苗条的合成

我们合成化学家可以制造很多东西。如果你给我们足够的时间和金钱，我们可能可以做大多数东西。但时间和金钱往往会限制资源，所以我们试图想出最短、浪费最少的路线。在20世纪90年代中期，美国斯坦福大学的合成化学家Barry Trost引入了原子效率的概念，作为一种量化的方法。有一段时间，这是一个出现在很多报纸上的短语。

这样做是为了避免在合成过程中引入不必要的原子。你不应该把大基团挂在分子上它们会在最终产物中被丢弃，你也不应该使用比反应物大得多的化学计量试剂。这个概念对一些大众的反应产生了一些影响。例如，一些经典的有机化学反应是由相应的磷化氢生成三苯基氧化膦所驱动的。这在热力学上是有道理的，但是当你所做的只是向一个大的试剂中加入一个氧原子时，整个过程就显得很浪费了。更糟糕的是，由此产生的副产品必须从你想要的化合物中纯化出来，这可能是一个痛苦的过程。三苯基氧化膦本身并没有什么好处，所以它通常被作为化学废物处理。

最后，这就是思考原子效率的真正原因:废料流。你有用完的试剂，你有溶剂，也许还有色谱试剂在最后把它从反应中分离出来。这些想法一直在工业过程化学家的头脑中运行，这必须是一件好事，这些考虑已经成为主流。任何大型工业路线都不会由氧化三苯基膦驱动;任何提出这种想法的人都会在他们想出其他好主意之前被扫地出门。你得把这些东西用卡车运走，运到哪里呢?

考虑原子效率的真正原因是废料流

不过，最近我并没有那么频繁地听到原子经济。也许这是因为这个概念现在更广为人知，而且已经成为人们心理摆设的一部分。或者我只是没有读足够多的明确关于绿色化学的期刊。但我认为另一个原因是太多有趣的反应与它不太匹配。以羧酸为例，如果你把它们变成活化的酯，它们就可以做很多有用的事情，但激活基团可能是相当大的野兽(通常在这个过程结束时成为废物)。与之相平衡的是对催化反应的巨大而持续的兴趣，尽管其中一些反应也需要庞大的一次性基团才能有效地工作。

对于像我这样大部分时间都在小规模研究的化学家来说，我们可以合理地使用这些东西，因为它们可以使我们的新化合物更快、更多样化。这就是你的效率!但即便如此，我们在零售层面上违反了废物处理之神，我们冒着风险，到了扩大规模的时候，让我们的工艺同事找到某种方法来不使用这些笨重的试剂。我们可能喜欢这些反应，但这是一种最终不可能的爱。

这个问题没有万能的解决办法。我们只是要确保不要忘记原子效率的整个思想当我们忙着为它做一次性的例外时。流行的新反应的第二代和第三代变体应该尽可能地减轻试剂的重量。从化学家的角度来说，开发这些新反应的化学家需要避免诱惑，通过在新的常用试剂中增加300个质量单位来使表上的产率再增加5%。我们都可以接受稍微不那么令人印象深刻的产量，以避免三苯膦氧化物(或更糟!)