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“汽車輕量化、光伏封裝和航空航天等領(lǐng)域所需的部分聚合物材料，進(jìn)口依存度仍高達(dá)95%；生物醫(yī)藥領(lǐng)域中，化學(xué)修飾能夠幫助解決靶向治療中的脫靶等瓶頸問(wèn)題。”在日前舉辦的第793次香山科學(xué)會(huì)議上，中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)教授麻生明指出，化學(xué)高效合成是支撐多個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展的“牛鼻子”，迫切需要源頭創(chuàng)新的牽引。

產(chǎn)業(yè)需求，吹響源頭創(chuàng)新的“號(hào)角”

“富勒烯、碳納米管、石墨烯等近年來(lái)涌現(xiàn)的‘明星’碳納米材料，其優(yōu)異的光電性能均源于高度不飽和的碳骨架。”麻生明表示，化學(xué)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性能。以不飽和碳鏈為例，其微觀結(jié)構(gòu)直接決定了分子理化性質(zhì)與功能，是眾多新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)先進(jìn)性的關(guān)鍵。

“電子產(chǎn)業(yè)中的光刻膠、顯示化學(xué)品，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的分子探針、靶向藥物等，都亟待實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、大連理工大學(xué)教授彭孝軍指出，通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可制備出具有專一性響應(yīng)能力的“智能分子”，這類分子對(duì)突破產(chǎn)業(yè)瓶頸、實(shí)現(xiàn)性能躍升具有關(guān)鍵作用。

生物與化學(xué)密不可分。在生物醫(yī)藥創(chuàng)新中，化學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對(duì)新藥研發(fā)尤為關(guān)鍵?！疤烊环肿又心苤苯幼鳛樗幬锸褂玫膬H占3.8%，大部分需通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾以提升成藥性?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所研究員岳建民說(shuō)。

迫切的產(chǎn)業(yè)需求，正在吹響源頭創(chuàng)新的號(hào)角。但化學(xué)合成的顛覆性創(chuàng)新仍面臨從理論到生產(chǎn)工藝“全鏈條”的效率和成本問(wèn)題。

顛覆創(chuàng)新，破題產(chǎn)業(yè)化落地難

“引入非天然基團(tuán)，如不飽和碳單元，可改善糖類藥物的代謝穩(wěn)定性和細(xì)胞穿透性?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員俞飚表示，此類顛覆性技術(shù)有望突破合成與成本瓶頸。

中國(guó)科學(xué)院院士、南開大學(xué)教授周其林呼吁，未來(lái)需發(fā)展豐產(chǎn)金屬催化，重點(diǎn)攻克非官能化底物的高效轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步拓展該技術(shù)在藥物及天然產(chǎn)物合成中的應(yīng)用。

處于萌芽的顛覆性創(chuàng)新如何加快邁入產(chǎn)業(yè)行業(yè)的步伐？工業(yè)和信息化部等九部門聯(lián)合印發(fā)的《精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施方案（2024—2027年）》提出明確路徑：圍繞新能源、新材料、生物技術(shù)、工業(yè)母機(jī)、醫(yī)療裝備等領(lǐng)域需求，采用“揭榜掛帥”“賽馬機(jī)制”等方式推進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新，提升高端聚烯烴、高端試劑等關(guān)鍵產(chǎn)品的供給能力。

“材料創(chuàng)新需跨越‘科學(xué)—技術(shù)—市場(chǎng)’鴻溝，實(shí)現(xiàn)從分子結(jié)構(gòu)創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化落地的全鏈條突破?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、上海有機(jī)化學(xué)研究所研究院唐勇強(qiáng)調(diào)。

學(xué)科交叉，推動(dòng)分子設(shè)計(jì)制造智能化

“借助人工智能等信息技術(shù)，我們能夠更好地向自然學(xué)習(xí)?！痹澜衽e例道，萜類化合物的生物合成途徑兼具高效性、立體和區(qū)域選擇性，為挖掘綠色高效新化學(xué)反應(yīng)、新型高效合成策略提供了重要啟示。

“借鑒核酸分子的程序化連接能力，可讓合成單元‘活起來(lái)’。”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所研究員譚蔚泓介紹，通過(guò)全新的類核苷酸模塊，分子元件功能能夠有機(jī)合成，形成生物醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域的革新性功能分子。

“智能設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)正在崛起?！迸硇④娭赋?，通過(guò)融合人工智能、理論計(jì)算模擬與自動(dòng)化高通量實(shí)驗(yàn)，將極大加速新分子和新原理的發(fā)現(xiàn)，變革分子材料的創(chuàng)制效率。

與會(huì)專家一致認(rèn)為，以不飽和碳鏈為代表的化學(xué)高效合成研究對(duì)于改善民生和推動(dòng)國(guó)家發(fā)展至關(guān)重要，它能促進(jìn)新材料和生物醫(yī)藥的創(chuàng)新，直接應(yīng)用于汽車、光伏、醫(yī)療等領(lǐng)域，未來(lái)，綠色可持續(xù)工藝和智能技術(shù)的突破將增強(qiáng)國(guó)家在關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)中的自主創(chuàng)新能力，支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，減少對(duì)外依賴，助力國(guó)家經(jīng)濟(jì)科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

（香山科學(xué)會(huì)議辦公室供圖）