清理化学厨房

我经常把一家正在运转的化工厂比作一家特别繁忙的餐馆。化学家计划菜肴并开发食谱，而操作员则在工厂里烹饪产品。顾客们如饥如渴地等待着他们的化合物被运给他们，询问服务员(销售人员)他们的订单是如何来的，他们的产品是否经过质量控制实验室的测试。

但还有其他细节需要考虑。我们在哪里可以买到食材?这些食材的质量如何?最肮脏的细节是，在繁忙的轮班结束时，必须有人清理锅碗瓢盆。

这是过程化学家们最终发现自己在思考的那些不太有趣的任务之一——当反应堆的一侧可能有黏黏的残留物，或者管道中有一些剩余的产品时，最容易清理反应堆的方法是什么?虽然有时操作人员需要穿戴整齐，小心翼翼地进入反应堆，轻轻地刮掉粘在陶瓷壁上的化合物，但通常情况下，使用溶剂更安全、更容易。

什么是最好的清洗溶剂?理想情况下，是一些便宜的，不易燃的，并能够溶解大部分或所有试剂或反应物在过程中使用。也许乙腈是你所有化学残留物的完美溶剂，但工厂经理会对你要求使用1000升昂贵且难以获得的溶剂仅用于清洁表示怀疑。水是一种很好的清洁溶剂，当然前提是你的反应堆里没有太多不溶于水的化学物质。

对于清洗溶剂，还需要注意反应性问题。在一个现在著名的案例中，罗氏一家生产抗艾滋病药物奈非那韦(nelfinavir)的工厂生产的药片开始出现恶臭问题。它们被甲磺酸乙酯污染，这是残留的清洁乙醇留在用于储存甲烷磺酸的反应器中形成的。虽然发臭的药片一定令人讨厌，但被污染的奈非那韦有一个更大的问题——甲磺酸乙酯具有遗传毒性。

化学物质的基因毒性是什么?简而言之，就是破坏DNA的能力。甲磺酸乙酯可直接烷基化DNA碱基。不出所料，甲基化剂硫酸二甲酯也具有遗传毒性。如果一种化合物在检测中呈阳性，则广泛使用Ames细菌致突变性试验在美国，它可以被标记为基因毒性，并需要进行更仔细的检查。法规限制通过药物接触此类化合物。在美国，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration，简称fda)规定的阈值水平是，如果在一生中暴露于放射性物质，每10万名患者最多会增加一例癌症病例。

对于大多数药物来说，这种长时间的暴露是不太可能的。但当涉及到治疗慢性疾病时，它就成为一个更大的问题。药物中基因毒性杂质的最新例子涉及沙坦家族的药物治疗高血压。由于含有少量的遗传毒性化合物，大量此类药物已被召回N-亚硝基二甲胺(NDMA)已被检测到。这种化合物是怎么进去的?受影响的沙坦都含有四唑环，其中3个氮是由叠氮化钠提供的。反应后，亚硝酸钠被用来破坏任何剩余的有毒叠氮化钠。但如果周围有二甲胺(例如作为二甲基甲酰胺溶剂中的杂质)，它可以与亚硝酸(在酸性条件下由亚硝酸钠形成)反应生成NDMA。亚硝胺后来也在其他药物中被检测到，包括胃灼热药雷尼替丁欧洲监管机构已指示企业调查其所有产品是否存在潜在污染。

当然，没有一个参与生产这些药物的化学家在某天醒来时想到:“今天，我将给我的公司带来巨大的财务头痛，并使成千上万的人面临更大的癌症风险。”“相反，我怀疑我们很多人以前都有一个简单的想法:我所做的这种改变是为了获得一些理想的结果(更高的产量，更简单的化学反应或更低的成本)，是无害的。”这种变化可能是无害的，但对我们来说，向自己证明这一点很重要。与其假设基因毒性杂质不可能形成，不如研究我们的过程并仔细确定令人不安的杂质的命运。化学有很多方面需要考虑，当我们的产品每天被数百万人消费时，这些细节就变得至关重要。