《科技与金融》高端访谈栏目将连续多期对多位高层次外国专家进行专访，为产业的技术升级、产业转型把脉献策，探讨产业发展及国际合作等方面的机遇和挑战，为读者带来国际合作的经验借鉴与启发。 

Keiji Maruoka教授自2015年起以非全职特聘教授身份加入广东工业大学（以下简称“广工”）的教学科研工作，并于2024年正式全职加入。谈及最初选择广工的契机，Maruoka教授坦言是出于对学术传承的责任感。作为刘艳教授在京都大学从事博士后工作期间的导师，尽管自身科研任务繁重，他仍以扶植青年学者成长是教师的本分为信念，毅然决定跨越国界支持广工化学学科建设。他动情地表示：“无论学生是在日本深造还是回中国发展，助力年轻人开创新事业始终是我义不容辞的责任。”这种师生情谊与学术使命的双重驱动，促使他十年间持续投入广工的不对称催化研究、国际会议组织及人才培养等工作，并在2024年以全职身份深化合作，推动粤港澳大湾区手性药物产业化进程。

本文首发于《科技与金融》2025年4月刊

采写丨张孟月 校对丨吴政希

图丨受访单位提供

从厨房到实验室

化学家的“分子烹饪”哲学

作为有机化学和不对称催化领域的知名学者，Maruoka教授在有机化学领域的卓越成就根植于复合学术背景与创新性研究启蒙路径。这位日本化学家坦言，其科研生涯的起点源自童年厨房里的烹饪实践——尤其是制作饺子时观察到的“分子重组艺术”：当肉糜与调味料经机械搅拌形成均质馅料时，蛋白质的疏水相互作用与美拉德反应同步发生，这种微观层面的化学变化与有机合成中底物—催化剂的相互作用过程存在惊人的相似性。

这种跨学科思维贯穿了Maruoka教授的科研生涯。他将实验室比作“分子厨房”，认为合成新型手性相转移催化剂的过程，本质上类似于开发创新菜谱——都需要在既定反应规则（烹饪原理）框架下，通过官能团（食材）的创新组合实现性能突破。他强调：“有机合成的魅力在于，就像用相同食材创造不同菜肴，几个碳原子就能构建出功能迥异的手性药物分子。”

正是这种对分子相互作用的敏锐洞察，使Maruoka教授在手性研究领域取得突破。在讲解手性概念时，他以日常生活中的“左右手”作类比：尽管双手看似相同，却无法完全重合。在分子层面，手性分子（如氨基酸、糖类）同样存在镜像对称但结构不同的对映异构体。这种特性在自然界中至关重要，例如生物体内的蛋白质和DNA均依赖特定手性的分子才能正常运作。

他特别强调手性在药物开发中的意义：同一分子的两种对映异构体可能具有截然不同的生物活性。例如，20世纪60年代的“沙利度胺事件”中，一种对映体可缓解孕吐，另一种却导致胎儿畸形。类似案例揭示了手性控制的必要性：只有精准合成目标构型的分子，才能确保药物的安全性和有效性。

Maruoka教授进一步解释，不对称有机催化是一种模拟酶催化机制的技术，通过设计手性有机小分子（如脯氨酸衍生物、硫脲等）作为催化剂，选择性诱导化学反应生成单一手性产物。与传统金属催化剂相比，这类方法具有绿色、高效的特点，且避免了重金属污染。

Maruoka教授、刘艳教授与研究生进行课题讨论

他以寿司制作为例生动说明：“如同寿司师傅通过醋的酸度和温度精确控制米饭的黏性与形状，手性有机催化剂通过氢键、静电相互作用等‘分子识别’机制，精确调控反应物的空间取向，实现定向转化。”此外，他还将温度对反应的影响类比为烹饪火候，例如寿司米需经煮沸后焖熟降温至60℃拌醋，而有机反应中温度梯度同样影响产物的对映体过量值（ee值），体现了动力学与热力学平衡的微妙关系。

从实验室创新到产业化落地

手性科学的突破与挑战

Maruoka教授指出，手性研究不仅推动药物合成革新（如抗癌药、抗病毒药的高效制备），还在材料科学中展现潜力。例如，手性纳米材料可促进骨组织再生，而手性液晶则用于高灵敏度传感器开发。通过色谱分离、光谱分析等技术，科学家能精确鉴定和调控手性分子，为医学、能源等领域提供新工具。

正是看到手性科学的广阔应用前景，国内外高校和研究机构纷纷加大在该领域的投入。Maruoka教授加入广工轻工化工学院后，致力于手性原料药制备技术的研究与探索，团队与企业联手在非天然氨酸类手性原料药工艺迭代上取得新突破。团队将开发的“新型氘代Maruoka催化剂”成功应用于手性药物制备，实现了非天然氨基酸类手性原料药及关键中间体的手性构建，光学纯度大于99%，有望解决行业催化工艺的掣肘，推动手性药物的落地与药物价格下降。

据Maruoka教授和刘艳教授介绍，在药物研发领域，现有上市药物中40%以上为手性药物。然而，中国手性原料药的产业化发展相对滞后，关键手性合成技术仍存在“卡脖子”困境，导致高端手性药物长期依赖进口，不仅推高了临床用药成本，更制约了相关产业的自主发展。手性原料药的高效制备将有利于推动手性药物的落地与药物价格降低，为更多患者带来福音。

事实上，手性药物的制备是药物化学和制药工业中的挑战之一，涉及手性分离与纯化的技术难题、不对称合成的挑战、工业化生产的成本及环保问题等诸多方面。而在不对称合成方面，催化剂的设计与选择、反应效率与产率问题都会对药物的制备产生重大影响。

Maruoka教授表示，不对称有机催化剂在工业应用中面临的最大难题是效率低下，关键瓶颈可归纳为下述几方面：

• 第一，催化效率与选择性存在矛盾。有机催化剂常需在高负载量（如20 mol%）下运行，多数手性催化剂的转化数（TON）较低，而工业级生产要求转化数超数万。

• 第二，底物适用性存在局限。现有催化体系多针对特定结构（如芳基酮、亚胺），对复杂药物分子（如含杂环或季碳中心）兼容性不足。

• 第三，规模化生产面临成本瓶颈。核心挑战在于量产过程中难以维持小试阶段的对映选择性水平，同时催化剂回收困难，加之环保压力（如含金属废水处理）带来的隐性成本增加，进一步制约了产业化进程。

• 第四，反应条件苛刻。部分反应需低温或高压环境，放大后传质/传热效率下降。连续流微反应技术可改善传质（如收率提升7%），但催化剂在流动体系中的催化稳定性仍是瓶颈。

• 第五，工业化验证不足。高校研究多聚焦学术创新，而工业界需兼顾实用性与经济性，这种差异导致一些有潜力的催化体系难以快速产业化。

Maruoka教授与广东工业大学轻工化工学院研究团队合照

不对称合成领域内

中日科研模式比较及青年学子启示

近年来，中国在不对称合成领域的研究规模持续扩大，发展态势迅猛，已成为国际化学研究的重要力量。越来越多的优秀研究人员加入了这个充满活力的研究领域，原创性研究成果不断涌现。特别是在新型催化体系开发和机理研究方面，中国学者已经展现出较强的创新能力。

随着在中国从事科研的时间渐长，他也注意到中日科学家从事化学基础研究的一些差异。“区别主要在于，在日本，化学研究人员更专注于在自己的研究领域自由探索，而在中国，化学研究更注重效率和生产力。”具体而言，在日本，学术界普遍为研究人员提供了长期稳定的支持环境，使他们能够专注于基础研究。

例如，一些教授可以持续十年甚至更长时间探索同一基础科学问题，即使尚未取得突破性进展，依然能够获得充分的研究自由和资源支持。这种宽松的学术氛围为深度思考和颠覆性创新提供了重要土壤。相比之下，中国的科研体系更强调成果产出效率，这在推动技术应用和产业化方面展现出明显优势。

Maruoka教授坦言：“这两种科研模式各有所长。”日本模式有利于孕育原创性理论，中国模式则更擅长将科研成果快速转化为实际应用。如何在保持科研活力的同时，为基础研究创造更宽容的环境，这是值得全球学术界共同思考的重要课题。

事实上，人类生活的每一次重大变革，往往都植根于基础研究的突破性发现。作为在此领域深耕数十载的学术大家，Maruoka教授想告诉青年学子，有机化学是一片需要热忱与毅力的领域，它既充满挑战——可能面临较长周期的探索与低效的产出，又蕴含改变世界的潜力。那些看似漫长的分子探索，可能正孕育着下一个iPS细胞般的革命性发现。

选择这条道路时，请遵循内心的热爱而非外界期待，因为真正的科学突破永远源自纯粹的好奇心。不必过分追求即时成果，而要享受探索过程本身，实验室里的每个“失败”都是通向真理的阶梯。事实上，无论是碳纤维减少碳排放这样的应用突破，还是理论层面的原始创新，都能为社会创造非凡价值。愿青年学子们始终保持这份初心，在追寻化学奥秘的旅程中，那些可能改变世界的发现，终将在坚持与热爱的浇灌下不期而至。

（广东工业大学轻工化工学院  刘艳教授对本文亦有贡献）

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