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       理論在有機(jī)合成領(lǐng)域不只扮演著一種角色。除了有助于化學(xué)家規(guī)劃可形成目標(biāo)化合物的一系列反應(yīng)之外，它也可用于指明潛在的障礙或者陷阱。我們?nèi)绾尾拍芎铣衫碚撋峡尚械幕衔锬?？正如我們剛剛討論的?ldquo;人工＂分子的創(chuàng)造不是簡(jiǎn)單的一個(gè)理論或者一組理論的推演過(guò)程?；瘜W(xué)不遵循傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)中的演繹方法學(xué)模型。雖然19世紀(jì)末和20世紀(jì)初合成的數(shù)以百計(jì)的苯衍生物都是基于苯分子的六角環(huán)結(jié)構(gòu)假說(shuō)，但是合成也需要有實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，比如弗里德?tīng)枺‵riedel）和克拉夫特（Crafts）在1877年引入了適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。無(wú)水氯化鋁的使用使得化學(xué)家們能夠用合適的有機(jī)氯化物對(duì)苯環(huán)上的氫進(jìn)行烷基取代反應(yīng)。這些反應(yīng)為19世紀(jì)末開(kāi)始出現(xiàn)的有機(jī)合成提供了反應(yīng)步驟，并構(gòu)成了名副其實(shí)的以工業(yè)模型為基礎(chǔ)的發(fā)明，它們?nèi)缃褚踩匀谎赜昧似浒l(fā)明者的姓名，像格氏反應(yīng)。隨著有機(jī)合成發(fā)明的大量應(yīng)用，特別是在人工染料工業(yè)以及后來(lái)的制藥研究中的應(yīng)用，其中的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增高，所以，人們通常通過(guò)申請(qǐng)相關(guān)的發(fā)明專利來(lái)保護(hù)發(fā)明者的經(jīng)濟(jì)利益。

       我們不想妄下結(jié)論說(shuō)，結(jié)構(gòu)理論對(duì)合成有機(jī)化學(xué)不具有決定性的影響，但是結(jié)構(gòu)化學(xué)本身確實(shí)并沒(méi)有為如何合成某給定化合物這樣的實(shí)際問(wèn)題提供解決方案。人工染料，特別是威廉·帕金（William Perkin）合成的苯胺紫，標(biāo)志著合成有機(jī)化學(xué)近上了工業(yè)界的舞臺(tái)。帕金是在1856年并不成功的奎寧合成嘗試中發(fā)現(xiàn)苯胺紫的，恰好在結(jié)構(gòu)分子式被廣泛推出之前。因而，這種里程碑式發(fā)明，不管是在化學(xué)結(jié)構(gòu)還是性質(zhì)方面，很顯然不是預(yù)先計(jì)劃中的。很多有用的材料，比如便利貼膠水、尼龍或者戈?duì)柼厮姑媪系?，都是化學(xué)修飾改良工作中的意外發(fā)現(xiàn)。當(dāng)人工染料研究勢(shì)頭強(qiáng)勁之時(shí)，特別是在19世紀(jì)末的德國(guó)，許多化學(xué)家小組都被動(dòng)員加入到首批工業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室，很多公司在廠房、設(shè)備、人員和知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方面投入了大量資金。這種對(duì)科學(xué)研究的資助已經(jīng)成為化學(xué)工業(yè)及其新興分支學(xué)科（制藥業(yè)、塑料業(yè)等）的主要特征，并且一直延續(xù)到今天。

       有機(jī)合成，特別是工業(yè)有機(jī)合成，遠(yuǎn)不止是對(duì)理論科學(xué)進(jìn)步的“應(yīng)用”這么簡(jiǎn)單。實(shí)際上，在這個(gè)領(lǐng)域部署的各種資源中，相對(duì)很少屬于傳統(tǒng)意義的理論上的資源。為了對(duì)這些資源進(jìn)行一個(gè)大致的初步性分類，我們建議將它們按照應(yīng)用于分析、合成或者大規(guī)模生產(chǎn)這三個(gè)類別來(lái)劃分。

       首先，所有工業(yè)生產(chǎn)都涉及一些對(duì)終產(chǎn)物的質(zhì)控分析。這些分析技術(shù)用以驗(yàn)證每一步合成中間體的組成，以及標(biāo)準(zhǔn)化終產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者的產(chǎn)品進(jìn)行分析也有助于仿造或者改進(jìn)其產(chǎn)品。雖然質(zhì)量控制已經(jīng)越來(lái)越依賴于技術(shù)設(shè)備，但是也并非完全如此。例如，鋼鐵鑄造廠中技能嫻熟的技術(shù)領(lǐng)班可以一眼看出加入到鐵水中的碳量是否合適。這種判斷是依靠液體外觀，特別是其顏色進(jìn)行的。這種非正式的分析技術(shù)來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)的累積而不是材料科學(xué)的分子理論。

       我們來(lái)看第二個(gè)分類，很顯然合成需要工業(yè)工程師掌控各種步驟。雖然他們接收到的訓(xùn)練基本上是理論性的，但是在實(shí)踐中，需要選擇使用哪個(gè)步驟，或者新的生產(chǎn)工藝要求發(fā)明新的步驟，總是意味著需要他們實(shí)施一定量的綜合性反復(fù)試驗(yàn)才能作出選擇或者發(fā)現(xiàn)新的步驟。

       最后，生產(chǎn)規(guī)?；P(guān)系到將一系列實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)轉(zhuǎn)化成切實(shí)可行的工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的工藝技術(shù)。似乎這種轉(zhuǎn)化原則上應(yīng)該很直觀，然而其實(shí)大規(guī)模生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)通常比研發(fā)合成路線產(chǎn)生的問(wèn)題多得多，許多發(fā)明創(chuàng)新性的合成路線到頭來(lái)發(fā)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模上根本行不通。而另一方面，設(shè)計(jì)獨(dú)到的大規(guī)模生產(chǎn)步驟也為化學(xué)工業(yè)帶來(lái)了技術(shù)革命，比如，生產(chǎn)人工純堿的勒布朗克工藝或者生產(chǎn)氨水的哈伯工藝。規(guī)?；a(chǎn)是一個(gè)跨學(xué)科的生產(chǎn)過(guò)程，需要憑借物理學(xué)、機(jī)械學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和建筑學(xué)方面的技術(shù)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)一個(gè)具有竟?fàn)幜Φ纳a(chǎn)工藝需要所有這些技術(shù)和更多其他技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。有機(jī)化學(xué)家接受到的訓(xùn)練，是不足以勝任生產(chǎn)工藝的化學(xué)工程師職位的，就更不用說(shuō)理論有機(jī)化學(xué)家了。沙普塔爾（Chaptal），作為一名化學(xué)家、企業(yè)家以及后來(lái)成為一名成功的政治家，早已經(jīng)意識(shí)到將實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新引人到工業(yè)生產(chǎn)車間需要慎之又慎，他在1807年寫到：

       如果生產(chǎn)者根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)室結(jié)果或者具有欺性的假象來(lái)確定其實(shí)施或者獲得推測(cè)結(jié)果，那么這種作法很容易折損其化學(xué)工程師的名譽(yù)。不管創(chuàng)新看似會(huì)帶來(lái)多少收益，只有經(jīng)過(guò)最鎮(zhèn)重的考察研究之后，才可以把創(chuàng)新輸入到生產(chǎn)車間。

       由工業(yè)和科學(xué)家們促使發(fā)展起來(lái)的、在理論科學(xué)指導(dǎo)下的技術(shù)和工業(yè)形象，其中隱藏著這樣一個(gè)事實(shí)：推理性的成份較少，而技藝性成份較多。合成化學(xué)工業(yè)所需要的眾多知識(shí)并不是在學(xué)?；蛘叽髮W(xué)中習(xí)得的。它們不屬于科學(xué)理論的“普適”知識(shí)，而是“局部”的知識(shí)，或者引用沙普塔爾的詞匯叫作“專門知識(shí)”。在沙普塔爾看來(lái)，決定專門知識(shí)的關(guān)鍵因素包括工廠的地理環(huán)境和人文環(huán)境，而且也擴(kuò)延到在工作中習(xí)得的隱性知識(shí)，許多知識(shí)是在反復(fù)的失敗和錯(cuò)誤試驗(yàn)中獲得的，而這些實(shí)驗(yàn)意外則通常作為實(shí)例教材。的確，自從沙普塔爾時(shí)代以來(lái)，化學(xué)工藝學(xué)開(kāi)始出現(xiàn)，它嘗試合理解釋那些把物理學(xué)和數(shù)學(xué)應(yīng)用于原材料到化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化工藝。在19世紀(jì)末，許多大學(xué)開(kāi)始開(kāi)設(shè)化學(xué)工藝學(xué)課程，而工藝過(guò)程學(xué)則自此獨(dú)立成為一門專業(yè)學(xué)科。

       從實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)生產(chǎn)的相互透中應(yīng)該很容易看出，純粹和應(yīng)用化學(xué)的模式從很多方面看是一種臆想。特別是，它呈現(xiàn)的是一個(gè)從基于純粹科學(xué)理論的合成研發(fā)向該研發(fā)結(jié)果應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)工藝的單向流形象。由于生物及其他技術(shù)的興起而模糊了實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)生產(chǎn)之間的劃分界限，從而導(dǎo)致宣布淘汰二者間的劃分，但即使在這之前，工業(yè)實(shí)踐和大學(xué)研究之間的雙向交換一直都存在。在19世紀(jì)，許多致力于從事化學(xué)工作的人都是以學(xué)徒形式在某個(gè)化學(xué)藝術(shù)領(lǐng)域接受訓(xùn)練，而且，大學(xué)里的化學(xué)家們也經(jīng)常在工業(yè)中做兼職順問(wèn)，這在一定程度上確實(shí)貼補(bǔ)了他們的收入，盡管一般而言在當(dāng)時(shí)這并不是什么值得炫耀的資本。

       科學(xué)哲學(xué)家們常常被這兩對(duì)矛盾體之間的相似性所困擾：一方面是理論與實(shí)踐，另一方面是純粹與應(yīng)用科學(xué)。相比之下，即使處于科學(xué)最高水平的學(xué)術(shù)化學(xué)家們，對(duì)于這種區(qū)分也一直抱有懷疑態(tài)度。因而，在20世紀(jì)90年代，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者化學(xué)家羅德·霍夫曼（Roald Hoffmann）作了題為“贊美合成”的一系列反思，這在某種意義上類似于一個(gè)世紀(jì)以前的貝特洛的思想。“合成是一項(xiàng)非凡的活動(dòng)，它是化學(xué)的核心，讓化學(xué)更加接近于藝術(shù)但又不同于藝術(shù)，它有很多邏輯在里面，人們都曾經(jīng)嘗試教會(huì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)分子合成的策略。”

       盡管如此，當(dāng)霍夫曼繼續(xù)講到很多不同類型合成的時(shí)候，兩者間的相似性也到此為止了。他指出，以經(jīng)濟(jì)為考量核心的計(jì)劃工業(yè)合成與由機(jī)會(huì)控制的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室研究合成之間有天壤之別，在實(shí)驗(yàn)室合成中，研究者們不斷運(yùn)用直覺(jué)力和技巧，目的是克服看似不可逾越的障礙。聰明的化學(xué)家們能夠利用大自然規(guī)律實(shí)現(xiàn)顯然不符合這些規(guī)律的一些結(jié)果。霍夫曼將合成化學(xué)比作是與大自然的一場(chǎng)棋技對(duì)弈?；瘜W(xué)家在反應(yīng)路線中的一步步?jīng)_關(guān)，這里打破一個(gè)化學(xué)鍵而在另一處形成一個(gè)新的化學(xué)鍵，催化一個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)必要的化合物中間體，同時(shí)確保反應(yīng)在該條件下具有一定的產(chǎn)率，定位取代至特定位置而阻斷其他的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化或者錯(cuò)誤的反應(yīng)路線，以免消耗中間產(chǎn)物而形成不需要的產(chǎn)物。這種與大自然對(duì)弈的智慧游戲是合成化學(xué)藝術(shù)的核心。每一個(gè)新分子的合成都是個(gè)人或者集體取得的一項(xiàng)勝利成果，它展現(xiàn)的是化學(xué)家的技能和想象力。化學(xué)家制造新分子的世界不是一個(gè)理論的世界，而是一個(gè)物質(zhì)相互作用的世界，其中直覺(jué)力和想象創(chuàng)新力與系統(tǒng)使用理論知識(shí)和邏輯的能力具有同等的重要性。