能在家中合成布洛芬是什么化学水平?超越全国百分之几的人?

能在家中合成布洛芬是什么化学水平?超越全国百分之几的人?

知乎用户,药物化学

绝命毒师的级别,全国仅此一人。

你在家中不可能合出布洛芬,不要有幻想。许多人有错觉,但是那是理论上的可能性而已,理论上是绝对可能的,但是理论上的可能性和实际的可实现隔了十万八千里。最多搞出那个结构式,的化合物,但那不叫布洛芬。

首先纯度无法保证,这东西不是有或者无,而是有的人可以做到 95%,有的人 99%。你甚至无法表征你拿到的东西,因为这需要价格昂贵的分析仪器,如果你家里碰巧有。那就是实验室级别了,那不叫家里了。

另外没人直接吃化合物,必须得有辅料,有制剂,光一个制剂都可以细分为几个博士研究课题了。布洛芬之所以退烧止痛,前提是你得先吃到肚子里,再此之前口腔环境不应接触布洛芬的化学成分,因为这可能导致意想不到的伤害。就像阿司匹林还有一些止疼片的缓释胶囊可以保护胃粘膜,但是非缓释的可能引起消化道溃疡。那么有人会真的吃布洛芬的化学成分吗,上来就怼到口腔黏膜上吗,crazy.

安全性你也根本无法保证,你要在家里用格氏试剂?丁基锂?氢氟酸?灭火器先准备好。没有通风厨什么都别想整,否则会后悔。

就算我们退一步,就管那个化学小分子叫布洛芬,这么多步骤会有许多副反应产生,即使完全重复别人的路线,专利。因为你实用的试剂的厂家和质量,纯度不同,你得到的东西可能大不相同甚至完全不反应。有些步骤对水汽敏感,意味着你在一个干燥的一天和一个阴雨连绵的一天得到的结果可能不同。

看过绝命毒师吗,甲基苯丙胺结构式没有比布洛芬复杂到哪里去,但是为什么墨西哥贩毒集团要死很多人也要得到绝命毒师,因为他们没有合成路线吗,因为他们都是高中水平吗。贩毒集团可是用巨资专门建的实验室,大学生博士生都用上了,纯度也始终不敌绝命毒师的蓝色冰毒,就是因为他们合成的纯度不够,拼了命也只有 93 还是 95 左右,而绝命毒师的手艺可以有 97 甚至 98,99。这里还暗含了一个知识点就是合成和工艺的区别,许多研究生甚至是博士都是合成出身,对工艺接触较少,潜意识里面认为工艺没有技术含量只不过是放大而已。但是非常负责的告诉你,在任何药物企业,合成团队经过千挑万选打通的合成路线送到工艺团队手里还是大概率行不通的。小试和放大绝对不是等比例放大就好了,反应的动力学和操作难度不是线性的,举个例子你做十克以内的反应可以用玻璃烧瓶,处理纯化可以用硅胶过柱子。但是你要做到公斤级别,你拿个计算器等比例一放大就马上傻眼了,因为你根本就没那么大的玻璃容器,后处理你也没那么大的柱子。所以所有都要向最终的工艺路线看齐,反应容器必须要用反应釜,搅拌也不能用磁力搅拌,机械搅拌需要在上方开口,就类似一个锅盖的把的位置从外面伸进去一个搅拌器,因此体系的密封性大概率就不如小试了,特别是一个反应釜也是要花一些钱的不可能脏了就差了就换个新的,用久了密封性就变差。也就是说无水无氧环境就被破坏了,小试没有出现的副产物放大也开始有了,这都是非常现实的问题。最后你还是大概率要修改合成路线甚至是大修。你说为啥不过柱子,为啥不重结晶,为啥不这那,这些提问都是有前提的。在工艺里,几乎要删除所有需要过柱子的步骤,牵一发而动全身。在绝命毒师里,冰毒的合成也是大批量公斤级别的合成,所以这就在要求合成稳定的基础上,要求工艺也成熟,这才是难点。开个玩笑在药企里,合成和工艺基本也是互相看不上的一个觉得老子啥都给你做好了你就放大完了吧,一个觉得妈的啥也没做好还得重新来。

正规药物企业需要的纯度是 99.8%,你自己体会难度吧。不是说你证明有 99.8 的布洛芬就完了,你还得证明剩下的千分之二是什么鬼,这千分之二可能还不是一种东西。

人,和工艺,是核心。工艺,工艺,工艺有时是不可言传的,需要自己体会,需要手感。

抛开放大不说,就说小量,在非实验室环境你想合成出即使小量的比如克级别的高纯度布洛芬也是基本不可能的。首先就是低产率的问题,文末附录的美国某私立大学的有机化学本科生实验报告中产率最高只有百分之十几,这还是从一开始的百分之一点几费劲吧啦又优化之后的,啥意思,你投料 100 克左右,估算一下,最后能拿大约 2 克左右,注意啊,这是大学实验室旁边有具有博士学位的老师还有一个要赚点生活费的在读博士助教盯着,手把手教,一对一的学,的情况下。还有中间有的是分离纯化的问题让你陷进去,中间有的是有毒试剂会伤害操作者,如果你觉得让你来你肯定行,那基本是你没有五年以上的有机合成实验室经历。话说谁有投料 100 克的本钱,他们本科生做实验每个人能投个一克就不错了,因为投料越多后处理就越麻烦对新手就越难,那么你算算他最后能拿到的也许是几十个到 100 个毫克而已,也就是在经过各种核磁分析发现问题,又优化以后,能拿到 0.1 克都谢天谢地了。一开始只能拿到百分之二不到,也就是 10 毫克,刚够打个核磁的,装在瓶子里你不一定看得见。

所以我说你以一人之力在一个简陋的环境合出来了就是全国仅此一人的级别。但你不能说自己觉得自己合成出来了就行了,那只能证明无知。需要表征,需要纯度,需要中间过程不伤害操作者。

最后,谁家里有玻璃圆底烧瓶,谁家有分液漏斗,谁家里有硫酸,谁家里有镁条?谁家里有氢溴酸。

为什么竟然还真的有人像模像样的在回答是高中水平大学水平,好像家家都有,就好像小苏打和醋似的。麻烦你们都散了好吗。


实际上每个化合物包括布洛芬都有多种可能的合成路线。对布洛芬而言,其中一个合成路线的第一步使用 HF 的 F-C 反应,也就是傅 - 克(傅瑞德尔 - 克拉夫茨)反应:芳香烃在无水 AlCl3 作用下,环上的氢原子也能被烷基和酰基所取代。 许多人一看妈呀这个学过呢,高中还是大学绝对学过,挺简单的啊。可考试填空和选择简单不代表做起来真简单。

是的,这就是一些人觉得的高中大学水平的依据来源。实际上操作起来,傅 - 克(傅瑞德尔 - 克拉夫茨)反应有不少的副产物,而且一般互相难以分离,这是没实际做过的人难以体会的,而合成说白了,每个人都同意,分离纯化其实比反应本身往往更有挑战性,更折磨人,不然你以为那些化工的硕士博士每天都在干啥。在布洛芬这个例子里第一步付 - 克的产率也低的感人,第一步就会让你怀疑人生,文章末尾有个实际的合成报告可以参考。在这个这个特殊的例子里,用到了 HF,氢氟酸,没学过化学的人也许没啥概念,这是最危险的东西,绝命毒师里反复出现的杀人后溶解尸体的东西就是它了。也就是说,你连个够资格装这个酸的容器在家里是都没有的,绝命毒师的徒弟已开始不懂,直接在自家浴池处理尸体,后来用的氢氟酸直接把浴池和下面的地板全部报销了,腐蚀了一个大洞,相信看过的人印象深刻。所以,这个看起来很容易你可能也听说的反应根本不是很多人以为的那会儿事儿。即使用到很小量的氢氟酸,专业的实验室都是有严格培训和急救措施的。在有氢氟酸的实验室一般常备一些特殊的跟牙膏一样的特殊药膏,一旦不小心操作者皮肤接触到氢氟酸要迅速处理然后涂上这种特殊的药膏,请问谁有胆量在家里整这个。除了氢氟酸,氯化铝也是有毒的。

当然有其他路径,但是其他路径有其他路径的问题,不是向看起来你初中高中学过就挺简单的。就简单到不能再简单的一些温度控制你都难以实现。

你如果对甲基苯丙胺进行一下逆合成分析,就觉得妈呀太简单了,最少两个步骤就能合成出来。布洛芬也是,对学化学的人来说,这俩分子相比一些天然产物之类实在没什么好分析的。但即使如此你在家里也绝无可能合成出来,而且不同的路径需要的起始原料是不同的,也就意味着价格是不同的,对,你从来没想过价格,化工合成是一个完整的产业链好不好,什么都是要花钱的,有些起始原料的价格是非常贵的,某些催化剂更是比黄金还贵。绝命毒师里有一集是去扒火车偷原料就是这个意思了,因为买不起。

最最最重要的一点,即使在专业的不能再专业的实验室,接受过长期训练的化学科研人员,对化学试剂的毒性,这里我说的是潜在的对操作者的危害性都是估计不足的。如果任何人在家里搞任何的有机合成,因为你的无知和浅薄的知识,也许以为没什么,因为高中水平吗,大家好像说起来这是非常常见的试剂。相信我,中国国内的化学安全教育,注意,我没说化学教育,我说化学安全教育,即使在研究生,博士阶段也是及其粗放和不专业的。那么我有充分的理由提醒任何想自学或者自己定位为民用化学发烧友的人,每用一个试剂,都应该去专业的网站查查它的安全风险,特别是对人的安全风险,我想你想在家做任何实验的念头会很知趣的放弃掉。别的不说,甲醇就非常非常危险,你不想做了几天实验眼睛怎么突然模糊了呢。另外像一些化学里的特别常见的有机碱比如 DMAP,你最好别用手碰到,皮肤接触甚至比不小心吃了一点点还要危险,听着很玄乎是吧。

DMAP 这个点,我在一些大型制药公司,问一些 985 有机化学合成硕士,他们都一脸震惊,天天用的东西,没想到这么毒,而且是通过皮肤!这意味着什么,化学反应投料需要称重吧,假如研究生 A 刚刚在天平上称过 DMAP,但是 A 是新手,不小心洒了一些到天平上没发现或者发现了觉得无所谓没有及时处理,A 走了。接下来研究生 B 来称其他东西,没有带手套,B 在使用天平的过程中手部就很有可能接触并沾染上 DMAP,B 如果没有意识到后面手又触碰了其他身体部位的皮肤,就会让 DMAP 接触面扩大,而被吸收如体内。而经过皮肤吸收对 DMAP 来说是致命的,A 很可能在不经意间杀死 B。这只是很小的一个例子,其他的试剂也大都如此。当然我说杀死一个人需要的剂量也还是不小的,有点夸张。但我们不是非得要有人被搞死了才重视对吧,杀不死但是经过皮肤吸收了也有其他危害。杀死兔子需要的剂量大约是经皮肤吸收一百到几百毫克左右,而口服杀死反而要加两倍甚至三倍,具体数据需要去专业的网站查。

不查不知道,一查吓一跳。

我说 DMAP 经过皮肤,还不如吃一点你可能不信,上个图吧. DMAP 中文是 4- 二甲氨基吡啶(4-(Dimethylamino)pyridine),是非常常见的试剂,在氢氟酸面前显得不值一提,然而,即使再常见的试剂你也不要小瞧它。注意下图的 GHS 分级,第一行口服的等级是 3 级,有毒,但死不了。第二行,Dermal 也就是皮肤的分级是 1 级,是更严重的。右下角则更为清晰 Toxic if swallowed(吞服有毒), Fatal in contact with skin(皮肤接触可致命).

在家搞任何的化学实验都在潜意识里会不严肃和低估对操作者的安全风险,特别是那些回头看看自己房间的袜子是都是到处乱飞的人尤其如此,没有好的整理习惯你很难做到安全。自己在家整,也许也会不小心报销自己,关键是还不知道发生了什么。现在你再去看布洛芬的合成路线,然后去查每一个需要用到的实际的安全性,和防护措施,你就会发现,家里还是吃个薯片看个剧安全啊。

我承认国外有不少富裕的家庭为了孩子的兴趣,父母会花不少钱,为孩子搭建自己的小实验室,那是另当别论了,而且那种都是有一定的安全保障的。说白了,安全意识,化学知识之外,还是得需要哪个闲钱,而且不老少啊。

合成布洛芬需要,专业高吸力通风厨,带循环水,专业抗酸抗碱抗各种的专业级台面,磁力搅拌器,圆底烧瓶,油浴,铁架台,水银温度计小心别摔了,分液漏斗,通风厨,各种高度腐蚀酸,各种高度挥发的跟汽油一样的有机溶剂。如果合成路线里有金属催化最好还要有氮气或者氩气高压钢瓶,钢瓶还要固定好,摔倒了就是一发炸弹。最好还要有 schlenk line,和油泵,油泵最好能陪液氮冷阱使用,液氮得有专门的储存罐,隔几天就得有人给你送,必须要有旋转蒸发仪加隔膜泵。柱层析硅胶没有通风厨吸到肺里基本就废了,手术都取不出来太小了。专业紫外灯,镊子。铅笔,玻璃试管,量筒。各种后处理溶液,小苏打溶液,食盐水溶液,pH 试纸,乳胶手套,滤纸,玻璃注射器,各种长度的针头,大量的丙酮用来清洗使用过的玻璃器皿,烘箱。产生的废液要专业机构上门回收,你要偷偷倒在某个地方那就是倒在田里树木杂草死光,倒在水里鱼塘里死光光,左邻右舍闻到难以描述的气味。为了表征得有核磁共振一台一百万左右,里面要加注液氦和液氮,另外购买氘代试剂。高效液相色谱一台十几万到几十万不等,需要购买乙腈和高纯水和专门的色谱柱起步价一根一万。个人防护方面,护目镜手套是必须的,实验服,而且有的布洛芬的合成路线用到了高度易燃的丁基锂,就需要穿特殊的阻燃蓝色的那种实验服,不然你注射器取用的时候不小心撒一点到普通的衣服上自己可能就会烧起来,这在美国,全世界都是有血淋淋的教训的。灭火器,灭火毯,其次为了小命着想,最好十米之内要有紧急洗眼装置,紧急淋浴装置。当然其他就是要各个路线需要的原料和催化剂了,特别是金属催化剂非常贵,还要有专门的冰箱和专门的防爆柜。我们这里不讨论你公安局需要申请备案购买的的问题,就是全给你没有设备或者设备不全你也搞不定。

所以家里有的是,铅笔,小苏打溶液,食盐水溶液,冰箱,烘箱。。。也只能去扒火车,和顺走学校的玻璃器皿了,像绝命毒师那样,买个二手房车,然后看好天气预报趁着清朗干燥的气候找个西北沙漠的环境还是有一线希望的。

所以别再问在家里合成布洛芬什么化学水平了,最后,我都不知道这个问题,怎么说, why would anyone would ever ask such a question, this should be just a joke, I hope.

Time to look at this real US undergraduate lab report

Even in a professional lab, one of the students only get an overall 1.74% yield after four steps, which means if started with 100 molecules, only 1.74 of them could make it though all the way into the final product. In another word most of the stating material goes to the WASTE, so yo get a sense of how challenging it is bro.

Prior to the loss of product in step 2, the overall yield of the synthesis was 1.74%. This low yield is mostly contributed to the high concentrations of unreacted isobutylbenzene within the first step. The purity could be improved by allowing a longer reaction period or by adding a catalyst. After supplemental stock product was obtained, the remainder of the synthesis yielded 12.1% ibuprofen product.

Ibuprofen Synthesis