化学家专访

探索硫化物蕴含的能量 • 开发3S绿色硫化学——姜雪峰教授专访

凛冬散尽,2020年的春天如期而至,疫情推迟了开学却丝毫不会降低我们在春意盎然的时光里奋发学习的热情。不知不觉间,距离上次化学家专访已有近一年之久,万众期待之下,本期我们十分荣幸邀请到了华东师范大学化学与分子工程学院的姜雪峰教授。

作为青年化学家中的杰出代表,姜雪峰教授秉持“在全合成中寻找需要解决的方法学,在方法学中探究如何绿色全合成”的理念,发展了一系列独特、高效和实用的合成方法学体系,进而实现了多种高活性天然产物和药物分子的高效绿色全合成。此外,姜雪峰教授以敏锐的目光洞察到有机硫化学领域长期以来存在的毒性、污染(恶臭)、可控性差、兼容性低等挑战,为此,姜雪峰教授带领团队借助“从无机硫向有机硫转化”的理念,成功构建了独特的绿色硫化学体系,引领国际硫化学研究的热潮,他也因此在第25届IUPAC国际化学教育会议上被遴选为“全球青年化学家元素周期表硫元素代表”。

图片来源于https://iupac.org/100/pt-of-chemist/#xuefeng-jiang

硫是自然界中最为重要的非金属元素之一,也是人体中必不可少的生命元素,例如人体中广泛存在的铁硫蛋白、多肽之间的二硫键、含硫氨基酸等。此外,硫元素也经常出现在很多药物分子中,青霉素和头孢正是典型代表。即便如此,有机硫化学仍是一块等待深入开垦的土地,其中的困难很大程度上由于硫元素对金属催化剂显著的“毒化”作用往往使得金属催化剂失活不再具有催化和调控反应的能力;此外,硫元素复杂的价态赋予其强大的氧化还原能力,但底物兼容性也随之而来成为反应设计时无法忽视的掣肘;另一方面则是有机硫化合物令人“闻风丧胆”的恶臭气味使得化学工作者们纷纷退避三舍。

为了发展绿色无臭的硫化学,姜雪峰教授巧妙地利用“面具策略”将性质独特的某种基团作为“面具”引入硫化底物中,借助“面具基团”的电子效应和位阻效应等可以实现硫试剂丰富反应性的调控,不仅解决了气味的难题,还克服了易氧化以及“毒化”催化剂的问题。基于上述理念,以“3S(Smelless/Stable/Sustainable)”为特征的硫化学正在姜雪峰教授及其团队的努力下逐渐成为生命科学、药物化学、材料科学以及工业化学等领域中的重要角色。

“面具策略”的概念

图片来源于Org. Biomol. Chem., 2017, 15, 1942.

以下是姜雪峰教授的专访内容:

Q1:是什么样的机缘让您选择了化学(科学)研究?

一如既往的着迷与好奇。

Q2:如果不从事化学(科学),还有什么想做的?为什么?

探险家。探寻未知,另辟蹊径。

Q3:现在在做哪方面的研究?另外,准备在这块如何展开?

硫化学与天然产物合成。挖深她俩系统性的本质,然后在她们之间搭一座桥,让人类深刻体会和感受硫的神奇与魔力,让我们获得自然赐予我们天然产物分子的初衷与启发。

Q4:请告诉我们对您人生影响最大的一个人是谁?为什么?

导师麻生明老师。严苛而求真,直率而不阿,刚毅而决绝。

Q5:如果能和历史上的某一个人共进晚餐的话,您最希望是谁?为什么?

门捷列夫。想了解他对元素周期表的发现思考、未来预测以及灵感启发。

俄国化学家门捷列夫和早期的元素周期表

Q6:在您人生中最艰难的一段时间发生在什么时候,怎么克服的?

回国后的建组初期。“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。从头越,苍山如海,残阳如血。”科研方向的树立,学生培养的点滴,父母孩子的兼顾,自我节奏的平衡。

Q7:您平时喜欢吃什么?(如果是菜肴的话在哪里吃的最好吃?)

酸辣土豆丝,家乡的菜就在家里吃最好。

Q8:自我评价一下自己最大的优点和最头疼的缺点是什么?

优点是执着,缺点也是执着,愚公移山的执着埋藏着最矛盾却辩证的前行动力。

Q9:平时工作以外的时间,您都做些什么?(或者回答我们如果现在突然您意外得到一周的假期,您会用它来干什么?)

奔跑,追寻阳光的力量。

Q10:您有什么想对从事有机合成化学的青年学生说的话呢?

你们幸运的选择了一门创造物质的中心学科,耐心而坚韧地扎实自己的根,所有春花秋实的美丽与感动,都将在你的破土碎石之后如期绽放、惊艳傲世。

Q11:下一次您推荐我们采访谁。(此问题回答仅限中国的化学家以及在海外的华人化学家)

杨海波

编者后记

姜雪峰教授的专访是我作为化学空间专栏小编的第一次成功尝试,非常感谢姜雪峰教授在百忙之中回复了邮件邀请,这给了我莫大的信心和鼓励。作为一名有机化学专业硕士二年级的学生,姜老师无疑是我们学习的榜样,他在专访中也饱含深情对我们青年学生寄予厚望,韶光易逝,吾辈应当奋发图强,扎根当下,将论文成果写在祖国的大地上!庚子鼠年,突如其来的疫情打乱了所有人原本的计划,家中学习的效率自然比不上学校,这段时间里我也得以有机会仔细思考自己所从事的专业。有机化学从来都算不上热门专业,能像姜老师一样主动选择这个专业的定是源自内心深处无法割舍的爱,我算不上热爱却也的确很喜欢化学。实验中经常遇到各种困难和意想不到的状况,我已记不清多少次满怀信心最后却失望而归,面对一波又一波的研究热潮,我也会时常怀疑自己做的课题落伍、没有新意,发不到什么好期刊。姜老师最初选择硫化学研究之时,整个国际上的硫化学研究都属冷门,正是这份不盲从的心态才使得姜老师有机会把有机硫化学推动成为热点研究之一。访问快结束时姜老师也告诉我们,几个具有重要药学意义的天然产物合成新理念即将报道,希望为大家带来新思考。

除了在化学领域卓有建树,姜老师还热心出席科普讲座,为大众、学生传播科学知识,也在很多年级较小的学生心中播下了化学的“火种”。最后,我的一个小小愿望就是希望今后能有机会在学术会议或者学术交流活动中现场聆听姜老师的精彩报告。

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