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CCS Chemistry 开篇之作——全合成及其对科学和社会的贡献- K. C. Nicolaou的全合成之旅

来源(中国澳门皇冠赌场网站会 )   2019-04-09
导读:中国澳门皇冠赌场网站会旗舰期刊CCS Chemistry正式上线,开篇之作来自当今全合成领域的领军人物-美国莱斯大学K. C. Nicolaou教授。应本刊副主编周其林邀请,他为CCS Chemistry创刊撰写了长达30页的综述(Full Review),系统介绍了本实验室全合成的经典,阐述了全合成及其对科学和社会的贡献。

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K. C. Nicolaou 教授




在本篇综述中,K. C. Nicolaou教授毫无保留的分享了其近50年的全合成感悟,让全世界的澳门皇冠赌场网站工作者与之感受有机合成的巅峰与魅力。如果你正在从事有机合成研究,即将从事有机合成研究,或者希望今后从事有机合成研究,我都推荐你精读本文。


--CCS Chemistry 副主编周其林



1828年尿素的人工合成标志着有机合成的开始,打破了人们对于“有机物只能由自然界合成”的认知,实现了无机物向有机物转化的可能。人们开始大量人工合成具有各种功能的有机物,而随着有机物特别是天然产物结构复杂而多样的不断升级,全合成应运而生。


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全合成对世界和科学的贡献


通过建组以来所完成的近200个天然产物全合成工作,K. C. Nicolaou诠释了作为一名全合成科学家对世界和科学的贡献。


在实验室用新颖的策略合成自然界中复杂而重要的分子


在实验室用新颖的策略实现自然界中复杂而重要的分子全合成不仅仅是科学,甚至称得上是艺术。自1976年独立建组后,Nicolaou的系列代表性工作:卡其霉素、万古霉素,还有北京大学杨震教授所完成的紫杉醇,以及刺尾鱼毒素的全合成研究,向我们展示了一幅天然产物全合成发展的经典画卷。无论自然界中多么复杂的分子,都有可能在实验室中被合成出来,但高效与可持续依然需要我们不断追求。


帮助天然产物分离科学家确定、预测以及修正结构


由于分析技术和设备落后与不足,早期天然产物工作者(1860 - 1930年)都是通过降解来鉴定结构,进行全合成最初目的也是为了确定天然产物的真实结构。在1930年之后,元素分析、光谱和X-单晶衍射陆续出现,虽然大大方便了结构鉴定,但有时还是需要全合成来最终确定天然产物的结构。时至今日,Nicolaou课题组通过全合成确定以及勘误了近150个天然产物结构,这说明在分析技术非常发达的今天,全合成依然是确定天然产物真实结构的终极方法。


发现和发展有机合成新方法和新试剂


在追求全合成的科学与艺术时,合成澳门皇冠赌场网站家常常发现现有的方法和试剂往往不能满足理想的转化,这就促进了许多新方法和新试剂的诞生。Nicolaou教授在哈佛大学E. J. Corey课题组攻读博士学位期间,与导师共同发展了COREY-NICOLAOU大环内酯化试剂,可“双边活化”并广泛应用于大环内酯类抗生素的关环。独立工作后又系统地研究了单电子氧化试剂IBX参与的反应,以及其它一些新方法和新试剂。在全合成复杂活性天然产物期间,Nicolaou也发现了大量活性较好甚至优于天然产物的“类天然产物”,从中筛选出一些先导化合物和药物。比如1992年在全合成卡其霉素之后,他与斯克利普斯研究所的免疫学家合作,将卡其霉素和抗体用过硫键和酰胺键连接合成药物抗体复合物。


系统且全面地训练和培养学生


Nicolaou认为,全合成是培养学生和训练学生的很好的工具。学生需要掌握多门澳门皇冠赌场网站理论课程和基本实验操作,然后在分子全合成的探索中不断丰富自己、否定自己、超越自己、并且战胜自己。与此同时,全合成研究为高校科研院所和药企公司输送了大批高端合成人才。


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刺尾鱼毒素结构

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卡其霉素和抗体合成抗体药物复合物


自1828年有机合成诞生以来,从无机生命到有机复杂生命体,从一个碳的尿素到含有64个手性中心的海葵毒素,不断经历着变革与进化,在科学的高峰上越攀越高。放眼未来,Nicolaou认为:未来的全合成要注重与药物澳门皇冠赌场网站、分子生物学等其他学科的交叉互补,注重基础研究与药企公司的产学研相辅相成、共同促进,注重与天然产物分离鉴定领域的密切合作与交流,才能更进一步地为科学、为社会、为世界不断作出新的贡献。



文章详情:

Total Synthesis Endeavors and Their Contributions to Science and Society: A Personal Account

K. C. Nicolaou*, Stephan Rigol & Ruocheng Yu

Cite this: CCS Chem. 2019, 1, 3 –37


投稿合作邮箱:gongjian@huaxuejia.cn