《Nature》：试剂“胶囊”让无水无氧反应告别手套箱

在手套箱里做无水无氧反应是什么样的感觉？有人说，那就类似带着拳击手套弹钢琴……不但操作起来麻烦，这些对空气和水极度敏感的试剂保存起来也很麻烦，一次实验用不完，打开之后剩余试剂很难长时间保存，如鸡肋一般——“用之不妥，弃之可惜”，结果就是几乎每个化学实验室都有不少这样的“半瓶”试剂。这造成了不必要的浪费，同时废弃试剂也对环境带来不利影响。

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最近，美国麻省理工学院（MIT）的科学家发明了一种简便、实用的“石蜡胶囊”方法，方便地提供特定剂量的敏感试剂，极大地方便了实验操作。该成果近日发表在《Nature》上。

2006年，美国特拉华大学Douglass Taber教授在受热时将氢化钾（KH）与固体石蜡在等比例均匀混合，冷却后常温下为稳定的固体，并将其用于有机合成中。这种方法避免了高活性的KH在空气中自燃。麻省理工学院Stephen L. Buchwald教授研究小组（没错，就是“Buchwald-Hartwig偶联反应”中的那个Buchwald）在采用类似策略研究敏感试剂的催化反应时，发现所得石蜡混合物中有效催化剂的浓度难以确定。此外，分布在石蜡表面的催化剂和配体暴露在空气中在反应中会失去效果。

随后，该研究小组博士后Aaron C. Sather制备了中空的石蜡壳，将反应所需的敏感催化剂和配体封装在内部，制成相应的“石蜡胶囊”：在反应投料时，只需要简单控制氩气氛围，加入其它反应物和溶剂后，加热到一定的温度时，“石蜡胶囊”释放出活性催化剂引发反应；反应结束后，石蜡会沉淀出来，采用过滤、硅胶柱层析等手段很容易除去。

封装敏感试剂的“石蜡胶囊”（Credit: Nature）

该研究小组通过类似的方法制备了含不同活性催化剂的“石蜡胶囊”，实现了C-F键构建、C-C键构建、C-N键构建等具有重要价值的催化偶联反应。该方法与手套箱中反应的效果相当。这些“石蜡胶囊”在水中浸泡24小时后，催化效果依然可以保持良好。

Buchwald教授道：“目前，该方法并不能完全避免手套箱的使用，毕竟敏感的催化剂和配体是在手套箱中封装到‘石蜡胶囊’中，但是如果这种‘石蜡胶囊’能够实现商品化，可以极大地方便催化方法走向应用，并避免实验室的试剂浪费；你只要从架子上取几颗胶囊，就可以去完成你的研究。”

1. http://www.nature.com/nature/journal/v524/n7564/full/nature14654.html

2. http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/08/chemists-wax-capsule-reagent-preservation-end-glovebox