在化学科学向复杂系统研究演进的关键阶段，华中师范大学化学学院吴安心教授课题组长期聚焦复杂化学系统的探索研究，在分子集群自分类行为的揭示与反应网络的构建等交叉研究领域取得重要进展，相关成果为化学合成领域带来系统性革新。
课题组最早明确提出并系统研究多样性分子集群“自分类”概念，通过氢键、π-π堆积等非共价相互作用，揭示小分子集群基于结构特征、作用力的种类、作用力的强弱等因素的控制自发选择性聚集的规律。2002年，团队基于多样性分子构件选择性堆积行为的发现，揭示并定义了“自分类”概念，随后开创“自分类组装”“自分类识别”“自分类重组”“自分类等级组装”“自分类反应网络”等系列新的研究命题，将超分子化学的理论边界拓展至可预测的分子分类聚集领域。目前，“自分类”已与“自组装”“分子识别”并列为超分子化学三大核心原理，为分子机器设计、功能材料构筑提供了底层逻辑支撑，相关成果被50余部国际专著收录，成为该领域基础性文献。
团队创新性将自分类原理从非共价体系延伸至有机合成领域，提出“反应网络”概念，构建由多平行串级反应序列协同作用的自组织系统，实现了从“分子结构”“分子堆积结构”等“刚性”结构的研究跨越到小分子系统“隐形”结构形态学的研究。该系统通过“自我导向、自我分类、汇聚归一”特性，实现多样性有机单元反应的自组织逻辑关联和多组分反应的高效集成，避免了传统合成中步骤繁琐、选择性差等问题。例如，该团队所持续开展的“在I₂/DMSO组合试剂系统介导下杂环合成工具箱的构建”课题中，构建了80余种芳杂环结构体及30余种新型杂环骨架，形成“工具化”反应体系，相关方法被国内外百余个课题组借鉴，被誉为“打开杂环合成新大门”！
吴安心课题组自分类反应网络研究系列代表性工作
针对天然产物合成的复杂性，课题组提出“自组织一锅全合成”策略，通过整合多单元反应序列，实现骆驼宁生物碱、噁唑类、咔啉类等30余例生物碱及50余种天然产物的高效合成。该策略模仿生物酶协同机制，将多步反应集成于单一体系，省去反复分离纯化流程，显著提升合成效率。其中，骆驼宁生物碱的一锅合成作为经典案例，被纳入普通高等教育“十三五”规划教材。
佘能芳教授（左）和曹利平教授（右）与老师吴安心教授合影
目前，反应网络技术已在药物化学领域展现重要价值，其温和条件与高选择性适用于复杂分子合成，尤其在含氮杂环药物前体合成中优势显著。然而，多反应序列的条件优化、活性中间体稳定性控制及复杂分子合成的普适性等问题，仍是团队攻关的重点。
团队将依托计算机辅助设计与机器学习，优化反应网络设计精度，同时探索绿色溶剂与可再生资源应用，推动合成化学向高效、可持续方向发展。随着“分子系统-反应网络”研究的深入，该领域有望在新药研发、功能材料创制等领域催生更多变革性技术。华中师范大学该系列研究得到国家自然科学基金重点项目，华中师范大学高校专项基金十余年持续滚动的支持，其成果推动了我国在超分子化学与有机合成领域的新进展，标志着我国在复杂化学系统研究中迈入国际前沿行列，在化学基础理论研究层面取得了开创性的成果。（李霞）
