化學(xué)家的創(chuàng)造性思維中對直覺作用的體驗
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)獎獲得者布魯斯.梅里菲爾德( R. BruceMerrifield),從20世紀50年代起就從事蛋白質(zhì)化學(xué)的研究工作，長期進行肽的分離、鑒定、合成和制備。在進行肽的合成中，他發(fā)現(xiàn)經(jīng)典多肽合成法存在兩大主要缺點:一是合成一個具有確定序列的肽需要花費很多時間和精力，即使是合成一個較為簡單的五肽，也要花費幾個月的時間。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、自動化的方法來合成多肽”。
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，準備去生物化學(xué)實驗室時,他突然從載人電梯在移動中把各樓層連接起來的感知中,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“靈感”，設(shè)想出這樣一個固相多肽合成法:如果將第一個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，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濾和洗滌除去,那么,反應(yīng)產(chǎn)率將會提高，合成過程也將會大大加速。
為了實現(xiàn)這一連續(xù)合成的設(shè)想，梅里菲爾德進行了整整三年的實驗研究，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,他在美國實驗生物學(xué)協(xié)會聯(lián)合會(FASEB)的會議上，公開宣告了他的固相多肽合成法的成功:對于每個縮合步驟得到將近100%的產(chǎn)率;往載體上加上一個氨基酸僅需4個小時，而最終產(chǎn)物的純化和鑒定也只需二至三個星期。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)家投身到這個研究領(lǐng)域。到20世紀70年代，這個方法已成為許多多肽合成實驗室使用的一種基本方法。它不僅對有機化學(xué)生物化學(xué),而且對醫(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)揮了巨大的推動作用。
在探索直覺思維時,德國有機化學(xué)家凱庫勒的直覺體驗十分典型,它更多的是帶有一種夢幻的色彩。1890 年,凱庫勒在紀念苯環(huán)學(xué)說誕生25周年大會上談到，在1854年的一天晚 上,他乘馬車返回住地，路途中漸入夢境。凱庫勒回憶說:“......瞧 !原子在我面前嬉戲蹦跳;無論什么時候這些小生命體出現(xiàn)在我面前，總是處于運動之中,但我-直未能看出它們運動的性質(zhì)。然而，今天我看到了兩個小的原子是如何不斷地結(jié)合成一對，而一個大原子又是如何抓住兩個小原子:另-些較大的原子則是如何緊拉住三個甚至四個小原子不放。同時，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鏈 ,而僅僅在鏈端抓住那些小的原子......馬車夫的叫聲把我從夢中驚醒。我花了當(dāng)晚的大部分時間,把夢境中的形象梗概畫在了紙上。這就是‘結(jié)構(gòu)理論’(即‘碳鏈'結(jié)構(gòu)概念)的由來。"
凱庫勒還談到他的苯環(huán)結(jié)構(gòu)思想萌芽 ，也來自類似的夢幻直覺，那是1865年,在他留居比利時的根特期間。他回憶道:”有次在書房里,我坐下來寫我的教科書，但工作沒有取得進展我的心思轉(zhuǎn)向他方。我把坐椅轉(zhuǎn)向火爐打起瞌睡來了。原子再次在我的眼前姨戲眺躍，不過這次較小的原子基團退居后面，表現(xiàn)得頗有節(jié)制:重復(fù)出現(xiàn)的這類夢境使我的思想變得更加敏銳.致使我現(xiàn)在能夠識別出多種形態(tài)的大結(jié)構(gòu):那-條條長列分子有時緊緊地擠在了一起，像蛇運動似的纏繞旋轉(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，我也花費了這一夜的所有時間、得出了(關(guān)于苯環(huán)結(jié)構(gòu))假說的設(shè)想。"
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