有機合成化學是有機化學的核心，有機化學家的看家本領在於能夠合成任何特定的目標分子。有機合成不但能夠合成自然界中已有的任何分子,而且還可以有意識地、有目標地製備人們所期望的、具有各種特定功能的新型化合物分子。
有機合成化學的前世當首推中國古代的煉丹術，長生不老丹雖然沒有煉出來，無心而成的火藥卻寫進了四大發明，白嫩的豆腐也端上的餐桌。綿延千百年，豆腐的美味讓人們欲罷不能、留戀忘返。可謂：有心栽花花不成，無心插柳柳成蔭。
近代，以1828年德國化學家維勒Wolher無意中合成尿素爲標誌,有機合成化學已經歷了192年的歷史，有機合成作爲一門科學對人類文明和科學的發展產生着巨大影響。
在有機化學的發展過程中,有機合成一直處於主導地位,從學科發展來說,有機合成的對象又以天然產物爲主。有機合成利用天然資源或工業生產中形成的簡單分子,通過一系列化學反應合成得到各種複雜結構的天然的或非天然的有機化合物。
它是向現代社會提供醫藥、農藥、香料、染料、纖維、仿生材料的基本源泉,也是合成新分子捕捉我們幻想和想像力的最具創造性的科學領域之一。
一、有機合成化學的發展歷程
有機合成化學根據其發展歷程可分爲:初創探索期、隨心所欲期、合成藝術融合期和創造新功能分子時期。
1.初創探索期
由於沒有更多的理論指導，初期的化學實驗純粹是試驗，有點像矇眼玩雜耍，更像中國武俠小說中的“毒手藥王”，能配製出解毒療疾的獨門神藥卻不知道深處的奧密。
可以說，近代有機合成的方法大多是偶然和碰巧發現的。當年18歲的德國學生Perkin在合成抗瘧疾藥物的過程中卻意外得到染料苯胺紫,從而推動了煤焦油工業的長足發展。
此刻，一直以農業爲基礎的德國，緊抓機遇，利用新興的染料化工、醫藥化工、油漆化工、橡膠合成等煤化學工業，在不足40年的時間超過了英國，這也爲其登上歐洲霸主地位奠定了堅實的物質基礎和思想意識基礎。
早期的有機合成由於缺乏科學的理論,人們只能通過簡單的類比法來完成一些物質的合成，如“一鍋燴”方法，而需要多步合成的複雜化合物卻無法制備。
2.隨心所欲期
有機合成化學的奧妙和巨大的發展潛力讓更多的人們對有機合成化學產生濃厚的興趣。更多的科技精英加入到有機合成化學的研究中，有機合成理論和方法達到了較高的水平，特別是基本有機反應理論解釋、構象分析、光譜學、色譜應用、分子結構確證等推動着有機合成化學飛速發展。
1890年，德國科學家Emil Fisher合成了6個碳原子的糖的各種異構體，由於他在糖化學和嘌呤等雜壞化合物的成就，Emil Fisher獲得了1902年度諾貝爾化學獎。
1902年，德國科學家Willstatter合成了託品酮，Willstatter也因之榮獲1915年諾貝爾化學獎。
1917年，英國科學家Robinson改進了合成託品酮反應，Robinson也因之獲得1947年度諾貝爾化學獎。
1929年，德國科學家Fisher成功合成了血紅素。
有機合成化學讓人們的衣食住行問題不是了問題。此時的有機化學家、有機化學工程師成了名副其實的“煉丹術士”,基本上能夠隨心所欲地合成任何分子,只要這些分子不破壞我們今天所理解的化學成鍵原則。
隨着香料、美妝合成的多樣化，無數的小美成了大美，無數的翠花兒也變成了冰冰，人們的生活也變得更加多姿多彩。
3. 合成藝術融合期
20世紀70年代以後,有機合成化學家不再滿足於化合物的一般合成。在完成大量天然產物分子全合成後,合成化學家也有了總結其中規律的可能。
巧妙的設計合成路線使合成工作由"科學的藝術"發展成爲可以計劃的"系統工程"。複雜產物分子的成功合成不僅僅是有機合成大師的藝術傑作,更是科學和藝術的結晶。
於是，跨領域、跨學科的“兩棲”科學家呼之欲出。
合成反應的選擇性,是這個時期的重大突破。有機合成過程中，不少分子的合成需要特別苛刻的條件，如：不對稱、超高溫、長週期等。隨之，功能催化劑就合成出來了！功能催化劑讓合成條件溫和了許多，什麼超高溫、長週期、不對稱等，在有機合成化學家面前都不是個事兒。
功能催化登上場，目標分子隨你想。
這些重大進展不僅使一批簡單的有機分子作爲基本原料可以在工廠裏成千上萬噸大規模工業化生產,而且，一些精細複雜的藥物分子也能夠在車間裏合成，如“人工牛黃、麝香”，甚至合成的牛黃和麝香比天然的效果還要好，道理很簡單，因爲純度高了許多倍！
1967年，美國化學家Corey提出具有嚴密邏輯的逆合成分析法，並據此合成出血紅素、前列腺素、白三烯等天然產物，Corey因此獲得1990年度諾貝爾化學獎。
4.創造新功能分子時期
大自然形成的世界奧妙高深，人類一直在享用着自然的饋贈。在自然形成的分子世界之外，有機化學家又創造了一個人工合成的全新世界。把生物方法用於有機合成,巧妙地合成出有生物功能的分子，它們獨特的選擇性無以倫比。
1965年9月，中國科學家團隊人工合成出具有生物活性的牛胰島素，經過成功的純化、結晶，人工合成牛胰島素生物活性達到天然胰島素的80%。並在拿到第一個結晶後，又運用電泳、層析、酶解圖譜和免疫性等方法，對合成產物的物理、化學、生物性質做了詳盡檢測。“人工合成結晶牛胰島素”技術，在當時處於世界領先水平。
1973年，美國化學家Woodward（1965年諾貝爾化學獎得主）與瑞士化學家Albert Eschenmoser合作，帶領100多位科學家經過12年努力，完成VB12的合成。
1989年，美國化學家Kishi成功合成了海葵毒素，海葵毒素分子式C129H223N3O54,分子量2680，有64個手性中心和7個骨架內雙鍵，海葵毒素的合成被化學界稱之爲世紀工程。
有機合成的另一個機遇來自材料科學和環境科學的發展,很多新材料本身都是合成的新物種,如:人工晶體和生物芯片、器官的誘導再生，更讓有機合成顯示出能量無比。
二、有機合成化學挽救無數人生命
1.青黴素(Penicillin)的合成
1928年，英國科學家弗萊明（Fleming）在實驗研究中最早發現了青黴素，由於當時技術不夠先進，認識不夠深刻，Fleming並沒有把青黴素單獨分離出來。
1938年，德國化學家恩斯特錢恩在舊書堆裏看到了弗萊明的那篇論文，於是開始做提純實驗。
1940年冬，錢恩提煉出了一點點青黴素。
1941年，洛裏、錢恩終於用冷凍乾燥法提取了青黴素晶體。
1945年，弗萊明、弗洛裏和錢恩因"發現青黴素及其臨牀效用"而共同榮獲了諾貝爾生理學或醫學獎。
2.靶點藥物合成
集有機化學、生物學、醫學於一身的跨學科專家們，會針對某病竈設計併合成出靶點明確的特效藥物。特效靶點藥物就像狙擊手一樣，只殺滅指定癌細胞，而人體內正常細胞能安然無恙。
三、我國化學家的傑出成就
1.“黃鳴龍反應”（1947年）
著名的“黃鳴龍反應”是中國化學家黃鳴龍先生的傑作；1945年，黃鳴龍應美國著名的甾體化學家L.F.Fieser教授的邀請去哈佛大學化學系做研究工作。
一次在做Kishner-Wolff還原反應時，出現了意外情況，但黃鳴龍並未棄之不顧，而是繼續做下去，結果得到出乎意外的好產率。於是，他仔細分析原因，又通過一系列反應條件中的實驗，終於對羰基還原爲亞甲基的方法進行了創造性的改進。
現此法簡稱黃鳴龍還原法，在國際上已廣泛採用，並被寫入各國有機化學教科書中。此方法的發現雖有其偶然性，但與黃鳴龍一貫嚴格的科學態度和嚴謹的治學精神是分不開的。
2.“人工合成結晶牛胰島素”
（1965年9月）
“人工合成結晶牛胰島素”是由逾百人的頂級科學家團隊完成的，其中的傑出代表有：鈕經義、鄒承魯、季愛雪、汪猷等。
在上世紀六十年代的中國，以當時的國力和技術水平，能夠在全世界率先人工合成純度較高的胰島素結晶，怎麼說也是一項偉大的成就。如果放到現在，“人工合成結晶牛胰島素”團隊衝擊一下諾貝爾獎是沒問題的。不管是否拿了諾貝爾獎，老一代科學家的家國情懷和拼搏精神，永遠值得我們繼承和發揚。
3.抗瘧疾藥物青蒿素的研製
1967年5月23日，在毛主席和周總理的指示下，一個集中全國科技力量聯合研發抗瘧新藥的“五二三”項目正式啓動。屠呦呦教授是其中一員，她率先用沸點較低的乙醚在較低溫度條件下製取青蒿提取物，1971年10月4日，她在實驗室中觀察到這種提取物對瘧原蟲的抑制率達到了100%。
1972年3月，屠呦呦在南京召開的“五二三項目”工作會議上報告了實驗結果；1973年，青蒿結晶的抗瘧功效在雲南地區得到證實，“五二三項目”辦公室於是決定：將青蒿結晶物命名爲青蒿素，作爲新藥進行研發。
在對青蒿素的質譜分析中，發現一個特殊的碎片峯M+32，最終能夠確定這個碎片峯M+32就是1 個“過氧基團”得益於梁曉天先生。
1979年初，周維善、許杏祥、朱傑、黃大中等組成攻關小組，開始了歷時5年的青蒿素的全合成之路。
青蒿素是一個含過氧基團的倍半萜內酯化合物， 15個碳中7個是手性碳，罕見的過氧鍵以內型的方式固定在兩個四級碳上而成‘橋’。顯然這一奇特結構的全合成是極具挑戰性的。首當其衝的當然要數過氧橋的架設，研究實踐已證明倍半萜骨架上手性碳的構建同樣艱辛。”
1984年初，他們實現了青蒿素的全合成，他們的論文《青蒿素及其一類物結構和合成的研究》發表在1984年第42期的《化學學報》上。
青蒿素的應用打破了西方認爲“抗瘧藥必須含氮雜環”的斷言，當時，青蒿素是我國唯一被世界承認的原創抗瘧疾新藥。
20世紀80年代和90年代，中國科學家完成的“前列腺素E1”、“酵母丙氨酸轉移核糖核酸”、"鈀催化γ丁內酯合成" “一步法合成維生素C”的技術在全世界也是處於先進或領先水平。
中科院上海有機所是中國有機合成化學的急先鋒，首任所長莊長恭是中國現代有機化學的先驅者之一、有機微量分析的奠基人；老所長汪猷院士是著名的生物有機化學家、中國抗生素研究的開拓者、中國生物有機化學的先驅者之一；黃鳴龍院士是中國有機化學先驅者之一、中國甾體激素藥物工業奠基人，是有機化學人名反應的中國第一人；黃耀曾院士是中國金屬有機化學的開拓者、中國有機氟化學的先驅者之一；黃維垣院士是我國有機氟化學的奠基人之一。
櫛風沐雨，薪火相傳，上海有機所湧現出了周維善、蔣錫夔、陸熙炎、戴立信、陳慶雲、袁承業、林國強、麻生明、丁奎嶺、唐勇、馬大爲等科技頂尖人才，也集聚和造就了一大批優秀的科技精英和青年人才。
4.有機合成化學在航天領域的應用
無論民用或是軍用，核心技術都是買不來的！都要靠我們自主創新！高能燃料和推進劑的合成，讓我們的火箭飛上了天；讓我們的“嫦五”高天取土來到“廣寒”；讓我們的“東風快遞”上了崗，“東風”上崗，威震四方！
還能說什麼呢？我們一定要給平凡而又偉大的老一輩中國科學家點個大大的贊！
四、有機合成化學的未來
有機合成發展的另一機遇和挑戰是生態環境的保護和社會可持續發展。進行更合理的反應設計，高效率、高選擇的反應和清潔生產零排放是人們對有機化學家們的期望。綠色化學的誕生必將是有機合成發展的必然。
綠色化學的實質是採用"原子經濟"反應，實現反應的綠色化、無污染和 "零排放"。而新型的綠色產品能夠真正的實現提高經濟效益和環保與合理利用資源、降低原材料的損耗有機結合，實現經濟和生態環境的可持續發展。
智能藥物的合成是藥物發展的重要方向，像癌症這樣的病變，在人體潛伏時間可能會很長並且很隱蔽，怎麼辦呢？智能靶點藥物呼之欲出！新生嬰兒像打防疫針一樣注射一次“疫苗”後，就能監控癌細胞出現並能有效抑制癌細胞生長或者一步殺滅癌細胞。像這樣大幅提高人類生活質量，延長人類壽命的時代已爲期不遠。
未來的近百年將成爲有機合成化學的黃金時代,將通過合成揭示更多生物學祕密,創造出更奇妙的功能材料。無溶劑的“固相反應”將會大規模工業化生產，"仿生合成"將逐步成爲現實。像合成疫苗、多肽藥物將不是什麼難事，莊稼地收割酒精、牛奶等將可能不再是什麼天方夜譚。
有機合成化學的發展將永遠沒有終點！
向爲生存、爲夢想努力打拼的化工同仁致敬！
參考文獻
1.《精細有機合成與設計》張招貴等，化學工業出版社，2003年版
2.《中國化學家的攀登》 吳毓林等，化學通報，1999（12）
3.《我國人工合成牛胰島素錯過諾貝爾獎的歷史真相》
薛攀皋 ，中國科學報 ，2015-09-17
4.《周維善院士等講述青蒿素結構的測定與全合成經過》 王丹紅 ，科學時報 ， 2008-12-2
5.《化工改變了生活 改變了世界》 師紅亮，河南新天地藥業，2019-12-18
作者簡介：師紅亮 河南新天地藥業研發工程師，擅長撰寫科普文章，善於創新，已有81件創新設計獲得國家專利。