和爸爸爷爷分享博士经历

人们在看一个实验

来源:©M-H Jeeves

这些年来,技术和安全规定可能发生了变化,但化学博士的乐趣仍然没有变

几代人之间存在着一种不可避免的竞争感,每一代人都在很大程度上认为前一代人已经脱离了现实,后一代人不知何故过得更轻松。当然,在过去的60年里,社会在不断发展,科技和互联网的进步完全改变了我们的日常运作方式。但在化学领域,这些差异真的像大家想象的那么深刻吗?在我读博士期间,我进行了许多古老的经典研究:弗里德尔-克拉夫斯酰基化,弗莱斯重排,迪恩-斯塔克保护,所有这些都有100多年的历史,这表明有机化学的基石保持不变。

化学在我的家庭中可以追溯到几十年前:双方三代人都被这门学科所吸引,并在该领域从事了长期的职业生涯。我的父亲和祖父都是有机化学博士,我的父亲是在80年代末,我的祖父是在50年代末。我一生都在听他们在实验室里的故事,在很多方面,我认为这种经历并没有人们想象的那么大改变。

2010年代末我读博士时的实验室是一个有趣而非正式的环境,里面都是热爱科学的人。这超出了我们个人研究项目的限制,我记得有一次我和一个朋友有一点多余的锂可以玩。我们都知道碱金属是如何反应的,最安全的淬火方法是用异丙醇,金属遇水会着火,遇酸会剧烈反应。但与此同时,我们最初是被视觉上令人兴奋的实验所吸引。我们的可控的剧烈淬火令人兴奋,尽管是微小的尺度,并提醒我们为什么我们选择化学摆在第一。后来我在家里分享了这件轶事,并急切地遇到了两个规模稍微大一点的非常相似的故事:酸从越来越远的地方喷射到钠靶上,钾球从停车场的另一边弹射到装满不同酸的烧杯里……

我爸爸发现氟化氢能有效地清洁染色的玻璃器皿

当然,在过去的60年里,健康和安全已经提高了很多。实验室实践不断发展,许多以前常见的试剂现在受到严格控制,研究人员的安全是首要考虑的问题。从我爷爷那里听到四氯化碳是一种多么好的溶剂,或者我爸爸发现氟化氢在清洁染色玻璃器皿方面是多么有效时,我感到很惊讶——这些东西现在完全无法想象。较温和的溶剂混合物取代了碳粉,基础浴或实验室洗碗机取代了HF。然而,抛开我们各自使用的化学物质的细节不谈,研究的过程基本上还是一样的:我们都建立反应,提纯原始混合物,分析我们的产品。

最大的不同可能来自技术的进步,特别是与化合物分析有关的技术。回到20世纪50年代,获得核磁共振是一种罕见的奢侈品,相反,研究人员不得不依靠其他方法(最令人震惊的是,“闻一闻”)来进行产品特性描述。到20世纪80年代末,核磁共振已经成为一种标准技术,但获得有用的光谱仍然是一个缓慢的过程。白板上的名字队列取代了现代的传送带,并且样例运行中的每个阶段都必须由用户手动控制。相比之下,当今高度自动化的过程使得高级分析相对微不足道,大多数学生在攻读博士学位期间将分析数千个样本。相应地,研究期望也发生了变化,现在的博士论文比以前长得多——我的论文是我爸爸的两倍,是我爷爷的三倍。

当然,随着技术的进步,写作过程也发生了变化——文字处理和ChemDraw与老式的打字机和结构模板相距甚远——但我认为这些差异很多都是表面的。学生们不需要煞费苦心地描摹反应方案,而是为化学软件包中的精确格式而苦恼,以确保每个结构都是真实分子的完美几何表示。他们不是仔细地绘制图表,而是用Excel来创造理想的最合适的线条,他们用Word来插入技术图像,而不是用整洁的手绘图表。过程可能有所不同,但挫折感仍然是非常相同的!

尽管我们的博士学位相隔几十年,但在我看来,我们每个人的经历都有很多共同之处。因此,当我把我的蓝色精装论文(上面印有2021年的金色印花)和其他分别标有1990年和1959年的金色印花大书放在书架上时,我毫不怀疑我的父亲和祖父都能确切地知道我的感受。