化學(xué)前沿中的方法論分子設(shè)計中的方法論問題
化學(xué)先生 / 2019-08-21
在分子設(shè)計中，從方法論的角度看，首先是如何把基本要素(原子、離子、原子團(tuán))合理地組織成具有人們所需性能的結(jié)構(gòu)，這就迫使人們?nèi)ニ伎嘉⒂^化學(xué)客體為什么會形成結(jié)構(gòu)。
一般來說，微觀化學(xué)客體之所以形成結(jié)構(gòu)，是由于各要素物質(zhì)、能量、信息、運(yùn)動非均勻非對稱分布面造成的。完全的均勻、對稱、連續(xù)。就不會有結(jié)構(gòu)、只能是混沌，例如，一個已知的化學(xué)分子，它只能有有限的對稱元素，只能進(jìn)行有限的對稱操作。
在分于設(shè)計中，首先面臨這樣的問題:①選擇什么要素構(gòu)成分子骨架:②各種要家如何聯(lián)系組織起來:③把設(shè)計的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)的可能性與途徑。首先，在選擇構(gòu)成要家時，要充分注意它們的相似性和匹配性,“水流濕、火就燥，相似者相容相敘者相成”，只有具有同一性的要素，才能互相匹配，互相結(jié)合。其次，選好合適的要素以后，還應(yīng)當(dāng)把它們聯(lián)系組織起來。對于復(fù)雜的大分子，人們還難以一下子把它的要素組織成整體,往往要分多步進(jìn)行，先使其小的局部結(jié)合起來然后再把各個局部對接成整體。各個局部相當(dāng)于建筑業(yè)的預(yù)制件,對接就如同把預(yù)制件組建成建筑物。在這一過程中，化學(xué)家面臨的困難有兩點(diǎn):第一是如何制造“預(yù)制件”:第二是用什么方法把“預(yù)制件”接合起來，完成預(yù)先設(shè)計的分子。完成這兩步工作，涉及一系列的哲學(xué)認(rèn)識論和方法論問題，主要要看分子設(shè)計的合理性與實(shí)踐水平問題.如果設(shè)計不合理，任何方式也無法把它合成出來，即使設(shè)計上合理.用現(xiàn)有的實(shí)踐手段和實(shí)驗(yàn)方法無法實(shí)現(xiàn)，在新方法創(chuàng)立之前，也是無法實(shí)現(xiàn)的。只有設(shè)計合理的分子,并用現(xiàn)有手段能合成出來，才有現(xiàn)實(shí)意義。
在分子設(shè)計之初、就要步步考慮其轉(zhuǎn) 變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的可能性，這就需要一個系統(tǒng)的思想方法，而不能顧此失彼。最后，分子設(shè)計完成之后。還要對設(shè)計方案與合成步驟進(jìn)行全面檢驗(yàn)和綜合評判。最關(guān)鍵的是測試新分子的性能是否達(dá)到了設(shè)計要求,經(jīng)濟(jì)上是否可行，有沒有實(shí)際意義和價值，等等。例如，某農(nóng)藥專家設(shè)計制造了一種新型除草劑，效果和性能都非常好但進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算時，發(fā)現(xiàn)每畝地施用該除草劑的成本是作物收獲價值的20倍。這樣的設(shè)計，盡管在科學(xué)上是有價值的，但在實(shí)際上是沒有意義的。
化學(xué)前沿的另一個重要方面是向生命科學(xué)靠攏， 所以，還應(yīng)當(dāng)對生命化學(xué)的方法論問題，作些粗略的研究。
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