化學(xué)家的創(chuàng)造性思維中對(duì)直覺(jué)作用的體驗(yàn)
化學(xué)先生 / 2019-08-15
著名生物化學(xué)家、1984年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者布魯斯.梅里菲爾德( R. BruceMerrifield),從20世紀(jì)50年代起就從事蛋白質(zhì)化學(xué)的研究工作，長(zhǎng)期進(jìn)行肽的分離、鑒定、合成和制備。在進(jìn)行肽的合成中，他發(fā)現(xiàn)經(jīng)典多肽合成法存在兩大主要缺點(diǎn):一是合成一個(gè)具有確定序列的肽需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力，即使是合成一個(gè)較為簡(jiǎn)單的五肽，也要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間。二是由于每步反應(yīng)產(chǎn)物要從反應(yīng)器中取出并加以純化,部分產(chǎn)物隨著每步純化步驟而損失，其結(jié)果是產(chǎn)物收率很低。對(duì)此，梅里菲爾德焦慮不安，并反復(fù)思考如何設(shè)想出“一種快速的、定量的、自動(dòng)化的方法來(lái)合成多肽”。
1959 年的一- 天，梅里菲爾德和他的同事們一起在洛克菲勒大學(xué)乘電梯上四樓，準(zhǔn)備去生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí),他突然從載人電梯在移動(dòng)中把各樓層連接起來(lái)的感知中,穎悟到一種合成蛋白質(zhì)的新方法。富有敏捷思維能力的梅里菲爾德，立即抓住了這個(gè)“靈感”，設(shè)想出這樣一個(gè)固相多肽合成法:如果將第一個(gè)氨基酸固定在某種固體載體上作為連接新的氨基酸的起點(diǎn)，被固定的氨基酸仍保留在反應(yīng)器中，而不需要的試劑和溶劑則用過(guò)濾和洗滌除去,那么,反應(yīng)產(chǎn)率將會(huì)提高，合成過(guò)程也將會(huì)大大加速。
為了實(shí)現(xiàn)這一連續(xù)合成的設(shè)想，梅里菲爾德進(jìn)行了整整三年的實(shí)驗(yàn)研究，終于選出了一種合適的聚合體載體(苯乙烯-2%二乙烯苯共聚物小球體)。1962 年,他在美國(guó)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)(FASEB)的會(huì)議上，公開(kāi)宣告了他的固相多肽合成法的成功:對(duì)于每個(gè)縮合步驟得到將近100%的產(chǎn)率;往載體上加上一個(gè)氨基酸僅需4個(gè)小時(shí)，而最終產(chǎn)物的純化和鑒定也只需二至三個(gè)星期。梅里菲爾德固相多肽合成法的巨大潛力深深地吸引了眾多的化學(xué)家投身到這個(gè)研究領(lǐng)域。到20世紀(jì)70年代，這個(gè)方法已成為許多多肽合成實(shí)驗(yàn)室使用的一種基本方法。它不僅對(duì)有機(jī)化學(xué)生物化學(xué),而且對(duì)醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、藥物學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展,都發(fā)揮了巨大的推動(dòng)作用。
在探索直覺(jué)思維時(shí),德國(guó)有機(jī)化學(xué)家凱庫(kù)勒的直覺(jué)體驗(yàn)十分典型,它更多的是帶有一種夢(mèng)幻的色彩。1890 年,凱庫(kù)勒在紀(jì)念苯環(huán)學(xué)說(shuō)誕生25周年大會(huì)上談到，在1854年的一天晚 上,他乘馬車(chē)返回住地，路途中漸入夢(mèng)境。凱庫(kù)勒回憶說(shuō):“......瞧 !原子在我面前嬉戲蹦跳;無(wú)論什么時(shí)候這些小生命體出現(xiàn)在我面前，總是處于運(yùn)動(dòng)之中,但我-直未能看出它們運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。然而，今天我看到了兩個(gè)小的原子是如何不斷地結(jié)合成一對(duì)，而一個(gè)大原子又是如何抓住兩個(gè)小原子:另-些較大的原子則是如何緊拉住三個(gè)甚至四個(gè)小原子不放。同時(shí)，它們?nèi)刻幱诩彼傩D(zhuǎn)的舞蹈之中。我看到了大的原子是怎樣形成一個(gè)鏈 ,而僅僅在鏈端抓住那些小的原子......馬車(chē)夫的叫聲把我從夢(mèng)中驚醒。我花了當(dāng)晚的大部分時(shí)間,把夢(mèng)境中的形象梗概畫(huà)在了紙上。這就是‘結(jié)構(gòu)理論’(即‘碳鏈'結(jié)構(gòu)概念)的由來(lái)。"
凱庫(kù)勒還談到他的苯環(huán)結(jié)構(gòu)思想萌芽 ，也來(lái)自類(lèi)似的夢(mèng)幻直覺(jué)，那是1865年,在他留居比利時(shí)的根特期間。他回憶道:”有次在書(shū)房里,我坐下來(lái)寫(xiě)我的教科書(shū)，但工作沒(méi)有取得進(jìn)展我的心思轉(zhuǎn)向他方。我把坐椅轉(zhuǎn)向火爐打起瞌睡來(lái)了。原子再次在我的眼前姨戲眺躍，不過(guò)這次較小的原子基團(tuán)退居后面，表現(xiàn)得頗有節(jié)制:重復(fù)出現(xiàn)的這類(lèi)夢(mèng)境使我的思想變得更加敏銳.致使我現(xiàn)在能夠識(shí)別出多種形態(tài)的大結(jié)構(gòu):那-條條長(zhǎng)列分子有時(shí)緊緊地?cái)D在了一起，像蛇運(yùn)動(dòng)似的纏繞旋轉(zhuǎn)。瞧!那是什么?一條蛇緊緊咬住了自己的尾巴，并且這種形態(tài)嘲笑般地在我的眼前旋轉(zhuǎn)著。仿佛有道閃電把我驚醒了。這次，我也花費(fèi)了這一夜的所有時(shí)間、得出了(關(guān)于苯環(huán)結(jié)構(gòu))假說(shuō)的設(shè)想。"
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