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南科大化学系张绪穆课题组在《美国化学会志》

2019-04-20 10:39

12月8日下午,国家优青、青年千人、中国科学技术大学教授顾振华应化学化工学院邀请在化学北楼N102学术报告厅作了题为“过渡金属催化的阻旋手性分子的构建”的学术报告。学院有关学科带头人、青年骨干教师及研究生参加了会议。

近日,我校化学系讲座教授张绪穆课题组再次在国际顶尖化学期刊《美国化学会志》 (J. Am. Chem. Soc., IF = 14.357)上发表论文。论文介绍了一类新型手性氧杂螺环骨架O-SPINOL的设计和简易合成方面的研究成果,其衍生的新配体O-SpiroPAP可以用于Bringmann内酯高效、高对映选择性氢化。这一工作由张绪穆教授课题组博士后陈根强、研究助理林碧津、硕士生黄佳明、本科生赵凌宇、陈奇姝、贾世鹏共同完成。我校前沿与交叉科学研究院研究副教授殷勤和化学系教授张绪穆为共同通讯作者 (Doi: 10.1021/jacs.8b03642)。

顾振华从阻旋异构体的概念,具有阻转手性的天然产物讲起,报告了高效合成阻旋手性分子方法学的开发及其在天然产物合成上的应用。报告会结束后,顾振华和与会师生就有关问题进行了深入交流。

张绪穆,南方科技大学化学系讲席教授、系主任。国家千人计划特聘专家,国家千人计划联谊会化学化工专委会主任。在不对称氢化、不对称氢甲酰化、线性氢甲酰化以及化学合成工艺开发等领域有重要的国际影响力。张绪穆教授在Science; J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. 等学术刊物上发表学术论著300余篇,论文他引>15000多次, 其中单篇论文他引>1300次,H index >75。张绪穆教授2002年获得美国化学会Arthur C. Cope Scholar 奖,是第一位荣获此奖的来自中国内地科学家。张绪穆教授发展的张烯炔环异构化反应(Zhang enyne cycloisomerization)因其重要性成为以其姓氏命名的人名反应,目前全球仅有不到五位华人有此殊荣。除了学术上卓有成就,他在产学研结合上也有着不俗成绩,以技术为支撑创办多家公司,均取得不错的经济效益。

专家简介:

为了解张绪穆课题组近期的科研成果及其在推进理论创新和实际应用领域的意义,我们走访了张绪穆教授。

顾振华,国家优青,2002年6月在南京大学化学系获学士学位。2002-2007年6月在中科院上海有机化学研究所获博士学位,师从麻生明院士。2007.8-2008.7,加州大学伯克莱分校,博士后。2008.8-2011.12,加州大学圣巴巴拉分校,博士后。2012.1至今,在中国科技大学化学系任教。2006年,获Roche Creative Chemistry Award,2007年2009年获全国优秀博士论文。主要研究领域:轴向手性结构; 不对称催化; 过渡金属催化; 天然产物合成。

澳门蒲京赌场手机版 1采访张绪穆教授

(化学化工学院 王曼曼 王东超)

Q:请问您这次《美国化学会志》研究结果在化学学科领域取得了哪些新突破?解决了什么难题?

A:这次研究的重点是一类新型手性氧杂螺环骨架O-SPINOL的设计和简易合成及其在轴手性分子合成中的应用。反应的亮点之一在于发展了一类原创性合成策略构建新的螺环骨架,从此骨架出发预期可以发展多样性的配体库,这些配体可能在重要生理活性化合物或手性药物的合成中起到重要的作用。当然这个成果本身更侧重于前沿基础科学研究的理论推进。加强前沿基础研究,是提高我们科研领域原始性创新能力、积累智力资本的重要途径,也是我们跻身世界科技强国的必要条件和建设创新型国家的根本动力和源泉。

Q:除了上述研究,您近期还有哪些研究成果?

A:今年年初,我们课题组在《美国化学会志》发表了简单酮高效、高选择性不对称还原胺化论文。手性胺类化合物广泛存在于天然产物及手性药物中,手性胺的合成因此吸引了大量化学家的目光。我们在工作中采用钌作为金属源,便宜的醋酸铵作为胺源,在氢气作为还原剂的条件下,直接对简单烷基芳基酮进行了不对称还原胺化得到非常有价值的手性伯胺,并且取得了高效、高选择性以及宽的底物范围的结果。(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 2024–2027.)

不久前,国际权威期刊《自然•通讯》(Nature Communications)在线发表了我和武汉大学吕辉副教授以及南科大钟龙华副教授在不对称氢甲酰化领域的研究成果(DOI: 10.1038/s41467-018-04277-7)。在氢甲酰化这个领域里做不对称合成很难做,做出手性控制好的高频、核心的催化剂和配体,全世界可能做出来的只有大概不到十个,其中有五个是我们小组做的。1, 2-二取代烯烃不对称氢甲酰化的区域选择性调控是氢甲酰化领域的研究难点之一。我们团队在烯烃底物中引入大位阻硅基,利用硅基的位阻效应,对1,2-二取代烯烃不对称氢甲酰化的区域选择性进行调控。做个形象点的比喻,这个位阻原理就如同放置了一个障碍物,实现区域选择性调控,从而得到我们想要的β取硅基手性醛。这个产物可以高效地转化为手性β这羟基酸,而手性β基羟基酸则可以应用到制药领域。

今年以来,我们南科大团队陆续在JACS、ACS Catal、OL、CC等nature index期刊上发表了8篇文章,主要涉及不对称氢化合成药物分子或者生物活性分子等方面的研究成果进展,在一定程度上推动了不对称氢甲酰化反应的发展和应用。

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Q:请您谈谈上述科学研究向社会效益转化方面的前景?

A:科学家的理想,是解决科学难题,同时又造福人类。因此,科研成果转化为产业是非常重要的,打个形象的比方,就是既可以放到书架上,还可以放到货架上。

澳门蒲京赌场手机版,氢甲酰化的工业化应用领域潜力很大,其中一个是可以做到增塑剂里面,就是让塑料变软的增塑剂,塑料其实很硬,把增塑剂放进去,可以让聚氯乙烯变得比较软。这一块在中国每年的需求量是几百万吨,中石化、中石油、中海油都需要,生产规模每年可以达到上百万吨。而不对称氢化的重要意义是可以运用到手性药物的合成。医药里面2/3的药都有手性,手性药物可以治各种各样的病,比如糖尿病、高血压。目前生物活性分子合成面临的比较复杂的一个问题是,涉及到立体化学的分子要怎么去高效、高选择性地创建它。我们团队的研究就是要融合前沿的药物绿色合成理论、先进的药物绿色合成方法与策略,借助催化剂和中间体实现药物的绿色合成,在通用名药方面实现若干重大药物高质量、低成本、低污染的绿色大规模生产。对药品生产企业来说,可降低浪费,提高利润;对于患者来说,让原本昂贵的重大药品价格变得低廉;对社会来说,降低了药品生产带来的污染。能够利用所学做一件影响民生、造福社会的事情,我觉得很有意义。

Q:您的学生有没有参与到这项研究当中,他们在研究中发挥了怎样的作用?你觉得他们得到了怎样的成长与锻炼?

A:从本科生到研究生、博士后、研究型教授,他们每个人都在团队中发挥了不容忽视的作用。本科生在本科学习阶段能够进入实验室,即使开始做的只是一些辅助性工作,但对他们熟悉科研过程、为未来走上科研之路打下了良好的基础。对整个团队成员来说,实验的过程就是不断反复试错、探究和最终获得正确途径的曲折过程,这也是人才培养的过程,在这个过程中,每个人都提高了科研水平,也为以后独立创新积累了经验。

Q: 您是国际知名配位化学和金属有机化学家,同时又是我校的化学系主任。现在正值高考后学生选择报考各高校的紧张阶段,您对准备报考我校特别是准备攻读化学专业的学生有什么话想说?

A:化学是现代科学的中心,我的研究领域涉及到高效、高选择性的催化合成。催化科学在化学科学中占重要地位,贡献了GDP的35%。我们的衣食住行都跟催化有关。药怎么做出来呢?就是通过催化化学反应形成新物质。我们穿的衣服的基本原材料也是经过化学催化来的,每天我们身体里的酶也都在催化,我们身体能量的获得也需要催化,化学变化跟催化息息相关,化学跟我们的生活息息相关。南科大在产学研这一块做得非常好,能够将化学发展与社会效益紧密地联系在一起,以培养学生扎实理论知识、较强实践能力、综合能力素养和较强的就业竞争能力为重点。我认为这是一个很好的机会,希望更多的学子能够来南科大,来化学系,感受这种创知、创新、创业的浓郁氛围。

澳门蒲京赌场手机版 3张绪穆教授和学生讨论

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