第一百四十三章 有機化學的開端(三)
作者:小山之土      更新:2021-04-25 15:21      字數:5753
  在一個陽光燦爛的日子,帶著一級助手們在有機化學基地室外讓一大玻璃燒瓶黃黃綠綠的東西吸收正陽的精華——以上是她的胡思亂想。

  為了一個好天氣,向知雅等了好幾天。氯氣采用二氧化錳和濃鹽酸共熱的辦法製取,天沒亮就開始幹活,一個大號的燒瓶裏裝著二氧化錳,塞子上有兩個空,一個插著滴液漏鬥,插到快接近二氧化錳層,用來加入鹽酸,還能控製氯氣產生速度;另一個插著玻璃導管用於引出氯氣,很淺,幾乎隻超過了塞子一點點,這個裝置準備了加熱器。太陽升起的時候,開始製取氯氣,氯氣在發生器中積累了起來,將空氣擠出去,純的氯氣經過氯化鈣除氯化氫和濃硫酸脫水通入反應燒瓶。反應裝置配置了降溫,攪拌裝置,氯氣直接通入苯中並且溶解,在這過程中,苯變成了黃綠色,尾氣通入氫氧化鈣溶液。向知雅見氯氣的溶解度已經達到極限,就減慢加入速度,等太陽發揮它的威力。曬到中午,溶液突然變渾濁,溫度在三分鍾內一下爬升了將近十度,反應被引發,向知雅和助手們立刻開始按照預先的計劃,增加氯氣供應的,用冰水冷卻的,監視溫度的,立刻忙活了起來。溫度被控製在40到60度之間,並且保證氯氣供應。一直維持到太陽無力的落下。

  重結晶得到的產物主要是丙體六六六,這是六六六諸多異構體中的活性成分。乙醇母液中還殘留了相當數量的丙體,但是更多的是無活性的構型和副產物,此時計算丙體六六六的產率隻有25%(亂編的),這樣重結晶母液還是不能丟,可以把不同批次的母液混合均勻後標定一下濃度使用,到時候需要進行一次柱層析標定濃度。

  之後,一級助手們還重複了幾次實驗。產率完全就得看老天爺了,在0%到33%之間波動,向知雅覺得沒蛋也疼。另外,她的帖子下麵有人回複說企劃院的垃圾堆裏有打破了的日光燈,兩邊的鎮流器和熒光粉是暫時無法做出來的,利用它的鎮流器,用做熱水瓶的技術,往形狀類似的玻璃管裏填入計算好的汞,抽真空,封口就是低壓汞燈,不知道靠譜不靠譜。最後還是申請領了幾個日光燈泡,這樣做實驗把外界條件穩定下來,產率也穩定了下來。

  要處理大量的原料,就需要專業的器材,向知雅的那些瓶瓶罐罐,最大的處理量也就是5-10升。執委會通過了建造新工廠的申請後,向知雅委托機械廠製作一些生產設備,進行中試並解決生產中的問題,同時培訓一些操作工。500L的反應釜用的鑄鐵內搪瓷,夾套裏配有一條熱交換的管路,一個蒸餾塔用於回收苯,所有管路都是搪瓷的。和機械廠討論後,又修改了氯氣的通入方式和光照方式,修改了廠房內部設備安放位置。設計的工藝流程是,從反應釜上口加料,氯氣管路通到底,頂部用日光燈照明,尾氣通入生石灰水。加成反應結束後,關閉氯氣管路和照明,加入堿水中和殘留的氯氣和鹽酸,然後靜置待分層後,從反應釜底部放出液體,先出來的應該是水,有機層後出,通過管路加入到蒸餾塔回收苯。向知雅直接砍掉重結晶純化丙體的工藝,反正可以直接用,各種異構體混合物叫六六六,純的丙體叫林丹(Lindan)。

  I'mback。

  隨後的幾天,化工部通知向知雅去開會,一方麵是討論生產工藝穩定產品質量,另一方麵是關於新產生的生產車間的管理權分配。在前一個問題上,她尊重季退思徐營捷等元老的意見,任何問題都坦率的回答,在土法上馬中他們有豐富的經驗。在後一個問題上,她可不想做個放大實驗還要別人同意,再說原料來自煤幹餾和電解,數量有限,設備的利用率不會太高。“這個反應釜和蒸餾係統應該屬於有機化學實驗室的中試基地,有空閑的時候可以使用他們完成生產任務。若僅僅用來造六六六有點浪費了,我以後會開發另外一些產品,總不能每次都新造反應釜吧。”

  於是精細有機化學實驗室保住了這套大家夥。化工部另建生產用的反應釜,在他們眼裏,這樣的設備還是較小,打算弄個大的,上千升的。實驗方案在中試基地優化好了,再進行生產。

  向知雅至此算完成了六六六的工藝路線。下來她想試試DDT。六六六雖然也是殺蟲劑,但是它還是很原始的,碳原子利用率很低。沒有石油就沒有大量的苯環,得省著點用。

  DDT對曾經在人類對抗蟲媒疾病瘧疾傷寒登革熱黃熱病中發揮了巨大的作用,也一度被禁用後解禁(2002年)——因為非洲的瘧疾卷土重來每年導致上百萬人死亡。它很穩定,因此能長時間的發揮藥效,對哺乳動物的急性毒性很低,短時間少量接觸不會傷害人體。但是會在脂肪中累積,在食物鏈富集,導致食物鏈頂層生物死亡如果元老院把所有DDT的生產使用控製在手裏,其實就等於控製了它對環境的傷害。

  先製備一些溶劑,擴充一下原料,好讓自己別總是用糟糕的溶劑。先是乙酸乙酯,木材幹餾得到的乙酸,和發酵得到的乙醇,用濃硫酸做催化劑,加熱到回流,回流管下麵接著分水器,定時把分水器裏的水放出來,直到分水器裏不再產生水,然後精餾出得到乙酸乙酯。先在實驗室裏做個幾升當溶劑用,還可以調香用。

  采購的原油裝在陶瓷缸裏,直接加熱收集190度以下的餾分——也就是汽油的餾程,蒸完在下風口挖個坑連缸子一埋,等以後煉油工藝出來了再說。這樣搞出來的汽油麵目可疑,黃黃的一股臭味,臭味讓她想起很久以前用過的氣味可怕的硫醇。粗製汽油先用鹽酸水溶液洗後再堿洗,臭味沒了,但是依然有點黃,加點生石灰脫水,發現不能脫色,就過濾後加入10%的活性炭——化工部門的試做品,在耐火磚搭的斯列普爐中,水蒸氣通過碳粉活化製得——加熱回流,粗製汽油一下變得黑乎乎的,過濾掉活性炭再精餾,分段收集30-60度,60-90度的餾分,都是石油醚。

  DDT的全名雙對氯苯基三氯乙烷,生產原料需要三氯乙醛和氯苯,濃硫酸做催化劑。三氯乙醛的原料是水合三氯乙醛,可以cui眠和抗驚厥的藥品;氯苯由苯和氯氣在三氯化鐵的催化下合成。水合三氯乙醛由氯氣和乙醇製得。這些東西穿越集團都有。

  搞定了六六六,給向知雅很大的安全感,咱為穿越國做出了實打實的貢獻了,和李祝聯係了一下,想買一個女仆幫自己洗衣服做飯打掃衛生,沒有洗衣粉的時代洗衣服真累。

  辦公廳主任李祝向她展示了一些通過政治審查的女仆,幾大洲的都有,不過白人和明人明顯更多,然後他苦口婆心的說:“女仆還是不要太漂亮了,不能比女首長還漂亮,否則以後的婚姻可能會有隱患,慎重考慮啊。”向知雅對他的關心表示感謝。

  李祝一眼就看出來她對此不以為然,他想了想又從一堆資料中又翻出來一本資料冊:“這是我們培養的男性仆役,選擇餘地不是太大……注意保密。”

  “真有啊,讓我看看,哈哈,這個真是男的?是個小受吧,哇,還有白人,呃,還有黑的,不用他開礦是怕他跑了抓不到嗎?”李祝對她的腦洞感到一陣汗“……我還是選女仆,要擅長做飯的,會縫紉,會做家務伺候人的,最好會趕車,長相看著舒服就行了。”

  最後選中了一個女仆許仙,蕭子山就不擔心了,這個女仆長得對向知雅很安全,這樣以後出問題的可能性就小了,穿越眾都多少習慣了侍女伺候,以後敢娶向知雅的肯定也不是想讓她伺候的。

  許仙原名二丫兒,小時候被賣給廣東一戶地主,從小就在莊子裏照顧少爺小姐,幫廚,掃地,什麽都幹,然後家境敗落後流落街頭被葡萄牙人接走,她看到是位女首長後就暗暗祈禱這位女元老脾氣不要很差就行了。

  向知雅把女仆安置在自己的宿舍,負責做家務,但是自己的實驗物品房間除非她允許堅決不能進去,她自己又過上了幸福生活。向許仙重申了保密原則,不得泄漏有關元老的任何事情,她不喜歡聽人背後議論,也承諾許仙以後可以嫁人,“但是你婚後除了孕產哺乳期,依然要以生活秘書為最優先工作。”平時做完活,她還要做一些向知雅派的女紅,比如綢布雙層口罩,中間夾著碳粉,但是碳粉很細,總是會沉在下麵。比如皮製的半麵具,口鼻處隆起,填充的碳粉,還有每個手指都分開很貼身的手套,反正她不管做,可難為了女仆。

  向知雅回到實驗室,助理們都已經準備好了,穿著長袖長褲,還帶著厚厚的手套和口罩,鼻子上架著滑稽的圓型平光眼鏡。今天要考核實驗操作,兩個人一組,向元老盯著每個人的一舉一動,稱樣,架設反應裝置,萃取,過濾等等操作,都沒有出現任何違規動作,這才滿意了。但她還是要強調:“任何事故都和違規操作有關。不要有任何僥幸和偷懶心理,否則遲早會吃虧。”

  助理們跟著向首長,如果不做實驗,那就是上課,講有機化學,向知雅選了一個比較簡單的版本,著重於化合物分類和它們的性質,對反應機理就少一些。反應機理根本無法驗證,再刨根問底一下,向知雅可不想用沒法帶來的儀器來解釋,這不符合她“實驗證明假設”的原則,而很多化合物,比如烯烴炔烴,沒有石油工業就沒戲。而做實驗的日子就辛苦一些,天不亮就要出門,晚上搞不好要忙到半夜。

  現在,向元老就在分配下一次的實驗任務,合成三氯乙醛:“我們將用乙醇和氯氣反應製造三氯乙醛。早上8點開始,搭設氯氣發生裝置和反應裝置,裝置如圖,這個反應對氯氣的純度要求比較高,因此一定要把氯氣發生裝置裏的空氣排出後再使用!氯氣經過幹燥後通入反應器,反應溫度回流,攪拌用磁力攪拌。尾氣中和的裝置

  和之前一樣。用密度計監控反應,反應到一定程度,通入水蒸氣,這時候的反應溫度會升高,然後繼續通氣。”向知雅說到這裏,考慮了一下:“水蒸氣需要定量,用有刻度的燒杯燒水。然後這個粗產物和濃硫酸加熱,蒸出三氯乙醛。”一級助手們在記錄本上刷刷的記錄下大概的流程,然後開始討論,“注意防護硫酸,一兩滴到衣服上趕緊更換下來水洗,大量立即大量水衝洗。此外還有問題嗎?”“為什麽通入水蒸氣?”“這個反應和之前的一樣嗎?”…………

  討論清楚了再開始動手,預案做充分些,事情就比較順利。實驗室級產率和純度都還可以。用蠟封了口,送到張紮克手裏按藥典滴定了一下酸性和醛基含量,取了一部分派初級助手送到藥廠和南華總醫院看看能不能開發相應的劑型,水合氯醛有一個劑型可以作為口腔用麻醉藥,用來對抗齲齒。然而令向首長感到有點煩惱的是,這個化合物的工業生產和實驗室生產差別比較大,工業生產一般是連續式的,氯氣逆流,乙醇通過三級或者四級的氯化器,想擴大到工業級,還得造設備,乙醇高位槽,廢液儲槽,預熱裝置,蒸汽發生裝置,這就是一整個車間。關鍵還是要看南華有多大的需求。

  晚上回到百宿舍,向知雅做了一夜千奇百怪的夢,一個很小的人指著溢出來的成品說我們快被它給淹沒了,快跑啊,然後另一個麵目模糊說鏽死了反應根本關不住。然後不知道誰咣咣咣的敲著宿舍的大門,她就被吵醒了,發現天剛亮,是許仙在廚房做飯切菜的聲音。把小姑娘打發出去買早點吃給自己捎一份別吵她,然後加入回籠教。

  明天是造氯苯呢還是用甲苯代替氯苯直接做DDT的類似物呢?向知雅朦朦朧朧的想,還是做類似物吧,少一個步驟,成品也一樣能用,不然要和爆破組搶氯苯了……

  “我光知道濃硫酸是危險的,但是我不知道稀硫酸也這麽厲害。”一級助手張任說,他的褲子破了一個很大的洞。昨天的工作中,他中和廢液的時候把水稀釋過的硫酸濺到一滴,自己都沒發現。回家的時候,走著走著,褲子上的一塊布就掉了下來,撿起來發現都糟了,稍微一捏就碎,回去後褲子洗了又補了一塊補丁。

  向知雅看著,搖搖頭說:“稀硫酸在你褲子上,風一吹,水分揮發,濃度就升高了,然後你的褲子就倒黴了。”注意到所有助手都意識到了這點,包括兩個初級助手,她開始安排今天的任務:“還是製備三氯乙醛,擴大五倍。”

  然後就到休息間,找了一個小黑本,把之前的“作死行為”和這個事件都記錄下來,這種小小的事故往往被及時處理不至於釀成大禍,但是錯犯多了遲早有一天會有嚴重的後果。因此防患未然,抹掉名字記錄下來,用來培訓新人。

  記錄完了,給張紮克寫信,希望把溶劑純化轉移到他的試劑車間,另外約她有時間一起吃個飯。寫完,正式的封好口讓初級助手跑一趟。再拿出一張信紙給科技委員會寫報告,六六六的工藝複現已經完成,因為簡單建議應急的使用,中短期還是要用DDT的,以節省資源。DDT的實驗室製備預計不會有問題,但擴大生產工藝要為氯醛工段新建一個塔式氯化器,需要機械加工部門的元老幫助開發設備。此外,建議把石油醚,乙酸乙酯,甲苯溶劑的純化工作轉移到的試劑車間。新工段如果沒有元老願意帶,她可以培訓員工專精生產工藝。

  向知雅給學校的學生們精選了幾個簡單的實驗,讓他們了解各種操作。純理論科有專職的教師操心學校的化學教師很多,學校的課程和舊時空的相比,不用再學英語了,數理化可以多排一些,化學也不要是那麽簡單的。舊時空的高中化學總給人A+B=C+D清晰明快的感覺,然而,有機化學很多時候是A+B+C=C+D+E+F+G+H……+類似焦油的東西,讓分離變成一場痛苦的馬拉鬆。

  過了幾天,科技委員會回複同意轉移溶劑純化工作,氯醛工段執委會討論通過,機械部門找到了圖紙在製作。張紮克也同意了轉移溶劑純化工作。眾醫生的反饋是,可以配10%的水合氯醛溶液,在病人身上試用過了,才給了10克,不夠用。

  氯苯大概是向知雅實驗室做的最容易製備的產品:向苯裏通入氯氣,加三氯化鐵做催化劑,也可以直接加入鐵粉,控製溫度50度,薄層色譜和密度計兩種手段控製反應,反應結束後精餾出氯苯。然後放到中試基地去做放大。

  DDT的是氯苯三氯乙醛在發煙濃硫酸的催化下合成的。向知雅在實驗室裏做過一次小反應就直接上了中試反應釜,反應結束後用氫氧化鈉中和硫酸,取有機層減壓蒸餾出氯苯。500升的反應釜,第一次開工就得到了一次能獲得大約200kg的粗產物,重結晶純化,它能溶解在煤油裏,可以用粘土等製成粉劑或者乳油。

  完成了科技委員會的任務後,她覺得自己可以不用再被農藥限製住了,想搞定其他的。向知雅給幾個學者介紹這兩種農藥,兩種中間體三氯乙醛和氯苯的工藝和用途。另外對一些可能製備的有機化學產品做了介紹,比如氯苯可以水解成苯酚,可以擴大苯酚來源。比如可以從柳樹皮或者苯酚二氧化碳法製備水楊酸,再乙酰化得到阿司匹林。這樣需要開發乙酰化試劑,比如乙酸酐,乙酰氯。乙酰氯可以由乙酸和三氯化磷合成,三氯化磷又是有機磷係列的必需原料,可以由磷在氯氣中燃燒製得。苯可以硝化還原後得苯胺,苯胺可以產生一係列染料。再提議將發展石油工業寫入二五計劃,化學工業大多數原料都是來源於石油,避免經常被原料卡住脖子。