X-MOL春节特刊：化学中的意外之喜！
X-MOL团队在2月6日报道了近期发表在《Nature》上的一篇论文：《低成本叔丁醇钾催化芳香杂环的硅烷基化反应》。后来我们了解到，这个发现竟然也是从一个小的意外发现开始的。
几年前，加州理工化学大牛Robert Grubbs组的一个博士后，Alexey Fedorov，在作生物废料回收研究时，使用简单的含硅化合物、金属和叔丁醇钾来打破生物质里的碳-氧键。他在对照实验中仅用到叔丁醇钾而没有使用金属，反应仍然进行。当同组的另一个研究生，Anton A. Toutov，进一步分析反应结果时，发现除了预期的产品，该反应还产生了少量的有机硅化合物。这是出乎意料的，因为有机硅烷的合成是非常具有挑战性的。
“我认为这是不可能的，所以我回去复查了很多次，”Toutov说。但是，结果确实是生成了有机硅烷。基于这个发现，Toutov继续优化反应，最后在温和的条件下得到目标产物有机硅，并且维持高收率，唯一副产物为氢气。随后，他扩大了反应，成功合成有机硅化合物，可用作工业化学品，包括新材料、新的药物衍生物等。Toutov因此还获得了Dow Sustainability Innovation Student Challenge Award（SISCA）大奖。
受这个故事启发，X-MOL团队决定在春节来临之际，为广大化学工作者盘点一下化学界的意外之喜，希望给大家羊年增添一些喜气！
大家耳熟能详的青霉素和苯环，我们就不再赘述了。波义耳发明石蕊指示剂的故事，有不少地方说是因为波义耳意外发现紫罗兰遇酸变红，但实际上紫罗兰遇酸变红应该是当时早就知道的事，波义耳是在这个基础上进一步研究有了更多的发现。当然，这绝不能否定波义耳的伟大贡献，只是这个应该不算是个意外。
下面列举几个稍微不那么家喻户晓的意外发现：
富勒烯C60
Kroto是英国萨塞克斯大学的波谱学家，而Smalley和Curl都是美国莱斯大学的教授。1984年春天，Kroto和Curl参加了在美国德克萨斯州奥斯汀举行的分子结构会议。会议期间，Curl向Kroto介绍了Smalley和他的学生共同设计的激光超声团簇发生器。Kroto对这套装置十分感兴趣，想利用它开展一些工作。三位科学家之间的合作就这样偶然开始了。
1985年9月初，Kroto在Smalley的两名研究生的帮助下，开始了关于富碳蒸气中碳链形成的可能性的研究。他们在惰性气体环境下，用高功率的激光照射石墨表面，照射释放出来的由碳原子构成的碎片等离子体被氦气流携带通过末端为一喷嘴的杯形集结区，进入一真空室。在杯形集结区内，碎片离子经气相的热碰撞反应成为新的碳原子簇。这些新生成的碳原子簇随氦气进入真空室，并在那里由于气体的膨胀而被迅速冷却下来。随后，所有产物进入一个与上述实验装置相连接的飞行时间质谱仪。在质谱仪上，所形成的含有不同碳原子个数的原子簇及其丰度可以被检测出来。9月4日，令人意想不到的事情发生了。研究小组在质谱仪上观察到质量较大的碳原子簇所含的碳原子个数均是偶数，其中分子质量数落在720处的质谱峰信号最强，它恰好对应一个由60个碳原子组成的分子，另外一个相当于C70分子的质谱峰清晰地出现在分子质量数840处。通过改变实验条件，他们用Smalley的装置产生的C60的量是质谱上相邻碳原子簇的40倍。这些实验结果使研究小组确信C60可以非常稳定地存在。
这几位科学家冥思苦想了各种形状的组合，却一直未能确定该分子的空间结构，直到Smalley打电话给莱斯大学数学系系主任Bill Veech，在几分钟之内Bill Veech就给了他答案：足球！
http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/fullerenes.html
伟哥
帮助男士重振雄风的药物——伟哥，发源于英国威尔士小村庄Merthyr Tydfil，当时美国辉瑞制药厂在此开发一种治疗心血管疾病的新药物。经过5年努力，辉瑞科学家们最终得到了一个令他们满意的化学物——西地那非（Sildenafil Citrate，即今天我们所说的伟哥）。
1991年，辉瑞第一次用西地那非进行治疗心血管疾病的临床试验，不过试验结果并不理想。在这次试验中，一个完全出乎意料的情况引起了科研人员的注意，就是接受临床试验的男性病人，都不愿意退回实验药物，经调查才知道他们在试用该药物期间几乎全部出现勃起现象，而且勃起比平时更坚硬、持久。
通过近一步分析试验发现，西地那非用于治疗心血管疾病的效果不大，但它对男性病人的副作用——产生勃起——却非常明显。这时，辉瑞面临两个选择：一是按照既定目标继续改良西地那非作为治疗心血管疾病之用；二是把西地那非改用做治疗性功能障碍之用。1998年7月，辉瑞选择后者，终于正式推出了这种蓝色小药丸——伟哥。
http://www.foxnews.com/story/2008/03/24/discovered-by-accident-viagra-still-popular-10-years-later/
聚四氟乙烯
1932年，氟树脂之父普鲁凯特博士（Dr. Roy Plunkett）毕业后到杜邦公司开始从事有机氟研究，1936年，他和助手雷博克开始研究替代致冷剂CClF2CClF2的代用品。他们收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中，准备第二天进行下一步的实验，可是当第二天打开钢瓶减压阀后，却并没有气体溢出，他们以为是发生了漏气，可是当将钢瓶称量时发现钢瓶并没有减重，他们锯开了钢瓶，发现了大量的白色粉末，经研究发现这是聚四氟乙烯。他们研究发现的聚四氟乙烯可以用于原子弹、炮弹等的防熔密封垫圈，因此美国军方将该技术在二战期间一直保密。直到二战结束后才解密，并于1946年实现工业化生产。
http://en.wikipedia.org/wiki/Roy_J._Plunkett
迷幻药
1938年，瑞士化学家艾伯特·霍夫曼（Albert Hofmann）研制出一系列麦角酸衍生物中的第25种化合物——麦角酸酰二乙酰胺（LSD-25，简称LSD）。霍夫曼合成这种化合物的初衷，是想治疗一种早期流传于欧洲的怪病，但是在动物身上试验后效果并不明显。医生对其疗效甚感怀疑，于是该药物一直被搁置。
1943年，霍夫曼决定重新研究LSD。一天，正在实验室工作的霍夫曼不小心将一些LSD药粉洒落到手上，很快他便感到有些头晕，于是，赶紧骑上自行车回家休息。事后，据霍夫曼描述：“回家路上，我视野所及的所有东西都摇摆不定，仿佛从凸透镜中看事物一般，我感觉好像走不动了，只是机械地蹬着车子……回到家后我躺在床上，开始陷入一种并不愉快的迷幻状态：眼睛明明闭着，却发现光线耀眼得让人很不舒服，稀奇古怪的图像源源不断地涌向我眼前，在某些时刻，还仿佛感觉到自己飞了起来……”大约过了2个小时，这种迷幻状态才渐渐消失。
起初，霍夫曼认为那是因为正在使用的一种氯仿溶剂所致，又尝试着吸入一些，但却毫无反应。于是，他开始把怀疑的目标转到LSD，并谨慎地服用了0.25毫克，30分钟后，那种迷幻的混乱状态又出现了。认识到LSD可用于治疗的可能性后，1947年，Sandoz制药公司生产并出售了第一批LSD药片，成为当时已知的药力最强的幻剂。
http://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Hofmann
硫化橡胶
在橡胶硫化的工艺被发明之前，没被硫化过的橡胶不仅对外界温度变化敏感，而且在遇到高温时就会变得又软又粘，还容易被拉断，气味非常难闻，造成橡胶在美国基本要被市场抛弃了。但是，一位名叫查尔斯•古德伊尔（Charles Goodyear）的五金商人被橡胶深深地迷住了，全身心地投入到研究怎样提高橡胶的性能中。古德伊尔的研究过程异常艰辛，不仅屡试屡败，而且还让家人为生存而苦苦挣扎，并且他本人还因为欠债而不止一次被关进监狱。
经过五年的不懈努力，1839年的一个冬日，据称古德伊尔是在给一些人展示其新改良的橡胶时，因为受到嘲笑而用力挥舞手中的橡胶，结果不小心将这种含有硫磺的橡胶扔到了火热的炉子上，在清理烤焦的橡胶残骸时，他惊奇地发现，这种混合物虽然仍很热，却很干燥。突然古德伊尔意识到也许这就是自己一直寻找的制造耐用、不受气候影响的橡胶的方法。于是，他又进一步不断尝试将橡胶和硫磺的混合物加热并冷却的工艺，最终制出了既不会因受热而变粘，也不会遇冷而变硬，始终柔软而富有弹性的硫化橡胶。
http://www.goodyear.com/corporate/history/history_story.html
糖精
1878年的一天晚上，出生于俄国的Constantin Fahlberg在美国约翰霍普金斯大学的实验室工作到很晚，然后没洗手就去吃晚饭。他坐了下来，掰了一块面包，放到嘴里，发现巨甜无比，他以为这是一种蛋糕或甜食，然后当他漱口后用餐巾纸擦嘴时发现餐巾纸比面包还甜。当他再次举起杯子喝水时，嘴唇正好接触到手指摸过的地方，这一下感觉水像糖浆一样甜。他这才发现原来甜味来自于自己身上。于是，他尝了尝拇指，并发现它的甜味超过了吃过的任何糖果。至此Fahlberg已经意识到这种甜味物质来自于实验中接触过的煤焦油，于是他放弃了晚餐跑回实验室，兴奋地品尝了每一个烧杯中的化学物质，包括桌子上的蒸发皿。幸运的是这些容器中没有腐蚀性或有毒液体。从此一种比糖更甜的物质——糖精诞生了。值得一提的是，Fahlberg因为后来独自申请了糖精的专利而与其在约翰霍普金斯大学的导师，Ira Remsen，反目成仇。
1.http://en.wikipedia.org/wiki/Saccharin
2.http://books.google.com/books?id=f4I9AQAAIAAJ&pg=PA36#v=onepage&q&f=false
3.http://www.todayinsci.com/F/Fahlberg_Constantin/FahlbergConstantin-Saccharin.htm
苯胺紫
1856年，威廉·亨利·珀琴（William Henry Perkin）还是个学化学的18岁学生，给伦敦的化学家奥古斯特·霍夫曼做研究助手，后者尝试合成奎宁已经有一些时日了。复活节放假期间，霍夫曼回德国度假去了，珀琴在他简陋的家庭实验室里继续寻找奎宁的合成方法。在一次尝试中，他采用重铬酸钾来氧化苯胺，其中的甲苯胺杂质与苯胺反应产生黑色固体，这意味着这次有机合成奎宁的过程又失败了。但当他用酒精清洗烧瓶时，珀琴注意到溶液的紫色部分，因为珀琴本人对画画和摄影感兴趣，所以他对颜色自然也感兴趣，随后他将其紫色成分提取出来，就成为首个人工合成的紫色染料——苯胺紫。又经过一系列的努力，珀琴成功将这种当时稀缺的染料推向市场，并获得巨大财富。值得一提的是，在取得商业成功之后，珀琴依然一辈子从事着有机化学研究，并有不少其它重要发现，包括大名鼎鼎的珀琴反应（Perkin Reaction）。
http://en.wikipedia.org/wiki/William_Henry_Perkin#cite_note-1911encyclopedia.org-2
上面这些看似偶然的故事其实也包含了必然，正所谓“Serendipity is not an accident”。当然，对于所有勤奋的化学工作者来讲，有一点好运气自然更好！
祝我们的全体读者，羊年惊喜连连！咱们初七再见！
本文由“X-MOL资讯”编译，转载请注明出处“X-molNews”或“X-MOL资讯”，谢谢！
"X-MOL资讯"提供由资深化学工作者精选的化学化工和新药研发领域的新闻文摘和深度分析，以及和求职、出国相关的信息，请点击标题下方“X-MOL资讯”关注我们，谢谢！