏向于使用自动化软件。不得不提的一个话题是“高通量筛选”,国内虽然也有人做,但自动化程度落后国外一大截。大多数人都是有心无力,完全无从下手。而国外的情况也好不了多少, 究其根本,不过是因为大多数做化学的人玩不转自动化和编程而已。以至于有人用 乐高积木搭一个自动进样装置都能发论文。
- 基础理论。国内基础差、重视程度低、研究手段落后。国内的有机化学研究普遍还停留在“找反应、做合成”这种程度,轻视机理研究。而更高层次的战略性前瞻性的理论研究,比如曾经的“逆合成分析”、Baran 的“Two-phase synthesis”这种有一定思想性的有机合成理论研究,国内基本没有。而有机化学和信息科学结合产生的“计算机辅助有机合成”、化学专家系统、化学反应与物性数据库、化学信息挖掘与处理等方面,国内的水平依然比较原始,有一些雏形却看不到发展壮大的希望。而国外已经有非常成熟的产品,比如 Scifinder、reaxys、pubchem、NIST、chematica、ICSYNTH 。当然这部分勉强可以归结为计算化学和化学信息学的滞后。
- 所以,可以说国内有机化学水平仍然落后,但这种落后不是某一方面的差距,而是整个工业体系、学术环境等多方面。
乔月莫
我对工业大规模生产不是很了解,只是提一下有机化学实验室(最多就到100g级规模制备)的状况吧。
1、并没抛弃传统设备和仪器。其实玻璃仪器以及大型仪器(核磁,质谱,HPLC(LC/MS), GC/MS)国内外的实验室都差不多的。当然,国内一些相对小一些的课题组可能会有这方面的问题。我们现在用的也都是国外厂家生产的各类仪器,和国外课题组谈不上太大差别。
2、您问的合成方法到底是指合成的科学理论还是合成实验实现的手法(实验设备+实验手段)?前者的话国外的平均水平还是领先于我们的平均水平的,后者的话其实差不太多。
郁郁
不说人的因素,谈谈硬件。呃,就说四氢呋喃吧,实验室是自己蒸馏呢,还是买超干溶剂呢,或者是溶剂纯化系统呢?
你筛条件的时候是每一根反应都后处理刮板算产率呢,还是GCMS走一针呢?
你需要的配体是自己合成呢,还是不问价格直接买呢?
加热反应你是自己用油浴加热过夜呢,还是微波里半小时呢?
除了我们没有顶级的想法,我们大部门实验室也缺少顶级的硬件配置。
但是,各位不要因为这样就自暴自弃呀,很多发一区文章的实验室也没有我说的那些东西呀,科研不能因为没有条件或者条件不够就不搞了呀。国外难道开反应就不用玻璃瓶子了吗?哈哈!
碳化钨
有人认为一次性试管太浪费了,不够环保。我不得不专门来反驳一下了。
首先,完全找错槽点了。第2条用色谱级溶剂洗东西没见他说浪费,但是却揪住试管不放。相信大家都清楚一瓶5升色谱级溶剂和工业级溶剂之间的差价大概有几百根试管吧。
其次,相信大家也都清楚科研人员的时间之宝贵。把劳动力从无关紧要的洗东西里解放出来,创造的价值肯定是更大的。除非你承认你洗试管节省的价值比你干其他活创造的更多,那我就无话可说了。
再次,不要搞双重标准嘛。你这里可以享受“高质量生活”,就不准我们实验室人员享受高质量实验环境吗?而且已经说明了,这并不是无所谓的浪费,而是解放了劳动力。
最后,我又想起那个师兄跟我们讲的美国实验室跟我们实验室的不同了。另外还有两件事我印象比较深刻。一个是美国的实验室通风橱从来不关的,另一个是他们的硅胶特别好用柱效特别高。
我一开始没说这两点是因为我在中国就见过很多实验室也是通风橱常开着的,也见过一些实验室开始用上了进口硅胶。所以觉得没必要提这两点了。但是现在感觉还有很多人“想不通”什么叫浪费什么叫先进的实验室环境了。
我就以我们实验室为例子来给大家形容一下吧。
星期五早上七点半,钨同学给他女票送完早饭以后,第一个来到了实验室。昨天晚上他关的通风橱,所以早上他要屏住呼吸快步走到实验室那头打开通风橱风机,并打开一扇扇通风橱窗。实验室空气依然弥漫着挥发了一晚上的溶剂味道,他能很清楚的分辨出乙酸乙酯和石油醚的气味。但是他没时间等气味散干净。他观察了一下昨天过夜的反应的回流状况,并且准备开始点板了。点板结果发现反应还不错,所以停反应准备过柱子了。国产硅胶是200块一袋,装进柱子里是又松又飘,钨同学使劲敲一敲就又可以装进去不少。因为柱子过得慢,不到九点钨同学就闲下来了。这个时候他可以干很多活了,比如再投一锅反应再过一根柱子,洗洗昨天的瓶子和试管,像一个强迫症一样把发票一张张按照大小贴好。。。。。。不知不觉就到午饭时间了。貌似柱子过得差不多了。这个时候把旋蒸安上就可以愉快的下楼去找女票吃午饭了呢。
吃完午饭,钨同学并没有午睡的习惯。而且这个时候旋蒸也好了,可以做核磁了。上午的反应也可能结束了,所以下一个点板过柱子旋蒸做核磁的循环又开始了。不知不觉又到晚饭时间了。晚饭之后是今天的第三循环。
那么钨同学什么时候下班就决定于第三个循环什么时候结束了。不幸的是,今晚柱子很难过,分离很差所以不敢用太大极性,这样就更慢了。如果不是很忙,快到11点的时候,钨同学会飞奔下楼送送女票再顺便洗个澡。如果没空的话那只能取消这些活动了。到12点的时候,其他人陆续都走了。就剩钨同学一个人盯着柱子发呆了。现在他开始接一管点个板接一管点个板接一管点个板。。。。
终于快到一点的时候,过完了。钨同学怕产物在溶剂里会有变,所以还是坚持旋干了才走。这个时候可能快到2点了,钨同学想想明天是礼拜六,可以八点半来实验室,居然有点小开心,哼着小曲洗洗手关上风机,最后看了一眼过夜的反应,关上灯锁上门愉快的回宿舍了。这个时候一般只能听见蝉鸣和看见对面楼上另一个做合成的实验室的灯光。
相信国内的很多同行们都是这么一天天过来的。
我打这么多字,也就是想反驳一下浪费的论点。如果我们舍得花那一晚上几十块钱电费,我早上是不是就不要屏住呼吸做实验?如果我们很多小东西一次性的不用洗,我是不是就能有更多时间贴发票了 O(∩_∩)O~?如果我们也用的上进口硅胶,我是不是有可能每天能11点下班舒服洗个澡还能跟女票卿卿我我一下呢?
我相信很多实验室多么节省多么环保并不是因为真的不想“浪费”,纯粹是穷的。真的!!!
1,有个师兄来美国做杀菌剂(杀船体上附着的细菌)。第一次过柱子,过完了准备洗试管。结果他老板说:你在干什么?为什么要洗?有这时间你不能去歇着吗?扔了……
另外,据他说的,所有实验仪器都跟中国一样的,顶多有部分仪器比我们实验室自己的东西质量好点而已。
2,我来美国没有做合成,也没参观过有机合成的实验室。就是这里实验室有时候要用有机溶剂洗东西,一瓶瓶的买的都是HPLC级的甲醇异丙醇……太能造了。
3,我在这里见过一些做非均相催化和电池的实验室。这些实验室本身有什么优势我也说不上。但是他们特别善于课题组间的合作。比如做个催化剂,能用上XRD红外质谱色谱核磁电镜……以及一大堆我见所未见 闻所未闻的分析技术。这不可能一个课题组自己全能做,必然有合作。
想想我这么多年来只有点板这个分析手段用的最得心应手就感觉很惭愧呀。
4,关于合作teamwork。以前在中国的时候,我们基本上是一个人干活发文章的时候挂一堆“吃瓜群众”……虽然都是自己师兄弟,但是对文章的贡献可能顶多是哪天帮你洗过瓶子吧。
在美国,大点的文章上,如果你干活少了可能只能被放到acknowledgment里去。
只是我自己的一点见闻,并不一定是普遍现象。
雪中的萤火虫
那这话说得也确实有理,层析技术是20世纪初的技术,我们现在21世纪眼看着中叶了,但是一直在沿用,除了特别有钱没地方花从不过柱子全都LC分离的课题组之外,99%课题组用的都是上个世纪的层析技术。
仪器方面,我觉得旋转蒸发仪上个世纪初应该没有,但是类似用途的仪器应该有了,所以说还在用上个世纪的东西也不过分。
合成方法的话,100年前的反应涉及过渡金属(贵金属)的极少,而且大多数都是通过结晶分离,样品可大量制备,反应便宜,这样就节省了大部分时间与精力,所以有机工作者也确实喜欢沿用古老的人名反应。
其实中国的一些高等学府有机化学在仪器设备方面比发达国家中上学校相比也是差不太多,但是我们有一个好,我们有神器本科生。
所以我们不需要像一些课题组试管用一次就扔了,我们可以让本科生洗。
我们也不用LC分离所有样品,大柱子装好给本科生就行了。
上个世纪的反应,翻译成汉语,交给本科生,一次做不成第二次就差不多了。
综上,我们在基础研究实验条件方面跟发达国家相比,呵呵,我也实在不是谦虚,西方什么柱子我没见过,你们啊,不要搞新闻。
知乎用户
坐标欧洲岛国(不是腐国),有机合成糖化学实验室,导师也算是领域内的牛人之一。
先说设备,传统设备我们也都在用,HPLC,Microarray,screening的机子也有,三台自动化过柱机,还有不少设备都是学院共用的,这些都是为了提高效率,用老板的话说就是,那些funding在那,我们就该用,不能浪费。和很多人说的一样,时间和健康最宝贵。同一栋楼也有其他实验组,funding少的仪器也少,基本还是靠手动,估计和国内差不多。
然后就是试剂,基本也都是sigma,fisher,sparks的,刚好sigma在这边有工厂,和学校也有合作,折扣给的也不少。订购试剂什么的也很自由,只要不是贵的离谱的,什么几毫克就快百欧的那种。我们做的东西基本都是要寄给collaborator的,所以用的试剂也都挑好的用,不能坑别人吗。
知乎用户
我虽然不是搞有机化学的,但我想举一个例子,从侧面说明一些问题。
我想,从十二面体烷的例子,能够看出发达国家有机化学的一个侧面:对纯基础性研究的支持力度。尽管在科研越来越功利化的今天,愿意投身于纯基础性研究的欧美化学家也迅速减少,但是仍有人愿意去钻研一些看似稀奇古怪的东西,为有机化学注入新鲜血液,给我们不断带来惊喜。
王业柳
曾经接触过大量国外客户,首先从硬件上讲不会有代差,只是质量品质问题,这是个综合性的问题,我们也想要IKA,BRUKER,AGILENT那些精细NB的仪器设备,一方面技术积累不够,一方面工艺水平要积累,但是最重要的是意识形态缺陷,我们提到的竞争就是价格竞争,价格竞争力还来源于成本控制,产品品质不可能上去。关键是要摒弃这些落后思想,去创造有质量和品质竞争力甚至有核心技术竞争力的产品。扯远了。这些都不重要,现在不像以前那么技术封锁,客观条件不差。老一辈人用算盘都能搞出两弹一星来,我们的条件好多了。最重要的是有机合成关键是人的大脑,其次是双手。有创造力的头脑比什么客观技术都重要,这才是真正的短板。看看人名反应有几个华人就知道了。当然好多是时代悲剧的原因。好好努力吧,有机合成要想追赶,绝不比刘翔跨栏突破那么困难。那些成功的反应,试剂也是经过无数失败筛选发现的。
知乎用户
最高票答案提到试剂质量,这个确实是事实,但是否也需要考虑一下同样试剂价格的差异?国内试剂价格便宜是有原因的。不是质量上不去,而是质量好的价格高了可能就卖不出去了。
另外有个答案举了十二面体烷全合成的例子,似乎想说明美国对基础科研的重视超过中国,这个恐怕不符合当前的情况。别的方向不好说,在有机合成方面现在国内对科研的投入并不比美国差,在全合成方面做研究甚至比美国好拿钱多了。现在美国做全合成的大多需要靠药化或和生物相关的项目拿钱,纯全合成,别说十二面体烷这样的,不少具有很有潜力生物活性的分子,单靠提出合成方面研究的计划,几乎不可能拿到基金资助。相反在国内还更可能得到资助。
总之我个人认为有机合成方面咱们在人力物力方面,尤其在比较顶尖的研究水平方面真不差;差的正如高票答案所提的,都是需要时间积淀的,可以是在基本理论知识的学习、传承和重视,也包括这一方向在试剂、仪器、从业人员整体素质水平,包括工作环境以及对安全的重视等等。这个不是短时间内能赶上的了。
布积岛
吐槽一些之前用某国产试剂公司劣质试剂的辛酸故事。暂且称这家试剂公司为A公司。A公司虽然试剂质量并不算好,但是其由于产品线种类齐全,且价格低廉,因而广受师兄们的欢迎,组里也一直和A公司保持良好的合作关系。
有一次A公司推出了新产品,薄层层析铝板。由于价格便宜,师兄出于试试看的心理买了一盒。结果在用刀切割铝板时,板子竟然开始掉硅胶了!在小心翼翼用完这盒板子后,师兄再也不敢买该公司的铝板了。
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