北京
转自：中国科学报
“即将投产的国产大茴香醛绿色工艺有望打破进口依赖”“光催化技术助力汽车尾气零污染”……近日，武汉光化学技术研究院/华中师范大学肖文精团队在光化学领域的产业化成果频频引发关注。日前，该团队又在光化学基础研究上再获突破——一项发表于《自然·催化》的手性大环合成新策略，为药物化学与材料科学提供了新的解决方案。
肖文精在接受《中国科学报》专访时介绍了该团队的双向突破逻辑：“绿色工艺的产业化与基础研究的原始创新，就像光化学的两翼——前者解决‘卡脖子’难题，后者为未来技术埋下种子”。
提出“能量转移”机制
1996至2003年，肖文精先后在加拿大渥太华大学、美国加州理工学院攻读博士学位并从事博士后研究，师从加拿大皇家科学院院士霍华德·艾博以及诺贝尔奖得主戴维·麦克米伦等著名化学家。他还曾在美国Materia公司担任首席科学家，积累了理论与产业双重经验。
归国后，肖文精入职母校华中师范大学，带领团队深耕光化学领域，提出了均相光化学反应中的“能量转移机制”，开发的“硼酸氧化”“甲苯氧化”等技术成果受到了国际同行的认可，被称为“肖氏氧化羟基化” (Xiao’s oxidative hydroxylation)。该技术成果被广泛用作检验超分子光催化、MOF光催化以及细胞内光催化反应的模板反应。此次发表于《自然·催化》的研究，又聚焦于手性大环的催化不对称合成——这一长期困扰学界的难题。
手性大环分子在抗癌药物、抗菌剂及功能材料中应用广泛，但传统合成方法依赖复杂的线性前体环化或外消旋体拆分，效率低且结构单一。受非核糖体环肽生物合成启发，肖文精团队创新提出“催化金属偶极中继策略”。该策略通过双芳基乳酯的逐步应力释放和π-烯丙基-钯偶极的动态调控，首次实现了轴手性大乳酯的高效不对称合成。
尤为重要的是，团队通过DFT计算揭示了反应机理，证明该策略可有效规避副反应，为优化工艺提供了理论支撑。“这一成果不仅突破了传统手性合成的局限性，更拓展了过渡金属催化的应用边界”，肖文精表示。
“基础研究的深度决定了应用的可能性。”肖文精告诉《中国科学报》，坚持“从0到1”的原始创新，才能把光化学从实验室推向产业前沿。
助力产业绿色转型
肖文精始终认为“科研成果既要‘上书架’，也要‘上货架’。”以前文提到的重要化工原料——大茴香醛为例，我国曾长期依赖日本进口，传统工艺使用金属铑催化剂，成本高且选择性差。肖文精团队开发的光催化绿色工艺，不仅将生产成本压缩至近四分之一，还实现高选择性合成，该项目未来顺利投产，有望成为国际上首个吨级规模的光催化合成项目。
在设备研发方面，面对国内缺乏现成设备的难题，该团队大胆创新，从实验室小型装置仪器入手，目前，他们已使用自行研发的平行光反应仪，侧照式高压反应釜，可定制化LED光源，低温光源反应器等投入到实验室研发和工业化生产中，尤其是常压与高压平行光化学反应装置的设计和量产，填补了国内空白。
搭建产学研平台
为加速光化学的产学研融合，肖文精在武汉市科创局以及青山区人民政府的支持下，牵头成立武汉光化学技术研究院，并连续举办“国际光化学技术与产业大会”“光化学产业的发展与机遇产业论坛”“武创源国际光化学及绿色制造技术大赛”等品牌活动，吸引了诺贝尔化学奖得主本杰明·利斯特等知名学者以及政产学研各界代表参与，反响热烈。
“科学家需要看到技术的落地场景，企业则渴望前沿成果。”肖文精表示，武汉光化学技术研究院的目标是打造有全球影响力的一体化中心，既汇聚人才开展基础研究，又孵化企业、构建产业链。
面对年轻人“如何学好化学”的提问，肖文精推崇“热情”与“使命感”。他鼓励学生培养学术鉴赏能力，善于从文献中发现问题，并紧密结合国家需求开展研究。
“不要谈化色变，化学不等同于污染，它恰恰是解决当前环境问题的一把金钥匙。”“光化学技术是以清洁可再生的太阳光为能源，发展新的光化学方法和光催化技术，把大自然的策略用在工业生产上，未来一定能促进产业绿色低碳发展。”他说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41929-025-01322-9
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