从化学发展看学术进展的过去与未来（上）

纵观化学发展的过程，可以说，化学的产生并成为一门科学是工业社会进步的必然产物。然而，在学术圈也出现了一些其他论调，认为化学就是依靠不断地尝试来取得发展的（尤其是有机化学方面），对研究者的学术水平要求并不高。

Pauling在《化学键的本质》^[1]中写道：“在化学结构理论逐步形成的同时，也发现了越来越多的反常现象，例如苯表现出额外的稳定性，三氟化硼稳定存在而甲硼烷只能以二聚体存在。”通过讨论这些反常情况，Pauling论证了共振论的本质，并从物理学家的角度制作了一个物理黑箱,他建立了以量子力学为基础的化学键理论，至今仍有广泛的应用。由此可以看出，有机化学的理论发展离不开结构理论的进展。

在天然产物全合成领域中，紫杉醇的合成可以说是里程碑式的进展，至今已经有数十种合成路线。但是由于紫杉醇含量极低，而癌症患者的需求又相当大，导致红豆杉这种濒危物种数目骤减。在2020年5月，Phil.Baran的团队完成了紫杉醇的又一个全合成路线­­­­^[2]。在20世纪90年代初，至少有30支队伍曾争夺过紫杉醇全合成的桂冠^[3][4]。在Corey提出逆合成分析的概念后，全合成理论得到了完善，但是都不能克服步骤多、效率低的问题^[5][6]。这条合成路线借鉴植物中两种酶系的生物合成，一方面进行环化过程，用于形成复杂的环系结构，另一组进行氧化过程，主要进行碳氧键的形成及精确修饰。

从上面的两个例子可以看出，有机化学的发展离不开多学科的交叉融合。不仅仅是关系密切的物理和生物，近几十年来，计算化学、宇宙化学等领域也方兴未艾。

在有机化学领域的最新进展当属碳氢键活化了，这一领域的开拓者余金权获得了2016年的麦克阿瑟天才奖。他曾说过，当今学术界的竞争不在于高智力，而在于超常的想象力。这种观点在他的一些研究成果中也有体现：使用“手臂”形状的配体诱导特殊位点的官能团化^[7]，采用苯环上相邻氰基与钯络合实现间位的碳氢键活化以及酰胺络合产生的邻位选择性氧化^[8]。

再举个历史悠久的例子，毕奥最早发现了某些物质的溶液可以使偏振光的偏振方向发生旋转，进而人们开始注意到分子的不对称性——即手性。在此之前，由于人们没有意识到“反应停”的对映体具有致畸性，已经造成了极大规模的惨剧。最早的拆分对映体的方法是结晶，在显微镜下用镊子分开对称性不同的酒石酸晶体，后来使用不对称的离子来诱导结晶，可以更高效地拆分外消旋体^[9]。时至今日，绝大多数的药物都是手性化合物，2001年的诺贝尔化学奖颁给了从事不对称催化领域的三位研究者，不对称合成也在有机化学领域大放异彩。

无论是本世纪才产生的碳氢键活化领域，还是不断发展的不对称合成领域，都可以得出一个结论：学术进展不是简单的不断试验，需要明确的方法和创新思路。