有机化学虽然已经蓬勃发展了上百年，但是还基本停留在人工合成的阶段。2014年8月7日，《自然》杂志发表了对英国南安普顿大学化学家Richard Whitby等人的采访，Whitby披露了英国研发化学合成机器的进展情况^[1]。如果能实现这一宏伟设想，将毫无疑问地引发化学革命，并且给物理、生物、医学等领域带来连锁反应。

化学合成机器是一台集成了合成、分离、提纯、检测等多种功能于一身的可自动合成有机化合物的设备，设计目标是可合成10亿种有机分子，至少是人类已经合成出的有机化合物数量的十倍。制造这样一台机器需要解决三大问题：（1）数据——已有的全部有机化学知识；（2）软件——通过编程将这些化学知识教给机器人；（3）硬件——自动化合成操作机器。这三者中，硬件方面最接近成功。现在已有商业化的生物分子合成机器，但反应器主要为间歇式。无论从自动化的角度还是从提高反应速度和产率的角度，连续流动式反应器才是首选。美国麻省理工学院已经制造出了一台可连续流动合成某种药物分子的机器。在数据方面，主要困难有两点：（1）数据不够翔实，需要更多的反应细节；（2）只有成功的经验，没有失败的教训，机器不仅要知道怎样做能成功，更要学习怎样做会造成失败。为了解决上述问题，英国计划建立实验记录电子文档网（ELNs）。研究人员首先建立标准的ELNs文件格式，然后在科研院所推广并鼓励数据共享，最后把上传的数据构建成数据库作为合成机器的“大脑”。在软件方面，困难不在于教给机器人类已经合成了什么，而在于让机器学会创造从未合成过的分子。美国西北大学化学家Bartosz Grzybowski在这方面取得一些进展。他设计的软件Chematica在大量实验数据和经验规则的基础上成功地简化了几种喹啉分子的合成路线，并能根据试剂的成本设计最廉价路线。基于以上问题，为促进化学合成机器的研发，Whitby正在推动建立国家级研发合成中心。

化学合成机器是Dial-a-Molecule重大挑战研究计划的重要研究内容。2009年，英国工程与自然科学研究理事会（EPSRC）制定了该计划，计划用20-40年的时间使有机合成的效率达到100%，并且要像拨电话号码一样轻而易举^[2]。从2010年开始，项目负责人Whitby组织科学家用了两年时间制定了实现Dial-a-Molecule的路线图。路线图认为，Dial-a-Molecule计划面临的三大挑战为合成目标可预期、合成路线精巧和合成方式可持续。为此，路线图计划从三大方向着手应对这些挑战：（1）未来的实验室和合成路线优化；（2）高效低成本地合成；（3）高效的催化剂^[3]。化学合成机器是“未来的实验室”方向的研究内容。

截至2015年，EPSRC已经为Dial-a-Molecule重大挑战研究计划投资了70万英镑，450多名各领域科学家和60多家企业参加了该计划，参与者通过不定期的讨论交流进展推动项目。              

（边文越）