科技日报记者 张佳星
“汽车轻量化、光伏封装和航空航天等领域所需的部分聚合物材料，进口依存度仍高达95%；生物医药领域中，化学修饰能够帮助解决靶向治疗中的脱靶等瓶颈问题。”在日前举办的第793次香山科学会议上，中国科学院院士、复旦大学教授麻生明指出，化学高效合成是支撑多个战略性新兴产业升级发展的“牛鼻子”，迫切需要源头创新的牵引。
产业需求，吹响源头创新的“号角”
“富勒烯、碳纳米管、石墨烯等近年来涌现的‘明星’碳纳米材料，其优异的光电性能均源于高度不饱和的碳骨架。”麻生明表示，化学结构决定物质性能。以不饱和碳链为例，其微观结构直接决定了分子理化性质与功能，是众多新兴产业核心技术先进性的关键。
“电子产业中的光刻胶、显示化学品，生物医学领域的分子探针、靶向药物等，都亟待实现系统性突破。”中国科学院院士、大连理工大学教授彭孝军指出，通过对分子结构的精准设计，可制备出具有专一性响应能力的“智能分子”，这类分子对突破产业瓶颈、实现性能跃升具有关键作用。
生物与化学密不可分。在生物医药创新中，化学结构的优化对新药研发尤为关键。“天然分子中能直接作为药物使用的仅占3.8%，大部分需通过结构修饰以提升成药性。”中国科学院院士、中国科学院上海药物研究所研究员岳建民说。
迫切的产业需求，正在吹响源头创新的号角。但化学合成的颠覆性创新仍面临从理论到生产工艺“全链条”的效率和成本问题。
颠覆创新，破题产业化落地难
“引入非天然基团，如不饱和碳单元，可改善糖类药物的代谢稳定性和细胞穿透性。”中国科学院院士、中科院上海有机化学研究所研究员俞飚表示，此类颠覆性技术有望突破合成与成本瓶颈。
中国科学院院士、南开大学教授周其林呼吁，未来需发展丰产金属催化，重点攻克非官能化底物的高效转化，进一步拓展该技术在药物及天然产物合成中的应用。
处于萌芽的颠覆性创新如何加快迈入产业行业的步伐？工业和信息化部等九部门联合印发的《精细化工产业创新发展实施方案（2024—2027年）》提出明确路径：围绕新能源、新材料、生物技术、工业母机、医疗装备等领域需求，采用“揭榜挂帅”“赛马机制”等方式推进协同创新，提升高端聚烯烃、高端试剂等关键产品的供给能力。
“材料创新需跨越‘科学—技术—市场’鸿沟，实现从分子结构创新到产业化落地的全链条突破。”中国科学院院士、上海有机化学研究所研究院唐勇强调。
学科交叉，推动分子设计制造智能化
“借助人工智能等信息技术，我们能够更好地向自然学习。”岳建民举例道，萜类化合物的生物合成途径兼具高效性、立体和区域选择性，为挖掘绿色高效新化学反应、新型高效合成策略提供了重要启示。
“借鉴核酸分子的程序化连接能力，可让合成单元‘活起来’。”中国科学院院士、中国科学院杭州医学研究所研究员谭蔚泓介绍，通过全新的类核苷酸模块，分子元件功能能够有机合成，形成生物医学、能源等领域的革新性功能分子。
“智能设计与智能制造技术正在崛起。”彭孝军指出，通过融合人工智能、理论计算模拟与自动化高通量实验，将极大加速新分子和新原理的发现，变革分子材料的创制效率。
与会专家一致认为，以不饱和碳链为代表的化学高效合成研究对于改善民生和推动国家发展至关重要，它能促进新材料和生物医药的创新，直接应用于汽车、光伏、医疗等领域，未来，绿色可持续工艺和智能技术的突破将增强国家在关键产业中的自主创新能力，支撑战略性新兴产业的升级，减少对外依赖，助力国家经济科技强国建设。
（香山科学会议办公室供图）
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