چگونه یک شیمیدان که از شغل روزانه خود قلاب بازی می کرد کمک کرد تا مقاله ای از مجله پرچمدار شیمی پس گرفته شود

[In the vein of the recent Chemical & Engineering News perspective on “how the internet has changed chemistry”, [see here for illuminating articles on access to databases, job searching, and education] به نظر می رسد زمان مناسبی برای بازنگری یک نمونه اخیر از این که چگونه اینترنت ماهیت خود اصلاحی فرآیند علمی را تقویت کرد و به بیرون آمدن مقاله ای که تحقیقات ضعیفی از مجله شاخص شیمی قبل از انتشار آن نداشت، کمک کرد.

چرا این را در وبلاگی برای دانشجویان شیمی آلی سال دوم منتشر کنید؟ تکرارپذیری آزمایش های علمی در اخبار است [psychology] [biomedical science]. این یک درس عالی برای افراد غیرمتخصص در مورد چگونگی انجام آزمایش‌های شیمی آلی است… و یادآوری این است که در حالی که مقالات بد گاهی به صورت مخفیانه وارد می‌شوند، ادبیات شیمی آلی یکپارچگی زیادی دارد.]

در 21 ژوئیه 2009 یک… جالب هست مقاله در بخش ASAP (“به محض انتشار”) مجله انجمن شیمی آمریکا (JACS) منتشر شد. نویسندگان ادعا کردند که درمان مولکول زیر (4-chlorobenzyhydrol) آ با هیدرید سدیم پایه (NaH) منجر به تشکیل محصول شد ب (4-کلرواستوفنون) در بازدهی 85 درصد. این مقاله چندین نمونه بسیار مشابه دیگر داشت.

اگر بتوانید فرمول‌های ساختاری را بخوانید، می‌توانید ببینید که آنچه در اینجا اتفاق افتاده این است که CH شکسته شده است و ما یک پیوند دوگانه CO جدید (“پیوند π”) تشکیل داده‌ایم – واکنشی به نام اکسیداسیون

نویسندگان ادعا کردند که هیدرید سدیم به عنوان اکسیدان در این واکنش عمل می کند.

پاسخ بسیاری از شیمیدان ها این بود که ابرویی را در هم انداختند و گفتند: «ها؟». از آنجایی که خود تعریف اکسیداسیون به زنگ تفريح پیوندهای CH، و NaH یک معرف برای تشکیل پیوند به H، به نظر بسیار کنجکاو به نظر می رسد (حداقل) که این معرف ممکن است به عنوان یک عمل کند اکسید کننده.

به طور خاص، نویسندگان در مورد اینکه چگونه NaH می تواند این کار را انجام دهد (فرآیندی که شیمیدانان آلی از آن به عنوان “مکانیسم واکنش” یاد می کنند) مبهم بودند و حتی گفتند که فلز سدیم (که باید همان آنیون NaH را تولید می کرد) باعث اکسیداسیون نمی شود. . در نگاه به گذشته، این یک سرنخ حیاتی بود که چیز دیگری در حال وقوع است.

فصل 1: ربودن نخ

در همین حال، در یکی از زوایای تاریک اینترنت که در آن زمان شیمیدان ها در حال معاشرت بودند، وبلاگ کاملا مصنوعی، نویسنده پل دوچرتی به تازگی یک را به پایان رسانده بود مقاله در مورد سنتز اخیر تریکولومالیدهای A و B توسط آزمایشگاه Sam Danishefsky در Sloan-Kettering.

نظر دوم در تاپیک، بحث را به سمتی کاملاً متفاوت هدایت کرد و به مقاله «NaH به عنوان اکسیدان» اشاره کرد.

فصل 2: ​​لایو بلاگینگ The Reaction

کنجکاوی دوچرتی برانگیخته شد. با توجه به سادگی مثال، و درک اینکه همین مواد اولیه در آزمایشگاه خودش وجود داشت، روز بعد (22 ژوئیه) او هر کاری که قرار بود در کار روزانه اش در Arrow Pharmaceuticals انجام دهد کمی مرخصی گرفت تا این واکنش را برای خودش بررسی کند.

در ساعت 10:40 صبح NaH در اتمسفر نیتروژن در دمای 0 درجه سانتیگراد به الکل اضافه شد و هم زد.
دوچرتی گفت: «می‌وزد».

ساعت 12:10 بعد از ظهر “تیس نارنجی!” پس از گرم شدن تا دمای اتاق، واکنش نارنجی شد [color is a parts-per-million phenomenon, so this can often be a misleading indication for reaction progress].
1:20 بعد از ظهر تحلیل اول واکنش توسط طیف‌سنجی جرمی کروماتوگرافی مایع (LCMS) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که هم ماده اولیه و هم محصول را نشان داد.

فصل سوم: نتیجه

روز بعد، دوچرتی یک NMR از مخلوط محصول (ابزاری که شیمیدان ها برای تعیین ساختار و خلوص ترکیبات آلی استفاده می کنند) گرفت و توانست تشخیص دهد که واکنش در بازدهی 15 درصد – با بازدهی 85 درصدی گزارش شده در مقاله فاصله زیادی دارد. [The NMR shows strong peaks corresponding to starting material at 7.5 and 2.0 ppm; the remainder of the peaks are product]

فصل 4: جامعه وزن می کند

در حالی که دوچرتی واکنش خود را به صورت زنده در وبلاگ منتشر می کرد، دیگران تلاش کردند تا نتایج روزنامه را بازتولید کنند.

یکی از نظر دهندگان دریافت که واکنش به هیچ وجه در غیاب اکسیژن انجام نمی شود، که به نظر می رسد این احساس عمومی را نشان می دهد که NaH در واقع اکسید کننده در این واکنش نیست.

با این حال، هنگامی که اکسیژن اضافه شد، همان واکنش به پایان رسید و محصول مورد نظر را به دست آورد:

دیگران مشاهدات مشابهی را گزارش کردند.

به مهر زمانی روی این پست ها توجه کنید. این نتایج ظرف 72 ساعت پس از نمایش آنلاین مقاله به دست آمد.

جالب توجه است که یکی از نظر دهندگان به مقاله ای از سال 1965 اشاره کرد که نشان می داد سابقه اکسیداسیون NaH (معمولاً به عنوان سوسپانسیون در روغن معدنی) الکل ها به اسیدهای کربوکسیلیک وجود دارد. در حضور هوا. به عبارت دیگر، نویسندگان مقاله 2009 تکالیف خود را انجام ندادند.

مرحله 5: “این دست نوشته به دلایل علمی پس گرفته شده است”

نتایج Docherty و همچنین نتایج نظر دهندگان نشان داد که “اکسیدان” واقعی در واکنش همانطور که نویسندگان مقاله ادعا کردند NaH نبود، اما اکسیژن مولکولی.

بعد از این همه چیز آرام شد. هیچ تماس مستقیمی با آزمایشگاه PI مسئول انتشار مقاله وجود نداشت. با این حال، مدت کوتاهی بعد، یادداشت زیر در جایی ظاهر شد که پیوند مقاله قبلاً ظاهر می شد.

“این دست نوشته به دلایل علمی پس گرفته شده است”

نتیجه:

ما از این چه چیزی را میتوانیم بیاموزیم؟ آزمایش‌های شیمی آلی دارای ویژگی‌های متعددی هستند که به درجه بالایی از تکرارپذیری کمک می‌کنند.

• حجم نمونه بزرگ انجام یک واکنش روی یک میلی مول (1/1000 مول) از مواد همچنان به این معنی است که شما 6 در 10 نمونه برداری می کنید.²⁰ مولکول ها [Docherty ran his experiment on 4 millimoles of material]. این را با مطالعات روانشناسی مقایسه کنید، که ممکن است بر روی چند ده نفر در کران پایین انجام شود. به جرات می توان گفت که هیچ شیمیدانی تا به حال مجبور نبوده است که مقدار p را دستکاری کند.
• هزینه معقول اکثر معرف ها (مواد شیمیایی در مقایسه با آنزیم ها، آنتی بادی ها، توالی های DNA و غیره معمولاً ارزان هستند)
• بازه زمانی کوتاه – بیشتر آزمایش ها در عرض 24 ساعت کامل می شوند. مثال بالا در 72 ساعت پس از ظاهر شدن مقاله به صورت آنلاین تکرار شد. این همچنین به طور مطلوب با مطالعات زیست پزشکی مقایسه می شود، که ممکن است ماه ها یا حتی سال ها طول بکشد (مثلاً اگر منتظر یک ارگانیسم با ژن حذفی هستید تا به مرحله رشد خاصی برسد)
• تخصص گسترده – بدون هیچ توهینی برای دوچرتی، هیچ چیز «خاص» یا منحصر به فردی در مورد آموزش او در سنتز ارگانیک وجود نداشت. او واکنشی نشان داد که هزاران نفر دیگر در جهان می توانستند به همان اندازه ماهرانه اجرا کنند. چیزی که او را در موقعیت منحصر به فردی قرار داد این بود که او وبلاگی را که هزاران شیمیدان دیگر خوانده بودند راه اندازی کرد، بنابراین نتایج او به طور گسترده توزیع شد. این را با بیولوژی مولکولی مقایسه کنید، جایی که موفقیت در بازتولید یک آزمایش ممکن است به تمرین قابل توجهی در انجام یک تکنیک آزمایشی خاص نیاز داشته باشد.
  جف ستلمن از Calico Life Sciences (در مقاله Science ذکر شده در بالا) گفت: “شما نمی توانید به من و جولیا چایلد یک دستور غذا بدهید و انتظار یک وعده غذایی به همان اندازه خوب را داشته باشید.” هنگامی که “اثرات جولیا کودک” در شیمی آلی به وجود می آید، احتمالاً دلیل خوبی برای آن وجود دارد (به زیر مراجعه کنید).

• حداقل متغیرها – برای شیمی آلی معمولاً کنترل دما، خلوص معرف ها، خلوص حلال و جو کافی است. ردپای آب یا اکسیژن می تواند مشکلاتی را به خصوص در مقیاس کوچک ایجاد کند، اما به طور کلی می توان با آنها مقابله کرد. در مقابل، کنترل متغیرها در مقالات زیست پزشکی می تواند یک کابوس باشد. آزمایش‌ها به تفاوت‌های کوچک در منابع پروتئینی، آلودگی یا سایر عوامل عجیب و غریب حساس هستند (مثلاً، موش‌ها توسط محققان مرد تحت استرس قرار می‌گیرند). برای مثال هایی در مورد اینکه چقدر می تواند به هم ریختگی آسان باشد، در اینجا چند درس در مورد پارانویا برای ساخت راه حل های سهام آورده شده است. اجازه دهید حتی به متغیرهای کنترل کننده در روانشناسی اشاره نکنیم. یکی از محققین که به او گفته شد نتایج او پس از تکرار بسیار ضعیف‌تر بود، گفت که دلیل آن این بود که در مطالعه تکراری از دانشجویان آمریکایی استفاده شد، در حالی که مطالعه او از ایتالیایی‌ها استفاده کرد.

با توجه به این موارد، به جرات می توان گفت که یکپارچگی نتایج در oادبیات شیمی ارگانیک بالاست. اگر مقالات پژوهشی مشکل‌ساز پیدا شوند، احتمالاً توجه به آنها جلب می‌شود و با توجه به سرعتی که نتایج آنها می‌تواند جعل شود، نیمه عمر آنها در ادبیات کوتاه خواهد بود. اینترنت این نیمه عمر را به طرز چشمگیری افزایش داده است.

Redux 2013

اگر به نظرات مقاله در Totally Synthetic نگاهی بیندازید، ممکن است در مورد واکنش دیگری که شیمی‌دان‌های آلی دمدمی‌انگیز هستند – اکسیداسیون هیدروژن‌های بنزیلیک با معرف IBX، گله‌های زیادی را متوجه شوید. در پست نویسی جالب این داستان، در سال 2013 این واکنش توسط نویسندگان ناشناس وب سایت مورد آزمایش قرار گرفت. Blog Syn. نویسندگان همچنین در ابتدا در بازتولید نتیجه یا به قول خودشان مشکل داشتند.به موجو نیاز دارد“.

با این حال، پس از بحث و گفتگو با یکی از نویسندگان اصلی مقاله (که یکی از دانشجویان فارغ التحصیل خود را به بازتولید اثر، با جزئیات حماسی، با تصاویر همراه واداشت)، آنها توانستند واکنش را برای تولید محصول مورد نظر تحریک کنند.

یک نظر دهنده ناشناس با چشم تیزبین اشاره کرد که اجرای “موفق” این واکنش دارای ناخالصی های آب بیشتری در IBX نسبت به اجرای “ناموفق” است، و باعث شد نظر دهنده پیشنهاد اضافه کردن مقدار کمی H را بدهد.₂O به واکنش به عنوان یک افزودنی. و ببین! بازده و زمان واکنش به طور قابل توجهی افزایش یافت و باعث شد نویسندگان بلاگ سین پیشنهاد کنند که H₂O ترکیب اضافی IBX، نه خود IBX، در واقع اکسیدان فعال بود.

من این را درج می‌کنم زیرا نمونه‌ای عالی از این است که چگونه «تأثیرات کودک جولیا» (یعنی دو نفر که دستور غذایی مشابهی با کیفیت متفاوت تولید می‌کنند) به دلایل علمی معتبر به وجود می‌آیند، و کاوش بیشتر متغیرها می‌تواند به درک بهتری از نحوه عملکرد واکنش‌ها منجر شود. .

کل مقاله ممکن است یکی از بهترین پست های وبلاگ شیمی باشد که تا کنون منتشر شده است، برای جزئیات کامل. آن را بررسی کنید.

در آخرین نکته، با آرزوی بهترین ها برای پل، هر کجا که هستید، برای هر کاری که در ساخت Totally Synthetic انجام دادید. به شدت از دست رفته است.