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       理論在有機合成領域不只扮演著一種角色。除了有助于化學家規(guī)劃可形成目標化合物的一系列反應之外，它也可用于指明潛在的障礙或者陷阱。我們如何才能合成理論上可行的化合物呢？正如我們剛剛討論的，“人工＂分子的創(chuàng)造不是簡單的一個理論或者一組理論的推演過程?；瘜W不遵循傳統(tǒng)科學哲學中的演繹方法學模型。雖然19世紀末和20世紀初合成的數(shù)以百計的苯衍生物都是基于苯分子的六角環(huán)結構假說，但是合成也需要有實驗創(chuàng)新，比如弗里德爾（Friedel）和克拉夫特（Crafts）在1877年引入了適當?shù)拇呋瘎?。無水氯化鋁的使用使得化學家們能夠用合適的有機氯化物對苯環(huán)上的氫進行烷基取代反應。這些反應為19世紀末開始出現(xiàn)的有機合成提供了反應步驟，并構成了名副其實的以工業(yè)模型為基礎的發(fā)明，它們如今也仍然沿用了其發(fā)明者的姓名，像格氏反應。隨著有機合成發(fā)明的大量應用，特別是在人工染料工業(yè)以及后來的制藥研究中的應用，其中的經濟風險也隨之增高，所以，人們通常通過申請相關的發(fā)明專利來保護發(fā)明者的經濟利益。

       我們不想妄下結論說，結構理論對合成有機化學不具有決定性的影響，但是結構化學本身確實并沒有為如何合成某給定化合物這樣的實際問題提供解決方案。人工染料，特別是威廉·帕金（William Perkin）合成的苯胺紫，標志著合成有機化學近上了工業(yè)界的舞臺。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，恰好在結構分子式被廣泛推出之前。因而，這種里程碑式發(fā)明，不管是在化學結構還是性質方面，很顯然不是預先計劃中的。很多有用的材料，比如便利貼膠水、尼龍或者戈爾特斯面料等，都是化學修飾改良工作中的意外發(fā)現(xiàn)。當人工染料研究勢頭強勁之時，特別是在19世紀末的德國，許多化學家小組都被動員加入到首批工業(yè)研究實驗室，很多公司在廠房、設備、人員和知識產權管理方面投入了大量資金。這種對科學研究的資助已經成為化學工業(yè)及其新興分支學科（制藥業(yè)、塑料業(yè)等）的主要特征，并且一直延續(xù)到今天。

       有機合成，特別是工業(yè)有機合成，遠不止是對理論科學進步的“應用”這么簡單。實際上，在這個領域部署的各種資源中，相對很少屬于傳統(tǒng)意義的理論上的資源。為了對這些資源進行一個大致的初步性分類，我們建議將它們按照應用于分析、合成或者大規(guī)模生產這三個類別來劃分。

       首先，所有工業(yè)生產都涉及一些對終產物的質控分析。這些分析技術用以驗證每一步合成中間體的組成，以及標準化終產品的質量。對競爭者的產品進行分析也有助于仿造或者改進其產品。雖然質量控制已經越來越依賴于技術設備，但是也并非完全如此。例如，鋼鐵鑄造廠中技能嫻熟的技術領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，特別是其顏色進行的。這種非正式的分析技術來源于經驗的累積而不是材料科學的分子理論。

       我們來看第二個分類，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練基本上是理論性的，但是在實踐中，需要選擇使用哪個步驟，或者新的生產工藝要求發(fā)明新的步驟，總是意味著需要他們實施一定量的綜合性反復試驗才能作出選擇或者發(fā)現(xiàn)新的步驟。

       最后，生產規(guī)?；P系到將一系列實驗室反應轉化成切實可行的工業(yè)規(guī)?；a的工藝技術。似乎這種轉化原則上應該很直觀，然而其實大規(guī)模生產工藝的開發(fā)通常比研發(fā)合成路線產生的問題多得多，許多發(fā)明創(chuàng)新性的合成路線到頭來發(fā)現(xiàn)在工業(yè)生產規(guī)模上根本行不通。而另一方面，設計獨到的大規(guī)模生產步驟也為化學工業(yè)帶來了技術革命，比如，生產人工純堿的勒布朗克工藝或者生產氨水的哈伯工藝。規(guī)模化生產是一個跨學科的生產過程，需要憑借物理學、機械學、經濟學和建筑學方面的技術，因為設計一個具有竟爭力的生產工藝需要所有這些技術和更多其他技術的有機結合。有機化學家接受到的訓練，是不足以勝任生產工藝的化學工程師職位的，就更不用說理論有機化學家了。沙普塔爾（Chaptal），作為一名化學家、企業(yè)家以及后來成為一名成功的政治家，早已經意識到將實驗室創(chuàng)新引人到工業(yè)生產車間需要慎之又慎，他在1807年寫到：

       如果生產者根據(jù)一些實驗室結果或者具有欺性的假象來確定其實施或者獲得推測結果，那么這種作法很容易折損其化學工程師的名譽。不管創(chuàng)新看似會帶來多少收益，只有經過最鎮(zhèn)重的考察研究之后，才可以把創(chuàng)新輸入到生產車間。

       由工業(yè)和科學家們促使發(fā)展起來的、在理論科學指導下的技術和工業(yè)形象，其中隱藏著這樣一個事實：推理性的成份較少，而技藝性成份較多。合成化學工業(yè)所需要的眾多知識并不是在學?；蛘叽髮W中習得的。它們不屬于科學理論的“普適”知識，而是“局部”的知識，或者引用沙普塔爾的詞匯叫作“專門知識”。在沙普塔爾看來，決定專門知識的關鍵因素包括工廠的地理環(huán)境和人文環(huán)境，而且也擴延到在工作中習得的隱性知識，許多知識是在反復的失敗和錯誤試驗中獲得的，而這些實驗意外則通常作為實例教材。的確，自從沙普塔爾時代以來，化學工藝學開始出現(xiàn)，它嘗試合理解釋那些把物理學和數(shù)學應用于原材料到化工產品的轉化工藝。在19世紀末，許多大學開始開設化學工藝學課程，而工藝過程學則自此獨立成為一門專業(yè)學科。

       從實驗室研究和工業(yè)生產的相互透中應該很容易看出，純粹和應用化學的模式從很多方面看是一種臆想。特別是，它呈現(xiàn)的是一個從基于純粹科學理論的合成研發(fā)向該研發(fā)結果應用于工業(yè)生產工藝的單向流形象。由于生物及其他技術的興起而模糊了實驗室研究和工業(yè)生產之間的劃分界限，從而導致宣布淘汰二者間的劃分，但即使在這之前，工業(yè)實踐和大學研究之間的雙向交換一直都存在。在19世紀，許多致力于從事化學工作的人都是以學徒形式在某個化學藝術領域接受訓練，而且，大學里的化學家們也經常在工業(yè)中做兼職順問，這在一定程度上確實貼補了他們的收入，盡管一般而言在當時這并不是什么值得炫耀的資本。

       科學哲學家們常常被這兩對矛盾體之間的相似性所困擾：一方面是理論與實踐，另一方面是純粹與應用科學。相比之下，即使處于科學最高水平的學術化學家們，對于這種區(qū)分也一直抱有懷疑態(tài)度。因而，在20世紀90年代，諾貝爾獎獲得者化學家羅德·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世紀以前的貝特洛的思想。“合成是一項非凡的活動，它是化學的核心，讓化學更加接近于藝術但又不同于藝術，它有很多邏輯在里面，人們都曾經嘗試教會計算機設計分子合成的策略。”

       盡管如此，當霍夫曼繼續(xù)講到很多不同類型合成的時候，兩者間的相似性也到此為止了。他指出，以經濟為考量核心的計劃工業(yè)合成與由機會控制的基礎實驗室研究合成之間有天壤之別，在實驗室合成中，研究者們不斷運用直覺力和技巧，目的是克服看似不可逾越的障礙。聰明的化學家們能夠利用大自然規(guī)律實現(xiàn)顯然不符合這些規(guī)律的一些結果?；舴蚵鼘⒑铣苫瘜W比作是與大自然的一場棋技對弈。化學家在反應路線中的一步步沖關，這里打破一個化學鍵而在另一處形成一個新的化學鍵，催化一個反應產生一個必要的化合物中間體，同時確保反應在該條件下具有一定的產率，定位取代至特定位置而阻斷其他的錯誤轉化或者錯誤的反應路線，以免消耗中間產物而形成不需要的產物。這種與大自然對弈的智慧游戲是合成化學藝術的核心。每一個新分子的合成都是個人或者集體取得的一項勝利成果，它展現(xiàn)的是化學家的技能和想象力。化學家制造新分子的世界不是一個理論的世界，而是一個物質相互作用的世界，其中直覺力和想象創(chuàng)新力與系統(tǒng)使用理論知識和邏輯的能力具有同等的重要性。