化学品如何更“绿色”？中国科学院院士马大为解读2024重大科学问题难题
【环球时报-环球网记者 陈子帅 邓孝慈】7月2日，在第二十六届中国科协年会主论坛上，中国科协发布2024重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题。“通过精准化学实现药物和功能材料的绿色制造”入选十大产业技术问题，《环球时报》记者采访了中国科学院上海有机化学研究所研究员、南方科技大学教授、中国科学院院士马大为，对该课题进行解读。
化学制药和功能材料产业对于推动经济增长、提高人民生活和健康水平具有重要意义，但传统的化学制造过程往往伴随着高能耗、高污染等问题。在全球“双碳”战略背景下，绿色化学已成为了制药和功能材料行业发展的新方向。绿色化学的实现迫切需要实现对药物和功能材料制造过程的精确控制，因而发展“精准化学”成为解决这一问题的关键。
中国科学院上海有机化学研究所研究员、南方科技大学教授、中国科学院院士马大为告诉《环球时报》记者，一些改变我们生活的功能化学品和药物，往往是由石油裂解产物、煤炼制副产物等经过化学反应而得到，这一过程存在污染和安全问题，而全世界大约45%的化学品都是在中国制造，因此“这一课题对于解决我国功能化学品制造中产生的污染问题具有重要意义，是实现我国绿色功能化学品制造的关键。”
该课题由中国化学会推荐，学会专家张福利介绍称，“精准化学”的核心在于通过精确控制化学反应和分离纯化过程，实现药物和功能材料的高效合成和纯化，从而推动化学制药和功能材料产业的可持续发展。然而，实现这一目标并非易事，其理论基础和实际操作都面临着诸多挑战。目前，传统教科书上的理论，在实际应用中往往显得捉襟见肘，这迫切需要我们重新审视和构建新的理论体系。
据了解，近年来，我国“精准化学”在理论和实践方面都取得了一定的进展。在化学反应方面，研究人员发现从能量的角度准确理解并计算化学反应所需的活化能，并选择能量适配的反应试剂，能够减少副反应的发生，从而实现化学反应的定量转化。在分离纯化方面，也有研究人员发现，通过深入研究分子间力的作用机制，准确把握分子间力，包括万有引力、色散力、诱导力、氢键和离子键等，就能够从分子结构层面构思相应的分离纯化技术措施。这些经验为我们建立精准化学理论体系提供了宝贵的实践基础。
值得一提的是，精准化学理论体系的建立对于推动我国药物和功能材料产业的转型升级具有重要意义。首先，通过实现化学反应和分离纯化过程的精确控制，我们可以进一步提高药物和功能材料的生产效率和纯度，从而提升药物和功能材料的质量和效能。这将有助于满足人民群众对高品质生活和医疗服务的需求，推动医疗卫生事业的持续发展。其次，精准化学的发展将有助于提升我国药物和功能材料产业的国际竞争力。随着全球药物和功能材料市场的不断扩大和竞争的日益激烈，只有掌握核心技术和创新能力的企业才能立于不败之地，精准化学作为药物化学和功能材料的发展方向，将为我国药物和功能材料产业提供新的增长点和发展动力。第三，精准化学的发展还将为我国产业链和供应链韧性和安全水平的提升发挥重要作用。精准化学的发展将带动相关产业链和供应链的升级，随着制造过程的精确控制，对原料、设备、技术等方面的要求也将随之提高，这将促进相关产业的创新和发展，提升整个产业链的韧性和安全水平。此外，精准化学的成功实践还将为其他行业提供宝贵的经验和借鉴。它的绿色、高效、低污染理念，可以推广到能源、化工、材料等多个领域，推动整个社会的可持续发展。
马大为对《环球时报》记者表示，目前国内许多化学品生产企业的规模相对较小，进行工艺开发的研究力量有限，在化学品制造工艺的研究方面处在跟随模仿阶段，自主创新较少。而大学和研究所从事基础研究的课题往往和发展更绿色、更经济的制造工艺是脱节的。因此，从事基础研究的化学家要与企业多交流合作，了解企业的诉求和问题。通过这个过程可以发现一些基础研究需要面对的重要问题，如制造成本问题，如何减少废物生成问题等等。而基础研究方面的突破可以带动一系列更经济和绿色的制备工艺的诞生。
（图片由受访者提供）