[转载] 实验室里的潜在危险分析

（1） 就在本周，我们所一天内连续发生两起重大安全事故。某博士生在使用过氧乙
^Cmxu&q0酸的 时候，没有带防护眼镜，结果过氧乙酸溅到眼睛，致使双眼受伤，肿得到现在环保圈--环保人的圈子/a{LrVXj
还不能睁 开，还不知道以后会怎样。另一个博士生在使用三乙基铝的时候，不小心环保圈--环保人的圈子)d4n3P{-QP!o$Z
弄到了手上， 由于没有带防护手套，出事后也没有立刻用大量清水冲洗，结果左手
1S2B ? hp0皮肤严重，需要植皮。     两起事故都有一个共同点：麻痹大意，不按照安全规则环保圈--环保人的圈子np |[/pG3P
操作。如果带了防护眼镜， 手套的话，后果就不会这么严重。而且资料显示，越是环保圈--环保人的圈子F R@y9`.z9[
博士生，做实验越不谨慎。总抱 着侥幸心理，认为不会出事，结果河里面淹死的就
NT;IuJw,L yF0是那些会游泳的。       在有机所的五年，耳闻目睹了很多安全事故，深感多一份环保圈--环保人的圈子_-@'bo3_rF
细心，多一份保障。现将 我所知道的实验室里面的潜在危险总结如下：欢迎大家就环保圈--环保人的圈子9N-u6A,XM"V&zomuH
自己知道的进行补充。
P0K(wjQs0一、    溶剂处理方面的潜在危险。环保圈--环保人的圈子i9|/a)^y~
A、溶剂无水处理前，一定要预处理    对于低沸点的溶剂，如乙醚，正戊烷等一定环保圈--环保人的圈子V+@in0OGp%[
要先用干燥剂预先干燥，然后再加入钠丝 进行回流，并且加热不能过快过高。因为
W.Y2|6f8?lsx0，一旦溶剂里面的含水量过大，那么生成氢气 很剧烈的话，溶剂极易冲出体系，然
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X0后遇见明火或正在加热的电阻丝，发生爆炸。这一 点在有机所是有先例的，当时的
6FVD)jKT3D!`C2v8K0惨状是，爆炸的冲击波从三楼冲到顶楼，把通风装置炸 的粉碎。包括对面实验室的环保圈--环保人的圈子k:bmb6?)Ptd{:N
整扇窗都被推倒。       对于醚类溶剂，如果生产时间较长，或者久置不用的话，
kR"lPo0一定不要震动，同时要加 入还原剂，除掉生成的过氧化合物。也是一个博士生，在
&y6m%Aa;Y|9H])e9Qaq0处理久置不用的处理THF的装置 的时候，刚一拔磨口活塞，就发生爆炸，满脸血肉模环保圈--环保人的圈子&WzI,i M
糊。        用钠处理的溶剂和卤代烷溶剂处理装置不能公用一个与大气相连的装置环保圈--环保人的圈子%CiA;VT#PV2^&ZI9V
。有些同学 卫省事或节约空间，把所有溶剂处理装置中保证与大气相通的的装置相环保圈--环保人的圈子9qe!h-]%FJ
连，这样做的危 险是很可能如果卤代烷，特别是二氯甲烷，加热的时候温度较高，
6U6T9|r%nPa:n~+D\0无法冷凝下来，这 样，有可能密度较大的卤代烷就会顺着相同的管道，进入用钠丝环保圈--环保人的圈子1b5meKO9c%gQ4^
干燥的溶剂的体系。一 旦出现这样的事情，肯定是爆炸。大家知道，卤代烷在金属环保圈--环保人的圈子#x3]X0me+O'g2La
钠的作用下的偶联反应非常 剧烈。
%c/R dI7MBg0     B、 废溶剂的处理，绝对不要发生酸性液体和碱性液体，氧化性液体和还原性
/] \2K|"KJ0液体的 混装，这样非常危险。在有机所，废液桶爆炸不是一次两次。对于SOCl2, PCl5
,DSf|L#DE0, PCl3 绝对不能未经处理就放入废液桶，后果也很危险。环保圈--环保人的圈子Z#zDEl5A
二、    实验操作方面的潜在危险。
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v7`01、 对于加热、生成气体的反应，一定要小心不要成了封闭体系。
0m#m B:pj02、 应该小心滴加、冷却的反应，一定要严格遵守，不要图省事。
I1Fap&bHQ7U03、 反应前，一定要检查仪器有无裂痕。对于反应体系气压变化大的反应，大家 一环保圈--环保人的圈子3ks*Zon)L*M
般都会注意。但是，有些问题就是在你想不到的时候出现。我在一次萃取的时候，量
_e9w|8Y:^t%P,{0在2升左右，发现分液漏斗有一个裂痕，以为没有问题。结果，在手中刚一摇晃时，环保圈--环保人的圈子 A;m
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就炸 开了。20%的KOH溶液喷了我一脸，更可怕的是，溶液顺着桌面进入插座，引起
{ao,e({b0A#Yn0电源短 路，然后引发火灾。
6ior7Z%^"@9An4L04、 对于容易爆炸的反应物，如过氧化合物，叠氮化合物，重氮化合物，无水高 人
z(b@4U6J0盐，在使用的时候一定要小心，加热小心，量取小心，处理小心。不要因为震动引环保圈--环保人的圈子}+`Lljo|y Q
起爆炸。
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Y0举三个例子如下：      某副教授在有机所进修时，加压蒸馏一容易分解的化合物，
b zQH:c_7{ mM0由于加热没有控制好，   发生爆炸，场面极其血腥。胸口的洞缝了五十多针！
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R0     某研究生，在做关于过氧化合物的实验时，用旋转蒸发仪浓缩含有过氧化合物
O%QH'|I@0的 溶液，完毕，不是小心地把空气放入，而是一下子就通气，结果由于空气的撞击环保圈--环保人的圈子Wcz4D}v8e4D
引发爆 炸，甲级甲等残废。我们今天看到的现场的照片是：一截手指头血淋淋地沾环保圈--环保人的圈子%Ozf8Tv%z[N$kKN
在玻璃上。 （这也是加压蒸馏通气时为什么要慢慢来的原因）         某工作人员环保圈--环保人的圈子1} S!I K2\H ~3r&r
，在做叠氮化合物的实验室，反应都处理好了，他觉得反应容器要处 理一下，结果
*b4f1SJ8O+dBOX0在打开瓶塞的时候，一用力，爆炸。环保圈--环保人的圈子H:gCwcW
最后是一句忠告，不清楚的实验，不了解化合物性质的实验，精神状态不好时，一
%E0ah)K D"S ]0定要当心。环保圈--环保人的圈子r(PL{V|}3E
（2）配体的纯度对于做不对称催化的，以及利用配体来改进某些金属催化反应的化环保圈--环保人的圈子)Ap9iZ5Uz8paHca v
学工作者来说 ，至关重要。但是，不同批次合成的配体，其纯度由于采用原料的不
JFgtkX0U#pKl0同，或者纯化 时所用的硅胶等材料的性能有所不同，就会导致反应的结果不能重复环保圈--环保人的圈子AY#~o1g7f
。如果前后配体的 纯度有差异，或者溶剂等使用的不同，导致反应条件筛选前后不环保圈--环保人的圈子$A"r&Xci Q3t/RS
是在可比较的前提下进 行，有可能导致一些好结果的埋没。 我们在发表论文时，详环保圈--环保人的圈子 {]3P ~G(@[_
细写清楚试验的操作，试剂的纯化方法，就是为保证别人按照相 同的方法处理，可环保圈--环保人的圈子ysxA%P;BY-w"Ot
以重复试验结果。因此，我们必须保证自己的实验方法是在同一条件 下进行。 我们环保圈--环保人的圈子oeVGn2tLG1]
在实验过程中，确实也发现某些实验数据较难重复，这个问题不少从事不对称研究环保圈--环保人的圈子.|`"^:D~ M8D6H
的小组都曾碰到。分析其原因，可能有以下几点：环保圈--环保人的圈子.i6?T!ou-J:h
1、配体的纯度不符合要求，所以反 应的活性和对映选择性与以前的结果不相吻合，
!rdla%C ke0特别是分离纯化时用的溶剂和硅胶质量 得不到保证，导致按照以前纯化条件得不到
"H*e#R5GF%_N^r~H7`0符合研究工作的要求纯度的配体；
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]w"PD!r02、反应的 操作存在误差：这突出表现在称量这一环节。由于配体和金属盐的量均只
N9|$yAB[0有几毫克，静 电的干扰在天气干燥的时候尤为突出；环保圈--环保人的圈子r{6X1l9K#|Hh$F8c
3、反应的溶剂多为丙酮，CH3CN和卤代烷等难以 检测其含水量的溶剂，不同批次处
k4{hl/IU:I3D4{%i@0理的溶剂，可能含水量不同，从而导致反应结果不能 重复。 为了保证实验数据的可环保圈--环保人的圈子7a-g}"`wL \)d
重复性，我们摸索并建立一套配体纯度检验的方法和标准的反应 条件。特别是配体
JN ?p0OBj+q030a在几个反应中展示了优异的性质后，这一要求对于开展其他研究尤 为关键。
tu"\ HB!L6]q0经过较长时间的实践，我们总结得到以下经验供参考：环保圈--环保人的圈子 u2l lU&Ykt\ b
A、标准反应条件的建立
#p7L]*Szq~MOq01、配体合成所用的CH3CN、三乙胺和四氯化碳按照标准方法处理，再经小量反应证明
vT/d"G#O| g|0合 格后（能合成出配体），保存在活化后的分子筛中供使用。
-eYYO*hdXB02、条件实验中所用的溶剂，如果不能通过指示剂显色来确保其无水，则严格按照标环保圈--环保人的圈子 xo:O9L]0Qj(r
准 方法处理后，再经活化后的分子筛进一步处理后，蒸出使用；对于已经筛选出的环保圈--环保人的圈子*Pb5t3ep!A
最佳溶 剂，每次新处理后，均用标准反应检验，ee值与以前的实验符合后才能使用
!fwc_a(p0。环保圈--环保人的圈子.o~ZWL0q@8?6pi
3、称量过程中，尽可能避免静电的干扰。环保圈--环保人的圈子;el5K5YlQ)^
B、配体纯度方法的建立环保圈--环保人的圈子(U&pZ"l!r/t+Ykp in,C2~
1、对于合成的新配体，在用  磁氢谱和碳谱?定初步纯度后，先用于某一反?得到一
3`g+aV8rNa0个 关于反应速率和ee值的数据；然后，用不同的展开剂再次纯化配体后并取其最纯
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_9L'P0的部 分，在相同的条件下重复与前相同的反应。如果反应情况（包括速率和ee值）
'a#^ s};cs&wZ0变化不 大，表明配体的纯度已经合格；如果反应结果有明显改善，这表明配体纯度
\?pDX$P j0有了提高， 这需要再次纯化配体，直至反应结果的不同在误差范围内，才表明配体环保圈--环保人的圈子X8Ot/|b3zd*H"O
纯度已经合格。 举例如下：对于配体30a, 先用石油醚和丙酮（4:1, v/v）的展开剂
V1U4_7eF6u0经柱层析得到一淡黄 色的油状液体，虽然此液体经核磁鉴定，纯度已经很好，但是
)Z0Y*fapH.\9e4_0用囘f 啉配体最常用的模 型反应-DA反应（eq 1）一检验, 在以Cu(OTf)2 为Lewis环保圈--环保人的圈子/q8t~(f;v\(L
酸， CH2Cl2为溶剂，-30oC的 反应条件下，却发现反应几乎不进行。再用石油醚和
Gm({ F_rq0乙酸乙酯（1:1, v/v）的展开剂进 一步纯化后，再在相同的条件下一试，反应在一环保圈--环保人的圈子)[uLmV"U-X#I:?
小时内结束，ee值为36%。将配体再次纯 化后，重试反应，反应时间和反应的ee值不
;`_ V&Oj@9t5q\.Zq0变。于是认为配体已经很纯，可以用于反应 的条件筛选。每次重新合成出来的配体
F#V!L4U+s}J0，都在此反应条件下反应。当反应时间和ee值均 与上述结果相符，表明配体纯度合环保圈--环保人的圈子3m6K m5l4`X"V:L
格后，才能将配体用于条件反应。
.`X9Y:S0t#F0（3）首先，你从现在起，有时间就泡在实验室，观察你的师兄们是如何操作的，每
q1K;nycd0一个 细节都不要放过。仔细想一想，为什么要这样操作，不懂就问，直到你弄清楚环保圈--环保人的圈子_)x h6j7@emH'd
了为什么 要这样操作。你也可以想清楚原因后，再去和其他师兄交换意见，看看别
\]LDDhoq1iI0人的想法。当 然，刚进实验室，你肯定要当当下手，多跑跑腿，这样才能和师兄们
E[/b(|CG+N5p.Z0套近乎，他们也才 愿意和你多交流。        其次，进入实验室后，失败是经常的
5z"Ah!n6LX_0，但是你一定要弄清楚失败的原因。不要在没 有弄清楚原因的情况下，盲目再进行环保圈--环保人的圈子!PTXQp1{@D5Ce
相同的实验操作。记住，分析好原因后，再做试 验，做一次试验，就要排除一个可
.\JL5{_5kI"Z0能的因素。不要因为怕导师说你反应开得少，就开一 大堆试验。这样的结果是让你环保圈--环保人的圈子(m(j6VB!jAr@uu
陷于大量的体力劳动，没有时间思考，总结提高。        在做每一个实验之前，不
&C^4L|-b;C9NC.R0要查到一篇文献，就马上按照文献方法去试。反复调研文 献，看一看，要得到目标环保圈--环保人的圈子6{ E+w%E\b.rc
产物，有哪些方法，每种方法的优点和缺点是什么，经过反复 比较，选择最方便的
:~rISn&f:_0开始。这不但是提高工作效率的捷径，而且是在培养你的判断能 力，也是在积累你
[Q c2K5l%^:mgm8|Nt0的经验和知识。你想，一个实验你就可以积累一系列资料，一个学期 下来，你将有环保圈--环保人的圈子p}7S!B;K A$zoEl
多大的收获？这种方法累，但是绝对有效。我相信，只要坚持，毕业的时 候，你会环保圈--环保人的圈子s'?uj?3u}
脱胎换骨。        对于你所采用方法的文献，实验步骤的每一个细节，要问问什么
D6Kq9G]0这么做？如果不这 样做，后果是什么？能不能用其他方法代替？参考其他合成相同环保圈--环保人的圈子3du+\o2D
产物的文献，看看别人 的实验步骤又是如何？他们做了什么改动？为什么要这样改
+nuN)T+e{y+O0动？因为实验是相通的，这 些问题你一旦掌握了，坚持一个月的时间，其他问题也
g^AAiy&@&T)e1}`0就迎刃而解了。         在我的周围，有很多人一直到要博士毕业了，这些问题都环保圈--环保人的圈子%[oVs~-rk0\&Q
没有解决，吾未见其明 也。环保圈--环保人的圈子`1Hb7~ h-S#C
（4）   关于DMF的无水处理方法引起这么多争议，实在出乎我的意料。不可否认，
5t"^}&p:r$eX0不同的实 验对试剂、溶剂的纯度等各方面的要求不同。不需要严格无水的反应，你
1y4n*p3z.VD0去进行严格的 无水处理就是浪费时间；反之亦然。       我也承认，有时候试剂中环保圈--环保人的圈子MO6dg'@
的一些微量杂质的存在，往往会使反应有出人意料的结 果。在我所知道的范围（上环保圈--环保人的圈子1Mb-Q)fOxM
海有机所）内，就有两个这样的例子：李安虎博士（戴立信 小组）在首例通过叶立
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e'\x2_Q'i0德途径实现的高立体选择性的氮杂环丙烷的反应中，使用的是未 处理的国产分析纯环保圈--环保人的圈子'G)jN:yV#Dw[Q
CH3CN溶剂。文章在Angew. Chem. Int. Ed上发表后，引起了一位法国 科学家的注意环保圈--环保人的圈子:O!^\/zRja
，但是他在重复该试验的过程中，发现直接使用商业化的分析纯CH3CN溶 剂 不能重
ui yBn6s-W`)K0复反应结果，只有在反应体系添加一定量的水后才能重复试验结果，于是专门 撰文环保圈--环保人的圈子v3u F;` yD
指正。我们分析原因，认为是国产试剂的含水量比进口试剂的要高；第二个例子 是
3A Z'kgl1wv0：袁宇博士（ 】 岭小组）在杂DA反应中，发现试验结果不能重复，而且所用的苯甲环保圈--环保人的圈子v[/{7In!z5B(f,J'A
醛越纯，反应结果越差。从而想到了最初使用的苯甲醛可能有部分被氧化成苯甲酸环保圈--环保人的圈子Z5sXDb(c'\
，进 而发现使用酸为添加剂可以大大改善反应的结果（文章发表在Chem. Eur. J）
r.Bx~+j3W0。      但是，这并不意味着我们的试验不需要严格按照标准方法。特别是当我们在环保圈--环保人的圈子s&D'W6_3d!@%i{%N
进行未知 领域的探索时，需要对反应成功（或者失败）的原因进行总结。如果我们环保圈--环保人的圈子|"["e5j kH4P5EA0Z2_
反应所使用的 试剂或溶剂含有少量的杂质，那我们如何保证试验的可重复性？我们
/A+V,S6Y,`/Q0又如何根据实验结 果来分析，设计下一步的实验方案，改进试验结果？      按照环保圈--环保人的圈子2Z{?;vZ.u3c
一套标准的实验方法进行操作，对于新进实验室的同学更为重要。因为失败是新 手
qL#P7e
vm0们的常事，如果我们不能保证我们试验试剂的纯度以及无水要求是否满足等等，那么环保圈--环保人的圈子0M` b.YO0Zn;{-m#?
一旦实验失败了，我们如何寻找原因？到底是操作失误还是其他？       作为一名环保圈--环保人的圈子%B"u{N9D&M
即将毕业的同学，在几年试验生涯中，深感按照标准方法试验的重要性。 可能是因
bCJ}EBRs0为我从事的不对称催化对杂质的敏感程度较高，所以我在几年中，曾经花了很 多时
|9qaU6H/st0间来重复，寻找原因。       我很庆幸我刚进实验室时，接受了一位师姐的忠告，环保圈--环保人的圈子*qDXwU1tL
即一切溶剂、试剂严格按照标 准方法处理，哪怕他再繁琐。这个方法就是我推荐给
1|F+|E*h9e]0大家的书《Purification of Laboratory Chemicals》，Edited by W. L. F. Armarego

D@p1ppg0and D. D. Perrin, 4th Edition，这也是我们上海有机所每个课题组的导师要求学
HS#^l5w{Gl{ ?0生严格执行的。因为这本书是 不断综合文献中的最新处理方法，和对各种方法的不
-j~ kt2R2w v-|0足之处的最新发现而修订的。       在我的第一篇文章（J. Am. Chem. Soc）发表环保圈--环保人的圈子IYN},^r
半年后，有位韩国化学家到我们所交 流的时候，专门提到在他们花了半年的时间合环保圈--环保人的圈子gHP#qH@}$}d4H
成了一个和我合成的一模一样的配体的时 候，却非常失望发现我们的文章都已经发环保圈--环保人的圈子{#Y^qsT[;qj
表了。我为什么感谢那位师姐？因为我接受她 的忠告后，各种溶剂严格处理，所以环保圈--环保人的圈子,WFA+bxA-|lC
只花了两个星期就合成了该配体。而事实上，在我 文章发表后，还有国内同行不能
\7G+zG T%BP ^0重复合成该配体，我们课题组的其他同学一开始的时候 也不能重复合成，原因无他环保圈--环保人的圈子%q)DXa`,|t
，他们的溶剂处理都有问题。       有同学提到，他们的处理方法是参照某某文献环保圈--环保人的圈子U3_9Rm
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的，事实上，很多文献的处理方法是 不完善的，也在不断变化的。所以才会有专门
[aPH%hf?0的丛书来总结。我想进入实验室时间较长 的人，都会发现有些文献的结果是很难重环保圈--环保人的圈子uY1a(w Z!v4SY
复的，仔细研究他们的实验方法，你会发现有 些操作是完全没有必要的，有些是错
'F%E&i1e9bPioJd;i,pC0误的，当然也有可能作者有所保留。
dY*Am(d
\0提高我们的化学素养，其中之一就在于根据自己的知识，去判断文献的正确与否，环保圈--环保人的圈子!}8lq'vs4i Y$su
而不是盲从。