■周荣, 岳衎, 王璐, 付雪峰

2018年国家自然科学基金委员会化学科学部对学科布局进行了优化与调整, 设立合成化学(B01)学科申请代码, 受理项目涉及传统的无机化学、有机化学、高分子化学与超分子化学等多个领域. 本文综述了2018~2022年合成化学不同类型项目的申请与资助情况, 并对合成化学的未来发展提出了一些思考和展望.

1引言

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》指出, 要通过加强基础研究、优化学科布局、推进学科交叉融合等举措进一步强化国家战略科技力量. 为适应现阶段化学研究的发展趋势并促进中国化学研究的转型, 国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)于2018年对学科布局进行了优化与调整, 将传统的无机化学、有机化学、高分子化学与超分子化学等多个二级学科相关研究领域整合, 设立了合成化学(B01)申请代码(包含13个二级申请代码, 70个研究方向). 作为化学科学的基础和核心, 合成化学通过分子创造和物质转化过程中选择性的控制, 逐步实现具有特定性质、结构和功能的新物质的精准化制备和应用. 合成化学积极拓展与相关学科的交叉融合, 推动相关领域重大科学问题的解决, 促进国家经济和社会发展[1]. 本文概述了从2018年申请代码优化与调整以来, 合成化学科学基金项目的申请与资助情况, 提出了对合成化学未来发展的一些思考和展望, 供相关科研人员参考.

2基金项目申请与资助概况

2018~2022年合成化学B01代码下共接收各类基金项目申请17948项, 资助3486项, 资助的直接经费总计268469.64余万元, 平均资助率为19.42%. 各年度资助率与化学科学部的平均资助率基本持平. 在学科代码优化调整前的2017年, 对应学科项目申请量为2835项, 资助769项, 平均资助率为27.12%, 而同年化学科学部的项目申请量为16526项, 资助3929项, 平均资助率为23.77%. 从表1可以看出, 合成化学的设立, 扩大了相关领域的研究队伍规模, 且近五年项目申请量稳步增长, 相关研究群体继续逐步壮大.

表12018~2022年合成化学项目申请和资助情况

从年龄组成结构来看( 表2 ), 1980年代出生的申请人在项目申请量与资助率这两个指标中占比最高, 表明这一群体已经成为我国一线科研人员的中坚力量; 1960年代及1970年代出生的申请人的项目申请量呈现明显逐年下降的趋势, 而1990年以后出生的申请人的项目申请数量从2018年的65项增加到2022年的921项, 正迅速成为合成化学领域未来的生力军. 其中, 出生于1970年之前的项目申请人申请量较少且呈下降趋势, 但这一群体的项目资助率相对较高, 且不同年份间的波动较大.

表22018~2022年不同年龄阶段申请人的项目申请和资助情况

在性别分布上, 过去五年男性申请人的项目申请量占整体的70%以上, 女性申请人的比例仍相对较低; 男性申请人的资助率也显著高于同期的女性申请人( 图1 ). 数据表明, 女性科学家在科技领域的发展和竞争中仍处于劣势. 近年来, 部分国家在科技政策性别平等化方面取得了不同程度的进展, 但从世界范围看, 整体情况仍然不容乐观. 为积极落实科技部等部门发布的《关于支持女性科技人才在科技创新中发挥更大作用的若干措施》, 合成化学鼓励和支持女性科研工作者积极参与项目申请和评审工作, 呼吁和倡导学界在同等条件下优先推荐女性申请人, 为女性科技人才的成长与进步创造平等、和谐、互信的学术氛围.

图12018~2022年男性及女性申请人的项目申请及资助情况

2.1 面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目

量大面广的面上项目、青年科学基金项目(简称青年项目)与地区科学基金项目(简称地区项目)组成了基金委科学基金项目的基本盘, 其申请与资助情况能较好地反映我国各学科领域的研究现状. 2018~2022年合成化学面上、青年及地区项目申请与资助情况见表3. 在申请量上, 面上及青年项目增加较为明显, 地区项目的申请量也有一定幅度的增加. 在资助率上, 面上项目资助率相对较高, 其次是青年项目, 而地区项目资助率相对较低. 在平均资助强度上, 青年项目实施包干制, 资助强度增加明显, 体现了基金委对青年科研工作人员在起步阶段研究工作的鼓励与支持.

表32018~2022年面上、青年及地区项目的申请与资助情况

根据基金委深化科学基金改革的部署和要求, 自2019年开始在面上与青年项目中开展基于鼓励探索、突出原创(A), 聚焦前沿、独辟蹊径(B), 需求牵引、突破瓶颈(C), 共性导向、交叉融通(D)等四类科学问题属性的分类评审工作(表S1, 补充材料). 在申请量上, B01代码下四类科学问题属性中B类项目的占比最高, 体现了合成化学守正出新的学科特点; 在资助率上, B类项目资助率最高, 符合跟跑、并跑、领跑的发展趋势; A类项目资助率相对较高, 表明学科对原创性的鼓励, 而C类及D类项目资助率相对较低, 表明学科在解决需求问题及学科交叉方面有待加强. 此外, 四类科学问题属性中面上项目资助率相对高于青年项目, 这与 表3 中的趋势一致.

目前在合成化学一级申请代码下设置的13个二级申请代码中, 配位化学(B0102)、催化合成反应(B0105)、新反应与新试剂(B0108)、超分子化学(B0110)、功能分子/材料的合成(B0112)5个二级代码在近五年中保持了较大的申请量, 表明我国上述领域研究群体较大, 反映了合成化学的热点研究领域. 值得注意的是, 团簇与纳米化学(B0103)以及不对称合成(B0106)两个申请代码自2021年代码结构优化以来申请量增加明显, 尤其体现在面上和青年项目中[2]; 而仿生与绿色合成(B0111)的申请数则自2021年有明显降低. 在资助率上, 团簇与纳米化学(B0103)、天然产物全合成(B0107)、高分子合成(B0109)、超分子化学(B0110)等二级代码具有相对较高的资助率(表S2).

2.2 杰出青年基金项目与优秀青年基金项目

2018~2022年合成化学接收国家杰出青年基金项目(以下简称“杰青项目”)申请累计501项, 其中来自女性申请人的项目为21项, 占比为4.19%; 累计资助52项, 其中女性申请人获资助项目为3项, 占比为5.77%; 接收优秀青年基金项目(以下简称“优青项目”)申请累计592项, 其中来自女性申请人的项目为97项, 占比为16.39%; 累计资助64项, 其中女性申请人获资助项目为5项, 占比为7.81% (图2). 整体而言, 女性科研人员在这两类项目的申请和资助中占比偏低.

图2 2018~2022年合成化学杰青项目与优青项目的申请及资助情况

在学科代码分布上, 杰青项目的申请覆盖了合成化学的一级学科代码B01和全部13个二级代码, 近五年在配位化学(B0102)、催化合成反应(B0105)、不对称合成(B0106)、以及高分子合成(B0109)上的申请量相对较大(表S3). 新反应与新试剂(B0108)与超分子化学(B0110)两个代码的申请量自2021年开始增幅较大. 在项目资助上, 近五年单个代码下的项目资助数量均不超过3个, 且2021、2022两年分别有9个和8个不同代码下的项目申请获得了资助, 表明合成化学致力于各研究领域的均衡发展.

近五年来, 优青项目在合成化学的各个二级代码下基本都有项目申请, 其中元素化学(B0101)、配位化学(B0102)、催化合成反应(B0105)以及超分子化学(B0110)四个代码下的申请量相对较大; 团簇与纳米化学(B0103)、不对称合成(B0106)与功能分子/材料的合成(B0112)自2021年代码优化调整后申请量明显增加; 而高分子合成(B0109)和仿生与绿色合成(B0111)则自2021年申请量各有一定程度的减少(表S4). 获资助项目在领域分布趋势上与杰青项目基本一致, 表明合成化学已逐渐形成较为稳定的人才资助格局.

2.3 重点项目

2018~2022年合成化学累计接收重点项目申请210项, 资助54项, 资助率为25.71%, 资助直接经费16148万元, 平均资助强度约299.04万元/项. 获批项目在领域分布上具有较好的均衡性: 2018~2022年合成化学重点项目的指南涉及11~15个不同研究领域, 而接收的项目申请涉及其中10~13个指南条目, 获资助的项目涵盖其中7~9个指南条目, 且单个条目下获资助项目数一般不超过2个(图3). 为进一步提高重点项目质量, 合成化学倡导提升学术品味, 打破学科界限, 开拓研究领域, 探索科研“无人区”, 鼓励各领域研究特色鲜明、研究基础扎实、学术实力深厚的优秀学者积极申报.

图3 2018~2022年合成化学重点项目申请与资助情况

2.4 重大项目

重大项目的定位旨在面向科学前沿和国家经济、社会、科技发展及国家安全的重大需求中的重大科学问题, 超前部署, 开展多学科交叉研究和综合性研究, 充分发挥支撑与引领作用, 提升我国基础研究源头创新能力. 2018~2022年合成化学累计接收重大项目申请11项, 其中7项获得资助, 资助直接经费单项最高为2000万元. 其中, 2018、2019、2021各年度分别有2项、2022年有1项获得资助, 2020年有1项申请但未获资助. 从重大项目申请与资助的连续性可以看出合成化学一直致力于立足科学前沿, 集中优势力量解决国家重大需求问题.

2.5 重大研究计划

手性与生命现象密切相关, 也显著影响物质的性能. 手性科学的发展对人类社会的进步做出了巨大贡献, 为提升我国在手性科学领域的创新能力, 化学科学部于2018年启动“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划. 围绕单一镜像异构体的精准构筑、手性传递放大的机制与规律、不同镜像异构体的手性效应与功能等核心关键科学问题, 该重大研究计划旨在通过多学科交叉和新技术运用, 实现手性分子、手性大分子、手性超分子和手性材料单一镜像异构体的高效制备, 揭示手性产生、传递、放大和调控的机制和规律, 阐明手性物质的结构-功能关系, 发展精准和规模创造手性功能分子和材料的关键技术, 形成新的学科生长点, 显著提升我国在手性物质研究领域的原始创新能力和国际竞争力. 2018~2021年该重大研究计划共受理项目申请670项, 其中培育项目603项、重点支持项目66项、指导专家组战略研究项目1项. 经评审, 共资助项目116项, 资助总经费13745万元, 其中培育项目98项, 资助经费7250万元, 平均资助强度为73.98万元/项; 重点支持项目17项, 资助经费6195万元, 平均资助强度为364.41万元/项; 指导专家组战略研究项目1项, 资助经费300万元(图4). 数理、化学、生命、工材、信息、医学等六个学科领域参与了项目申请, 其中来自数理、化学及工材三个学部的项目申请获得了资助. 受资助的项目涵盖手性小分子、手性超分子、手性高分子、手性组装体及纳米材料、手性生物体系、手性物理/器件/功能等领域, 但在手性小分子精准构筑方面的申请较多, 关于手性产生、传递、放大和调控过程的表征, 以及阐释手性结构与功能的内在关联方面申请量偏少, 这方面的研究工作有待进一步加强. 在该重大研究计划实施四年的基础上, 为了进一步凝练科学目标, 凝聚优势力量, 加强学科交叉, 2022年主要受理重点支持项目与集成项目, 共受理重点支持项目11项, 其中4项获得资助, 资助强度为300万元/项; 受理集成项目申请7项, 其中4项获得资助, 资助强度为900万元/项, 获资助的集成项目涵盖对映选择性自由基和卡宾反应、不对称碳氢键活化、新型手性配体和催化剂, 以及手性光电功能材料和器件四个领域.

图4 2018~2022年“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划项目申请与资助情况

2.6 创新研究群体项目与科学中心项目

2018~2022年创新研究群体项目申请32项, 其中8项获得资助, 平均资助率为25%, 单项资助强度约1000万元. 合成化学鼓励学科优秀学术带头人根据研究特色及优势组建和带领研究团队开展创新性的基础研究, 攻坚克难, 培养和造就国际领先的前沿研究团队.

2018~2022年基础科学中心项目申请6项, 其中2项获得资助, 分别为2019年资助的项目“空气主份转化化学”, 资助经费为8000万元, 2021年资助的项目“烃类化合物不对称催化转化”, 资助经费为6000万元.

2.7 国家重大科研仪器研制项目

2018~2022年共受理国家重大科研仪器研制项目(自由申请) 16项, 其中2项获得资助, 分别为“应用于金属纳米团簇配合物组分和特性研究的质谱仪器”项目和“液相糖自动合成仪的研制”项目, 单项资助强度分别为771.04万元和763.34万元. 合成化学鼓励以精准合成为导向, 对探索合成转化机制与规律以及结构表征具有重要指导意义的新型科研仪器和核心部件的研制.

2.8 联合基金项目

2018~2022年合成化学累计受理联合基金项目申请108项, 17项获得资助, 平均资助率为15.74%. 其中, 培育项目申请69项, 资助7项, 平均资助强度为50万元/项; 重点支持项目申请38项, 资助9项, 平均资助强度为252.89万元/项; 集成项目申请1项, 资助1项, 资助强度为1260万元(表4). 获资助项目涵盖NSFC-河南联合基金、区域创新发展联合基金, 以及企业创新发展联合基金. 合成化学鼓励企业及地区围绕经济与社会发展中的重大需求, 结合地区资源特色, 凝练其中关键科学问题, 在合成化学发布联合基金指南.

表42018~2022年合成化学联合基金项目申请与资助情况

3对合成化学基金管理相关工作的总结与思考

基于上述合成化学近五年的项目申请与评审工作的概况, 提出以下几点思考.

3.1 基金管理工作的改革举措

为全面推进落实科学基金深化改革方案, 奋力开创科学基金资助管理新局面, 在基金委的统一部署下, 化学科学部采取了一系列卓有成效的改革措施. 在学部的统一领导下, 合成化学根据学科特点、优势和存在问题, 开展了以下工作.

(1) “负责任、讲信誉、计贡献” (responsibility, credibility, contribution, RCC)评审机制试点工作

为了督促和鼓励评审专家更加负责任地参与科学基金项目评审, 提出更加有助于申请人凝练科学问题、明确科学目标、完善研究内容、优化研究方案的评审意见, 合成化学于2021年在面上项目的通讯评审(函评)中启动了RCC评审机制试点工作, 并于2022年推广到所有面青地项目以及重点项目的通讯评审工作中. 在RCC评审机制下, 项目评审的效率与质量得到一定程度提高, 具体体现在评审专家的责任心增强, 评审意见错置的情况明显减少, 对错置意见主动更正的积极性明显增强等多个方面.

2022年合成化学面青地及重点项目的申请人参与RCC反馈比例分别为41.4%、38.1%、37.4%和49.1%. 在获得资助与未获资助项目的RCC反馈中, 反馈意见认为评审意见“很有帮助”及“有帮助”的占比分别超过80%与75%, 可以看出, 在RCC评审机制下, 项目评审意见的指导作用增强(表S5). 然而, 四类项目参与RCC反馈的申请人整体比例仍低于50%, 申请人的参与度有待提高. 因此, 未来亟需进一步做好RCC评审机制相关政策的解读和宣传工作, 利用网络、学科会议、政策宣讲等活动加强RCC评审机制试点的介绍, 进一步提高广大科研人员的参与度.

(2) 会议评审(会评)专家对通讯评审(函评)专家的评价机制试点工作

合成化学于2022年度在面上、青年及地区项目的会议评审工作中, 首次推行了会评专家对函评专家评审意见进行评价的试点工作, 这也是RCC评审机制的重要组成部分. 专家的匿名评价结果显示, 会评专家对绝大部分的函评意见表示出了较高的满意度, 表明合成化学已基本形成一支高质量的评审专家队伍. 其中, 也存在对极少部分函评意见的满意度评价较低, 这一结果表明仍需要继续做好函评专家的动态优化和遴选工作, 不断提升函评质量.

3.2 学科发展相关工作的总结与建议

(1) 坚持“四个面向”的科技创新方向

习近平总书记提出了科技工作要面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的“四个面向”科技创新方向[3]. 合成化学基于“四个面向”的大方针, 遵循学科自身发展规律和特点, 制定了“十四五”发展规划, 梳理了学科的关键科学问题和优先发展方向.

作为化学科学的基础, 合成化学在面向世界科技前沿的科技攻关中起着重要的引领作用. 近年来, 合成化学积极倡导开展面向世界科技前沿的前瞻性基础研究, 部分研究领域实现了从国际跟跑、并跑到领跑的跨越式发展, 并取得了一批具有引领性的研究成果. 例如, 在“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划的推动下, 我国在手性物质创制领域取得了显著进展, 涌现了基于烯胺光促E/Z互变的去消旋化反应[4]、自支撑手性二维单层分子晶体的制备[5]、铱催化Z式保留不对称烯丙基取代反应[6]等一批国际领先的创新性成果.

此外, 过去五年在合成化学各个类型项目的资助下, 我国学者在新反应的发现和新物质的创制等基础科研领域中取得了一批令人瞩目的成果, 在部分研究方向上起到了引领作用. 例如, 在氮气的活化与转化利用方面, 仿生化学模拟生物固氮酶[7]和多孔金属配位聚合物[8]为相对温和条件下的氮气合成氨提供了材料基础; 而从氮气合成嘧啶的研究, 则为氮气转化提出了新思路[9]. 在新合成方法开发方面, 电解池调控的氮杂芳烃区域选择性羧基化[10]、芳环选择性开环断裂转化[11]、脂肪胺N–H键的高对映选择性卡宾插入合成手性氨基酸[12]等进展为开发新的精细化工路线提供了可能. 水相超分子耗散自组装材料的开发[13]等进展, 体现了合成化学在发展多层次组装体系上的巨大潜力.

值得指出的是, 合成化学的快速发展不仅符合面向世界科技前沿的重大基础科学问题的方向, 同样也体现了以人为本、服务于民的理念. 合成化学积极倡导开展面向人民生命健康的基础研究, 并取得了一系列优秀的研究成果, 如抗癌天然药物紫杉醇的高效简洁不对称全合成[14]、前列腺素类化合物的高效不对称合成[15]、非芳香有机镍(II)光诊疗试剂的发展[16]、超配位碳金簇作为新型铁死亡抗癌前药的潜在应用[17]等. 这些研究成果的取得, 充分体现了合成化学对开展面向人民生命健康的基础研究的支持.

此外, 高效合成方法的发展也有望解决国家的重大战略需求. 例如, 面对日益增长的废弃高分子带来的严重污染问题, 发展可降解高分子的合成方法与高分子解聚和转化的相关技术, 既是国家的重大需求, 也是科学的前沿研究方向. 2022年依托合成化学获得资助的“碳资源分子选择断键与转化的化学基础”重大项目, 致力于解决C–C/O键选择性断裂与转化, 实现聚烯烃、生物质等碳资源分子的选择性降解转化, 有望进一步推动碳资源废弃物高分子的高效利用和高值化转化. 近期, 可再生可降解环状聚合物的合成[18]为闭环回收高分子材料的开发提供了新思路.

(2) 倡导不同学科及研究领域的交叉融合

合成化学的设立, 为发挥不同学科优势, 打破传统学科界限, 加强不同领域合作, 实现学科交叉融合, 推动科研范式变革提供了良好平台. 合成化学实施五年以来, 积极推动学科交叉融合, 并取得了明显成效, 一批具有学科交叉特性的项目获得资助, 其中包括若干具有显著多学科交叉特性的重大项目.

此外, 按照“主动布局、引领趋势”的方针, 2022年11月, 基金委化学科学部联合其他相关部门, 依托合成化学组织召开了第317期“高分子解聚、回收与高值化转化”双清论坛, 积极倡导高分子化学与有机化学、化工、材料、数理、医学等学科的交叉协作, 解决当今废弃高分子带来的环境污染问题. 本次论坛的科学背景和主旨即拟针对高分子解聚、回收与高值化转化的难点与重要科学问题, 发展出超越塑料循环与回收传统途径的新方法和新技术, 支撑国家“碳达峰”和“碳中和”创新驱动发展战略, 推动针对我国产业结构的原始创新和交叉融合. 参会专家就“聚烯烃的高效、绿色催化解聚、官能团化与高值化转化”、“杂链聚合物的生物/化学降解、闭环回收与高值化利用”和“可替代型聚合物的高效聚合与解聚, 聚合物结构与力学/热力学性质的构效关系研究, 高性能可降解塑料的创制”等三个主题进行了热烈和充分的研讨, 凝练了相关领域的科学问题并提出了若干政策建议.

然而, 目前学科间的交叉融合从总体上还需进一步加强. 交叉融合不能沦为不同学科研究的简单拼凑, 而是要面向多学科领域的共性科学问题, 提炼科学内涵, 增强实质性的交叉与联合创新.

(3) 进一步提高对女性科研工作者的支持力度

从近五年来合成化学基金项目的申请与资助数据中可以看出, 女性科技工作者的项目申请和资助数量均偏低, 这一现象在人才类项目如杰青项目和优青项目中尤为明显. 同时, 评审专家群体中的女性专家的比例也偏低, 特别是在会评阶段, 女性专家比例更低. 为了进一步激发女性科技人才的创新活力, 扩大女性科技人才队伍规模, 造就一批具有影响力的高层次女性科技人才, 合成化学将积极落实科技部等部门发布的《关于支持女性科技人才在科技创新中发挥更大作用的若干措施》, 增加女性评审专家比例, 鼓励女性科研工作者积极参与项目申请, 提倡在同等条件下优先考虑资助女性申请人. 此外, 未来希望通过积极推动各种举措的落地, 如进一步放宽女性科研人员项目申请年龄限制、设立女性科研人员专项项目等, 加强对女性科研人员的支持, 使得更多女性科研人员能够脱颖而出.

(4) 积极支持科技活动专项项目

为打破原有的学科界限, 开拓新领域, 既针对重大需求, 解决实际问题, 又推进机制研究, 提升理论和科学高度, 合成化学近两年积极支持科技活动专项项目的申报和实施. “自旋化学”战略研讨会助力推动自旋化学与合成化学的深度融合. 围绕“自旋相关化学过程的机制与调控”的主题, 明确了合成化学中自旋化学的内涵和研究范畴, 深化了对合成化学反应中电子自旋态的认知, 凝练了关键科学问题, 促进了合成化学的前沿发展. 此外, 针对我国框架化学发展现状, “框架化学”战略研讨会集中优势资源推动框架化学发展, 推动框架化学从理论研究走向实际应用. 围绕“框架化学的基础及应用研究”的主题, 凝练了框架化合物的精准和高效合成、构效关系和功能强化、工业化和产业应用三方面关键科学问题, 引导框架化学研究面向世界科技前沿和国家重大需求.

此外, 合成化学以多种形式积极组织和推动不同研究领域的专家进行学术交流, 促进学科交叉融合. 例如, 发展新的聚合反应用于新型高分子的合成体现了有机化学与高分子化学之间的紧密连接. 合成化学组织了题为“Let’s Polymerize”的线上专题研讨会, 邀请了有机化学和高分子化学方向的中青年学者开展了热烈的讨论和交流, 鼓励以有机合成新方法为基础开发新聚合方法的研究.

人工智能辅助的合成化学和自动化合成在近年来得到了国内外的广泛关注, 也取得了较多进展[19]. 《中国科学: 化学》于近期组织出版了“AI+合成化学”专刊, 邀请国内相关领域的中青年学者就智能化时代合成化学中的新机遇和新挑战进行了系统论述. 在不远的将来, AI有望在人工智能辅助的合成新方法发展、活性分子库的构建和筛选、创新分子骨架的制备、自动化合成实验室的设计等方向发挥出更大作用.

4展望

习近平总书记在2021年两院院士大会上讲话指出: “科技创新成为国际战略博弈的主要战场, 围绕科技制高点的竞争空前激烈. 我们必须保持强烈的忧患意识, 做好充分的思想准备和工作准备”. 同时, 习总书记还强调, “加强基础研究是科技自立自强的必然要求, 是我们从未知到已知、从不确定性到确定性的必然选择”. 合成化学的使命就是不断开拓化学的沃土, 为新物质的创制提供方法、技术和原理. 作为化学的基础和核心, 合成化学是“拓展认识自然边界, 开辟新的认知疆域”的排头兵、尖刀班, 勇于探索、突出原创, 是学科的天然使命.

合成化学的设立, 促进了化学学科中与合成相关各分支之间的交汇融通, 推进了合成化学中共性问题的研究. 五年来, 合成化学择优资助了一批项目, 遴选了一批优秀人才, 汇聚了一批高质量评审专家, 已初步形成了较稳定的评审体系与资助格局.

然而, 合成化学的发展仍面临诸多挑战, 包括具有原创性的科学研究不多, 跟踪与拓展性的研究较多, 各分支方向的交叉融合不足; 在理性设计方面的理论高度有待增强, 可控合成尚缺; 在反应机制的研究上大多仍然停留在对实验结果的自圆其说和逻辑自洽层面, 未能深刻揭示背后的本质规律; 对于大数据指导的新反应发现以及人工智能赋能的合成设计有待进一步发展等. 展望未来, 合成化学将在精准合成结构新颖的分子、高效构筑功能特异的物质、建立超高时-空分辨的分析技术与方法、发展合成化学新理论、人工智能辅助合成化学的研究新范式等挑战性问题上寻求更大的突破. 在完成学科优化布局的第一个五年之后的今天, 合成化学也将继续牢牢把握建设世界科技强国的战略目标, 以只争朝夕的使命感、责任感、紧迫感, 抢抓全球科技发展先机, 在基础前沿领域奋勇争先.

【参考文献】

1 张绍东, 卢红成, 康强, 黄艳, 付雪峰. 中国科学: 化学,2021, 51: 538–546

2 李春举, 田威, 张绍东, 康强, 付雪峰. 中国科学: 化学,2021, 51: 531–537

3 习近平. 在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话. 2016

4 Huang M, Zhang L, Pan T, Luo S. Science, 2022, 375: 869–874

5 Dong J, Liu L, Tan C, Xu Q, Zhang J, Qiao Z, Chu D, Liu Y, Zhang Q, Jiang J, Han Y, Davis AP, Cui Y. Nature, 2022, 602: 606–611

6 Jiang R, Ding L, Zheng C, You SL. Science, 2021, 371: 380–386

7 Zhang Y, Zhao J, Yang D, Wang B, Zhou Y, Wang J, Chen H, Mei T, Ye S, Qu J. Nat Chem, 2022, 14: 46–52

8 Xiong Y, Li B, Gu Y, Yan T, Ni Z, Li S, Zuo JL, Ma J, Jin Z. Nat Chem, 2023, 15: 286–293

9 Shi X, Wang Q, Qin C, Wu LJ, Chen Y, Wang GX, Cai Y, Gao W, He T, Wei J, Guo J, Chen P, Xi Z. Nat Sci Rev, 2022, 9: doi: 10.1093/nsr/nwac168

10 Sun GQ, Yu P, Zhang W, Zhang W, Wang Y, Liao LL, Zhang Z, Li L, Lu Z, Yu DG, Lin S. Nature, 2023, doi: 10.1038/s41586-022-05667-0:

11 Qiu X, Sang Y, Wu H, Xue XS, Yan Z, Wang Y, Cheng Z, Wang X, Tan H, Song S, Zhang G, Zhang X, Houk KN, Jiao N. Nature, 2021, 597: 64–69

12 Li ML, Yu JH, Li YH, Zhu SF, Zhou QL. Science, 2019, 366: 990–994

13 Ke H, Yang LP, Xie M, Chen Z, Yao H, Jiang W. Nat Chem, 2019, 11: 470–477

14 Hu YJ, Gu CC, Wang XF, Min L, Li CC. J Am Chem Soc, 2021, 143: 17862–17870

15 Zhang F, Zeng J, Gao M, Wang L, Chen GQ, Lu Y, Zhang X. Nat Chem, 2021, 13: 692–697

16 Yao Y, Ran G, Hou CL, Zhang R, Mangel DN, Yang ZS, Zhu M, Zhang W, Zhang J, Sessler JL, Gao S, Zhang JL. J Am Chem Soc, 2022, 144:7346–7356

17 Xiao K, Zhang N, Li F, Hou D, Zhai X, Xu W, Wang G, Wang H, Zhao L. Nat Commun, 2022, 13: 4669

18 Song Y, He J, Zhang Y, Gilsdorf RA, Chen EYX. Nat Chem, 2022, doi: 10.1038/s41557-022-01097-7:

19 张绍东, 王璐, 付雪峰. 中国科学: 化学, 2023, 53: 3–8