理论在有机合成领域不只扮演着一种角色。除了有助于化学家规划可形成目标化合物的一系列反应之外，它也可用于指明潜在的障碍或者陷阱。我们如何才能合成理论上可行的化合物呢？正如我们刚刚讨论的，“人工＂分子的创造不是简单的一个理论或者一组理论的推演过程。化学不遵循传统科学哲学中的演绎方法学模型。虽然19世纪末和20世纪初合成的数以百计的苯衍生物都是基于苯分子的六角环结构假说，但是合成也需要有实验创新，比如弗里德尔（Friedel）和克拉夫特（Crafts）在1877年引入了适当的催化剂。无水氯化铝的使用使得化学家们能够用合适的有机氯化物对苯环上的氢进行烷基取代反应。这些反应为19世纪末开始出现的有机合成提供了反应步骤，并构成了名副其实的以工业模型为基础的发明，它们如今也仍然沿用了其发明者的姓名，像格氏反应。随着有机合成发明的大量应用，特别是在人工染料工业以及后来的制药研究中的应用，其中的经济风险也随之增高，所以，人们通常通过申请相关的发明专利来保护发明者的经济利益。

       我们不想妄下结论说，结构理论对合成有机化学不具有决定性的影响，但是结构化学本身确实并没有为如何合成某给定化合物这样的实际问题提供解决方案。人工染料，特别是威廉·帕金（William Perkin）合成的苯胺紫，标志着合成有机化学近上了工业界的舞台。帕金是在1856年并不成功的奎宁合成尝试中发现苯胺紫的，恰好在结构分子式被广泛推出之前。因而，这种里程碑式发明，不管是在化学结构还是性质方面，很显然不是预先计划中的。很多有用的材料，比如便利贴胶水、尼龙或者戈尔特斯面料等，都是化学修饰改良工作中的意外发现。当人工染料研究势头强劲之时，特别是在19世纪末的德国，许多化学家小组都被动员加入到首批工业研究实验室，很多公司在厂房、设备、人员和知识产权管理方面投入了大量资金。这种对科学研究的资助已经成为化学工业及其新兴分支学科（制药业、塑料业等）的主要特征，并且一直延续到今天。

       有机合成，特别是工业有机合成，远不止是对理论科学进步的“应用”这么简单。实际上，在这个领域部署的各种资源中，相对很少属于传统意义的理论上的资源。为了对这些资源进行一个大致的初步性分类，我们建议将它们按照应用于分析、合成或者大规模生产这三个类别来划分。

       首先，所有工业生产都涉及一些对终产物的质控分析。这些分析技术用以验证每一步合成中间体的组成，以及标准化终产品的质量。对竞争者的产品进行分析也有助于仿造或者改进其产品。虽然质量控制已经越来越依赖于技术设备，但是也并非完全如此。例如，钢铁铸造厂中技能娴熟的技术领班可以一眼看出加入到铁水中的碳量是否合适。这种判断是依靠液体外观，特别是其颜色进行的。这种非正式的分析技术来源于经验的累积而不是材料科学的分子理论。

       我们来看第二个分类，很显然合成需要工业工程师掌控各种步骤。虽然他们接收到的训练基本上是理论性的，但是在实践中，需要选择使用哪个步骤，或者新的生产工艺要求发明新的步骤，总是意味着需要他们实施一定量的综合性反复试验才能作出选择或者发现新的步骤。

       最后，生产规模化关系到将一系列实验室反应转化成切实可行的工业规模化生产的工艺技术。似乎这种转化原则上应该很直观，然而其实大规模生产工艺的开发通常比研发合成路线产生的问题多得多，许多发明创新性的合成路线到头来发现在工业生产规模上根本行不通。而另一方面，设计独到的大规模生产步骤也为化学工业带来了技术革命，比如，生产人工纯碱的勒布朗克工艺或者生产氨水的哈伯工艺。规模化生产是一个跨学科的生产过程，需要凭借物理学、机械学、经济学和建筑学方面的技术，因为设计一个具有竟争力的生产工艺需要所有这些技术和更多其他技术的有机结合。有机化学家接受到的训练，是不足以胜任生产工艺的化学工程师职位的，就更不用说理论有机化学家了。沙普塔尔（Chaptal），作为一名化学家、企业家以及后来成为一名成功的政治家，早已经意识到将实验室创新引人到工业生产车间需要慎之又慎，他在1807年写到：

       如果生产者根据一些实验室结果或者具有欺性的假象来确定其实施或者获得推测结果，那么这种作法很容易折损其化学工程师的名誉。不管创新看似会带来多少收益，只有经过最镇重的考察研究之后，才可以把创新输入到生产车间。

       由工业和科学家们促使发展起来的、在理论科学指导下的技术和工业形象，其中隐藏着这样一个事实：推理性的成份较少，而技艺性成份较多。合成化学工业所需要的众多知识并不是在学校或者大学中习得的。它们不属于科学理论的“普适”知识，而是“局部”的知识，或者引用沙普塔尔的词汇叫作“专门知识”。在沙普塔尔看来，决定专门知识的关键因素包括工厂的地理环境和人文环境，而且也扩延到在工作中习得的隐性知识，许多知识是在反复的失败和错误试验中获得的，而这些实验意外则通常作为实例教材。的确，自从沙普塔尔时代以来，化学工艺学开始出现，它尝试合理解释那些把物理学和数学应用于原材料到化工产品的转化工艺。在19世纪末，许多大学开始开设化学工艺学课程，而工艺过程学则自此独立成为一门专业学科。

       从实验室研究和工业生产的相互透中应该很容易看出，纯粹和应用化学的模式从很多方面看是一种臆想。特别是，它呈现的是一个从基于纯粹科学理论的合成研发向该研发结果应用于工业生产工艺的单向流形象。由于生物及其他技术的兴起而模糊了实验室研究和工业生产之间的划分界限，从而导致宣布淘汰二者间的划分，但即使在这之前，工业实践和大学研究之间的双向交换一直都存在。在19世纪，许多致力于从事化学工作的人都是以学徒形式在某个化学艺术领域接受训练，而且，大学里的化学家们也经常在工业中做兼职顺问，这在一定程度上确实贴补了他们的收入，尽管一般而言在当时这并不是什么值得炫耀的资本。

       科学哲学家们常常被这两对矛盾体之间的相似性所困扰：一方面是理论与实践，另一方面是纯粹与应用科学。相比之下，即使处于科学最高水平的学术化学家们，对于这种区分也一直抱有怀疑态度。因而，在20世纪90年代，诺贝尔奖获得者化学家罗德·霍夫曼（Roald Hoffmann）作了题为“赞美合成”的一系列反思，这在某种意义上类似于一个世纪以前的贝特洛的思想。“合成是一项非凡的活动，它是化学的核心，让化学更加接近于艺术但又不同于艺术，它有很多逻辑在里面，人们都曾经尝试教会计算机设计分子合成的策略。”

       尽管如此，当霍夫曼继续讲到很多不同类型合成的时候，两者间的相似性也到此为止了。他指出，以经济为考量核心的计划工业合成与由机会控制的基础实验室研究合成之间有天壤之别，在实验室合成中，研究者们不断运用直觉力和技巧，目的是克服看似不可逾越的障碍。聪明的化学家们能够利用大自然规律实现显然不符合这些规律的一些结果。霍夫曼将合成化学比作是与大自然的一场棋技对弈。化学家在反应路线中的一步步冲关，这里打破一个化学键而在另一处形成一个新的化学键，催化一个反应产生一个必要的化合物中间体，同时确保反应在该条件下具有一定的产率，定位取代至特定位置而阻断其他的错误转化或者错误的反应路线，以免消耗中间产物而形成不需要的产物。这种与大自然对弈的智慧游戏是合成化学艺术的核心。每一个新分子的合成都是个人或者集体取得的一项胜利成果，它展现的是化学家的技能和想象力。化学家制造新分子的世界不是一个理论的世界，而是一个物质相互作用的世界，其中直觉力和想象创新力与系统使用理论知识和逻辑的能力具有同等的重要性。