副产品可能不是你想要的，但它们可能是你需要的
几十年来，有机化学家一直梦想着理想的合成方法。多年来，这一愿景已经发生了变化——从早期以简单优雅为目标的“美丽”综合理念，到今天更多地使用量化指标来确定路线的理想性。
最简单的目标之一是在整个过程中获得近乎定量的产量——将每一点起始材料都转化为产品。另一种方法是避免产生废物的纯化步骤(而且在色谱分离中有大量杂质的情况下也会降低产量)。简而言之，不需要大量的纯化步骤，就能将纯原料完全转化为所需产物的反应是完美的。通常我们很乐意满足于部分转换。
不幸的是，我们在现实世界中很少遇到这种情况，因为现实世界有副作用。这些破坏了你的计划，既降低了产量，又需要耗时和产生废物的纯化步骤。
副产品不要与副产品混淆。从技术上讲，或者从学究的角度讲，副产品是在反应条件下形成的除了所需要的产物之外的不需要的替代产物。它们是生产机制的分支。
另一方面，副产物是这种机制的必然结果。例如，Swern氧化将酒精转化为醛或酮(图1)。试剂二甲亚砜和草酰氯一起反应形成活性亲电试剂，释放出一氧化碳和二氧化碳作为必要的副产物。为了得到想要的产物，酒精和亲电试剂反应，中间产物经过消除得到想要的羰基化合物，以及另一种必要的副产物，有臭味的二甲基硫化物。
然而，亲电试剂也可以分解成亚甲基磺，特别是如果温度不够低或试剂添加太快。如果这个吸附了酒精，就会产生副产物。
大多数时候，副反应会给人带来不便。然而，从我们作为有机实验室的学生开始的那一刻起，我们就被告知，对副产品进行细致的描述是一种美德。一些偶然的发现，包括学术团体工作的整个分支，都受到了意想不到的杂质的启发。
即使它们不能成就你的事业，副产品也会对你的理解产生很大的影响。例如，如果反应的缓慢步骤被不想要的途径所取代，它们可以提供关键的动力学参数。同样，对于机理未知或不确定的反应，它们可以暗示真实的故事——看到同偶联产物而不是交叉偶联，可以表明值得尝试不同的配体。
最近，我在甲磺酸置换中发现了一个主要的副产物，并发现它是消除而不是取代的结果。我回想起我教本科生的关于促进取代而不是消除的内容:保持低温，条件稀释，溶剂极性。利用我对副产物的了解，我在- 20°C下改用低摩尔浓度、极性N,N-二甲基甲酰胺和水的混合物，我的取代产物的产率从35%飙升至89%。
然而，尽管它们有用，副反应传统上仍未在原始文献中报道。在数据科学的现代时代，我们不仅有理由进行粗略的混合分析，而且有理由报告它。例如，随着人工智能软件(AI)开始挖掘公共和私人反应数据库，以挖掘未来的化学反应，对主要副产物的仔细报告使AI能够解释区域选择性。这对于逆合成规划软件来说是必不可少的，特别是在C-H键被取代的地方。
不幸的是，完整的特征描述需要时间，而且通常不会带来任何立竿见影的好处。有时，你尽职尽责地在原始混合物中追踪杂质，却发现它是商业原料中杂质的反应产物。也许更多的时候，我发现我对粗糙混合物的完整描述的纯粹意图并没有比我开始时更好。我开始意识到，许多主张对每种反应进行特征描述的人往往没有在实验室工作过一二十年。尽管如此，我对甲磺酸置换的经验表明，即使理想的合成没有副产物，当它们真的出现在现实世界中时，它们有时可以改变我们对反应的理解。
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