南中国科学技术大学化学系张绪穆课题组在《美利坚同盟国化学会志》再一次刊登散文介绍新型手性氧杂螺环骨架研讨成果

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。

11月27日上午,应科技处、化学化工与材料科学学院邀请,兰州大学杨尚东教授,在我校千佛山校区作了题为《Oxidative
Asymmetric C-H
Functionalizations》的学术报告。报告会由化学化工与材料科学学院徐显秀教授主持,化学院部分师生聆听了报告。

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。

报告中,杨教授系统讲述了其课题组基于膦中心自由基设计合成了一系列碳膦键构筑的反应以及以膦氧键作为导向基团实现的C-H键活化反应。有机膦配体在过渡金属催化的反应中有着重要的作用,可以改变金属催化剂的活性和选择性。杨尚东教授课题组发展了一系列简单高效的合成新型膦配体的方法,在轴手性膦配体的合成方面取得了重大突破。课题组通过C-H键活化及动态动力学拆分实现轴手性膦配体的制备。通过两种简单的方法实现了C-H键的活化:钯催化P=O导向的C-H键官能团化和Metal-free的C-H键胺化反应。随后他们以单保护的手性氨基酸为配体,实现了钯催化P=O导向的对称选择性C-H键烯基化反应及动态动力学拆分,这些产物经过进一步转化及还原可以得到相应的轴手性膦配体。在问答环节,杨尚东教授认真回答了老师和同学们提出的问题。通过此次报告会,同学们对有机合成研究领域有了更进一步的认识,开拓了视野。

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:

杨尚东,兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室教授,博士生导师;1997年本科毕业于兰州大学化学系,1997年至2003年在甘肃省电力科学研究院工作,2006年在兰州大学化学化工学院获得博士学位;2006至2007年在北京大学从事博士后研究并获得中国博士后科学基金一等资助,2007至2009年在美国芝加哥大学从事博士后研究,2009年4月起受聘兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室教授,博士生导师;主要研究领域为不对称的C-H键活化及手性膦配体的不对称合成。在Acc.
Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Org. Lett.、Chem.
Commun.、Chem. Eur. J.等刊物上发表SCI论文50余篇。

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。

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图片 2采访张绪穆教授

(化学化工学院 王曼曼 王东超)

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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。