【科學史沙龍】源自生命的創造力——有機化學合成

■想要煉出不死仙丹的煉丹術士，試圖提煉出具有生命力量的化學物質。承繼這個企盼的現代有機化學家，如何透過科學方法，合成出相當於古代仙丹的各種有機物質？

講者｜ 國立台灣大學化學系 蔡蘊明教授
撰文｜高英哲

有機化學這個名詞，始於 1806 年；在這之前，有機物質就是來自於動植物，人類能夠自行萃取製造的，大概只有酒精而已。像是蟻酸、醋酸等簡單的有機酸，要等到十八世紀末期，才有把它們分離出來的技術。也因此當時有所謂的「生機論」，也就是認為只有生命的神聖力量，才能創造出有機物質。

到了十九世紀上半葉，化學家紛紛發現透過人工合成，製造出諸如醣類、胺基酸、生物鹼、脂肪酸等等有機物質的方法。首先是 1828 年，德國化學家維勒 (Friedrich Wöhler) 原本想將氰酸銀跟氯化銨合成為氰酸銨，卻意外合成出尿素；接著在 1844 年，維勒的學生科爾貝 (Hermann Kolbe) 也透過一連串的化學反應，用無機物成功合成醋酸。在這段時間有機合成的主要進展，在於確立化合物之間的關係，幫助建立結構理論；到了 1860 年，化學家針對碳的原子量取得共識之後，有機化合物的分子式得以確立，有機化學從此便蓬勃發展。

有機化學在十九世紀末期與二十世紀初，接連出現了許多重大突破。因為對醣類跟嘌呤的卓越研究，在 1902 年獲頒諾貝爾化學獎的費歇爾 (Hermann Emil Fischer) ，透過合成方法確定尿酸跟咖啡因等物質，都具有相當類似的嘌呤結構，並且以相當精彩的邏輯，確定了醣類具有鏈狀結構。 1905 年諾貝爾化學獎得主拜爾 (Adolf von Baeyer) ，則是成功地合成出靛藍、酚酞跟茜素，對化學工業的發展有相當深遠的貢獻。

有機化學對人類最大的貢獻，也許是發展出合成治療特定疾病藥物的技術。 1908 年諾貝爾醫學獎得主埃爾利希 (Paul Ehrlich) ，以染料可以選擇性地與特定細菌結合的特色，找到台盼紅跟砷凡納明等有機化合藥物。德國細菌學家多馬克 (Gerhard Domagk) 發現一種偶氮染料百浪多息 (Prontosil) ，對於溶血性鏈球菌有很強的殺菌功效，不但挽救了身染當時無藥可救的鏈球菌敗血病的女兒一命，數年後也為他贏得了諾貝爾獎。有機化學合成到了美國化學家伍德沃德 (Robert Burns Woodward) 手上，更是成為了一門藝術，由他首度合成出來的維他命 B12 ，分子結構簡直就是個華麗的藝術品。 1990 年諾貝爾化學獎得主科里 (Elias James Corey) ，則是提出了合成方法的策略理論，讓不像伍德沃德那麼天縱英才的後生晚輩，也能夠透過系統化的學習，在化學合成設計的領域裡有所發揮。

有機化學合成一言以蔽之，也許就如同 1981 年諾貝爾化學獎得主霍夫曼 (Roald Hoffmann) 所說，「是一種位於化學核心的神奇活動，這使得化學更接近於藝術，但其中又飽含了豐富的邏輯」。