在日前举办的第二十六届中国科协年会开幕式上，中国科协发布了“2024重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题”。其中，中国化学（601117）会推荐的“通过精准化学实现药物和功能材料的绿色制造”成功入选十大产业技术问题。那么什么是“精准化学”?这一理论又有哪些创新和突破。为进一步了解这一产业技术问题的实质和前景，《》记者采访了问题的提出者——上海医药（601607）工业研究院原副院长张福利教授。
张福利介绍，精准化学作为有机化学的发展方向，对于“双碳”目标的实现具有重要意义。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与纯化，从而推动化学制药和功能材料产业的可持续发展。
话虽这么说，但实现精确控制化学反应和分离纯化过程又谈何容易?对于这个难点，张福利认为，要实现精确控制，就需要对化学反应过程有更深入的理解。“在践行精准化学的过程中，团队在大量的药物合成研究中逐渐形成了新认识，并在此基础上逐渐发展出突破性的理论体系。”张福利强调。
张福利向记者介绍，纵观我国的医药化工生产现状，传统医药化工产品的制造过程复杂、反应步骤长、收率低，也不能满足各方对“绿色化学”的诉求，其原因在于大部分反应尚不能实现精准控制。对于这些反应，张福利认为，需要从头审视这些反应的机理。而解决这些问题的关键，很大程度上与对氧化还原反应的再理解有关。
“目前，大约有80%的反应问题已经解决，还有20%的疑难杂症。这些疑难杂症中80%的反应又和氧化还原有关。如果我们把这些疑难杂症的反应过程搞明白，不就有96%的成功把握吗?”张福利介绍说，大量证据表明，目前国内外传统教科书上的理论与实际应用之间存在较大的脱节，迫切需要重新诠释并构建新的理论体系。另外，在分离纯化阶段，还需要探究各种分离纯化技术(如萃取、分馏、结晶、色谱)的共同理论基础。这需要深入研究分子间力的作用机制，从分子结构层面构思相应的分离纯化技术措施。
张福利介绍，随着团队的不断探索，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，团队对有机化学反应的氧化还原和电子转移方式有了新的理解，对一些反应的机理提出了新看法；在对分子结构与反应活性关系的透彻理解基础上，从能量的角度理解并计算化学反应所需的活化能，从而选择能量适配的反应试剂，以实现化学反应的定量转化。
张福利举例说明了精准化学理论的应用成效。曾经有一家药厂求助，该厂的二氢吡啶类(俗称地平类)降压药物产品中，检出了吡啶类化合物杂质，且检出量经常超过标准。厂家对此非常苦恼，在多方求助后，最终找到张福利团队。他们根据氧化还原理论，认为反应体系中出现了某种氧化剂将二氢吡啶化合物氧化为吡啶类杂质。在厂家排除了团队指出的氧化条件比如光照、铁离子催化氧化等原因后，体系中仍然不能避免该杂质的产生。最后，张福利团队在氧化还原理论指导下经过大量试验研究找到了根本原因：在反应体系加入有机酸成盐的过程中，由于游离的氢离子的存在，进一步促进了产品芳构化(氧化)成该杂质。这一发现如同拨云见日，困扰厂家的难题终于解除。张福利介绍，目前，团队已经完成8个类似的工业应用案例。
张福利认为：“随着科学技术大爆发时代的到来，过去难以想象的事情将成为现实!”比如，在反应能量的控制中，除了已经蓬勃发展的催化技术(包括金属催化和生物酶转化)、微通道反应器，光化学、电化学以及各种先进的分析仪器等新方法、新设备和新技术的应用，可以精准控制反应所需能量，从而保证反应产物的收率，减少副反应的发生。
正如中国科学院院士马大为的推荐词所述：“现代化学家研究许多反应，但这些反应不一定适合功能分子和药物分子的制造。我们针对药物和功能材料的制造过程，发展一些新反应，甚至新的合成策略，这样的课题是十分重要的。”
中国科协的专家也在评议中写道，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，不仅有助于提升我国药物和功能材料产业的国际竞争力，还将为提升我国产业链和供应链韧性和安全水平发挥重要作用。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。
张福利表示，精准化学理论体系的建立和发展，不仅是药物和功能材料行业的重大突破，还可以推广到能源、化工等多个领域，有助于推动整个社会的可持续发展。
“然而，精准化学理论体系仍面临一些关键难点和挑战，还有一定争议。”张福利也坦承了这一点，学界对新理论体系的接受程度还不高，既是正常现象，也给理论发展提出了要求。未来，团队需要进一步验证和完善现有的理论体系，以确保其在实际应用中的准确性和可靠性；还需要加强基础研究，深入探索化学反应和分离纯化过程的本质规律，为精准化学的发展提供更为坚实的理论支撑。
“当前，我国科技水平已经突飞猛进股票配资策略，在西方科学体系下提出中国人的原创理论是有可能成为现实的，也希望更多的有识之士可以共同参与进来。”张福利表示。